80年代以來，膜生物反應(yīng)器愈來愈受到重視，成為研究的熱點之一。目前該技術(shù)己應(yīng)用于美國、德國、法國和埃及等十多個國家，規(guī)模從6m3／d至 13000m3／d不等。 

國內(nèi)對MBR的研究大致可分為幾個方面：

（1）探索不同生物處理工藝與膜分離單元的組合形式，生物反應(yīng)處理工藝從活性污泥法擴(kuò)展到接觸氧化法、生物膜法、活性污泥與生物膜相結(jié)合的復(fù)臺式工藝、兩相厭氧工藝；

（2）影響處理效果與膜污染的因素、機(jī)理及數(shù)學(xué)模型的研究，探求合適的操作條件與工藝參數(shù)，盡可能減輕膜污染，提高膜組件的處理能力和運(yùn)行穩(wěn)定性；

（3）擴(kuò)大MBR的應(yīng)用范圍，MBR的研究對象從生活污水?dāng)U展到高濃度有機(jī)廢水（食品廢水、啤酒廢水）與難降解工業(yè)廢水（石化污水、印染廢水等），但以生活污水的處理為主。

1.固液分離型膜

固液分離型膜--生物反應(yīng)器是在水處理領(lǐng)域中研究得最為廣泛深入的一類膜生物反應(yīng)器，是一種用膜分離過程取代傳統(tǒng)活性污泥法中二次沉淀池的水處理技術(shù)。

其通過膜組件將固體有機(jī)物回流至反應(yīng)器中，再將處理過的有機(jī)水排出。膜分離生物反應(yīng)器的類型可以根據(jù)膜組件與生物反應(yīng)器位置進(jìn)行分類有一體式膜生物反應(yīng)器、分置式膜生物反應(yīng)器、復(fù)合式膜生物反應(yīng)器。

在傳統(tǒng)的廢水生物處理技術(shù)中，二次沉淀池中的泥水分離靠重力作用完成的，其分離效率依賴于活性污泥的沉降性能，沉降性越好，泥水分離效率越高。

而污泥的沉降性取決于曝氣池的運(yùn)行狀況，改善污泥沉降性必須嚴(yán)格控制曝氣池的操作條件，這限制了該方法的適用范圍。

由于二沉池固液分離的要求，曝氣池的污泥不能維持較高濃度，一般在 1.5~3.5g/L左右，從而限制了生化反應(yīng)速率。

水力停留時間（HRT）與污泥齡（SRT）相互依賴，提高容積負(fù)荷與降低污泥負(fù)荷往往形成矛盾。系統(tǒng)在運(yùn)行過程中還產(chǎn)生了大量的剩余污泥，其處置費用占污水處理廠運(yùn)行費用的25% ～40% 。

針對上述問題：

MBR將分離工程中的膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)廢水生物處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合，大大提高了固液分離效率；

并且由于曝氣池中活性污泥濃度的增大和污泥中特效菌（特別是優(yōu)勢菌群）的出現(xiàn)，提高了生化反應(yīng)速率；

同時，通過降低F/M比減少剩余污泥產(chǎn)生量（甚至為0），從而基本解決了傳統(tǒng)活性污泥法存在的許多突出問題。

2.曝氣膜

曝氣膜--生物反應(yīng)器（AMBR）采用透氣性致密膜（如硅橡膠膜）或微孔膜（如疏水性聚合膜），以板式或中空纖維式組件，在保持氣體分壓低于泡點（ Bubble Point）情況下，可實現(xiàn)向生物反應(yīng)器的無泡曝氣。

該工藝的特點是提高了接觸時間和傳氧效率，有利于曝氣工藝的控制，不受傳統(tǒng)曝氣中氣泡大小和停留時間的因素的影響。

2.萃取膜

萃取膜生物反應(yīng)器，又稱為EMBR（Extractive Membrane Bioreactor）。

因為高酸堿度或?qū)ι镉卸疚镔|(zhì)的存在，某些工業(yè)廢水不宜采用與微生物直接接觸的方法處理；

當(dāng)廢水中含揮發(fā)性有毒物質(zhì)時，若采用傳統(tǒng)的好氧生物處理過程，污染物容易隨曝氣氣流揮發(fā)，發(fā)生氣提現(xiàn)象，不僅處理效果很不穩(wěn)定，還會造成大氣污染。

為了解決這些技術(shù)難題，英國學(xué)者Livingston研究開發(fā)了EMB。廢水與活性污泥被膜隔開來，廢水在膜內(nèi)流動，而含某種專性細(xì)菌的活性污泥在膜外流動，廢水與微生物不直接接觸，有機(jī)污染物可以通過選擇性透過膜被另一側(cè)的微生物降解。

