搞污水的朋友想必都认同，活性污泥法是目前应用最广泛的污废水处理技术之一。什么AAO、SBR、MBBR、氧化沟、MBR等多种工艺也都是以活性污泥法为核心开发出来的。
但是不管污水处理中用了哪种工艺，曝气工艺段肯定都是必须要有的。从最初的表面搅拌曝气，到后来的粗气泡扩散曝气，再到目前主流的微孔曝气，研究人员一直在不断改进曝气传氧技术， 试图提高氧传递效率，降低曝气工艺段所消耗的电能。
也是因此，MABR膜曝气技术出现以来，一直受到水处理行业的关注。
01
什么是MABR工艺
MABR，翻译过来叫膜曝气生物膜反应器， 与传统曝气方式不同，它是利用放置于污水生化池内的高效传氧膜，来完成传氧。
这个传氧膜可以允许空气中的氧气，以氧分子的形式扩散到污水中，而水不会反向渗透到气相一侧。
这一氧传递过程中并无气泡产生，水深阻力对氧传递过程并无影响，风机出口压力低，耗电量低于传统曝气工艺。
MABR工艺技术（翻译不当之处，敬请指正）
与常用的AAO工艺相比，MABR工艺的厌氧、缺氧、好氧3个工段，处于一个完整的空间内，工段之间并无墙体隔断，这与AAO工艺有本质差别。
AAO好氧区出水的硝化液需回流到前端缺氧区才能进行反硝化，一方面增加了内回流泵的能耗；另一方面，硝酸盐氮的理论去除率会受到内回流比的限制，即反硝化效果不会太高。
而MABR工艺就不存在这2方面问题。尤其是第二点，由于MABR的好氧和缺氧工段之间没有隔断，经好氧区硝化生成的硝酸盐氮，会无障碍地转移到临近的缺氧区进行反硝化反应， 反硝化效果不会受到内回流比的限制， 硝酸盐氮的理论去除率接近100％。
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MABR技术特点及优势
提标扩容
MABR反应器可直接安装在现有反应池内，利用氧气选择性透过膜进行无气泡供氧，供氧效率高。
而且所供氧气可被生物膜充分利用， 大大增加了系统的生物总量 ，这也是污水处理厂能扩容而不必扩建的主要原因。
采用MABR进行升级改造， 可根据需求提高现有污水厂负荷的20％～40％ ，甚至更高。
节能降耗
在传统活性污泥工艺中，40%～60%的能耗用于曝气，但是鼓风曝气只能将5％～25％的氧转移到水中，剩余的会以气泡的形式逸出，供氧效率一般。
MABR膜一般采用致密膜，曝气过程不产生气泡，氧气几乎百分之百地被吸收，传质效率可高达100％， 比传统活性污泥工艺可节省能耗30％。
此外，MABR还能充分利用进水中的有机物，协同短程硝化反硝化，从而节省额外的碳源投加，这对于我国普遍存在的低C/N污水而言，省了巨额的运行费用。
安装操作简便
MABR设备紧凑、所占空间小， 曝气设施维护简单，生物反应过程不易产生泡沫，生物膜厚度可控、易于调节以实现不同处 理要求。
除此以外，MABR膜系统还具有同步硝化反硝化、抗水质冲击负荷能力强、生物膜泥龄长活性高、污泥产量少、基建运行成本低等诸多优点。
03
MABR污水厂应用案例
美国YBSD污水厂
美国伊利诺伊州 Yorkville-Bristol Sanitary District（简称YBSD）污水处理厂建设了目前全球最大的MABR系统，处理规模为13700m3／d，工程于2017年10月建成投运。
该工程将原有10个好氧生化池升级改造成2个厌氧池、2个MABR缺氧池和6个好氧池， 安装了12套MABR组件至缺氧池中，将原本的好氧工艺改造成为脱氮除磷工艺， 实现了在提高处理负荷的同时，强化生物脱氮除磷的目标。
污水厂MABR升级改造
该MABR装置生物膜培养驯化期仅为3周， 污水处理系统正常运转后，进水BOD5负荷提高到 0.60kg/(m3·d)，相比提升改造前水厂进水BOD5负荷提高了47％。
YBSD污水处理厂的MABR膜池
水厂最终出水各项指标均达到了设计预期值，其中出水BOD5<10mg/L、总悬浮物（TSS）＜10mg/L、NH3-N<1.5 mg/L、TP<1.0 mg/L，氧传递速率（OTR）和氧传递效率（OTE）的平均值分别为10.8g/(㎡·d)和33.3%。
通过对生物膜微生物种群进行分析发现，氨氧化菌（AOB）和亚硝酸盐氧化菌（NOB）占到了微生物种群的40％， 比传统活性污泥法高出了4倍多。
另外，相较于同规模新建的CAS工艺（投资成本2500万美元，建造时间2.5a），MABR工艺的投资成本仅500万美元，建造时间1a，成本和建造时间均大大降低。
比利时Schilde污水处理厂
比利时 Schilde 污水处理厂是欧洲建设的第1座采用MABR技术的污水处理厂。原设计处理能力为28000个人口当量（包括水力和生物容量）。
近年来，水厂的实际运行负荷已逐渐增加至35000个人口当量，远远超出了水厂的设计处理能力。
针对此问题，Schilde污水处理厂于2015年进行改扩建，50％的污水流量（约8000m3／d）由MBR系统处理， 另外50％污水流量的处理由传统活性污泥系统升级为MABR系统， 项目由污水处理公司Aquafin 承建。
2017年项目建成运行后， 显著改善了Schilde污水处理厂传统活性污泥系统的总氮去除能力， 提高了生化系统的处理效能，相比于新建生化处理池，能够节约不少于25％的基建费用。
最后
虽然目前MABR技术已应用于污水处理的各领域，但大多还处于实验室和中试研究，并没有在污水厂进行大规模的推广应用，相信随着技术的发展，MABR必然会在未来水处理行业占有一席之地。
资料来源：网络；
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