一、前言

随着中国城市化、工业化的加速，水资源的需求缺口也日益增大。在这样的背景下，污水处理回用的重要性与日俱增。传统的活性污泥工艺（Conventional Activated Sludge, CAS）广泛地应用于各种污水处理中。由于采用重力式沉淀方式作为固液分离手段，因此带来了很多方面的问题。如固液分离效率不高、处理装置容积负荷低、占地面积大、出水水质不稳定、传氧效率低、能耗高以及剩余污泥产量大等等。传统生物处理工艺处理后的水难以满足越来越严格的污水排放标准，同时，经济的发展所带来的水资源的日益短缺也迫切要求开发合适的污水资源化技术，以缓解水资源的供需矛盾。在上述背景下，一种新型的水处理技术#8212;#8212;（Membrane Biological Reactor, MBR）应运而生。随着膜分离技术和产品的不断开发，MBR也更具有实用价值，近年来许多国家都投入了大量资金用于开发此项高新技术。与传统A₂O工艺^[1]相比， MBR 工艺具有出水效果好，耐冲击负荷高，运行稳定以及占地面积小等优点。本课题将组合曝气方式应用在复合式MBR工艺中，对生活污水进行处理后回用，既减少了污染物向水体的排放量，又改善了周边地区的生态环境，达到了节能减排和低碳社会的目的。

二、膜生物反应器的发展历史

起初，人们一般用活性污泥法^[2]对污水进行处理，污水经过曝气池之后需对泥水进行二次沉淀^[3]，以提升出水的水质情况，同时要保证污泥的回流以维持曝气池内的污泥度。但在1969年，Smith等^[4]人用超滤取代二次沉淀池的方法，使得污水处理效果大大的提升。随后，Hardt等^[5]人用好氧生物反应器处理合成废水，用超滤膜实现泥水分离。20世纪70年代，膜生物反应器工艺首次进入日本市场。1982年Zenon环境公司^[6]研制出ZenonGem并实现市场化。90年代Kubota公司^[7]研制了平板式浸没MBR。

三、国内外研究进展与现状

（1）国外

1966年，美国的Dorr-oliver公司^[8]第一次在废水处理研究中应用了MBR。1969年，Smith等将好氧活性污泥法与超滤膜相结合的MBR用于处理城市污水，能够有效减少活性污泥产量，使污泥浓度维持在较高水平以及减少装置占地面积。1971年，Bemberis在污水处理厂进行了膜生物反应器的试验，取得了良好的试验结果。1978年，Grethlein等在厌氧消化池-膜系统处理生活污水的研究中将BOD和NO_X^-的去除率分别提高到了90%和75%。1985年，日本实施了”水综合再生利用系统90年代计划”^[9]，将MBR污水处理研究进一步推进。1986年，Bindoff等人^[10]在处理高浓度生活污水时应用了厌氧固定床与膜分离组合工艺。1993年，Chiemchaisri等人^[11]分别用中空、板式MBR工艺处理城市污水，对COD的去除率分别大于80%和90%，并利用MBR进行了生活污水脱氮研究^[12]和低温脱氮技术^[13]。

1994年，Bailey等人用错流式微滤MBR工艺处理生活污水，对COD的去除率超过了97%。1996年，Winnen用陶瓷膜-生物反应器处理人工合成废水，效果非常好。2005年，Nagaoka等人先研究了胞外聚合物及污泥粘滞度对膜过滤阻力^[14]的影响，然后进一步研究了膜污染的过程和机理之后建立了膜污染的数学模型^[15]。

（2）国内　

1993年，上海华东理工大学环境工程研究所^[16]进行了MBR处理人工合成污水和制药废水的可行性研究。1995年，樊耀波^[17]研制出一套实验室规模的好氧分离式MBR。1998年，邢传宏^[18]采用无机生物膜-生物反应器进行了处理生活污水的实验，考察了IMBR^[19]在不同的SRT下的处理效果、膜的堵塞及清洗研究。2000年，顾平等^[20]以中空纤维膜对生活污水作了中试研究，研究发现，MBR工艺出水悬浮物为零，细菌总数优于饮用水指标，COD和氨氮去除率都高于95%，出水可直接回用，表明MBR对废水的COD，NH₃-N，SS，浊度等都达到了良好的去除效果。吴桂萍等人^[21]采用一体式MBR，杨琦等人^[22,23]采用缺氧-好氧MBR对生活污水处理进行的试验研究，均取得了良好的处理效果，污水中COD、氨氮去除率分别达90％以上，无色无味，系统具有较强的抗冲击能力，出水水质优于城市生活杂用水水质标准(GB／T18920．2002)。刘强等^[24]采用淹没式复合型MBR处理城市污水的实验表明COD去除效果与总生物量有关。谭德君等^[25]对MBR处理生活污水连续运行期间的处理效能、膜污染情况进行了实验研究，认为对膜清洗应以机械清洗为主辅以化学清洗。杨崇豪铮^[26]采用规模为1 m³．d^-1的生物固定化MBR处理学生宿舍化粪池出水，处理后出水COD基本在20-30 mg#183;L^-l,氨氮lt;10 mg#183;L^-1。上海浦东新区白龙港污水厂将平板MBR用于生活污水再生回用工程^[27]，工程规模为400 m³#183;d^-1，与平行运转的曝气生物滤池(BAF) 砂滤的工艺相比，具有出水水质好、运行稳定、操作维护简单和污泥量少等优点。

四、未来展望