前段時(shí)間，隨著(zhù)“碳中和”、“光伏”等熱詞的出現，帶起了一股節能減排的潮流。水處理行業(yè)自然也是響應國家號召，不斷嘗試新模式、新工藝（比如光伏+污水廠(chǎng)：《污水廠(chǎng)披上“光伏”外衣，不僅治污還“發(fā)電”！你怎么看？》）。
事情當然并非想象的那么容易。要知道，世界上大部分的污水廠(chǎng)都采用了活性污泥法，好用肯定是非常好用的，但也不能否認其中的缺點(diǎn)：非常消耗能源！
那該怎么節能？自然是求變！
所以說(shuō)，污水處理技術(shù)在未來(lái)是很有可能發(fā)生重大改變的，這個(gè)變化過(guò)程必定會(huì )使污水處理實(shí)現能量盈余和最大化的資源回收。
問(wèn)題又來(lái)了，如何才能讓污水廠(chǎng)實(shí)現能量盈余呢？
其中一個(gè)可能就是讓污水處理工藝從傳統高耗能的有氧處理轉向厭氧處理。因此，在這樣的環(huán)境下，厭氧膜生物反應器（AnMBR）應勢而生。
01
什么是AnMBR?
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，AnMBR就是厭氧生物過(guò)程與膜分離技術(shù)的結合，由厭氧反應器和膜過(guò)濾系統組合而成。因為厭氧生物反應器中不需要額外的空氣，所以減少了能源消耗，從而實(shí)現了優(yōu)質(zhì)出水的同時(shí)回收了污水里的能量。
這個(gè)概念最早提出是在20世紀70年代，有人將膜組件引入到厭氧處理系統上，發(fā)現處理有機物和硝酸鹽效果非常好，由此就引入了AnMBR。
既然這個(gè)技術(shù)組合好，那肯定少不了人研究。一開(kāi)始，美國的一家公司Dorr-Oliver開(kāi)發(fā)了一種名為MARS的厭氧膜生物處理系統，用來(lái)處理高濃度乳制品廢水，效果依然不錯。
日本也不甘落后，1989年，日本政府開(kāi)始聯(lián)合許多大公司一起投了一個(gè)為期6年的“90年代水復興計劃”，名頭很唬人，也確實(shí)有成效。在計劃推動(dòng)下，日本也是發(fā)展了一大批不同配置的AnMBR用于工業(yè)和污水處理。
不過(guò)呢，當時(shí)這些也只是小打小鬧，一方面是受到了膜生產(chǎn)技術(shù)的限制，另一方面就是膜太貴了，而且壽命短膜通量還小，不可能大規模應用，所以那些研究也大多局限在實(shí)驗室里，不了了之了。
現在，在沉寂了好長(cháng)一段時(shí)間之后，AnMBR終于又開(kāi)始慢慢在行業(yè)內拋頭露面了。就小編所了解到的，目前AnMBR已經(jīng)廣泛應用于高COD高可生化性廢水的處理，如釀酒污水，乳制品污水，屠宰污水等。
許多水處理行業(yè)著(zhù)名公司將AnMBR運用于實(shí)際工業(yè)污水處理項目中，包括久保田（Kubota），被蘇伊士（SUEZ）收購的GE水處理，威立雅（Veolia），被懿華（Evoqua）收購的ADI等。
包括在歐洲，Severn Trent公司也選擇了一個(gè)叫Spernal的污水廠(chǎng)進(jìn)行了厭氧膜生物反應器的測試，這是歐洲最大的AnMBR案例。
Spernal污水廠(chǎng)的實(shí)景 | 圖源：KWR、JIEI創(chuàng )新實(shí)驗室
言歸正傳，在配置上面，AnMBR常用的厭氧系統主要有：升流式厭氧污泥床反應器(UASB)、厭氧顆粒膨脹污泥床(EGSB)、厭氧流動(dòng)床(FB)、厭氧生物濾池(AF)、折流式厭氧反應器(ABR)等。
