膜曝气生物反应器（MABR）-污水处理及水生态修复的低碳助推剂

膜曝气生物反应器（MABR）是一种结合了膜曝气技术与固定化生物膜技术的新型水处理技术，它在污水处理及河湖水生态修复中展现出了显著的优势和应用潜力。

 

与传统曝气方式不同，MABR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。

一. MABR技术的创新性

 

1.双膜设计

MABR技术有效地结合了透氧膜和生物膜，以透氧膜为微生物载体，并为其表面的生物膜无泡传输氧气，氧气和污染物分别从生物膜两侧扩散进入生物膜被逐渐消耗，从而使污水得到净化。

2.高效低碳

MABR 氧气传质方式与传统工艺截然相反，利用MABR膜材料选择透氧的特性，通过供气系统由内向外为生物膜提供所需氧气。这种依次递减的氧气传质方式不仅节约了能源消耗，还使得整个处理过程更加高效和可持续。

3.恢复水体自净能力

此外，MABR技术还能有效提升水体溶解氧，促进水体中有益微生物的生长和繁殖，形成稳定的生态系统，提高水体的自净能力。通过利用生物膜吸附和降解污染物的能力，MABR技术能够修复水体生态系统，提高水体的生态功能和环境质量。

二.MABR在污水处理中的应用

MABR（膜曝气生物膜反应器）是一种新型的水处理技术。它采用透氧膜与生物膜法技术相结合的“双膜”工艺，在不需要传统的曝气装置的情况下，实现了高效净化污水。相比传统的曝气式污水处理工艺，MABR能耗更低、更加节能环保。

MABR通过选择性氧分子溶解扩散，实现无泡曝气，具备很高的传氧效率，能耗低。这种工艺不仅提高了氧的传质效率，还实现了在同一反应器内同时存在硝化-反硝化作用，对污水中原有有机物的利用效率高，大大减少或取消碳源投加，同时可减低内回流比。

三、MABR的技术优势

1.高效、节能、减碳：MABR技术以其高效、节能、减碳、可持续的工艺特点成为当下最适宜双碳政策下的污水生物处理新型解决方案。

2.氧传质效率高：与传统曝气相比，膜曝气不产生气泡，所以扩散过膜的氧气可以完全被生物膜利用，氧的传递效率(OTE)最高可达到100%，大幅节约能耗。

3.污泥减量化：MABR技术可减少污泥产量，节约污泥处置费。

4.MABR技术以其独特的膜结构，实现了氧气的高效传质和生物处理过程的优化。同时，还具有占地面积小、污泥产量低、出水水质好等优势。这使得MABR技术在城市污水处理、工业废水处理等领域具有广泛的应用前景。它不仅可以用于新建污水处理厂的设计与建设，还可以对现有污水处理设施进行升级改造，提升处理效率和水质标准。此外，MABR技术还注重水资源再生利用。

四、MABR的应用案例

MABR技术已成功应用于多种污水处理场景，包括高难降解废水的处理。例如，在处理合成橡胶废水方面，MABR与絮凝联合工艺展现出了良好的处理效果。此外，MABR在新型脱氮工艺技术方面的发展应用也备受关注，其在提高氧传质效率、底物氧气异向传质等方面的优势明显。

1. 湖北交投建设的分散式污水处理系统：集成国际领先的MABR膜组件，通过智能环保监控管理平台，实时远程监控污水处理，实现一键智能处理污水，使用寿命达15年，已在高速公路服务区、停车区、收费站等141个站点中的162套设备投用，每天实现约1.5万吨污水的达标处理和回用。

2. 美国YBSD污水处理厂：建设了目前全球最大的MABR系统，处理规模为13700m?/d，通过升级改造，提高了处理负荷，强化了生物脱氮除磷的目标，实现了高效、节能的处理效果。

3. 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，通过改扩建，显著改善了总氮去除能力，提高了生化系统的处理效能，节约了基建费用。

这些案例展示了MABR技术在生活污水循环利用、高难降解废水处理以及其他多种污水处理场景中的广泛应用和显著效果，证明了其在提高处理效率、降低能耗和减少环境影响方面的优势。

综上所述，MABR技术在污水处理过程中展现出了高效、节能、减碳等优势，并在多个应用案例中证明了其有效性和可行性。随着技术的不断进步和应用范围的扩大，MABR有望在未来污水处理领域发挥更加重要的作用。

五、MABR在水体净化中的应用

双膜、高效、低碳、低成本、可持续

除了在污水处理方面有广泛应用外，MABR还可以被运用于湖泊、河流等地表水体环境中进行生态修复。通过将MABR设备放置于湖泊或河流中，并利用其高效净化污染物能力，可以实现地表水体自净能力，长效持久地改善生态环境并提高当地居民的健康和安全感。

MABR与其他水生态修复技术的对比:

MABR 技术在实际工程中具有非常好的适应性和可行性。例如，在天津海泰南北大街城市景观河道中的使用，自2014年建设以来，MABR长效、持续的处理能力取得了非常好的净化效果，并且运行成本也非常低廉。

MABR（EHBR）强化湿地技术

与常规人工湿地相比，MABR强化湿地技术具有更高的净化效率、更强的适应性和可调控性，同时占地面积小，持久性好，不易堵塞。

 

 

MABR强化湿地解决方案，有效地解决了常规人工湿地面临的问题。首先，前置MABR系统可以与湿地植物相结合，形成高效的净化系统。通过生物膜上的微生物作用和湿地植物的吸收、吸附作用，可以有效地去除水中的COD、氮、磷等污染物。其次，MABR强化区具有较高的容积负荷和抗冲击能力，可以适应不同的水质条件和环境变化，可以最大程度增加人工湿地的寿命。例如，武汉汤逊湖是亚洲最大的城市内湖，水域面积47.62平方公里，整个流域面积240.48平方公里。多年来随着城市发展，入湖污染日渐增长，湖泊水质逐年下降为V类-劣V类。据周边民众反映湖水发黑，湖面上蚊蝇乱舞，臭气熏得不敢开窗，居民苦不堪言，所以水环境改善的呼声也日益强烈。

 

解决方案：污水厂网提质增效+面源、内源污染防治+水利工程+恢复生态湿地系统【浮动湿地+MABR（EHBR）强化处理系统+浅滩湿地+挺水植物】。

六.结语

虽然MABR技术具有诸多优势，但其在实际应用中仍面临一些挑战。例如不同地区的污水特性和处理需求存在差异，需要针对具体情况进行技术优化和适应性的改进。

总之，MABR技术作为污水处理领域的新质生产力，以其高效、节能、环保的特点，正引领着一场绿色革命。随着技术的不断发展， MABR将在污水处理领域发挥越来越重要的作用，为城市的可持续发展贡献更多的力量。

随着科学技术日益进步和社会对清洁环境需求不断增长，预计未来将出现更多基于MABR原理设计开发出来的新型设备，并且这些设备将被广泛运用于各个领域以实现水环境治理的目标。