新型膜分离生物反应器提高了污水净化能力
在过去的100年中，活性污泥法在污水处理中得到了广泛的应用。但随着成本的加大和排污指标的日趋严格，市场对于污水处理技术提出了新的要求。然而创新的脚步并未停止，最新的污水处理技术正不断推向市场。
在传统的活性污泥污水净化系统中，活性污泥的分离效果是污水处理系统性能好坏的一个重要评判指标。低成本的分离技术，活性污泥的残留量为3~5g/L。随着污水净化量的加大，残留量也会相应的成比例加大。此时，往往不能彻底的将净化处理后的污水中的固体物质过滤、分离出来，使得净化处理后的污水中含有大肠杆菌和其他污水处理用的菌种。这就是为什么要使用膜生物反应器来分离活性污泥的主要原因。
在膜生物反应器中，污水的净化处理也是利用生物技术进行的。这里的膜起着物理隔离的作用，只允许净化后的水通过，所有的固体物质，包括微生物等都被隔离、过滤出来。采用这一技术后，被过滤隔离出来的固体物明显增加，污水处理设备的污水净化能力也相应提高。同时，还省略了沉淀池，大大的减少了污水处理设备的占地面积。
实践中使用的膜生物污水净化设备原则上可分为管式和浸没式两大类。在好氧的生物污水处理设备中，使用的是浸没式膜生物反应系统。专门为此而研发设计的膜生物反应装置有的直接安装在硝化池中，有的安装在过滤容器处。在曝气系统的帮助下，污水进入膜生物反应系统。这一措施可以清理粘附在滤膜上的污垢和杂质；在滤膜的另一侧，可生成轻微的负压。在负压吸力的作用下干净的清水穿过滤膜，使得膜生物反应器处理后的污水达到了回用的水质。
目前，已经有上千套浸没式膜生物反应器用于大大小小的污水净化处理设备中了。这些膜生物反应器的不同之处在于，对经济性有一定影响的滤膜模块的结构形式。
浸没式膜生物反应器
目前，膜生物反应器的膜和膜组件的结构形式繁多。其共同点是都具有从污水中过滤、分离生物物质的功能。利用微滤膜和超滤膜，将活性污泥过滤出来。同时，其跨膜压力损失也很小，只需很少的能源就可使污水穿过滤膜。超滤膜还可以过滤病毒，其表面也非常的光洁，易于清洁。因此，它更加适用于在这种情况下使用。
箱式结构的Bio-Cel膜组件
就浸没式膜生物反应器的滤膜结构而言，目前主要有两种形式，毛细管式滤膜和平板滤膜。具体表现为：
利用毛细管式滤膜过滤时，液体介质是由外向内流动的。集束的毛细管式滤膜以很高的充填密度而著称。毛细管的长度可达2m，根据各个生产厂家的生产制造工艺不同，毛细管的两端或者一端是固定的。
平板式滤膜系统中，各片滤膜之间是平行叠放在一起悬挂起来的。在两个滤膜之间夹着一块平板。滤膜的周边与平板粘接在一起或者焊接成一体。在导流板的作用下，膜组件中会产生强制性的流动。这种形式滤膜的充填密度比毛细管式要小。
在选择毛细管式或者平板式滤膜时，应注意以下几点：
毛细管式滤膜
在毛细管式滤膜中，膜组件的污垢沉积和堵塞是最大的问题。当毛发和纤维通过毛细管时毛细束会发生堵塞，卡在毛细管中，无法在清洁时彻底清洁出来。这将使得毛细管自上而下发生堵塞，逐步的减小滤膜的流通面积，使得本来就不大的面积越来越小。只能用手工方式对堵塞的毛细束进行清理。
此外，在膜的底部容易积存过滤的污垢。而膜又是从下方固定的，沉积的污垢不易离开模块。污垢逐渐积累起来，向上堆积，会减少过滤面积、使得效率降低。
为了避免上述两种不良影响，在膜分离生物反应器的入口通常安装一个粗过滤器（滤网孔尺寸小于0.5mm）。这一措施可以降低上述两种不利影响的作用，但是不能完全根除。一旦生物净化池中的细菌进入膜分离生物反应器中，就有可能生长成堵塞毛细孔的纤维物。为解决这一问题，可以降低入口处污水中的营养物质，使污水池中的好氧菌得不到生长繁殖所需的营养。
平板式滤膜
在平板式滤膜中，由于没有滤膜纤维束，基本上不会形成毛细束的堵塞。大多数的平板式滤膜模块下部都是完全敞开的，因此在模块的下方不会出现污垢沉积。在平板式滤膜中，由于边缘与支架之间的连接有可能因流量的减小而出现流通不畅（图1）。另外，由于平板之间的间距不均匀，将产生不可避免的应力变形，在应用中还出现过缝隙堵塞的现象。解决这些问题的措施是利用高压压缩空气进行吹净，避免污垢的聚集。与毛细管式滤膜不同，一般情况下平板式滤膜不能逆向冲洗，从而使得滤膜的清洁方案受到了一定的限制。
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图1 浸没式滤膜工作时会遇到的问题
将毛细管式和平板式滤膜的优点结合在一起
Microdyn-Nadir公司最新研发成功的浸没式滤膜能够很好的解决上述种种问题，该产品目前已申请了专利。它成功地将毛细管式滤膜和平板式滤膜的优点结合在一起了。其平板式滤膜的使用经验已积累了十余年。其中一种是利用专用材料连接两块滤膜组件，而不是真正使用“平板”的模块结构方式。它的边缘是封闭的，通过模块中间的孔来实现被过滤污水的吸取（图2）。一块块这样的膜块垂直连接在一起构成一个完整的膜组件。为了尽可能的减少过滤时的压力损失，设计为在中部吸取被过滤的液体介质。
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从2008年开始，这种Bio-Cel膜分离生物反应器也有了“模块式”的结构。这一创新性的结构设计进一步提高了滤膜的维护保养和维修性能，使得在大型设备中使用这种系统变得更加灵活方便。在IFAT展会期间，新型的Bio-Cel BC-400型膜分离生物反应器首次投放市场。它是专门为大型设备而研发设计的，滤膜面积为400m2。基于其可与空心纤维相媲美的充填密度，使它能够在较小的体积内有着最大的过滤面积。
Bio-Cel膜组件的结构：各个滤膜垂直的集成在一起，构成一个组件
新型膜生物反应器的优点
■ 没有成束的装置，使用的是平板式滤膜；
■ 不起沫，因为这一系统是向下敞开的；
■ 没有边缘堵塞的现象，因为滤膜的侧面不受限制；
■ 没有缝隙堵塞的现象，因为模块的使用是非常灵活的，没有引起缝隙变小的内应力；
■ 滤膜模块可以反向冲洗，由于各个滤膜缝隙处有着很好的流体动力学条件，因此其效率明显的高于毛细管式滤膜；
■ 具有很高的充填密度。
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