2 MBR工艺的特点
与许多传统的生物水处理工艺相比，MBR 具有以下主要特点：
  1). 出水水质优质稳定
  由于膜的高效分离作用，处理出水极其清澈，悬浮物和浊度接近于零，细菌被大幅去除。
同时，膜分离也使微生物被完全被截流在生物反应器内，使得系统内能够维持较高的微生物浓度，不但提高了反应装置对污染物的整体去除效率，保证了良好的出水水质，同时反应器对进水负荷（水质及水量）的各种变化具有很好的适应性，耐冲击负荷，能够稳定获得优质的出水水质。膜的截留作用，世代时间较长的亚硝化菌和硝化菌得以富集，使得系统具有较强的硝化能力，氨氮的去除能力得以强化。
MBR系统对COD的去除主要依靠两方面的作用，生物降解作用和膜对有机大分子物质的截留作用。由于膜的截留，可以使膜池的污泥浓度得以升高，COD的去除主要依靠生物降解作用，生物降解作用得到一定程度的强化。膜对COD的去除率虽不高，但通过膜的截留可以确保系统出水COD的稳定性，起到了稳定和强化作用。
MBR系统对TP的去除，依靠生物强化除磷作用的同时，如进水总磷浓度较高，可向系统中添加除磷药剂，保证出水TP的达标。
2). 剩余污泥产量少reactor缩写
  MBR工艺可以在高容积负荷、低污泥负荷下运行，剩余污泥产量低（理论上可以实现零污泥排放），降低了污泥处理费用。
  3). 占地面积小，不受设置场合限制
生物反应器内能维持高浓度的微生物量，处理装置容积负荷高，占地面积大大节省；
2.1 久保田MBR工艺系统描述
2.1.1久保田 MBR简介
MBR是膜生物反应器（Membrane Biological Reactor）的英文缩写，是高效膜分离技术与活性污泥法相结合的新型污水处理技术，可用于有机物含量较高的市政或工业废水处理。虽然有氧MBR过程的技术应用可以追溯到20世纪70年代，但是它在污水处理领域的大规模商业
应用也是在过去10年间刚刚开始的。
利用膜组件进行的固液分离过程取代了传统的沉降过程，能有效的去除固体悬浮颗粒和有机颗粒。与传统工艺相比，MBR工艺可以使活性污泥具有很高的 MLSS值，延长其在反应器中的停留时间，提高氮的去除率和有机物的降解，同时极大地减少了污水处理过程中的产泥量。
MBR的工艺特点是利用膜的固液分离原理，取代常规的沉淀，过滤技术，并使处理后的水质直接达到（优于）排放标准一级A的水平。MBR的工艺简化，使得整个污水处理工艺的占地面积大大减少，也使得连接的管道、阀门、水泵等辅助设备大大减少，系统的投资降低。
MBR是现代化的、高效的水处理系统，可满足市政污水处理量不断增长的需求，极大地提高污水处理后的水质。
所谓的 MBR 生物反应器实际上就是一组带有微小孔径的膜装置。如下图所示。
鼓风机打入的空气与污水中的活性污泥相接触，污水中的有机物被活性污泥中的细菌嚼食，污水中的有机成分被分解（降解），去除了绝大部分有机物的水经膜过滤后流出，成为深度处理后的中水。
2.1.2 膜及膜组件简介
单片液中膜由滤板，膜垫，薄膜层，取水口组成。
滤板由外框架和内支撑组成。滤板主要是对附着在表面的膜垫和薄膜层起支撑作用。用于市政污水处理的滤板主要有两种尺寸。一种是1000mm×500mm，另一种是1600mm×500mm。滤板中的内支撑上有水流沟槽，可以使得过滤后的水能够自由地在其中流动。
膜垫是薄膜过滤层的物理支撑。在滤板的两面均紧密地附着有膜垫。
薄膜层的材料为聚氯乙烯，薄膜层均匀地附着在膜垫的表面。