由于萃取膜兩側(cè)的生物反應(yīng)器單元和廢水循環(huán)單元是各自獨立，各單元水流相互影響不大，生物反應(yīng)器中營養(yǎng)物質(zhì)和微生物生存條件不受廢水水質(zhì)的影響，使水處理效果穩(wěn)定。

根據(jù)膜組件和生物反應(yīng)器的組合方式，可將膜--生物反應(yīng)器分為分置式、一體式以及復(fù)合式三種基本類型。（以下討論的均為固液分離型膜--生物反應(yīng)器）

1.分置式

把膜組件和生物反應(yīng)器分開設(shè)置。

生物反應(yīng)器中的混合液經(jīng)循環(huán)泵增壓后打至膜組件的過濾端，在壓力作用下混合液中的液體透過膜，成為系統(tǒng)處理水；固形物、大分子物質(zhì)等則被膜截留，隨濃縮液回流到生物反應(yīng)器內(nèi)。

2.一體式

把膜組件置于生物反應(yīng)器內(nèi)部。進(jìn)水進(jìn)入膜--生物反應(yīng)器，其中的大部分污染物被混合液中的活性污泥去除，再在外壓作用下由膜過濾出水。

這種形式的膜--生物反應(yīng)器由于省去了混合液循環(huán)系統(tǒng)，并且靠抽吸出水，能耗相對較低；占地較分置式更為緊湊，近年來在水處理領(lǐng)域受到了特別關(guān)注。

但是一般膜通量相對較低，容易發(fā)生膜污染，膜污染后不容易清洗和更換。　

3.復(fù)合式

形式上也屬于一體式膜--生物反應(yīng)器，所不同的是在生物反應(yīng)器內(nèi)加裝填料，從而形成復(fù)合式膜--生物反應(yīng)器，改變了反應(yīng)器的某些性狀。

為了使廢水達(dá)到更好的凈化效果，常常將A2O工藝和MBR工藝組合成新的系統(tǒng)。

（1）AO-MBR工藝

在AO-MBR系統(tǒng)中，被隔除了懸浮物和雜物的廢水流入調(diào)節(jié)池，均衡水質(zhì)水量，然后進(jìn)入沉淀池進(jìn)行固液分離。

上流清夜流入MBR處理池，MBR處理池設(shè)計為AO系統(tǒng)：在前段，進(jìn)段的會流水充分混合進(jìn)行生物反硝化脫氮，在后段進(jìn)行生物降解和硝化，同時加堿，處理后的廢水直接排放。

（2）A2O-MBR工藝

在該工藝中設(shè)置有兩段回流，一段是膜池的混合液回流至缺氧池實現(xiàn)反硝化脫氮，另一段是缺氧池的混合液回流至厭氧池，實現(xiàn)厭氧釋磷。傳統(tǒng)的生物脫氮工藝通常采用前置反硝化或后置反硝化來實現(xiàn)氮的去除，而設(shè)置了厭氧、缺氧和好氧反應(yīng)器的A2O工藝則可以實現(xiàn)同步除碳和脫氮除磷功能。

A2O-MBR工藝中高濃度的MLSS、獨立控制的水力停留時間和污泥停留時間、回流比及污泥負(fù)荷率等都會產(chǎn)生與傳統(tǒng)A2O工藝不同的影響，具有較好的脫氮除磷效率。由A2O工藝與膜分離技術(shù)結(jié)合而成的具有同步脫氮除磷功能的A2O-MBR工藝，可進(jìn)一步拓展MBR的應(yīng)用范疇。

（3）A2O/A-MBR工藝

A2O/A-MBR工藝是一種強(qiáng)化內(nèi)源反硝化的新型工藝，該工藝?yán)肕BR內(nèi)高濃度活性污泥和生物多樣性來強(qiáng)化脫氮除磷效果，工藝流程依次為厭氧、缺氧、好氧、缺氧和膜池。A2O/A-MBR工藝是針對進(jìn)水碳源不足，而同時又有較高脫氮要求的污水處理項目所開發(fā)，也是強(qiáng)化脫氮的MBR脫氮處磷工藝。

該工藝在普通A2O工藝后再設(shè)一級缺氧池，在利用進(jìn)水快速碳源完成生物除磷和脫氮后，再利用第二缺氧池進(jìn)行內(nèi)源反硝化，進(jìn)一步去除TN，之后，再利用膜池的好氧曝氣作用保障出水。

