膜生物反應器（Membrance Bioreacter,MBR）是將膜分離技術和生物反應器的生物降解作用集于一體的生物化學反應系統(tǒng)。膜分離技術是污水處理領域中常用的物理處理技術，其機理主要是篩分效應，根據(jù)不同的膜表面孔徑大小，可以分為過濾、微濾（MF）、超濾（UF）及納濾（NF）等。膜生物反應器中通常采用的是微濾和超濾膜，其分離機理主要是篩分效應，因膜結構的不同，截留作用大體可以分為機械截留、吸附截留及架橋作用等。傳統(tǒng)的活性污泥法處理流程包括格柵、沉砂池、初沉池、生物反應池、二沉池及消毒池。其中格柵、沉砂及初沉都是為了去除進水中的雜質及較大的顆粒，為之后的生物反應做好鋪墊。而污水中絕大部分的有機污染物，包括COD、BOD，及氮磷等物質都將通過池內微生物自身的新陳代謝過程中得到消耗和降解，而為保證生物反應池的處理效率，對于活性污泥的濃度和狀態(tài)都有一定的要求。生物反應池出水中還含有大量的微生物，因此需要流入二沉池進行泥水分離，使出水澄清，并將沉淀下來的污泥回流或處置，二沉池出水經消毒后達標排放。而膜生物反應器的介入點便是用超濾或微濾膜組件替代傳統(tǒng)活性污泥法中的二沉池實現(xiàn)泥水分離。該工藝具有處理能力強、固液分離效率高、出水水質好、占地空間小、運行管理簡單等特點。目前，MBR工藝技術處理生活污水和工業(yè)廢水已突顯成效。膜組件是MBR的核心部分，目前工程化應用中主要采用中空纖維膜組件和平板膜組件。平板膜與中空纖維膜具有不同的特點，適用范圍也有區(qū)別，平板膜具有水力學條件易于控制、通量高、抗污染能力強和清洗更換方便等特點，能夠在更高污泥濃度條件下保持高通量穩(wěn)定運行；中空纖維具有裝填密度大、價格便宜等優(yōu)點。截止2006年，據(jù)不完全統(tǒng)計在世界范圍內運行的MBR達2259套，其中平板膜生物反應器的比例占到了68%。然而，在中國平板膜生物反應器的工程化應用程度還很低，明顯滯后于中空纖維膜生物反應器。
1、MBR與傳統(tǒng)活性污泥法工藝（CAS）相比有以下明顯優(yōu)勢：
（1）污染物去除率高，出水水質好
MBR既可以用于高濃度、難降解有機工業(yè)廢水處理，又可以用于生活污水和一般工業(yè)廢水的凈化。在MBR中，由于膜組件對于反應池中的微生物，尤其是對于世代周期較長的硝化反硝化菌種，及存在于小污泥顆粒中的微生物具有相當好的截留作用；同樣由于膜的存在，MBR體系中活性污泥可以高達（MLSS）8000-15000mg/L，遠遠高于傳統(tǒng)活性污泥法（約3000-4000mg/L），對污染物去除效率高，處理出水水質好，不僅對懸浮物（SS）、有機物去除效率高，出水的懸浮物（SS）和濁度可以接近零，而且可以去除細菌、病毒等可以作為污水深度處理及資源化技術�；谄涓咝У纳锓磻�，及膜本身良好的分離截留作用，通常膜生物反應器的COD、BOD、和SS的去除率分別可達到95%、98%、99%，膜生物反應器的出水可以作為中水直接回用。
（2）負荷變化適應強，耐沖擊負荷
膜生物反應器由于膜的高效截留作用，可以完全截留活性污泥，使得反應器內污泥濃度很高，實現(xiàn)了反應器內水力停留時間（HRT）和污泥停留時間（SRT）的完全分離，即使進水量突然增大，整個反應器內部的生物性狀也能保持在一個比較穩(wěn)定的狀態(tài)；同時，由于污泥濃度的提高，強化了活性污泥的吸附作用；而且，在膜的截留作用下，來不及被生物降解的污染物也不會隨著出水排除。基于以上幾點，整個反應器運行控制將會更加靈活穩(wěn)定。因此，膜生物反應器系統(tǒng)克服了當系統(tǒng)水力負荷和有機負荷發(fā)生變化時傳統(tǒng)水處理工藝出現(xiàn)污泥膨脹等問題。
（3）污泥排放量小
