膜生物反应器模型实验技术-给排水实验十二

一、实验目的

（1）了解膜生物反应器与传统活性污泥法的区别；

（2）掌握膜生物反应器的构造特点、组成及运行方式。

二、实验原理

膜生物反应器（MBR）技术是膜分离技术与生物技术有机结合的新型废水处理技术，它利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物截留住，省掉二沉池。膜生物反应器工艺通过膜的分离技术大大强化了生物反应器的功能，使活性污泥浓度大大提高，其水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）可以分别控制。根据膜组件和生物反应器的组合方式不同，膜生物反应器可分为分置式和一体式两大类。

膜生物反应器的优越性主要表现在：

（1）对污染物的去除率高，抗污泥膨胀能力强，出水水质稳定可靠，出水中没有悬浮物。

（2）实现了反应器污泥停留时间SRT和水力停留时间HRT的分别控制，因而其设计和操作大大简化。

（3）膜的机械截留作用避免了微生物的流失，生物反应器内可保持较高的污泥浓度，从而能提高体积负荷，降低污泥负荷，具有极强的抗冲击能力。

（4）由于膜的截流作用使SRT延长，有利于增殖缓慢的微生物的生长。如硝化细菌的生长，可以提高系统的硝化能力，同时可显著减少污泥产量，使污泥处理费用降低。

（5）易于一体化，易于实现自动控制，操作管理方便。

（6）省略了二沉池，减少了占地面积。

但膜生物反应器也存在膜易污染、单位面积的膜透水量小、膜成本较高、一次性投资大的缺点。

三、实验装置

一体式膜生物反应器实验装置如图4－34所示。

图4－34　膜生物反应器实验装置(www.xing528.com)

实验装置污水处理能力为5～10L／h，由有机玻璃柱（生物反应器）、配水箱、U型中空纤维膜组件、水泵、鼓风机和配水箱等组成。

实验柱采用有机玻璃柱，柱上端设置有进水管、溢流管，柱下端设置有进气管、排空管，U型中空纤维膜材质为聚偏氟乙烯；鼓风机（增氧机）1台，采用微孔曝气方式；出水釆用重力流方式，不设置水泵。

四、实验步骤

（1）取活性污泥并曝气培养待用。

（2）在有机玻璃柱中装入自来水，测定清水中膜的透水量。

（3）将活性污泥装入有机玻璃柱中，体积在有效容积的1／4～1／5，其余体积为自来水，在配水箱中配低COD浓度的实验用水或稀释的生活污水。

（4）启动水泵和风机曝气，测定膜生物反应器膜的透水量，观察水质变化（色度、臭味等）。

五、膜的清洗

（1）当出水流量出现明显下降时，可将出水管连接上城市自来水管，用自来水反向冲洗膜组件，持续时间约2min。

（2）当步骤（1）冲洗效果不明显时，关闭膜组件的出水手动阀门，取下和该阀门连接的活动软管，整体取出膜组件。首先用自来水冲洗该组件中空纤维膜上缠绕的污泥，洗干净后将膜组件放入2.5% NaClO＋1% NaOH溶液内浸泡，持续时间8h，取出后用自来水冲洗。再放入1%硫酸溶液内浸泡、持续时间8h，取出后用自来水冲洗。将膜组件同活动软管连接上，再将膜组件和活动软管重新放入有机玻璃柱内，重新启动投入运行。

思考题

（1）简述分置式MBR与一体式MBR在结构上有何区别？各自有何优缺点？

（2）影响MBR膜通量的主要因素有哪些？

（3）膜受到污染，膜通量下降后，如何恢复？

【注释】

[1]此部分实验为开放性选做实验，每个实验给出的实验方法和步骤仅供参考，实际中学生可在教师指导下自己设计完成。

[2]该部分实验主要通过模型演示帮助学生掌握常见工艺单元的运行方式和基本操作，指导教师根据情况选做。