MBR工藝（Membrane Bio reactor， 簡稱MBR ）又稱膜生物反應器，是膜技術與污水生物處理技術有機結合的一種新型、高效的廢水處理工藝。發源于20世紀70年代的美國。

在污水處理，水資源再利用領域，MBR又稱膜生物反應器（Membrane Bio-Reactor），是一種由活性污泥法與膜分離技術相結合的新型水處理技術。膜的種類繁多，按分離機理進行分類，有反應膜、離子交換膜、滲透膜等；按膜的性質分類，有天然膜（生物膜）和合成膜（有機膜和無機膜）；按膜的結構型式分類，有平板型、管型、螺旋型及中空纖維型等。

MBR工藝分類

分置式膜 - 生物反應器把膜組件和生物反應器分開設置，如圖 3所示。生物反應器中的混合液經循環泵增壓后打至膜組件的過濾端，在壓力作用下混合液中的液體透過膜，成為系統處理水；固形物、大分子物質等則被膜截留，隨濃縮液回流到生物反應器內。分置式膜 -生物反應器的特點是運行穩定可靠，易于膜的清洗、更換及增設；而且膜通量普遍較大。但一般條件下為減少污染物在膜表面的沉積，延長膜的清洗周期，需要用循環泵提供較高的膜面錯流流速，水流循環量大、動力費用高 （Yamamoto， 1989），并且泵的高速旋轉產生的剪切力會使某些微生物菌體產生失活現象 （ Brockmann and Seyfried， 1997 ） 。

一體式膜 - 生物反應器是把膜組件置于生物反應器內部，進水進入膜 -生物反應器，其中的大部分污染物被混合液中的活性污泥去除，再在外壓作用下由膜過濾出水。這種形式的膜 -生物反應器由于省去了混合液循環系統，并且靠抽吸出水，能耗相對較低；占地較分置式更為緊湊，近年來在水處理領域受到了特別關注。但是一般膜通量相對較低，容易發生膜污染，膜污染后不容易清洗和更換。

復合式膜 - 生物反應器在形式上也屬于一體式膜 - 生物反應器，所不同的是在生物反應器內加裝填料，從而形成復合式膜 - 生物反應器，改變了反應器的某些性狀。

MBR顯著特點

（1）對污染物的去除率高，抵抗污泥膨脹能力強，出水水質穩定，出水中沒有懸浮物，而且可去除細菌、病毒，是一種對原水處理后不必消毒的工藝；

（2）易于一體化，便于自動控制，操作簡便，同時實現了SRT和HRT的徹底分離；

（3）膜的機械截流避免了微生物的流失，生物反應器內污泥濃度可達35g/L，提高體積負荷，設備占地省；

（4）SPR延長，有利于增殖緩慢的細菌，如硝化細菌的截流和生長，從而提高系統的硝化能力，同時提高難降解有機物的降解速率；

（5）剩余污泥產生量少，污泥處置費用低；

（6）受膜表面速度剪切力的影響，污泥絮體平均尺寸較小，污泥傳氧速率提高，可達26%～60%；

（7）制造成本高，膜易污染，能耗較高。

（8）出水感觀上水質清澈透亮;

（9）出水水質優質穩定，且出水水質中的有機污染物CODCr、BOD5、NH3-N、磷酸鹽、SS含量低，細菌、病毒、寄生 蟲卵等均被隔除;

（10）處理工藝流程短，占地小，省去了二沉池、過濾器，節約工程投資;

（11）能將所有微生物截留在MBR生物反應器內，污泥濃度高，污泥齡長，提高硝化效果，能有效地去除氮、磷;

（12）剩余污泥產量少，傳氧效率最高達60%，減少了能耗;

（13）耐沖擊負荷，由于MBR生物反應器中污泥濃度高，在負荷變化大的情況下，該系統的去除效果變化小，處理出水穩定;

（14）MBR生物反應器是膜與生物處理高效的結合，該系統結構緊湊、簡單，運行穩定靈活，操作管理、維護簡單，可以實現自動化控制。

（15）占地面積小，不受設置場合限制

（16）可去除氨氮及難降解有機物

（17）操作管理方便，易于實現自動控制

（18）易于從傳統工藝進行改造

MBR工藝應用領域

一、城市污水處理及建筑中水回用

1967年第一個采用 MBR 工藝的廢水處理廠由美國的 Dorr-Oliver 公司建成，這個處理廠處理 14m 3 /d 廢水。 1977年，一套污水回用系統在日本的一幢高層建筑中得到實際應用。 1980 年，日本建成了兩座處理能力分別為 10m 3 /d 和 50m 3 /d的 MBR 處理廠。 90 年代初期，日本就有 39 座這樣的廠在運行，最大處理能力可達 500m 3 /d ，并且有 100 多處的高樓采用MBR 將污水處理后回用于中水道。 1997 年，英國 Wessex 公司在英國 Porlock 建立了當時世界上最大的 MBR系統，日處理量達 2 ， 000 m 3 ， 1999 年又在 Dorset 的 Swanage 建成了 13 ， 000m 3 /d 的MBR 工廠 ［14］ 。