AnMBR的膜組件主要是超濾和微濾膜，在膜組件的配置上主要有兩種形式，即外置式和浸沒(méi)式。
外置式是將膜組件和生物反應器分開(kāi)放置。在這一配置中，因為反應器中缺少空氣鼓泡，需要通過(guò)水泵進(jìn)行液體循環(huán)以形成膜表面的切向流來(lái)改善膜污染狀況。
不過(guò)數據表明，膜每透過(guò)1立方米水量，往往需要25~80立方米的料液(污泥混合液)循環(huán)量，因而需要較高的能耗。但由于這一配置能有效改善膜污染，是目前AnMBR中最普遍的配置。
內置式是將膜組件放入到反應器內，采用循環(huán)沼氣進(jìn)行膜面曝氣的方式控制膜污染。這一配置方式對應的運行能耗較低，同時(shí)提供了一個(gè)較溫和的反應條件，但是相應的膜通量往往較低。
02
AnMBR的主要特點(diǎn)
相對于好氧技術(shù)，厭氧生物處理技術(shù)最大的特點(diǎn)是具有將污水中的有機物變廢為寶，轉化為甲烷這種可回收利用的能源氣體。
AnMBR技術(shù)在保留厭氧生物處理優(yōu)點(diǎn)的基礎上，引入了膜組件。膜組件的高效分離截留作用使生物量不會(huì )從反應器中流失，實(shí)現了SRT和HRT的有效分離，因而AnMBR可以有更高的有機負荷和容積負荷，也不存在什么活性污泥的膨脹問(wèn)題了。
同時(shí)因為AnMBR具有較高的有機物去除率，而且膜組件對微生物有很強的截留能力，所以對有毒化合物和物質(zhì)具有較強的去除能力。
以前影響MBR發(fā)展的主要限制因素是高昂的膜材料價(jià)格，但由于近年來(lái)膜材料技術(shù)迅猛發(fā)展，膜材料價(jià)格也迅速降低，同時(shí)性能也變得越來(lái)越好，可以實(shí)現膜組件的經(jīng)濟更換，運行費用大大降低。所以在滿(mǎn)足達標要求下，AnMBR也是非常讓人期待的。
AnMBR與其他處理工藝的對比
03
AnMBR依然存在很大問(wèn)題
AnMBR在保留厭氧生物處理工藝優(yōu)點(diǎn)的基礎上，還可顯著(zhù)改善反應器固液分離效果，考慮到微生物的低增值速率，這種工藝特別適用難降解的有機污水。但要大范圍的推廣應用AnMBR技術(shù)，依然存在不少問(wèn)題：
去除有機物效率不完全，有待提高，也不能夠完全去除進(jìn)水中的N、P等污染物；
前期反應器啟動(dòng)所需時(shí)間太長(cháng)；
容易引發(fā)膜污染；
由于要求完全厭氧，對反應器等處理構筑物密封要求很高，一般反應器不能夠達到完全密封，還可能因為臭氣的溢出造成二次污染；
反應器的能耗問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題主要針對外置式的，一體式的很少，這就需要額外的能量來(lái)進(jìn)行反應器內液體的循環(huán)來(lái)改善膜污染情況；
理論和實(shí)際運行參數都相對缺乏。目前世界上運行的膜生物反應器絕大多數都是好氧的，只有少許一部分是厭氧的，這就造成了各種經(jīng)驗參數的缺乏。
最后再說(shuō)幾句，AnMBR技術(shù)在行業(yè)內受到極大關(guān)注是由其自身優(yōu)勢決定的，但在污水處理中廣泛應用還有一段路要走，至于能否成為下一代污水廠(chǎng)的主流厭氧處理工藝還存在不確定性。希望未來(lái)行業(yè)企業(yè)能在技術(shù)研發(fā)方面有所突破，創(chuàng )新技術(shù)及工藝應用，為人類(lèi)環(huán)保事業(yè)貢獻力量。
