MBR膜生物反应器，是一种将高效膜分离技术与传统活性污泥法相结合的新型高效污水处理工艺，它用具有独特结构的MBR平片膜组件置于曝气池中，经过好氧曝气和生物处理后的水，由泵通过滤膜过滤后抽出。MBR污水处理与传统污水处理方法具有很大区别，通过膜分离装置代替传统工艺中的二沉池和三*处理工艺。从而得到优质的出水，解决了传统环保设备进行污水处理的出水水质达不到中水回用要求的问题。MBR污水处理后的水可直接作为市政用水或进一步处理作各种工业用水。
MBR(膜生物反应器)是把生物处理与膜分离相结合的一种组合工艺，在生物反应器中置入中空纤维膜组件，过滤中空纤维膜为超滤膜(UF)，孔径范围为0.04μm，主要用于对悬浮液和有机物进行截留。其特点可使生物反应池内维持一定浓度的微生物量，对污水进行净化。
MBR膜生物反应器组件系列，具有结构紧凑、外型美观、占地面积小、运行费用低、稳定可靠、自动化程度高、维护操作方便等优点。MBR污水处理的出水水质好，优于中水水质标准。并以独特的MBR平片膜技术，克服了一般中空纤维膜的诸多不足之处，是当今国际先进的污水处理产品设备。MBR膜生物反应器的系列膜组件已经形成了标准化的系列产品，每个组件由50－150片标准平板膜片组成，也可以根据用户的需求进行单独设计，以满足用户需求。
由于MBR膜的存在大大提高了系统固液分离的能力，从而使MBR膜生物反应器的出水，水质和容积负荷都得到大幅度提高，经膜处理后的水水质标准高(超过*一*A标准)，经过消毒，最后形成水质和生物安全性高的优质再生水，可直接作为新生水源。由于膜的过滤作用，微生物被完全截留在MBR膜生物反应器中，实现了水力停留时间与活性污泥泥龄的彻底分离，消除了传统活性污泥法中污泥膨胀问题。MBR膜生物反应器具有对污染物去除效率高、硝化能力强，可同时进行硝化、反硝化、脱氮效果好、出水水质稳定、剩余污泥产量低、设备紧凑、占地面积少(只有传统工艺的1/3-1/2)、增量扩容方便、自动化程度高、操作简单等优点。
MBR一体化设备利用膜生物反应器(MBR)进行污水处理及回用的一体化设备，其具有膜生物反应器的所有优点：出水水质好，运行成本低、系统抗冲击性强、污泥量少，自动化程度高等，另外，作为一体化设备，其具有占地面积小，便于集成。它既可以作为小型的污水回用设备，又可以作为较大型污水处理厂(站)的核心处理单元，是目前污水处理领域研究的热点之一，具有广阔的应用前景。
MBR(膜生物反应器)一体化污水处理设备的工作原理：
膜生物反应器(MBR)工艺是膜分离技术与生物技术有机结合的新型废水处理技术。它利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物质截留住，省掉二沉池。活性污泥浓度因此大大提高，水力停留时间(HRT)和污泥停留时间(SRT)可以分别控制，而难降解的物质在反应器中不断反应、降解。
因此，膜生物反应器(MBR)工艺通过膜分离技术大大强化了生物反应器的功能。与传统的生物处理方法相比，是目前最有前途的废水处理新技术之一。
其基本结构如下图所示：
设备性能参数：
MBR一体化污水处理设备的核心部件是膜生物反应器，其进水水质要求如下：
COD<500mg/L；
BOD5<300mg/L；
SS<100mg/L；
NH3-N<50mg/L；
大肠杆菌数<10000个/L；
一体化设备可根据原水水质灵活配置工艺流程，使该设备具有广泛的适用性。能直接将生活污水、医院污水处理达到生活杂用水标准。
出水水质：
出水水质达到生活杂用水标准：
COD<50mg/L；
BOD5<10mg/L；
SS<10mg/L；
NH3-N<10mg/L；
大肠杆菌数<3个/L；
MBR(膜生物反应器)一体化污水处理设备的典型工艺流程图：
一体化污水处理设备的膜生物反应器技术是一种先进的污水处理技术，其核心是基于浸入式高强中空纤维膜分离和生物反应技术，将悬浮生长生物反应器与超滤膜分离系统一体化，用超滤膜分离方法替代了传统活性污泥处理系统中的二沉池和砂滤系统。其特点是处理水水质非常好，悬浮固体、CODcr、NH3-N、BOD5和浊度很低，可直接回用作杂用水，比如饮用水以外的生活杂用水，园林绿化，洗车等；工业用水，比如循环冷却用水或直接作为反渗透进水、生产锅炉补给水和电子工业超纯水。