1998 年 5 月，清華大學進行的一體式膜 - 生物反應器中試系統通過了國家鑒定。 2000年初，清華大學在北京市海淀鄉醫院建起了一套實用的 MBR 系統，用以處理醫院廢水，該工程于 2000 年 6 月建成并投入使用，目前運轉正常。2000 年 9 月，天津大學楊造燕教授及其領導的科研小組在天津新技術產業園區普辰大廈建成了一個 MBR 示范工程，該系統日處理污水 25噸，處理后的污水全部用于衛生間的沖洗及綠地澆灑，占地面積為 10 平方米，處理每噸污水的能耗為 0.7kW · h 。

二、工業廢水處理

90年代以來， MBR 的處理對象不斷拓寬，除中水回用、糞便污水處理以外， MBR在工業廢水處理中的應用也得到了廣泛關注，如處理食品工業廢水、水產加工廢水、養殖廢水、化妝品生產廢水、染料廢水、石油化工廢水，均獲得了良好的處理效果。 90 年代初，美國在 Ohio 建造了一套用于處理某汽車制造廠的工業廢水的 MBR 系統，處理規模為 151m 3 /d，該系統的有機負荷達 6.3kgCOD/m 3 · d ， COD 去除率為 94%，絕大部分的油與油脂被降解。在荷蘭，一脂肪提取加工廠采用傳統的氧化溝污水處理技術處理其生產廢水，由于生產規模的擴大，結果導致污泥膨脹，污泥難以分離，最后采用 Zenon 的膜組件代替沉淀池，運行效果良好。

三、微污染飲用水凈化

隨著氮肥與殺蟲劑在農業中的廣泛應用，飲用水也不同程度受到污染。 LyonnaisedesEaux 公司在 90 年代中期開發出同時具有生物脫氮、吸附殺蟲劑、去除濁度功能的 MBR工藝， 1995 年該公司在法國的 Douchy 建成了日產飲用水 400m 3 的工廠。出水中氮濃度低于 0.1mgNO 2 /L，殺蟲劑濃度低于 0.02 μ g/L 。

四、糞便污水處理

糞便污水中有機物含量很高，傳統的反硝化處理方法要求有很高污泥濃度，固液分離不穩定，影響了三級處理效果。 MBR 的出現很好地解決了這一問題，并且使糞便污水不經稀釋而直接處理成為可能。

日本已開發出被稱之為 NS 系統的屎尿處理技術，最核心部分是平板膜裝置與好氧高濃度活性污泥生物反應器組合的系統。 NS 系統于 1985年在日本琦玉縣越谷市建成，生產規模為 10kL/d ， 1989 年又先后在長崎縣、熊本縣建成新的屎尿處理設施。 NS 系統中的平板膜每組約0.4m 2 共幾十組并列安裝，做成能自動打開的框架裝置，并能自動沖洗。膜材料為截流分子量 20000 的聚砜超濾膜。反應器內污泥濃度保持在15000~18000mg/L 范圍內。到 1994 年，日本已有 1200 多套 MBR 系統用于處理 4000 多萬人的糞便污水。

五、土地填埋場 / 堆肥滲濾液處理

土地填埋場 / 堆肥滲濾液含有高濃度的污染物，其水質和水量隨氣候條件與操作運行條件的變化而變化。 MBR 技術在 1994年前就被多家污水處理廠用于該種污水的處理。通過 MBR 與 RO 技術的結合，不僅能去除 SS、有機物和氮，而且能有效去除鹽類與重金屬。最近美國 Envirogen 公司開發出一種 MBR用于土地填埋場滲濾液的處理，并在新澤西建成一個日處理能力為 40 萬加侖 （ 約 1500m 3 /d） 的裝置，在 2000年底投入運行。該種 MBR 使用一種自然存在的混合菌來分解滲濾液中的烴和氯代化合物，其處理污染物的濃度為常規廢水處理裝置的 50 ～ 100倍。能達到這一處理效果的原因是， MBR 能夠保留高效細菌并使細菌濃度達到 50 ， 000mg/L 。在現場中試中，進液 COD 為幾百至40 ， 000 ，污染物的去除率達 90% 以上。