膜生物反應器水處理技術除了作為污水深度處理及資源化技術之外，還可以作為一種污泥減量的重要技術和避免常規(guī)污水廠大量剩余污泥處置難題的一種有效手段。膜生物反應器的污泥排放量很小，甚至可以做到不產泥。污泥自降解和污泥水解可降低傳統(tǒng)水處理系統(tǒng)的效率，但對膜生物反應系統(tǒng)卻非常有益。傳統(tǒng)的活性污泥法通常采用的是穩(wěn)定期末尾至衰亡期初始時的活性污泥，而由于膜生物反應器中的高污泥濃度，有機物被大量消耗，同時會有相當一部分處于衰亡期的微生物依靠自身的內源呼吸進行代謝分解，在保持出水污染物低濃度的同時，消耗了污泥生長過程中的剩余量。膜分離使得污水中的大分子難降解物質，在體積有限的膜生物反應器內有足夠的停留時間，大大提高了難降解物質的降解效率。反應器在高容積負荷、低污泥負荷、長泥齡的情況下運行，完全可以實現(xiàn)較長周期內（如6月或者更長時間）不排泥或者排泥量很小，剩余污泥排放量很小，甚至不產泥。
（4）工藝流程短，系統(tǒng)設備簡單緊湊，占地省
由于膜生物反應器無需在好氧污泥系統(tǒng)產生絮體以便之后二沉池的泥水分離，因此生物反應器內污泥濃度可以比傳統(tǒng)工藝高許多，而生化反應速率又與反應物濃度有關。反應物濃度越高，反應速率越大，因此膜生物反應器的容積負荷可高達5kgCOD/(m3d)，而傳統(tǒng)工藝通常只有0.4～0.9kgBOD/(m3d)，處理生活污水時水力停留時間（HRT）可減至2h，生物反應池的容積可以大大減小，根據(jù)國外研究資料顯示，相同規(guī)模的污水量，膜生物反應器好氧池體積為傳統(tǒng)處理工藝好氧池體積的三分之一。同時膜生物反應器省去了二沉池、濾池及污泥回流系統(tǒng)等輔助設備，甚至污泥處理設備及費用。幾乎所有的MBR工藝都對病菌有較好的去除作用，出水中腸道病毒、總大腸桿菌、糞鏈球菌、糞大腸桿菌等都低于檢測限，這表明如果MBR出水直接排放或無余氯要求回用的話甚至可以省去消毒設施，因此膜生物反應器結構簡單緊湊。
（5）易實現(xiàn)自動化控制，維護簡單，節(jié)省人力
在傳統(tǒng)活性污泥法中，由于運行中經常出現(xiàn)波動和不穩(wěn)定，為了確保良好的出水水質，必須對運行管理投入大量的人力、財力和物力。而膜生物反應器采用膜分離技術，做到了穩(wěn)定的出水水質，同時省去了泥水分離設施，因此用微機可以很容易的實現(xiàn)膜生物反應器系統(tǒng)從進水到出水的全程自動化控制。
（6）系統(tǒng)啟動速度快，水質可以很快達到處理要求
由于可以很好的保持水中的污泥濃度，在反應池啟動期，不同于傳統(tǒng)曝氣池需要通過沉淀排除上清液來提高污泥濃度。由于膜分離作用對污泥顆粒的完全截留，能夠在曝氣及營養(yǎng)物質的共同作用下迅速的提高系統(tǒng)內的污泥濃度，使整個膜生物反應器系統(tǒng)快速啟動，水質可以很快達到處理要求。
2、平板MBR與中空纖維MBR相比又具有以下明顯優(yōu)勢：
（1）更好的抗污染性能
相比中空纖維膜生物反應器，平板膜生物反應器可以在更高的活性污泥濃度下保持高通量的穩(wěn)定運行。在實際使用的過程中，盡管預處理設施中會有格柵，除毛機等設備，但好氧池中還難免進入一些諸如毛發(fā)之類的物體，這些絲狀物纏繞在膜絲上，當污泥濃度達到一定程度，就會出現(xiàn)泥坨，使越來越多的膜絲纏繞在一起，大大減少了中空纖維絲的有效膜面積，引起膜通量的急劇下降，而且此類問題也很難修復，通常只能更換。平板膜生物反應器的適用活性污泥濃度（MLSS）范圍在10000-15000mg/L，遠遠高于中空纖維膜生反應器（約6000mg/L左右），平板膜的特殊結構，可以實現(xiàn)膜片之間間隙可控，便于氣液混流對膜面進行在線清洗，抗污染性能優(yōu)越。此外，平板膜生物反應器可以通過調節(jié)組件底部的曝氣強度，通過氣水混合物在膜片表面的沖刷作用，很好的清除膜表面的附著物，即便是由于某種不可知因素在膜表面產生了淤積的情況，也可以將膜片取出，通過低壓水槍沖洗的方法去除，使得膜能長期有效的運行，而中空纖維則不可能通過這種方法清洗。
（2）良好的機械穩(wěn)定性、無斷絲現(xiàn)象