（4）3A-MBR工藝

該工藝的內(nèi)部流程依次是第一缺氧池、厭氧池、第二缺氧池、好氧池和膜池，膜池混合液分別回流至第一缺氧池和第二缺氧池。3A-MBR工藝合理地組合了有機(jī)物降解和脫氮除磷等各處理單元，協(xié)調(diào)了各種生物降解功能的發(fā)揮，達(dá)到了同步去除各污染指標(biāo)的目的，具有較高的推廣應(yīng)用價值。

3A-MBR是依據(jù)生物脫氮除磷機(jī)理，結(jié)合膜生物反應(yīng)器技術(shù)特點而形成的具有高效脫氮除磷性能的新型污水處理工藝。其基本原理是，膜生物反應(yīng)器內(nèi)的高濃度硝化液和高濃度活性污泥經(jīng)過回流系統(tǒng)形成良好的缺氧、厭氧條件，實現(xiàn)系統(tǒng)的高效脫氮除磷。

第一缺氧池利用進(jìn)水碳源和回流硝化液進(jìn)行快速反硝化，接著混合液進(jìn)入?yún)捬醭剡M(jìn)行厭氧釋磷，減少了硝酸鹽對釋磷的影響，第二缺氧池再利用污水中剩余的碳源和回流的硝化液進(jìn)一步反硝化脫氮，好氧池內(nèi)同步發(fā)生有機(jī)物降解、好氧釋磷和好氧硝化等多種反應(yīng)，徹底去除污水中的污染物，混合液再a經(jīng)膜過濾出水，實現(xiàn)了對污水中有機(jī)物和氮磷的去除。

（5）A(2A)O-MBR工藝

生物脫氮所用碳源一般有3類：原水碳源、外加碳源和內(nèi)源碳源。利用原水碳源的前置反硝化工藝一般總氮去除率不高，如果要進(jìn)一步提高脫氮效率，則需要外加碳源進(jìn)行反硝化。

A(2A)OMBR工藝生物池兩段缺氧的設(shè)計正是借鑒了這個原理。生物反硝化需要有機(jī)碳源作為電子供體，用于產(chǎn)能和細(xì)胞合成。有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)污泥中含有的碳水化合物(50.2%)、蛋白質(zhì)(26.7%)、脂肪(20.0%)均屬于慢速可生物降解碳源，如果將這些物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易生物降解碳源用于脫氮系統(tǒng)。

A(2A)O-MBR工藝是兩段缺氧A2O工藝與MBR工藝的結(jié)合，其特點是在傳統(tǒng)的A2O工藝中設(shè)置了兩段缺氧區(qū)（缺氧區(qū)Ⅰ和缺氧區(qū)Ⅱ），在第一缺氧區(qū)內(nèi)從好氧區(qū)回流的NO3-完全被還原，實現(xiàn)完全反硝化；而在第二缺氧區(qū)內(nèi)實現(xiàn)內(nèi)源反硝化，節(jié)省外加碳源的投加，則可大大提高污水的生物脫氮效率，同時避免了外加碳源，節(jié)約運(yùn)行費用，因此具有很高的價值。

（6）SBR-MBR工藝

該工藝集進(jìn)水、厭氧、好氧、沉淀于一池，不但可以為實現(xiàn)生物脫氮除磷提供條件，還可以靈活變換運(yùn)行方式以適應(yīng)不同類型污水的處理要求，便于自動控制等。

此外，SBR式的工作方式為除磷菌的生長創(chuàng)造了條件，同時也滿足了脫氮的需要，使得單一反應(yīng)器內(nèi)實現(xiàn)同時高效去除氮磷及有機(jī)物成為可能。與傳統(tǒng)SBR系統(tǒng)相比，SBR-MBR在反應(yīng)階段利用膜分離排水，可以減少傳統(tǒng)SBR的循環(huán)時間。

將SBR與MBR相結(jié)合形成的SBR-MBR工藝，除了具有一般MBR的優(yōu)點外，對于膜組件本身和SBR工藝兩種程序運(yùn)行都互有幫助。

序批式反應(yīng)器（SBR）作為一種改良型的活性污泥處理工藝，利用時間上的推流代替空間上的推流，即以時間換空間的概念。

由于膜組件的截留過濾作用，反應(yīng)中的微生物能最大限度地增長，利于世代時間較長的硝化及亞硝化細(xì)菌的生長繁殖，因此，污泥的生物活性高，吸附和降解有機(jī)物的能力較強(qiáng)，同時也具有較好的硝化能力。同時，序批式的運(yùn)行方式可以延緩膜污染。