污水厂的深度处理单元中，除了沿用给水处理的传统构筑物方式以外，近年来随着材料学科的发展，单纯的固液分离也有了很好的改进和提升，MBR膜生物反应器就是一种较多的应用在污水厂内膜工艺反应器。
在污水厂的深度处理工艺中，MBR膜生物反应器在一些污水厂中也得到了较多应用。膜工艺是在特定条件下（压力、浓度、电离作用等）使一些特定物质通过特殊材料制作的薄层上的微小的孔径，实现不同物质之间的分离、浓缩、提纯等的运行工艺。根据薄膜的渗透的孔径不同，可以分为微滤膜，超滤膜，纳滤膜，反渗透膜，渗析膜、电渗析膜等。污水厂内采用的MBR膜主要以微滤膜为主，膜的孔径在0.05~10μm，这么小的孔径主要截留的是悬浮物颗粒，细菌等；而污水厂普遍使用的砂滤工艺，过滤孔径在10~100μm之间，两者之间相差较大，因此在实际运行中，采用MBR膜工艺的污水厂的深度处理单元不需要再增加其他过滤工艺，MBR膜的过滤能力已经远远超过了传统的过滤能力，因此污水厂的深度处理工艺可以采用MBR膜生物反应器。
生物反应器工艺就是膜工艺中的一种，微滤膜的孔径相对较大，很多离子，包括一些小型的分子都是可以通过的，对于有机污染物，营养元素都是无法被微滤膜截留的，因此微滤膜不是作为污水处理的主体来应用的，一般是和其他工艺相互配合使用的，主体处理工艺仍是活性污泥法。MBR膜工艺中的采用的微滤膜的孔径在0.05~10μm之间，只有小于这个孔径的水及水中的物质才能通过，活性污泥絮凝体直径一般为0.02~0.2mm之间，因此活性污泥絮凝体是无法通过微滤膜的，因此微滤膜对活性污泥具有的良好的过滤分离性能，这样 MBR膜在活性污泥工艺中的应用就是进行活性污泥和水的高效分离，使用微滤膜取代了二沉池进行泥水分离，采用微滤膜进行活性污泥的泥水分离以后，减少了原有的二沉池和深度处理单元，缩短了污水厂的工艺流程，减少了污水厂的占地面积等；特别是对细微的悬浮颗粒的更深度的去除，可以实现比传统过滤工艺更清洁的处理出水，也使污水厂在提升改造、新建改建污水厂时更优先选择MBR工艺作为污水厂的深度处理单元。
MBR膜在污水厂的运行管理中，需要结合膜工艺本身的一些特性进行细节上的管理内容，MBR膜工艺有其相应的设备特点，进入到污水厂使用后，要满足其设备使用的特点，才能保证MBR膜工艺的稳定发挥其功能。对于膜工艺的运行保障细节，同样要从污水厂的整体系统工艺的细节来进行全局性的管理。
从本质上分析，MBR膜生物反应器仍是物理过滤，因此MBR在运行中产生的工艺问题基本都与物理过滤中的相关问题，也就是说在运行中最容易出现的问题主要是膜通量（膜通量是指物料（在MBR工艺中特指处理后的出水，）在单位时间通过单位膜面积的量，一般用J来表示，单位为m3/（m2·s），或者简化成m/s，有时也称为渗透速率或过滤速率）的下降，导致无法保持足够的产水能力，造成出水水量锐减，造成系统处理能力下降，污水提升泵只能压缩产量，造成厂外污水滞留溢流等事故发生。从这个根本的原因上来看，在污水厂的调试以及运行期间遇到的MBR问题，都是以MBR的堵塞为表征出现的，但是堵塞的原因是由很多方面产生的，从采用MBR膜工艺的污水厂的运行情况来看，对MBR的运行需要注意的工艺细节主要有以下几个方面：
一、预处理设备。
城镇污水中常常含有大量的细小的悬浮物和棉织物的纤维、植物纤维、动物毛发等，这些细小的悬浮物和纤维、毛发在预处理段要进行非常有效的去除，否则这些悬浮物和纤维会将MBR膜的中空纤维编织和捆绑起来，使中空纤维膜丝捆扎成一束一束，活性污泥的混合液无法进入到束内的膜丝进行过滤，造成膜通量的下降。因此在采用MBR膜反应器的污水厂，特别是后期改造的污水厂对于前端的预处理设备－格栅的选用一定要充分考虑细小的悬浮物和棉织物纤维的去除。一般为了有效去除这些物质，会采用粗、中、细三道格栅，或者是粗、细、膜格栅。最终的膜格栅要采用1mm~0.5mm的过滤间距，如此细小的栅距拦截的细小浮渣靠自身重量掉落的可能性不大，需要采用高压水冲洗的方式进行清渣处理，这样才能有效去除污水中的细小悬浮物和纤维，从而保障膜丝的不被杂物纤维缠绕。
在设计初期，应对污水厂进水水样进行不同孔径的筛分过滤试验，确定采用的膜格栅的间距和密度，对后期运行的杂物去除效果更有保障。如果进水中的含有大量的油脂，必须采取机械除油或气浮除油，对油脂进行去除，以免造成MBR膜的污堵和结构现象发生。
二、活性污泥特性的变化
污水处理厂内的活性污泥受到不同进水水质、不同季节变化带来的微生物的不同应激反应变化，出现的活性污泥的浓度变化，活性污泥中的无机盐类或者无机物变化；微生物种群出现异常情况（丝状菌膨胀和生物泡沫等），以及受到环境变化下的微生物分泌的EPS的变化，都会造成作为活性污泥的泥水分离的MBR膜工况发生变化。比如活性污泥在水温水质发生变化的同时，会出现活性污泥微生物分泌的EPS的变化，当EPS大量增加时，导致MBR膜通量快速下降了，而在深入的污水处理科学研究上，EPS对MBR的污堵问题也受到越来越多的研究者的关注。
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