摘要：膜微生物反应器（MABR）是一种新型的生活污水处理技术，具有无泡（微孔）曝气和异向传质的核心特点。利用MABR处理特定的生活污水，可在调整进水流速和曝气压力参数的条件下，使NH3-N、TN去除率分别达到99.5%、83%，优于传统的AAO（厌氧-缺氧-好氧处理工艺）工艺。在全生命周期吨水造价比较中，MABR处理工艺与AAO工艺接近，具备一定的推广价值。

　　关键词：膜微生物反应器；脱氮；经济性

　　随着人类社会快速发展，水资源污染问题日益严重，特别是生活污水的不达标排放，对水体环境造成了巨大压力。同时，传统生物处理技术存在能耗高、氧利用率低等问题，在污水处理中的应用受限。因此，高效、节能、环保的污水处理技术成为研究热点。膜微生物反应器（Membrane aerated biofilm reactor，MABR）作为一种新型的污水处理技术，以独特优势在污水处理领域中显示出了巨大的应用潜力。

　　1膜微生物反应器原理

　　膜微生物反应器的核心元件为具备疏水性质的中空纤维膜[1]，该透气膜兼具曝气供氧和生物膜载体两项功能，工艺特点为无泡（微孔）曝气和异向传质。无泡（微孔）曝气具有节能功效和高氧利用效率（理论值为100%）的特征[2]。这是因为氧气与污染物异向传质形成了特殊的分层结构，使硝化与反硝化能同步进行，从而在脱氮方面展现出显著优势[3-4]。

　　2实际应用

　　为充分验证MABR的脱氮效果，本文搭建了一套容量为1 m3/h的试验装置，并将其设置于浙江省安吉县杭垓镇污水处理厂。该厂主要采用AAO工艺，处理容量为1 000 m3/d，来水水质为一般生活污水。试验装置以旁路应用方式运作，装置工艺布置具体如图1所示。

　　具体工艺流程为：污水厂调节水池来水→厌氧池→膜微生物反应区→好氧池→沉淀池→过滤区→清水池→消毒→排放。试验装置中设有气泵，能够对好氧池和膜微生物反应区充氧，并通过阀门进行调节。

　　本试验中的水质检测分析以《水和废水监测分析方法（第4版）》和《水和废水标准检验法（第15版）》为依据，并通过水质测定仪对水体中的主要脱氮指标，即NH3-N和TN实施检测。

　　3脱氮效能分析

　　本试验中的活性污泥取自污水处理厂中的污泥浓缩池。MABR启动后，在10 d内顺利完成挂膜。经过初步调试，选定曝气压力5 kPa、水流速度0.02 m/s、硝化液回流比200%为初始工况。在此工况的基础上，观察在曝气压力、进水流速参数变化情况下，试验装置对NH3-N及TN的去除效果，并与污水处理厂主工艺—AAO工艺进行对比分析。

　　由图2~5可知，MABR对NH3-N、TN的去除作用突出。在进水流速为0.02 m/s时，因进水负荷较小，NH3-N及TN脱除率分别为82%、69%；若将进水流速调整为0.04 m/s，NH3-N及TN去除率则分别降至75%、60%。这说明，在此状态下，限制NH3-N及TN去除率的主要因素是供氧不足。因此，当逐渐将曝气压力加大至15 kPa，并将进水流速调节至0.06 m/s时，NH3-N及TN去除率会逐步提升并达到稳定状态，分别维持在99.5%和83%，而AAO工艺同等情况下的NH3-N及TN平均去除率分别为98.5%、76%。由此可见，MABR表现更为出色[5]。

　　4经济性分析

　　鉴于MABR的初期投资较高，本文将其与同等容量的AAO工艺的生命周期总费用和吨水投资进行对比分析（生命周期取15年），以得出更经济友好的选择。具体结果如表1所示。

　　两组工艺的费用组成比例具体如图6所示。

　　研究发现，MABR的设备费用占比较大，为60.89%，而AAO工艺的设施（设备、土建）费用占比较大，为48%。在初期投资方面，MABR的造价较高，但由于其自动化程度较高、运维投入较小，其生命周期吨水投资与AAO工艺接近。

　　5结论

　　膜微生物反应器（MABR）因无泡（微孔）曝气和异向传质，具有节能功效及高氧利用效率优势，是一项高效、节能、环保的污水处理技术。在实际应用中，通过调整进水流速和曝气压力参数，MABR对NH3-N、TN的去除率分别可达到99.5%和83%，优于传统的AAO工艺。其主要原因在于MABR特殊的生物膜结构和高效的氧气传质效率。虽然MABR的初期投资较大，但在考虑生命周期吨水投资的情况下，与AAO工艺接近，具备一定的推广价值。

　参考文献

　　［1］纪清源,解利昕,吴怡萱,等.MABR用中空纤维膜制备及性能研究［J/OL］.化学工业与工程,1-10［2024-10-26］.

　　［2］包进锋,朱品尚,朱圆圆,等.膜曝气生物膜反应器膜传氧速率的影响因素研究［J］.膜科学与技术,2023,43(2):123-127,149.

　　［3］任志鹏,陈小光,唐崇俭,等.膜曝气生物膜反应器脱氮性能研究［J］.工业水处理,2024,44(2):112-117.

　　［4］陈阳漫,秦庆东,谢迎龙,等.膜曝气生物膜反应器处理生活污水的脱氮性能研究进展［J］.环境污染与防治,2023,45(12):1716-1723.

　　［5］诸大宇.不同曝气压力下MABR反应器污染物去除效率研究［J］.水处理技术,2023,49(2):117-121.