超滤膜通常是直接浸没在曝气池中，直接与生物反应混合液接触，通过过滤泵的负压抽吸使滤后水通过外压式中空纤维膜达到固液分离的作用。负压抽吸的压差非常低，最大只有2.2米的水头，单位处理水所需的能量较小。在过滤过程中，通过鼓风机在膜的底部通入空气。一方面气流上升产生的湍流对中空纤维膜的外表面产生擦洗作用，从而可连续清除掉膜表面上粘附的固体物质，防止或降低膜的污染或堵塞；另一方面这种气流同时也具有曝气作用，可提供生物降解所需要的大部分耗氧量。生物降解所需要的其余部分氧还要通过扩散曝气系统来完成。生物反应中产生的过量污泥直接从超滤膜池中排出。
生活污水处理设备用于处理生活污水。小型生活污水净化沼气池采用常温厌氧发酵技术，按“多*重力流”运行，安装生活污水处理装置并逐步降解“建立了一种新的一*厌氧发酵装置——二*兼性消化过滤装置。该装置由厌氧发酵、兼性消化过滤、污水回流和填料组成。
1.运行中禁止对水泵的任何部分进行处理，以防止因压力泄漏而造成事故。
2.在泵和通风机的试运行期间，可靠的应在联轴器等旋转部件处提供保护盖。
3.试运行结束后，切断电源，防止系统不允许启动车辆。
4.生活污水处理设备安装调试完成后，在验收交接前指定专人看管，防止备品备件丢失或损坏；应由专门的驾驶员或熟悉水泵性能的人员启动水泵。
5.进入现场的施工人员必须采取措施，穿戴合格的防护用品、帽子等。安装生活污水处理设备时，在设备吊装过程中加强指挥，避免设备碰撞。重要设备由专人管理、保管和保管。
6.设备维护措施分析：电气设备必须防水防潮。
7.吊装带传动轴的设备时，不能将传动轴作为吊点，以防轴承变形。
8.设备吊装时，不得将钢丝绳直接系在设备上，并在钢丝绳与设备之间放置软木塞，以保护设备表面不受损坏。
9.施工现场配备了数量和质量合格的消防工具。除非消防急需，否则任何人不得使用。
10.配电室和电气设备集中的地方必须放置四氯化碳、干粉等非导电灭火器。
11.焊工必须严格执行各种操作规程和焊接设备、工具的使用要求。
12.作业前仔细检查工具设备是否完好，装置是否完好。
13.电焊机一次电缆长度不超过5m，两瓶距明火距离不小于10m。工作结束后，对工作场所进行洒水，并安排专人停留一小时以上，监测是否有异常。
在农村地区，更多的污水排放到地下并深入河流，这对环境有很大影响，对饮用水也有一定损害。因此，在污水处理方面，所使用的农村污水处理设备采用先进的处理装置，结构为碳钢防腐，使用非常方便，尤其是在农村地区。其中，农村污水处理设备的优势更为深入。它具有良好的抗冲击性和强大的负载力。接触氧化法的停留时间一般保证在6小时以上。具有较强的脱氮除磷能力。一个优点是通过调整设备结构，可以大大提高设备处理工业废水、生活污水和城市污水的能力。
接触氧化池中的填料大多为复合软填料，重量轻，理化性质平衡，表面积大，生物膜粘附能力强，提高污水与生物膜的接触效率。农村污水处理设备的曝气器在接触氧化池中吹气曝气，纤维束不断上浮，达到曝气平衡。在此基础上，微生物迅速生长成熟，具有活性污泥法的作用。出水后水质稳定，污泥产量大幅度降低，且更易于处理。为减少工程投资，可在设备中设置潜水泵。设备可以放置在地面或地下。当设备埋在地下时，可以在上面种植一些植物。厂区面积小，地面上几乎没有建筑物。污水处理设备自动控制，操作方便，设备管理方便。
一体化污水处理设备采用的主体工艺以A/O(厌氧-好氧活性污泥法)工艺为主。随着污水处理要求的不断提高与多元化需求，MBR(膜生物反应器)工艺、SBR(序批式活性污泥法)工艺也作为主体工艺运用到一体化污水处理设备中。由于采用其他工艺作为主体工艺的一体化污水处理设备效率较低或应用不广等原因，故笔者不予以分析比较。
1、A/O主体工艺
1.1、工艺原理
