膜生物反应器的分类

根据使用的膜种类和膜在系统中所起作用不同，一般可以分为三大类，即固液分离膜生物反应器、曝气膜生物反应器和萃取膜生物反应器。

(1)固液分离膜生物反应器

固液分离膜生物反应器是目前研究最为广泛的一类膜生物反应器，广泛应用于各种工业废水、生活污水及垃圾渗滤液。根据膜分离技术与生物反应器的组合方式以及膜组件的设置位置，固液分离膜生物反应器可分为一体式膜生物反应器和分置式膜生物反应器。

①一体式膜生物反应器，是将膜组件放置在生物反应器内部，曝气器放置与膜组件的正下方。空气搅动在膜表面产生紊流，在这种剪切力的作用下，胶体颗粒被迫离开膜表面，减缓膜的堵塞。膜出水靠抽吸泵抽吸出水。由于这种形式的膜生物反应器省去了混合液循环系统，并且靠抽吸出水，能耗相对较低，结构较分置式膜生物反应器更为紧凑，占地少，近年来在水处理领域受到了特别关注。但是其膜通量相对较低，容易发生膜污染，不易清洗和更换膜组件。

②分置式膜生物反应器，是指膜组件与生物反应器分开设置，在反应器中设有循环管路，靠加压泵加压出水，加压泵从生物反应器抽水，压入膜组件中，膜的滤过水排出系统，浓缩液回流至生物反应器。

分置式膜生物反应器的特点是:运行稳定可靠，膜易于清洗、更换及增设，膜通量较大，但是在一般条件下，为了减少污染物在膜表面的沉积，延长膜的清洗周期，需要用循环泵提供较高的膜面错流流速，致使水流循环量增大，动力费用增高，并且泵的高速旋转产生的剪切力会使某些微生物菌体失活。

(2)曝气膜生物反应器

在曝气膜生物反应器(membrane aeration bioreactor，MABR)中，采用透气性膜作为曝气扩散器，产生无泡曝气，用以提高供氧效率。同时膜可以作为生物反应器内微生物附着生长的载体。通过膜两侧氧的直接供给和营养物的扩散，达到有效降解有机物的目的。

在该系统中，由于氧的无泡传递，供氧不能对混合液产生混合效果。通常混合液的混合通过循环泵、搅拌等来实现。这种曝气器可用于含挥发性有毒有机物或发泡剂的工业废水处理系统，膜曝气系统尤其适用于曝气池活性污泥浓度很高、需氧量很大的系统。

MABR的构型有一体式和分置式两种，多数研究中采用一体化的MABR。其运行方式有连续和间歇两种，通常仅有生物膜附着于膜上的MABR工艺以连续式运行，而附加支撑介质的工艺以间歇式运行。Kolb等[10]于1995年描述了间歇式 MABR与活性炭床联用处理废水中的VOCs，其有机物和2-氯酚的去除率分别为15.5kg/(m·d)和20kg/(m·d)。通过吸附VOCs的活性炭上的微生物降解，活性炭床能够确保每个循环开始时废水中的VOCs浓度降至微生物生存阀值以下。

(3)萃取膜生物反应器

1994年，英国学者Livingston研究开发了萃取膜生物反应器(extractive membrane bioreactor，EMBR)EMBR利用膜将工业废水中的有毒污染物萃取后对其进行单独的生物处理，如图3.30所示。在该系统中，废水与活性污泥被膜隔开，废水在膜腔内流动，与微生物不直接接触。通过硅树脂或其他疏水性膜选择性地将工业废水中的有毒污染物萃取并传递到好氧生物相中，在生物反应器内被微生物吸附降解。由于膜的疏水性，废水中的水及其他无机物不能透过膜向活性污泥中扩散。反应器的其化无机物不能透过膜身活性污泥中扩散。反应器的混合液与废水之间通过浓度梯度的作用，污染物不断从废水透过膜进入生物反应器。为促进生物反应器内有机物的降解，有时需要向生物反应器添加一些无机营养成分。

萃取膜生物反应器适用于萃取和处理废水中的优先污染物，特别适用于以下情况:废水酸碱度高、盐浓度高或含有毒生物难降解有机物，不宜使废水与微生物直接接触处理;废水含有挥发性物质，采用传统的生物处理工艺易随曝气气流挥发。