取水口是最终处理后水的出口。过滤后的水经过滤板内支撑上的水流沟槽，在水力压力或外部抽吸力的作用下流出。
液中膜的主要技术指标如下：
液中膜平均孔径
0.2um （属于微滤膜，MF）
单片膜的有效过滤面积
    尺寸            1000mm×500mm  （EK型）
有效过滤面积    0.8 m2
    尺寸            1500mm×550mm  （RW型）
有效过滤面积    1.45 m2
膜通量
    0.4 ~ 0.8 m3/d/m2（每有效平米，每天）
进水污染物负荷较高时，设计取的膜通量较小。市政污水一般取0.5~0.6。
如上图所示，液中膜组件由膜框架，膜支架（液中膜）曝气框架，曝气管，
软管，集水管组成。
膜支架就是上面介绍的液中膜。每个液中膜组件中可以安装最多 200片膜
支架。
膜框架是用来支撑膜支架的，一般用不锈钢材料制成。
曝气框架。散气框架位于膜框架的下部，为鼓风气泡提供上升通道。
曝气管。外部鼓风机的空气通过管道首先送至曝气管的主管（下部较粗的管道），再通过主管分配至曝气支管。曝气支管上有散气孔，空气通过曝气孔，经过曝气框架，吹入膜框架的空隙之间，防止膜堵塞。
软管和集水管。每个膜框架的出水口与出水软管相连接，出水软管的水再汇集至集水管，最终流入集水池。
为了节省液中膜的空气用量，从而达到节约能耗的目的，在大型污水处理厂中，液中膜组件通常为双层布置，即在上图所示的膜框架之上再安装一层同样尺寸的膜框架，这样可以节省空气用量30％。
早期久宝田的膜组件中每片膜的出水口均采用透明塑料管与集水管连接。这主要是为了在膜堵塞和膜损坏时，便于观察，也利于更换。经过多年的运行实践证明，只要没有外部破坏力，液中膜极少有堵塞和损坏发生。加之透明塑料管容易老化，需要定期更换，会增加维护工作量，目前在大型污水处理厂中已很少采用，均采用塑料硬管直接连接。
2.1.3 液中膜的过滤机理
1）物理过滤原理
如上图所示，液中膜浸没在污水中。污水在两片液中膜之间流动，清洁的水在压力或外部抽吸力的作用下流入液中膜的滤板内，再通过液中膜的取水口流出至集水池，从而达到固液分离的作用。膜表面聚集的污泥，在鼓风气泡剪切力的作用下，脱离膜表面，从而使膜的固液分离能力持续保持。
2）生物过滤原理
在膜的固液分离过程中，膜的表面会形成一层非常薄的生物膜，这层生物膜同样具有过滤能力。由于久保田平板膜的表面物理性质，在实际运行中，在平板模的表面会形成一层几微米厚的，非常均匀的生物膜。这层生物膜其实是平板模的过滤主力。大部分的悬浮固体是被生物膜截流的，而不是靠物理膜截流的。这种特殊的过滤机理，使得久保田的平板膜在运行时污染非常缓慢，平日运行时，无需反冲洗，固定的冲洗周期（彻底清洗）也比较长，可达6个月以上。
中空膜在固液分离过程中，膜的表面也会形成一层非常薄的生物膜。但由于中空膜的密度很
高，空气吹洗时，膜管相互之间会有碰撞，会破坏其表面的生物膜。因此，中空膜主要依靠物理膜的过滤能力进行过滤，膜的污染速度较快，一般几天，或几个小时就需要反冲洗一次。虽然每次反冲洗的时间不长，但反冲洗过程中，会进一步破坏附着在膜表面的生物膜，使生物膜的生长更加不可能。由于仅靠物理膜进行过滤，中空膜的固定反冲洗周期比平板模要短，一般 3 个月左右即需要进行彻底清洗。
