MABR强化耦合生物膜反应器（学术名称MABR曝气膜生物反应器）是气体分离膜技术与生物膜法水处理技术结合起来的一种新型污水处理技术。核心部分包括透氧中空纤维膜和生物膜。生物膜附着生长在中空纤维膜外侧表面上。空气通过中空纤维膜为生物膜供氧，污水中所含的有机物和氮磷被生物膜吸附吸收和分解除去，使污水得到净化。该新技术属于新型生态治理技术，常用海绵城市建设、河道、湖泊、景观水体（包括黑臭水体、劣V类水体）快速高效的增氧、净化，增强水体生态自修复能力，实现生态修复。

MABR曝气膜生物反应器

【MABR主要具有以下技术优势】

（1）微生物附着生长的优势

MABR技术中的主要功能层是附着生长在曝气膜表面的生物膜，主要由微生物及胞外多聚物组成，包含细菌、真菌、藻类、原生动物和后生动物等。作为附着生长型污水处理技术，生物膜具有特殊的生物层结构、复杂的生物群落以及较长的食物链，这为MABR带来了特殊的优势。

由于曝气膜比表面积大，尤其是中空纤维膜的比表面积大，以膜为载体可以在较小的空间内为微生物的生长提供充足的附着面积，大大提高了单位空间内的微生物浓度，提高单位体积处理能力，增强耐冲击负荷能力。

由于微生物附着生长，水力停留时间和生物停留时间可实现独立控制，生物膜上的微生物不会随水流流失，污泥停留时间（SRT）理论上可被认为无限长，这为生长世代时间较长、增殖速度较慢的微生物，如硝化菌、反硝化菌、聚磷菌以及厌氧氨氧化菌等提供了生长和富集的可能，为MABR技术实现除磷脱氮创造了条件。同时，生物膜的分层结构能够创造好氧过程和厌氧过程的同时出现，为单一反应器内实现同时硝化反硝化和生物强化除磷过程提供了可能。

微生物种类多，结构复杂，生物膜对微生物起到了保护作用，能够有效降低水流剪切力和有毒有害物质对微生物活性的影响，使其对不同水体的适应能力明显强于以悬浮微生物菌体为主的活性污泥法和MBR工艺。因此，MABR技术可被用来驯化特种微生物，实现对特种污水的高效处理。

MABR技术的SRT较长，高等生物能够生存繁衍，原生动物和后生动物通常以微生物为食，能够有效控制生物膜厚度，减少活性污泥的产生，降低污泥产率。同时，生物膜胞外聚合物（EPS）含量较高可以避免丝状菌的膨胀，污泥沉降性能好，易于固液分离。因此，运行过程中即使出现生物膜脱落现象，也可以通过简单的沉降工艺去除，保证出水水质。

（2）MABR曝气方式的优势

传统的好氧生物处理污水工艺一般采用鼓风曝气和机械曝气，前者是利用浸没式多孔扩散器或空气喷嘴将空气或纯氧通入污水中，后者是利用机械设备的搅动使大气中的空气溶解于污水中。但是，上述曝气方式产生较大气泡，在水体中上升速度很快，氧气传递效率一般低于20%，能量损耗大，运行费用高，这部分费用占总运行费用的60%～80%。因此，提高曝气效率，降低处理能耗一直是污水好氧生物处理中关注的热点，研究先进的曝气设备及工艺具有重大现实意义。

在曝气方面具有以下优点：

（1）曝气供氧时，氧气透过膜丝直接被生物膜利用，不必经过液相边界层，大大减小了氧气的传质阻力，有利于供氧速度和氧气利用率的提高；

（2）氧气与底物以相反的方向传递，通过控制供氧可使生物膜产生明显的分层，从而达到同时硝化反硝化和去除有机物的效果；

（3）膜曝气可用于处理含易挥发组分的污水，不会吹脱挥发性有机物，避免传统曝气时污水中易挥发物质随气泡进入大气造成的二次污染；曝气时也不会产生由于表面活性剂或微生物分泌物造成的泡沫问题；

（4）根据污水处理要求，可通过调节曝气压力控制氧气供应量，在满足反应器的需氧量同时，避免气体的挥发和浪费。

（3）氧气与底物逆向传递与生物多样性的优势

MABR中氧气与底物的反向传递使生物膜形成了与传统生物反应器（曝气生物滤池、生物转盘、生物接触氧化等）不同的氧气和有机物浓度分布。由于MABR特殊的氧气与底物双向传递机理和生物分层结构，使许多习性迥异，生活环境差异极大的微生物能够在MABR中共存，同时发挥去除有机物及除磷脱氮作用。归纳起来，这些微生物包括普通异养好氧菌、硝化菌、亚硝化菌、反硝化菌和聚磷菌，特征如表1所示。

生物膜中各种微生物特征

当MABR处理含有机物及氨氮污水时，紧靠透气膜的生物膜底层溶解氧浓度最大，为好氧层，以亚硝化菌和硝化菌等自养菌为主。较高分子量的有机物由于扩散作用的限制以及外侧生物膜的降解，到达生物膜深层时浓度大大降低，因此内层适宜发生硝化作用。中间层DO较低，以好氧异养菌和反硝化菌为主，充足的有机碳源和硝化产物满足了反硝化的需要。最外层为兼性好氧菌和厌氧菌。

图3、生物膜分层结构