一、技术原理
膜生物反应器（Membranebiore-actor，简称MBR）技术是一种将高效膜分离技术与传统活性污泥法相结合的新型高效污水处理工艺，膜生物反应器因其有效的截留作用，可保留世代周期较长的微生物，实现对污水深度净化，同时硝化菌在系统内能充分繁殖，硝化效果明显，对深度除磷脱氮提供可能。它用具有独特结构的MBR膜组件置于曝气池中，经过好氧曝气和生物处理后的水，由泵通过滤膜过滤后抽出。
MBR技术是以膜组件取代传统生物处理技术末端二沉池，在生物反应器中保持高活性污泥浓度，提高生物处理有机负荷，从而减少污水处理设施占地面积，并通过保持低污泥负荷减少剩余污泥量，主要利用膜分离设备截留水中的活性污泥与大分子有机物。因此，具有高效固液分离性能，同时利用膜的特性，使活性污泥不随出水流失，在生化池中形成8000～12000m/L超高浓度的活性污泥浓度，使污染物分解彻底，出水水质良好、稳定，出水细菌、悬浮物和浊度接近于零。
图1 MBR膜元件
图 1 MBR 工艺流程示意图
二、工艺特点
MBR工艺具有自动化程度高，出水水质好，占地面积小，出水水质稳定，污泥产量少等优点。但是，MBR工艺存在如下不足：
1、投资高；
MBR膜组件价格高，且需要配置较高的自动化运行水平，导致投资高，相同条件下，与传统工艺相比，吨水投资偏高10~30%。
2、运行成本高
运行成本高，一方面是MBR的高能耗导致，高能耗主要有两方面原因：（1）膜污染或堵塞导致通量下降，维持设计通量就必须加压；（2）曝气池因生物量高（MLSS>8000mg/L）而需要维持较高溶解氧浓度（DO=3~4mg/L），也需要为减缓膜污染而增大曝气量。加压维持膜通量和曝气是MBR高能耗的主要原因，占总能耗的40%~50%，其中，膜池内曝气能耗约占总能耗的30%~40%。
另一方面由于MBR膜组件需要定期化学清洗、MBR膜元件3~5年更换一次、对操作人员的专业水平要求较高等因素导致运行成本增加。
3、膜污染与通量下降
膜污染及其控制和清洗已经从技术层面做了大量有益工作，但并没有从根本上解决这一问题，膜污染现象终归是会发生的。为维持正常过滤通量，通过在线（维护性）清洗和离线（恢复性）化学清洗虽然会减轻膜污染问题，但是，膜清洗会缩短膜的使用寿命，而时常更换膜组件又会增加运行成本。
在处理水量波动较大情况下，膜组件通量可靠性经不起时间考验。污水处理厂进水流量是一个动态变化过程，随气候、季节等因素变化而变化，流量变化对MBR工艺正常运行会产生较大影响。在实际运行中，通常是MBR刚运行前几年膜通量不会超限，但随时间推移膜污染现象出现会导致通量下降。为此，在水量波动较大地区，选择MBR工艺时需要特别谨慎。
4、标准化的缺失
目前，膜生产厂商众多，膜产品种类亦繁多。各厂商均有自己数据库和设计规范，但并没有形成一个统一的行业标准和规范，导致不同生产厂规格型号、外形尺寸各不相同，互不兼容。设备缺乏标准化给设计和采购首先带来麻烦，应用时一旦出现需要更换膜组件时，标准化缺失带来的劣势更为突出；换品牌意味重新设计膜系统，增加运行成本。
三、与常规工艺的比较
一体化设备工艺 | MBR工艺 | 常规工艺 | 结论 |
设备吨水投资（元/吨水） | 5000~8000 | 4000~6000 | MBR投资大 |
直接运行费用（元/吨水） | 1.0~1.4 | 0.6~0.8 | MBR运行费用高 |
设备更换 | MBR膜组件，3~5年更换一次 | - | 增加运行费用 |
操作维护 | 系统复杂，需要专业人员值守 | 定期巡检 | 增加运行费用 |
四、应用领域
MBR膜工艺广泛应用于有机废水处理、污水中水回用等领域。
1、应用于高浓度、有毒、难降解工业污水的处理。如高浓度有机废水是一种较普遍的污染源，全国造纸、制糖、酒精、皮革、合成脂肪酸等行业每年高浓度有机物水的排放量很大，这类污水采用常规活性污泥法处理尽管有一定作用，但是出水水质难以达到排放标准的要求。而MBR在技术上的优势，决定了它可以对常规方法难以处理的污水进行有效的处理，并且出水可以回用。
2、现有的城市污水处理厂的更新升级。特别是出水难以达标或处理流量剧增而占地面积 无法扩大的情况。
3、应用于有污水回用需求的地区和场所等，充分发挥膜生物反应器占地面积小、设备紧凑、自动控制、灵活方便的特点。
4、垃圾填埋渗滤液的处理及回用。
5、应用于无排水管网系统的地区，如小居民点、度假区、旅游风景区等。