在實際使用過程中，中空纖維膜組件不可避免的會發(fā)生斷絲現(xiàn)象，其中包括兩種原因，一是由于紡絲過程中的缺陷導致的壁厚不均勻，當然這種情況比較少發(fā)生，且可以通過購買優(yōu)質產品等手段進一步避免；二是紡絲材料疲勞引起的根部斷裂，我們知道由于曝氣的原因，中空纖維在工作狀態(tài)下始終會處于幅度較大的振動現(xiàn)象，長此以往會在其根部引起材料的疲勞，而由于這種材料疲勞所導致的斷絲一旦發(fā)生，往往是規(guī)模性的，而這對于膜生物反應器來說，傷害是致命的，使得出水水質變差。而平板膜的材料強度比中空纖維高出許多，根本不會出現(xiàn)類似的現(xiàn)象，能完全保證優(yōu)質的出水水質。
（3）清洗方法更加便捷，清洗周期更長。
平板膜生物反應器可通過控制組件底部的曝氣系統(tǒng)的曝氣量，對膜片進行有效的水力沖刷，在運行過程中就對膜表面的污染起到控制作用，而平板膜組件的化學清洗（在線清洗）也更加簡單，只需要把調配好的藥劑從抽吸口回灌入膜片中，浸泡一段時間即可，不像中空纖維膜組件，需頻繁地將膜組件取出進行反沖洗。同時，相對于中空纖維-膜生物反應器，平板膜生物反應器的清洗周期更長，清洗周期可達3個月以上，且如果工作壓力始終處于比較低的狀態(tài)，甚至可以不清洗。平板膜組件還可以通過物理清洗的方法使膜通量得到恢復，而這對于中空纖維膜幾乎是不可能的。
（4）壽命長，運行費用低
據(jù)不完全統(tǒng)計，現(xiàn)在市場上的中空纖維膜平均壽命為2年左右，意味著2年就會有很大的膜更換率。而市場上平板膜的平均壽命都在5-7年，不需頻繁的更換膜片，相對來說運行費用大大降低，且保證了良好的運行狀況。平板膜具有高強度的支撐體，膜損傷程度低，更換率低；同時平板膜可以實現(xiàn)單張更換，更換成本也相對降低。
（5）膜片更換過程簡單
由于平板膜組件獨特的設計，使得在膜片損壞更換過程中，膜片可單張更換，無需更換支架。而中間纖維膜絲斷絲達到一定數(shù)量，整個組件就報廢，需更換整個膜組件，費用就將大大增加。
3、上海斯納普膜分離科技有限公司（SINAP）簡介
上海斯納普膜分離科技有限公司是2008年由上海過濾器有限公司與上海應用物理研究所合資創(chuàng)辦的膜分離科技公司。上海應用物理研究所的新技術中心從1980年開始超濾膜技術的研究和產品開發(fā)，是國內主要的膜分離技術研究單位之一，在超濾膜的研發(fā)和板框式、卷式、管式和小型實驗室超濾設備的研制、生產等方面國內領先，產品具有自主知識產權。我公司于2002年生產出了中國第一塊平板膜，05年獲得了中國專利授權。經過兩年的改進與努力，我公司在07與08年相繼推出了第二及第三代平板膜，并于09年通過了ISO9001-2000質量體系認證。
2002年以來，在上海市科委的支持下，在MBR產品的研究開發(fā)方面也取得了較快的進展。MBR平片膜元件的關健器件是平板式濾膜，公司生產的孔徑為0.1微米大孔徑PVDF微濾膜，性能達到國際水平，目前已具有年產20萬平方米的生產能力。其次，公司已成功的研發(fā)出采用國際先進水平的超聲波熱焊封接工藝生產的第三代MBR平片式濾膜元件，有四條生產線投產，具有年產MBR150型膜片10萬件的生產能力。（注：以1件MBR150型膜片，濾膜面積1.5平方米，日處理污水量0.8立方米計，可日處理8萬立方米污水。）
斯納普技術研發(fā)中心有中國科學院上海應用物理研究所的國內知名膜技術專家領銜、由博士、碩士組成的研發(fā)團隊，配備包括掃描電鏡、原子力顯微鏡、凝膠色譜儀、總有機炭分析儀、多功能水質分析儀、溶解氧分析儀、化學好氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、氨氮分析儀、接觸角分析儀、熔點顯微儀、紫外分光光度儀等先進的儀器設備。
幾年來，上海斯納普膜分離科技有限公司已先后與幾十家環(huán)境工程公司建立合作關系，MBR平板膜產品成功地應用于多項污水治理和中水回用工程，這些工程項目涉及鋼廠乳化油廢水、垃圾滲濾液、洗滌廢水、制藥廢水、食品加工廢水、酒店、別墅、學校醫(yī)院等生活污水，早期的工程應用正常運行達四年。
我們斯納普人有信心使斯納普平板膜成為中國平板膜的一面旗幟，SINAP成為國內乃至國際的知名膜品牌。
編寫：上海斯納普膜分離科技有限公司
