膜生物反應器(MembraneBioreactor,簡稱MBR),是集高效膜分離技術和生物反應的生物降解為一體的生物化學反應系統。它用膜組件替代傳統活性污泥法中的沉淀池,實現泥水分離,從而對廢水進行處理,具有固液分離率高、出水水質好、處理效率高、占地空間小和運行管理簡單等特點。目前,我國研究的膜生物反應器(MBR)主要用于固液分離與截留,即分離膜反應器，按照膜單元的放置,MBR分為外置式[循環式,圖a和浸沒式(一體式,圖b）;按照是否需要氧,又可分為好氧和厭氧膜生物反應器。

       外置式膜生物反應器(RMBR)的特點是：膜組件自成體系,運行穩定可靠,膜通量大,清洗、更換和增設方便等。其缺點是泵高速旋轉產生的剪切力,會使某些微生物細菌體失活,而且一般條件下,為減少污染物在膜表面的沉積,由循環泵提供的水流流速都較高,因此動力消耗也較大。浸沒式膜生物反應器(SMBR)最大的特點是：運行費用低,中空纖維式膜組件由于體積小、組裝靈活,可分組設置成若干框架結構,便于從曝氣池中拿出,。膜組件和生物反應器的結合,使MBR具有許多優點:膜能將活性污泥完全截留在反應器內,因此污泥濃度高,大大提高了反應速率,增強了系統的耐沖擊力,還減少了污泥的產生量;實現了SRT(泥齡)和HRT(水力停留時間)的分別控制,有利于自動化控制,提高污染物停留時間,一些難降解的大分子顆粒狀物質和活性大分子化合物也能被膜截留下來;增加了生長時間較長的細菌,如硝化菌和亞硝化菌等,因此MBR脫氮除磷效果比傳統活性污泥法大為增強。

       我國是紡織大國,印染行業每天有400多萬噸的廢水排放,占工業廢水的1/10,且每年要耗用100多億噸清潔水,是我國用水量大、排放量大的工業部門之一。按1t印染廢水污染20t清潔水體計算,每年未達標排放的廢水又會污染清潔水150億噸。印染廢水具有“高濃度、高色度、高pH值、難降解和多變化”等五大特征,其處理難度主要集中在以下兩個方面。

1. COD(化學需氧量)難以降低加工生產中運用的助劑(滲透劑、助染劑等),95%以上滯留在印染廢水中,造成COD濃度高。染料廢水中的污染物以有機物為主,理論上大部分可生化,但其水質BOD(生物需氧量)與COD比值一般較低,因此可生化而又不易生化。2. 曝氣池活性污泥對多變化的染料中間體廢水的馴化、適應也不甚容易。這些都是印染廢水難以被有效降解,凈化后水質COD值仍然偏高的癥結所在。如何提高COD去除率,是印染廢水亟待解決的難題之一。

2.  有機物質,無論其對微生物有無抑制作用,都不能被微生物攝食。而在實際生產運行中,這類有機物質經多次生化仍難以大量去除,凈化后的COD值仍然較高。我國科技工作者在對江、浙、滬、閩、魯和粵等主要紡織地區調研過程中發現,目前國內大部分印染企業為提高COD去除率,通常采用增加絮凝和生化反應時間的方法,即所謂“生化再生化”、“絮凝再絮凝”。這將導致污水處理工程占地面積大、流程長、工程費用高,而處理效果也難以令人滿意。在上海、山東、遼寧等地,一些企業把并聯曝氣池改為串聯運行,生化處理效率有所提高,但污水凈化程度的提高相當有限。

3. 高色度廢水難以脫色,近年來,國內外對染料、顏料類工業廢水的脫色方法進行了大量技術研究,總結出了許多行之有效的脫色技術,如絮凝法、吸附法、氯氣和次氯酸鈉法等。這些技術針對性較強,對不同的廢水處理都能取得一定的效果。但是,由于印染廢水中含有的染料及其中間體品種多、類別復雜,在處理上有相當難度。加之國產染料上染率較低,印染生產企業一般都會超量投加,導致染色后剩余染料較多,不但造成資源浪費,而且產污量比發達國家多近一倍,加劇了廢水污染的程度。

   
   

迄今為止,我國在MBR處理印染廢水方面的研究主要有以下特點:

(1) 總體研究量少,研究面相對較窄,多數研究集中在處理效果上,對反應機理研究甚少,涉及膜污染方面的內容也不多;

(2) 研究規模主要為小試和中試,大多數是在實驗室完成的,有的甚至采用模擬印染廢水,與實際偏差較大,工程實際應用研究極少;

(3) 在工藝方面,基本上為好氧MBR與其它工藝組合處理印染廢水,MBR技術優勢沒有完全體現;

(4) 高校在該項研究中占主要力量,如東華大學和天津工業大學,前者前身是中國紡織大學,與紡織印染行業聯系緊密,后者直屬企業天津工大膜天膜集團公司,是我國膜行業的佼佼者,他們開展該方面的研究均與其特殊的身份有關。

隨著染料工業的飛速發展和技術的進步,新型助劑、染料等在印染行業中被大量使用,難降解有毒有機組分的含量也越來越多。MBR技術的研究將集中在

(1)膜污染機理的研究和預防,保持膜通量的基礎上降低運行和維護成本;

(2)新型膜材料的研究和開發;

(3)自動化程度的進一步提高等。

(4)由于MBR技術對印染廢水處理有較強的適用性,MBR工藝處理印染廢水的研究和應用將越來越多。

(5)多樣化的組合工藝與MBR工藝組合處理印染廢水,可彌補MBR技術的不足,充分發揮其作用。單獨采用MBR工藝處理印染廢水也將會是未來研究的一個新方向。

(6)MBR技術處理印染廢水將會更多地應用到實際工程中,小處理量的成型MBR設備將會出現,并被推廣應用于小型分散型印染企業。

        MBR作為一種較新的印染廢水處理系統,由于其諸多優點而得到廣泛的研究和應用。印染廢水的特點與MBR工藝有著良好的切合點,隨著MBR技術研究的發展和印染行業清潔生產的倡導,采用MBR技術處理印染廢水將會有良好的應用前景,其對印染行業清潔生產的實現也將作出重要貢獻。