[科普中国]-中空纤维膜式反应器

中空纤维膜生物反应器

膜生物反应器外壳采用透明有机玻璃材料，中空纤维膜组件是膜生物反应器的主体。膜组件作为微生物的载体，其材料性质直接影响膜生物反应器的去除的性能。中空纤维胶组件与其他类型膜组件相比其有以下几个明显的优点：①填充密度大，可提供较大的比表面积；②膜为自支撑结构，无需其他支撑体；③单个膜组件的回收率高；④重现性好，易于放大；⑤耐压性好。

中空纤维膜组件材料为微孔聚偏氟乙烯纤维膜，中空纤维膜具有疏水性，膜孔不易被液相堵塞，膜材料具有化学稳定性好、机械强度高、耐氧化性能好以及通量高等优点，膜表面为生物附着提供载体，膜孔为气相向液相传递提供通道。

生物反应器与膜单元结合方式一体式一体式膜-生物反应器是将膜组件(无外壳膜片)浸没在生物反应器中，微生物在曝气池中耗氧降解有机物，水通过负压抽吸从膜表面进入中空纤维引出反应器。

分体式分体式膜-生物反应器是由相对独立的生物反应器(此为活性污泥法)与膜组件通过泵与管构成1。

膜的清洗与再生在膜-生物反应器中，泥水分离是以膜分离的途径实现的，从膜分离的传质扩散理论来看，操作压力、料液的浓度、粘度、紊动程度以及温度都是影响通量的主要因素.经过近几年的探索，我们在减轻膜污染方面积累了较丰富的经验，对分体式膜-生物反应器而言，膜组件中空纤维膜的装填方式及密度，采用活性载体，保持一定的回流比、定时有效的反冲洗可确保膜通量在较长的时间内维持一定的水平，必要时用化学试剂清洗使长期运行变为可能；对于一体式膜-生物反应器而言，通过曝气产生的气泡及污水流，使膜表面充分擦洗，同时采取低压间歇运行的方式，可防止膜孔堵塞，使长期运行变为可能。

中空纤维膜生物反应器特性由于膜的高效分离作用，膜-生物反应器系统中的生物反应器特性与传统的生物反应器有很大的区别。首先，膜的截留作用不但使微生物保持在反应器内，而且许多进水中的大分子物质或生化反应产生的大分子代谢产物也被截留在反应器内，从而有利于对微生物的驯化，使微生物对有机物的去除进一步提高；同时通过微生物自身的内源呼吸消化，可保持污泥量恒定，无剩余污泥或仅有少量剩余污泥产生。

中空纤维膜生物反应器应用实例制药厂废水处理某生物制药厂废水COD为4000～7000mg/L，B/C比为0.45左右，经沉淀及兼氧处理后，COD平均为1600mg/L左右，再经分体式膜-生物反应器处理后(停留时间8h)，出水COD稳定在200mg/L左右，平均去除率为87.5%。经过半个月的稳定运行，由于膜组件采取了特殊的构型及有效的定时反冲洗，膜出水通量一直保持在较高的水平上。

医药中间体废水处理某化工厂医药中间体废水COD为5000～6000mg/L，B/C比为0.3左右，经pH调节(pH调至6～8)，必要时用自来水稀释后进入一体式膜-生物反应器，进水COD为2000～5200mg/L(平均3000mg/L)，出水COD基本稳定在200～300mg/L(平均为280mg/L)，平均去除率为91%。进水浓度波动较大，但出水CODCr比较稳定，说明膜-生物反应器的抗负荷冲击能力较强。由于采用了特殊的膜组件(无外壳膜片)以及低压、间歇运行方式，经过一个多月的中试实验，膜出水通量也可较好地保持在较高的水平上2。