厌氧-好氧活性污泥法(Anoxic/Oxic，简称A/O)是由厌氧和好氧两部分反应组成的污水生物处理工艺。污水进入厌氧池后，与回流污泥混合。活性污泥中的聚磷菌在这一过程中大量吸收污水中的BOD，并将污泥中的磷以正磷酸盐的形式释放到混合液中。混合液进入好氧池后，有机物被氧化分解，同时聚磷菌大量吸收混合液中的正磷酸盐到污泥中。由于聚磷菌在好氧条件下吸收的磷多于厌氧条件下释放的磷，因此，污水经过“厌氧-好氧”的交替作用和二沉池的污泥分离作用，最终达到除磷的目的。
1.2、工艺特点
采用A/O工艺作为主体工艺的一体化污水处理设备具备降低有机污染物和除磷脱氮的功能，也不存在污泥膨胀问题，运行管理较简便。由于填料的比表面积大，池内的充氧条件良好，生物接触氧化池内单位容积的生物固体量高，再加上污泥回流，反应池内活性污泥浓度较高，因此兼有活性污泥法的特点，具有较高的容积负荷。由于生物固体量多，当有机容积负荷较高时，其F/M比可以保持在一定水平，因此，污泥产量可相当于或低于活性污泥法。该工艺操作简单，运转费用低，处理效果好，运行稳定，是目前较为成熟的生活污水处理工艺，能有效地确保污水达标排放。
1.3、工艺流程说明
由上图可知，生活污水经格栅进入调节池后，由污水泵抽送至A*生物处理池(兼氧池)，兼氧池内挂有弹性填料，通过吸附在填料上的兼氧细菌的吸附水解作用，使污水中对生物细菌有抑制作用和难以生物降解的有机物水解，大分子的有机物水解为小分子的有机物，并对固体有机物进行降解，减少了污泥量，降低污水中悬浮固体的含量，并利用污水中的有机物作为碳源，使从后*好氧段回流的硝化液中的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮在兼氧脱氮菌的作用下形成气态氮从污水中逸出，达到脱氮的目的，从而降解污水中有机污染物，提高污水的生化可降解性，并去除污水中的氨氮和悬浮物。兼氧池出水进入O*好氧接触氧化池，好氧池内好氧微生物在水体中有充足溶解氧的情况下，利用污水中的可溶性污染物进行新陈代谢，从而达到去除污水中可溶解性污染物的目的。好氧池出水自流入二沉池，污水中大部分悬浮物能在此得以有效去除。二沉池出水自流入中间水池贮存，再由中间水泵提升到砂过滤器去除水中胶体、颗粒、悬浮杂质，确保出水达到排放标准后，消毒排放。经格栅处拦截的栅渣定期清理外运，二沉池中的污泥部分回流至A*生物处理池，另一部分污泥至污泥池使污泥进行好氧稳定消化，减少污泥体积和臭气排放，消化池上清液溢流回到调节池进行循环处理。剩余污泥定期抽送出设备罐体外运处置。
2、MBR主体工艺
2.1、工艺原理
膜生物反应器(MembraneBioreactor，简称MBR)技术是活性污泥生物处理技术与膜分离技术相结合的一种新工艺。它不同于活性污泥法，不使用沉淀池进行固液分离，而是使用中空纤维膜替代沉淀池，因此具有高效固液分离性能。同时利用膜的特性，使活性污泥不随出水流失，在生化池中形成8000～12000mg/L超高浓度的活性污泥浓度，使污染物分解彻底，因此，出水水质良好、稳定，出水细菌、悬浮物和浊度接近于零。
2.2、工艺特点
MBR处理工艺对水质的适应性好，耐冲击负荷性能好，出水水质优良、稳定，不会产生污泥膨胀;池中采用新型弹性立体填料，比表面积大，微生物易挂膜，脱膜，在同样有机物负荷条件下，对有机物去除率高，能提高空气中的氧在水中溶解度;工艺简单，不必单独设立沉淀、过滤等固液分离池，占地面积少，水力停留时间大大缩短;污泥排放量少，只有传统工艺的30%，污泥处理费用低，但一次性投资较高。
2.3、工艺流程说明
由图2可知，污水经格栅进人调节池后，经提升泵进入生物反应器，通过PLC控制器开启鼓风机充氧，生物反应器出水经循环泵进入膜分离处理单元，浓水返回调节池。反冲洗泵利用清洗池中处理水对膜处理设备进行反冲洗，反冲污水返回调节池。通过生物反应池内的水位控制提升泵的启闭。膜单元的过滤操作与反冲洗操作可自动或手动控制。当膜单元需要化学清洗操作时，关闭进水阀和污水循环阀，打开药洗阀和药剂循环阀，启动药液循环泵，进行化学清洗操作。MBR工艺是高效膜分离技术与活性污泥法有机结合的新型污水处理技术，它利用膜的高效截留作用，将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物截留住，省掉了初沉池和二沉池，进行固液分离，有效地达到了泥水分离的目的。活性污泥浓度因此大大提高，水力停留时间和污泥停留时间可以分别控制，而难降解的大分子有机物，延长其在反应器的停留时间，使之得到最大限度的分解，大大强化了生物反应器的功能。
