膜生物反应器是膜分离技术与生物处理技术相结合的新型废水处理系统。利用膜组件替代传统生物处理技术末端的二沉池，保持生物反应器内高活性污泥浓度，增加生物处理的有机负荷，从而减少污水处理设施的占地面积，通过保持低污泥负荷来减少剩余污泥量。浸没在好氧生物池中的膜分离设备主要用于截留池中的活性污泥和大分子有机物。膜生物反应器系统中活性污泥(MLSS)的浓度可提高到8000 ~ 10000毫克/升甚至更高。污泥龄(SRT)可延长至30天以上。
膜生物反应器由于其有效的截留作用，可以保留产生周期长的微生物，实现污水的深度净化。同时，硝化细菌能够在系统中充分繁殖，其硝化效果明显，为深度除磷脱氮提供了可能。
在我国，MBR同时应用于生活污水和工业废水处理研究。这些研究结果表明，MBR对各种高浓度有机废水和可降解废水的COD、NH3-N.SS、浊度等都有很好的去除效果。
膜生物反应器是膜分离技术和生物处理的有效结合。其起源是用膜分离技术代替活性污泥法中的二沉池进行固液分离。该工艺不仅有效地达到了泥水分离的目的，而且具有传统三级污水处理工艺达不到的优势：
1.高效进行固液分离，分离效果远优于传统沉淀池，出水水质好，出水悬浮物和浊度接近于零，可直接回用，实现了污水的循环利用。
2.膜的高效截留作用使微生物*截留在生物反应器中，实现了生物反应器水力停留时间(HRT)和污泥龄(SRT)的*分离，运行控制灵活稳定。
3.由于MBR将传统污水处理的曝气池和二沉池合二为一，替代了三级处理的所有工艺设施，可以大大减少占地面积，节省土建投资。
4.有利于硝化细菌的截留和繁殖，系统硝化效率高。脱氨脱磷的功能也可以通过改变操作方式来实现。
5.由于泥龄可以很长，可大大提高难降解有机物的降解效率。
6.反应器在高容积负荷、低污泥负荷和长污泥龄下运行，剩余污泥产量极低。因为污泥龄可以无限大，理论上可以实现污泥*。
7.该系统实现了可编程控制器控制，便于操作和管理。
膜生物反应器的材料分为有机膜和无机膜。膜生物反应器在世界各地都使用有机膜，常用的膜材料有聚乙烯、聚丙烯等。分离膜生物反应器通常采用超滤膜组件，截留分子量一般在20-30万之间。膜生物反应器的分子量截止值越大，初始膜通量越大，但膜通量越大可能无法长期运行。
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