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我國是世界上最大的能源生產(chǎn)國和消費國，自“雙碳”目標提出以來，關(guān)于“雙碳”目標的“時間表”與“路線圖”就一直備受關(guān)注，我國污水處理行業(yè)的碳排放量約占全社會總排放量的1%，在環(huán)保產(chǎn)業(yè)中占比最大，因此污水處理廠的“低碳化”改造意義重大。
MABR(Membrane Aeration Bioreactor)中文翻譯為曝氣膜生物反應器或透氧膜生物反應器，單從字面上理解MABR是用膜來曝氣的生物工藝，但實際上，所謂的膜曝氣是一種無泡曝氣技術(shù)，不是指用膜的微孔進行曝氣傳氧，膜曝氣更像是一種透氣膜，像人的肺一樣，將吸入的空氣中的氧氣傳到血液中供人體生命活動，而剩余的氮氣、二氧化碳等則被呼出，MABR膜就是將氧氣傳給生長在膜上的微生物，水中的污染物通過擴散作用進入以MABR膜為載體生長的生物膜中，最終實現(xiàn)污染物的去除。該工藝是一種新型污水處理工藝，具有高效脫氮能力，在污水廠提標改造，減碳降耗方面，具有顯著優(yōu)勢，尤其在雙碳要求的背景下，MABR工藝在污水處理領(lǐng)域的減碳功效巨大。
MABR工藝的研究可以追溯到上世紀60年代。F. J. Ludzack和Morris Ettinger在1960年就用透氣塑料膜來進行氧化作用；1978年西弗吉尼亞大學的Charles Jenkins教授的團隊進行了污水處理的小試研究，得到了不錯的效果；1986年，加拿大人Pierre Cté博士團隊進行了中試研究，后明尼蘇達大學的Michael Semmens教授及愛爾蘭都柏林大學的Eoin Casey教授的團隊也相繼進行了相關(guān)的中試研究，使得MABR技術(shù)在污水處理領(lǐng)域占據(jù)了一席之地。
MABR工藝是集合了曝氣工藝、膜工藝與生化工藝的特點，其優(yōu)點主要體現(xiàn)如下幾個方面：
1、傳氧率較高
由于MABR是無孔膜，氧氣以分子形式傳輸，傳氧過程屬于無泡曝氣，氧氣在水體中的實際停留時間被延長；其次空氣可以低壓方式進行輸送，不需要克服靜水壓力來穿過中空纖維膜。經(jīng)測試MABR的傳氧速率可達8——14g O2/m2/d，曝氣效率是常規(guī)曝氣系統(tǒng)的3-4倍。
2、同步硝化反硝化
與我們所學的生物膜工藝不同，MABR工藝的傳質(zhì)過程屬于異向傳質(zhì)，即氧氣的傳輸方向與污染物的傳遞方向相反,如下圖所示。由于透氧膜的傳氧作用使得MABR膜上形成了的生物類型依次為靠近MABR膜的好氧層、缺氧層與厭氧區(qū)，污染物如COD、NH3-N等的傳質(zhì)擴散作用是從混合液一側(cè)向MABR生物膜一側(cè)進行，此時硝化和反硝化反應可以分別在生物膜的內(nèi)外兩側(cè)進行，即實現(xiàn)了同步硝化反硝化作用；
3、運行能耗低
運行能耗低。相比較常規(guī)的生化處理工藝，MABR工藝可降低50%——70%的能耗；
4、碳源投加少
碳源投加少。節(jié)約30%——50%的碳源投加；
5、占地面積小
節(jié)約50%以上的系統(tǒng)占地；
6、污泥產(chǎn)量低
減少50%污泥產(chǎn)量；
7、抗沖擊能力增強
受水溫、水質(zhì)、水量影響小；
8、即插即用
模塊化設(shè)計，縮短工程周期；
MABR的主要生產(chǎn)廠商及產(chǎn)品有杜邦公司的Oxymem產(chǎn)品、蘇伊士公司的ZeeLung產(chǎn)品及以色列Fluenc公司的新一代平板MABR膜產(chǎn)品，且各公司的產(chǎn)品在國內(nèi)外均得到實際應用，應用規(guī)模已超過10萬噸。目前國內(nèi)對該技術(shù)的關(guān)注度也越來越高，國產(chǎn)化進程在快速推進，浙江開創(chuàng)環(huán)?？萍脊煞萦邢薰揪o跟時代步伐，致力創(chuàng)新水技術(shù)，已開發(fā)出國產(chǎn)的MABR產(chǎn)品，并得到小規(guī)模的應用，相信在不久的將來，國產(chǎn)的MABR技術(shù)將為污水處理的減碳帶來巨大貢獻。
原標題：雙碳背景下污水處理新工藝——透氧膜生物反應器(MABR)