3、SBR主体工艺
3.1、工艺原理
序批式活性污泥法(SequencingBatchReactor，简称SBR法)是一种间歇式活性污泥法。SBR工艺在运行操作上的最大优点是将曝气、反应、沉淀、排水等单元操作工序按时间顺序在同一个反应池中反复进行。其运行次序一般分为进水期、反应期、沉淀期、排水期和闲置期5个阶段，5个阶段所需的时间称为一个周期。一个周期内，各个阶段的运行时间、反应池混合液的浓度以及运行状况等都可以根据进水水质与运行功能灵活操作。只要有效地控制与变换各阶段的操作，SBR法就能在一定的范围内适应水质、水量的变化；而且，在进水与反应阶段，缺氧(或厌氧)与好氧状态交替出现，有效地抑制了专性好氧菌的过量增长繁殖，同时，较短的污泥龄又使丝状菌无法大量繁殖，由此克服了常规活性污泥易使污泥膨胀的弊端。
3.2、工艺特点
采用SBR法作为主体工艺的一体化污水处理设备具有工艺流程简单，构筑物少的特点。该工艺不需设置污泥回流设施，不设二沉池，曝气池容积也小于传统连续式活性污泥法，易产生污泥膨胀的现象。通过调节运行，不仅去除COD，而且可以有效地脱氮除磷。该工艺对水质水量变化适应性强，出水水质较稳定，适合间歇排放的污水，可由PLC自动控制系统灵活控制运行工序。但SBR法属于间歇式活性污泥法，排水时间短，且排水时要求不搅动沉淀污泥层，因而需要专门的排水设备(滗水器)，且对滗水器的要求较高。上述原因导致采用该工艺作为主体工艺的一体化设备处理效率不高。运行费用低。
3.3、工艺流程说明
由图3可知，污水经过格栅去除掉较大的漂浮物，然后流入到调节池进行均质、均量。出水经提升泵提升后，进入主反应SBR设备池，由经曝气、反应、沉淀、排水一系列操作工序后，下部污泥进入污泥储存池，上清液经滗水器滗水后进入中间水池，经过消毒工艺处理后，作为回用中水或达标水体排放。进入污泥储存池的污泥经压滤后抽排外运，上清液回流至调节池。
4、常用主体工艺技术经济对比
现以一体化污水处理设备处理量为120m3/d，对3种常用主体工艺进行技术经济比较(表1)。由表1可知，A/O主体工艺总投资费用和运行费用较低，在出水水质不作较高要求时，应优先考虑采用该主体工艺一体化处理设备；MBR主体工艺出水水质可稳定符合GB18918-2002一*A排放标准，但工艺设备相对复杂，总体投资与运行费用较高，建议土地利用成本较高的东部地区，发展较好的农村地区使用；SBR主体工艺对进水水质有很高的抗冲击能力，该工艺流程简单，设备少，由于该工艺属于间歇式活性污泥法，对于进水水质、水量不稳定的地区，可以考虑使用此工艺。
综合结论
1、一体化生活污水处理设备具有投资低、能耗少、处理效率高、占地面积小、管理方便等一系列优势，可以有效地缓解管网建设压力，适合农村地区分散式污水处理，在我国农村地区具有广阔的发展前景。
2、在一体化污水处理设备的常用主体工艺中，A/O主体工艺技术成熟，发展稳定，在工程投资和运行成本上体现出较大的优势;MBR主体工艺在出水水质及出水稳定性上更优，但投资和运营成本较高，管理方面相对复杂，随着膜组件生产工艺的不断发展革新，MBR主体工艺显示出巨大的发展潜力；SBR主体工艺流程简单，设备少，但由于属于间歇性活性污泥法，处理效率不高，且对滗水器的要求较高，常仅在水质水量变化较大的地区使用。对于具体的农村一体化生活污水处理设备主体工艺选择，应结合当地水质、水量的特点，综合上述技术经济因素予以考虑。
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