雙碳背景下污水處理新工藝——透氧膜生物反應器（MABR）

時間：2022-10-25 15:25

來源：開創環保

我國是世界上最大的能源生產國和消費國，自“雙碳”目標提出以來，關于“雙碳”目標的“時間表”與“路線圖”就一直備受關注，我國污水處理行業的碳排放量約占全社會總排放量的1%，在環保產業中占比最大，因此污水處理廠的“低碳化”改造意義重大。

MABR(Membrane Aeration Bioreactor)中文翻譯為曝氣膜生物反應器或透氧膜生物反應器，單從字面上理解MABR是用膜來曝氣的生物工藝，但實際上，所謂的膜曝氣是一種無泡曝氣技術，不是指用膜的微孔進行曝氣傳氧，膜曝氣更像是一種透氣膜，像人的肺一樣，將吸入的空氣中的氧氣傳到血液中供人體生命活動，而剩余的氮氣、二氧化碳等則被呼出，MABR膜就是將氧氣傳給生長在膜上的微生物，水中的污染物通過擴散作用進入以MABR膜為載體生長的生物膜中，最終實現污染物的去除。該工藝是一種新型污水處理工藝，具有高效脫氮能力，在污水廠提標改造，減碳降耗方面，具有顯著優勢，尤其在雙碳要求的背景下，MABR工藝在污水處理領域的減碳功效巨大。

MABR工藝的研究可以追溯到上世紀60年代。著名的F. J. Ludzack和Morris Ettinger在1960年就用透氣塑料膜來進行氧化作用;1978年西弗吉尼亞大學的Charles Jenkins教授的團隊進行了污水處理的小試研究，得到了不錯的效果;1986年，加拿大人Pierre Cté博士團隊進行了中試研究，后明尼蘇達大學的Michael Semmens教授及愛爾蘭都柏林大學的Eoin Casey教授的團隊也相繼進行了相關的中試研究，使得MABR技術在污水處理領域占據了一席之地。

MABR工藝是集合了曝氣工藝、膜工藝與生化工藝的特點，其優點主要體現如下幾個方面：

1、傳氧率較高

由于MABR是無孔膜，氧氣以分子形式傳輸，傳氧過程屬于無泡曝氣，氧氣在水體中的實際停留時間被延長;其次空氣可以低壓方式進行輸送，不需要克服靜水壓力來穿過中空纖維膜。經測試MABR的傳氧速率可達8~14g O2/m2/d，曝氣效率是常規曝氣系統的3-4倍。

2、同步硝化反硝化

與我們所學的生物膜工藝不同，MABR工藝的傳質過程屬于異向傳質，即氧氣的傳輸方向與污染物的傳遞方向相反,如下圖所示。由于透氧膜的傳氧作用使得MABR膜上形成了的生物類型依次為靠近MABR膜的好氧層、缺氧層與厭氧區，污染物如COD、NH3-N等的傳質擴散作用是從混合液一側向MABR生物膜一側進行，此時硝化和反硝化反應可以分別在生物膜的內外兩側進行，即實現了同步硝化反硝化作用;

3、運行能耗低

運行能耗低。相比較常規的生化處理工藝，MABR工藝可降低50%~70%的能耗;

4、碳源投加少

碳源投加少。節約30%~50%的碳源投加;

5、占地面積小

節約50%以上的系統占地;

6、污泥產量低

減少50%污泥產量;

7、抗沖擊能力增強

受水溫、水質、水量影響小;

8、即插即用

模塊化設計，縮短工程周期;

MABR的主要生產廠商及產品有杜邦公司的Oxymem產品、蘇伊士公司的ZeeLung產品及以色列Fluenc公司的新一代平板MABR膜產品，且各公司的產品在國內外均得到實際應用，應用規模已超過10萬噸。目前國內對該技術的關注度也越來越高，國產化進程在快速推進，浙江開創環保科技股份有限公司緊跟時代步伐，致力創新水技術，已率先開發出了國產的MABR產品，并得到小規模的應用，相信在不久的將來，國產的MABR技術將為污水處理的減碳帶來巨大貢獻。

編輯：趙凡

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