膜氧傳輸生物膜反應器除氮技術 Membrane-Aerated Biofilm Reactor (MABR)
技術規模 實廠測試/運轉
適用對象廢(污)水處理業
技術成熟度TRL 9商業化運行或量產
技術分類
- 高效去除
污染物
- 氨氮
- 總氮
- 化學需氧量
4L+C
- 低成本
- 低碳排放/低耗能
- 低使用空間
- 低污染
適用行業及污染物(濃度)
- 民生污水-氨氮：10~100 mg/L
- 厭氧消化沼液-氨氮：600~1200 mg/L
- 畜牧廢水-總氮：40~400 mg/L
- 垃圾掩埋場滲出水-氨氮：2000~2500 mg/L
- 醫療保健與製藥廢水-總氮：50~190 mg/L
- 含氮有機工業廢水-總氮：25~375 mg/L
技術原理
該技術使用透氣膜作為生物載體並透過無泡供氧進行氧氣傳輸，而氧氣跟基質以相反方向擴散形成異相傳輸生物膜，有利於進行多種除氮作用，將污水中氨氮有效去除，達到節能且高效的污水處理。
技術概述
該技術可將 MABR 模組置於缺氧環境中，並將空氣或氧氣通入MABR，以此在透氣膜表面形成好氧及缺氧生物膜，馴養多種除氮相關微生物，如：硝化菌、脫硝菌及厭氧氨氧化菌等，可於單槽內達成完全脫氮，提升整體系統的除氮效能。而生物膜的形成則可減少廢棄污泥的產生，降低後續的處理成本並減低環境衝擊。
可針對不同水體進行不同的操作條件設定，如：污泥迴流比、氣洗頻率及供氣壓力等，上述條件會決定生物膜的組成與活性，進而影響在不同水體下之除氮效能。
將 MABR 置於缺氧池時，須提供適當的攪拌混合，以利有機質及營養鹽傳輸進入生物膜。
符合 4L+C 資源循環、節能減碳
低成本、低碳排放/低耗能、低使用空間、低污染
低碳排放/低耗能
節能減碳 MABR 的曝氣機制為氣體經由透氣膜進行擴散，故可節省曝氣能耗；而生物膜的形成有利於系統中生物質的保存，可減少污泥迴流的能耗；且 MABR 的生物膜可進行同步硝化/脫硝，故可減少硝化液迴流的能耗。
低污染
由於氣體經過透氣膜進行擴散時不會產生氣泡，可減少污水中的污染物被氣泡氣提，降低二次污染的風險；且因生物膜的生長減少了廢棄污泥的產生，故可以減少污泥後續處理產生的污染。
低成本
MABR 可節省曝氣、污泥迴流、硝化液迴流等能耗，故可降低操作成本；也可減少有機碳源及鹼度的添加，降低藥劑成本；亦可減少廢棄污泥產生，降低污泥處理成本。
低使用空間
MABR 可將其模組放入生物反應槽中的缺氧槽，既可提升污染物去除效能，又可減少對於好氧槽空間的需求，可達到節省空間的效果。
技術限制與負面影響
技術限制
- 若廢(污)水處理流程中，未能充分去除水中的砂石、毛髮等固體物，將可能造成 MABR 透氣膜破損並漏氣，則不適用。
- 若廢(污)水中含有高濃度生物抑制成分(如：重金屬、有毒物質等)，則會影響生物膜活性，降低對污染物的去除效能，亦不適用。
- 含過高濃度氨氮之廢(污)水將可能對亞硝酸氧化菌造成抑制，使氨無法被完全硝化為硝酸鹽進行脫硝。
負面影響
- 透過 MABR 透氣膜上的生物膜對污染物進行降解時，會因微生物自身的生化反應而產出二氧化碳或是氧化亞氮等溫室氣體，從而造成環境的負擔，故應進行操作參數的最佳化(例如：供氧條件)，以避免微生物進行不完全的代謝反應，從而產出更多的溫室氣體。
- 透氣膜的製備上需要使用許多化學藥品進行合成，可能會有污染環境的疑慮，故需要開發更具環境友善性的材料，並於壽命用盡時妥善處理廢棄的膜。
技術流程
透過將MABR膜組置於污水生物處理單元的缺氧槽中(以MLE為例)，可於 MABR 的生物膜中進行同步硝化脫硝，以減少後續好氧槽的負荷及曝氣能耗，或是減少好氧槽所需體積。
資料來源 技術官網、國內外文獻
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