无泡式中空纤维膜生物反应器研究与应用现状

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2020-1015

摘要/Abstract

摘要：

无泡式中空纤维膜生物反应器（Membrane⁃aerated biofilm reactor，MABR）有效地将生物膜法污水处理技术和膜分离技术结合在一起，其具有无泡曝气和硝化反硝化一体的优点。回顾了MABR的发展历程，分析了MABR的基本结构和原理，介绍了MABR常用的膜材料及氧传质系数模型，阐述了MABR的影响因素，综述了国内外MABR的研究与应用现状，指出了MABR 需要解决的问题并展望了该技术的未来发展。

关键词: 无泡式中空纤维膜生物反应器, 中空纤维膜, 膜材料, 传质系数模型

Abstract:

Membrane-aerated biofilm reactor（MABR），which has the advantages of bubble free aeration and nitrification and denitrification，combine the technology of biofilm wastewater treatment and membrane separation effectively. In this study，we reviewed the development of MABR and analyzed the basic structure and action principle of MABR，the membrane materials and mathematical model of mass transfer coefficient commonly used in MABR are introduced，the influencing factors of MABR are described，and introduced the research and application status of MABR in China and foreign country. At the same time，we summarize the research and application status of MABR at home and abroad，and point out the problems which should be solved in MABR and prospect the future development trend of MABR.

Key words: membrane?aerated biofilm reactor, hollow fiber membrane, materials of membrane, mathematical model of mass transfer coefficient

中图分类号:

X703

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https://www.iwt.cn/CN/Y2022/V42/I1/38

图/表 7

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膜材料		污水种类	进水流量/（mL·min^-1）	COD去除率/%	氨氮去除率/%	膜内径/mm	文献
微孔膜	PVDF	化工废水	—	88.4	90	0.16	〔2〕
微孔膜	聚丙烯	高氨氮废水	—	—	90	0.32	〔24〕
致密膜	聚丙烯	药物废水	3 000	87.2	80	—	〔26〕
	硅橡胶膜	甲醛废水	0.4	81.5	—	1.00	〔27〕
	硅橡胶膜	垃圾渗滤液	—	80	90	0.30	〔11〕
复合膜	复合中空纤维膜	反渗透浓缩液	—	80	—	0.60	〔28〕
复合膜	复合中空纤维膜	生活污水	—	96	86	0.30	〔29〕

膜材料		污水种类	进水流量/（mL·min^-1）	COD去除率/%	氨氮去除率/%	膜内径/mm	文献
微孔膜	PVDF	化工废水	—	88.4	90	0.16	〔2〕
微孔膜	聚丙烯	高氨氮废水	—	—	90	0.32	〔24〕
致密膜	聚丙烯	药物废水	3 000	87.2	80	—	〔26〕
	硅橡胶膜	甲醛废水	0.4	81.5	—	1.00	〔27〕
	硅橡胶膜	垃圾渗滤液	—	80	90	0.30	〔11〕
复合膜	复合中空纤维膜	反渗透浓缩液	—	80	—	0.60	〔28〕
复合膜	复合中空纤维膜	生活污水	—	96	86	0.30	〔29〕

膜材料	传质阻力	对氧选择性	操作压力	气体通量	使用寿命（理想状态）	膜污染	成本
微孔膜	小	差	10~50 kPa	大	较短	易发生	低
致密膜	大	好	0.3~0.6 MPa	小	可长期使用	难	较高
复合膜	小	较好	—	大	可长期使用	难	很高

膜材料	传质阻力	对氧选择性	操作压力	气体通量	使用寿命（理想状态）	膜污染	成本
微孔膜	小	差	10~50 kPa	大	较短	易发生	低
致密膜	大	好	0.3~0.6 MPa	小	可长期使用	难	较高
复合膜	小	较好	—	大	可长期使用	难	很高

学者	年份	传质系数数学模型	文献
王荣昌等	2016	0<P<2 000 Pa时： Sh=0.019P ^6.91 Re ^0.34 Sc ^0.33 2 000 Pa<P<10 000 Pa时： Sh=4.36P ^-1.17 Re ^0.34 Sc ^0.3	〔35〕
Shufeng SHEN等	2010	Sh=0.55Re ^0.72 Sc ^0.33 适用于0.1<Re<250	〔36〕
S. KARTOHARDJONO等	2005	Re<400时： Sh=0.1789a ^0.86 Re ^0.34 Sc ^0.33 400<Re时： Sh=（-1.37a ³+1.738a ²-0.798a+0.167）Re ^0.7 Sc ^0.3	〔37〕
刘旦玉	2005	Sh=1.795 7·Re ^{0.325 4}·Sc ^0.33	〔38〕

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