由于平板膜采用了生物膜过滤机理，并且日常运行中可以不反冲洗，平板模 MBR的生物池中 MLSS浓度可以达到很高的浓度，设计的MBR池的MLSS浓度为15000mg/L~20000mg/L, 实际运行中有24000 mg./L和33000mg/L的运行实例。而中空膜由于仅靠物理膜过滤，其MLSS浓度不易过高，通常掌握在8000mg/L左右（ZENON）。MLSS的大规模提高可以大大缩小生物池的容积，因此，久保田MBR生物池的容积要比其他中空膜MBR生物池的容积小的多（约1/2）。
2.1.4膜清洗
无论是平板模还是中空膜，在运行了一段时间，过膜压差很高（膜污染很严重）时，均需要彻底清洗。久保田平板模的清洗为就地清洗，即膜组件不吊出膜池，直接在膜池内清洗。一次清洗的时间不超过 4 小时。清洗后可立即恢复过滤。
一般中空膜的清洗需要将整个膜组件吊出膜池，在池外检查和清洗，一次清洗要持续较长的时间（1～2 天），对生产运行影响较大。为了膜清洗，需要配置专用的起吊设备和清洗池。
与其它中空膜的清洗不同，久宝田液中膜的清洗为“在线”冲洗，即无需将膜组件从膜池中提出，直接在膜池内清洗。
清洗时，一般采用次氯酸钠（0.5%浓度）和草酸（0.5％浓度）两种药液，分两次清洗。清洗前，首先关闭抽吸泵和鼓风机。将药液通过安装在膜组件上部的进药口缓缓注入膜组件中，注入药液的量要按照操作说明书给出的量控制，一般每片膜，每种药剂的用量约3L左右。
注入药液后，静止浸泡1.5小时左右，然后，用抽吸泵将药液排出，再注入另一种药剂，再静止浸泡1.5小时左右，然后，再用抽吸泵将药液排出。整个清洗过程持续4～5小时。液中膜清洗后，95％以上的膜污染将被清除。
刚刚清洗后，由于在线清洗时对膜表面生物膜的破坏，膜的过滤能力将降低，需要恢复6～12小时。在恢复期间，膜的运行与正常运行时完全相同，只是流量需要控制。开始时的通量应降至正常运行的 50％以下，以后逐渐升高，直至完全正常为止。
2.1.5膜设备体积
平板模每个膜片之间的间隔很大，通常为5mm左右，而中空膜的每根膜管之间的距离很小，加之中空膜组件的密集安装方式，使得中空膜组件的整体体积要大大小于平板模组件的体积。一般平板模组件的体积是中空膜组件的体积的 5～8 倍。
2.1.6过膜压差
所谓过膜压差，是指水在通过膜时的水头损失。由于平板模主要靠生物膜过滤悬浮颗粒，而生物膜在冲洗空气的作用下不断的更新，始终保持几个微米的厚度。故平板模运行中的过膜压差很小，一般在 0.2～1.8 米水柱之间。中空膜主要靠物理膜过滤，膜的污染很快，过膜压差增加的也很快。一般中空膜的过膜压差在 2～10 米水柱之间。过膜压差增大意味着抽吸压力的增加，意味着出水能耗的增加。
由于平板模的过膜压差很小，一些应用中仅靠重力即可达到自流出水，大大节约了能源消耗。久保田 MBR 在美国的上百个应用中有一半是靠重力流过滤的。
2.1.7使用寿命
目前国外著名厂家生产的膜的寿命均可达到 5～8 年，久保田平板模更有10年以上使用不更换膜的实例。国内著名厂家的中空膜寿命目前只能达到3年。 
久保田平板模 5 年内膜的损坏率不大于0.5%。久保田膜的损坏原因主要为硬物刮损和反冲压力过高时焊缝撕裂。久保田膜组件是由一张张膜组成的，单张膜损坏可以独立更换，无需整个组件更换。
中空膜组件的损坏主要是由于膜长期运行时膜管的变形（伸长），纤维的缠绕，膜管与出水口连接处脱落等。由于中空膜很细，人工修复十分困难，因此，当中空膜的膜管有 5％～10％损坏时，整个膜组件就需要更换。

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