随着城市水资源短缺现象的加剧和污水排放标准的提高，污水再生项目发展迅速，在各类再生水生产工艺中，ＭＢＲ工艺以其流程短、占地少、水质好等优势而得到较多关注。大中型再生水处理ＭＢＲ工程一般采用浸没式平板膜组件或浸没式中空纤维膜组件，在相同的进水条件下，两类膜组件的出水水质接近，但最佳操作条件有所不同。与中空纤维膜相比，平板膜具有膜组件结构简单、易于清洗、化学稳定性好、对预处理要求低等优势；同时也具有装填密度小、成本和能耗高等不足。

通过两组平行运行的中试装置，比较了平板膜和中空纤维膜在ＭＢＲ工艺中的运行特性和适用条件。此外，通过模拟市政污水Ａ２／Ｏ－ＭＢＲ 项目，分别估算应用两类膜时的工程投资和运行成本，供项目决策参考。

１　材料与方法

ＭＢＲ膜分离单元中试在我国西南地区某污水处理厂进行，中试运行过程中，污水处理厂Ａ２／Ｏ曝气池泥水混合物经细格网过滤后，分别进入平板膜分离单元（ＦＳＭＢＲ）和中空纤维膜分离单元（ＨＦＭＢＲ），在产水泵负压作用下，水从膜外侧透过滤膜，污泥被隔离在膜外侧，实现泥水分离。混合物依靠重力回流至二沉池，在膜组件底部曝气进行膜擦洗。水样的ＭＬＳＳ、ＳＶ、ＳＶＩ采用标准方法测定。中试工艺流程见图１。膜分离单元设计参数如表１所示。

２．２　曝气强度

ＭＢＲ膜分离单元内曝气的主要作用是产生液流紊动和瞬时剪切力，从而增强膜的渗透性［１］。一般情况下，由于平板膜的堆积密度较小，即单位膜面积所对应的膜组件投影面积较大，需要在相对较大的面积上布气，因此其曝气强度（单位膜面积的曝气量）高于中空纤维膜。

如图４所示，平板膜ＴＭＰ上升速率随曝气强度的增加而减小，而厂商推荐最低曝气强度为１．１４ｍ３／（ｍ２·ｈ），为保证装置长期运行，将平板膜的曝气强度设定为１．２０ｍ３／（ｍ２·ｈ）。

２．４　污泥浓度

污泥浓度变化对两膜ＴＭＰ的影响差异较大。对于平板膜而言，污泥浓度由１２０００ｍｇ／Ｌ增加至１５０００ｍｇ／Ｌ时ＴＭＰ下降，由１５０００ｍｇ／Ｌ下降至８０００ｍｇ／Ｌ时ＴＭＰ上升（见图８）；中空纤维膜的变化规律与此相反，当污泥浓度由１１０００ｍｇ／Ｌ增加至１５０００ｍｇ／Ｌ时ＴＭＰ上升，由１５０００ｍｇ／Ｌ下降至１００００ｍｇ／Ｌ时ＴＭＰ下降（见图９）。可见在８　０００～１５０００ｍｇ／Ｌ的污泥浓度范围内，平板膜宜以较高的污泥浓度运行、中空纤维膜宜以较低的污泥浓度运行。此类现象在其他研究中也有发现，推测是由于平板膜上形成的二次动态膜在高污泥浓度下具有更好的性状，对膜污染的缓解作用更为明显

２．５　经济指标

由表２可知，目前国内市政污水ＭＢＲ项目大多选用中空纤维膜，其设计膜通量为１４．５～２６Ｌ／（ｍ２·ｈ），平板膜的设计通量也在此范围之内。对于处理规模为２万～１５万ｍ３／ｄ的市政污水ＭＢＲ项目，单位投资额为２７００～６５００元／（ｍ３·ｄ），按照污水处理厂土建结构类型排序，其单位投资额由大到小依次为：全地下式＞半地下式＞地上式。在同类土建结构的污水处理厂中，规模较小的项目单位投资额较高。由于项目建设及运行条件各异，且平板膜应用项目较少，因此无法通过现有项目直接比较两类膜的经济指标。为研究相同条件下两类膜组件在经济指标方面的差异，以处理规模为１万ｍ３／ｄ的市政污水Ａ２／Ｏ－ＭＢＲ项目为例，根据中试结果和污水处理工程的一般情况选择设计运行参数，计算得到项目的技术经济指标如表３所示。Ａ２／Ｏ－ＦＳＭＢＲ的项目总投资比Ａ２／Ｏ－ＨＦＭＢＲ高７．７％（见表３）。平板膜的堆积密度较小，因此根据膜组件安装尺寸计算得到Ａ２／Ｏ－ＦＳＭＢＲ的膜池容积为Ａ２／Ｏ－ＨＦＭＢＲ的２．５倍；平板膜分离单元的的设计污泥浓度高５０％，故Ａ２／Ｏ－ＦＳＭＢＲ的生物池容积是Ａ２／Ｏ－ＨＦＭＢＲ的２／３。平板膜采购费用高于中空纤维膜，此处按照单位膜面积采购费用高２５％计算。Ａ２／Ｏ－ＦＳＭＢＲ 的运行成本和总成本分别比Ａ２／Ｏ－ＨＦＭＢＲ 高１４．３％和１２．７％（见表３）。分析其原因，由于平板膜组件的曝气强度较大、鼓风机电耗较高，故Ａ２／Ｏ－ＦＳＭＢＲ的电耗高于Ａ２／ＯＨＦＭＢＲ；由于平板膜的化学清洗频率远低于中空纤维膜，故Ａ２／Ｏ－ＦＳＭＢＲ的药耗低于Ａ２／Ｏ－ＨＦＭＢＲ。

由以上分析可见，Ａ２／Ｏ－ＦＳＭＢＲ与Ａ２／ＯＨＦＭＢＲ的项目占地面积接近，前者的投资和运行费用略高于后者。由于平板膜对污水水质适应性较强、设备运行管理相对简单，因此更适用于难降解工业废水和中小规模生活污水处理项目；中空纤维膜投资运行费用相对较低，设备运行管理要求较高，因此更适用于大中型市政污水处理项目。