污水的能(néng)量回收目前仍以污泥厌氧消化為(wèi)主，回收甲烷进行热電(diàn)联产。从上世纪90年代初开始，在工业废水领域出现了一种叫AnMBR的工艺。AnMBR，即厌氧膜生物(wù)反应器(英文(wén)全称Anaerobic membrane bioreactors)， 结合了厌氧消化和膜技术，在实现优质出水的同时，可(kě)以回收污水里的能(néng)量。

总的来说，与传统活性污泥工艺相比，AnMBR有(yǒu)出水水质更好、剩余污泥少、运行成本低等优点。但另一方面也存在严重膜污染、沼气甲烷含量低、甲烷溶解率高、氮磷去除率低等问题。

图. AnMBR的工艺流程示意图，它旨在取代红色虚線(xiàn)框内的工序设备和占地面积

面对上述问题，在过去几年里AnMBR工艺有(yǒu)没有(yǒu)什么发展呢(ne)？我们推荐大家在一个叫The MBR Site的博客中寻找答(dá)案。博客的主人Simon Judd教授是MBR领域的专家,目前在英國(guó)Cranfield University任职。最近他(tā)在博客了写了一篇文(wén)章，汇总了十篇关于AnMBR的综述论文(wén)，这些论文(wén)都发表在经同行评审的期刊上。我们觉得这些综述非常值得一读，所以在本期的微信推送里带来简介。若有(yǒu)欠妥之处，敬请指正。

这十篇文(wén)章都是近两年才出版的综述论文(wén)，其中六篇出自同一期刊《Bioresource Technology》。内容涵盖关键应用(yòng)(例如填埋渗滤液、非饮用(yòng)回用(yòng)、产氢和生物(wù)精炼)、工艺设计(模型、能(néng)耗和反应器构造等)。这样看来，AnMBR的研究已经有(yǒu)一定规模了。

我们现在按照时间顺序，从最新(xīn)发表的文(wén)章来带大家做回顾。

本文(wén)的作者来自马来西亚拉曼大學(xué)(Universiti Tunku Abdul Rahman)，原文(wén)发表在《Journal of Cleaner Production》上。本文(wén)总结了AnMBR技术在处理(lǐ)填埋场渗滤液以及生产生物(wù)沼气方面的应用(yòng)情况，包括其效率、受限因素和对未来的展望。作者们指出目前世界绝大部分(fēn)的城市固废都是未经处理(lǐ)就扔到垃圾填埋场里，这些填埋场会产生渗滤液。AnMBR技术為(wèi)这些高浓度废水的处理(lǐ)开辟了新(xīn)的工艺思路。

该文(wén)回顾评估了AnMBR处理(lǐ)渗滤液的应用(yòng)潜力及其近年的技术发展情况，介绍了一个实验室规模的案例成果。同时，他(tā)们也审视AnMBR在此细分(fēn)领域的局限性和支撑其未来发展的因素，例如膜污染问题是限制AnMBR大规模应用(yòng)的主要障碍之一。总的来说，他(tā)们认為(wèi)基于AnMBR的垃圾产能(néng)符合循环经济理(lǐ)念，值得进一步研究。

2. Anaerobic Membrane Bioreactors for Nonpotable Water Reuse and Energy Recovery

作者：Bing Wu, Ph.D; and Jeonghwan Kim, (2020).

本文(wén)作者分(fēn)别来自冰岛大學(xué)和韩國(guó)仁荷大學(xué)，原文(wén)刊登在美國(guó)的《Journal of Environmental Engineering》上。AnMBR在能(néng)耗方面的优势大家都已知一二，但它的出水回用(yòng)效果如何呢(ne)？这篇综述就对此进行了总结。文(wén)献显示AnMBR出水的COD值在4-170mg/L之间，而且不可(kě)避免会遇到膜结垢的问题，单位能(néng)耗在0.1-2.6 kWh/m3之间。另外作者认為(wèi)如果AnMBR要成為(wèi)真正的可(kě)再生水回用(yòng)技术，还要解决出水的甲烷回收问题，毕竟甲烷是比二氧化碳更强的温室气體(tǐ)。作者们考察了传统的集中式AnMBR、分(fēn)散式AnMBR和混合式AnMBR，尤其对混合式AnMBR的出水质量和能(néng)量回收效果进行比较分(fēn)析。关注AnMBR能(néng)耗表现的读者可(kě)能(néng)会对这篇综述感兴趣。

3. Anaerobic membrane bioreactor towards biowaste biorefinery and chemical energy harvest: Recent progress, membrane fouling and future perspectives.

作者：Zhen, G., Pan, Y., Lu, X., Li, Y. -., Zhang, Z., Niu, C., . . . Xu, K.

该文(wén)发表在2019年的《Renewable and Sustainable Energy Reviews》上，作者是来自中國(guó)、日本和韩國(guó)高校的學(xué)者，包括华东师范大學(xué)的甄广印博士、日本东北大學(xué)的李玉友教授和國(guó)立环境研究所的徐开钦教授。

这篇综述总结了截至2019年的AnMBR研究进展和商(shāng)业应用(yòng)情况。

作者们介绍了一个名叫IMBP(Integrated Multistage Bio-Process)的新(xīn)一代AnMBR工艺。它包括了太阳能(néng)驱动的生物(wù)電(diàn)化學(xué)系统(BES)、AnMBR、短程亚硝化/厌氧氨氧化(PN/A)、通过厌氧甲烷氧化(AOM)的硝态氮还原，以及生物(wù)/化學(xué)磷沉淀等工艺单元。这种由多(duō)种先进生物(wù)工艺整合而成的系统，能(néng)对产生的甲烷进行升级净化、并实现对膜污染的原位控制，还解决了脱氮除磷和溶解性甲烷的问题。作者们认為(wèi)混合式AnMBR的发展前景更值得看好。

4. Anaerobic membrane bioreactors for wastewater treatment: Novel configurations, fouling control and energy considerations

作者：Maaz, M., Yasin, M., Aslam, M., Kumar, G., Atabani, A. E., Idrees, M., . . . Kim, J.

这篇文(wén)章发表在2019年的《Bioresource Technology》上，作者们来自巴基斯坦、挪威、土耳其、韩國(guó)和法國(guó)等國(guó)家。本文(wén)的亮点在于从污水厌氧消化的基础原理(lǐ)出发来分(fēn)析目前AnMBR工艺遇到的问题和挑战，并就膜污染问题提出了一些策略建议。他(tā)们也讨论了各种创新(xīn)的AnMBR反应器设计，并就该工艺技术如何推广表达了自己的看法。

5. Rapid anaerobic digestion of organic solid residuals for biogas production using flocculating bacteria and membrane bioreactors – a critical review

作者：Rachma Wikandari  Mohammad J. Taherzadeh

该文(wén)刊于2019年的《Biofuels, Bioproducts and Biorefining》，两位作者来自瑞典Borås大學(xué)的瑞典资源回收中心。作者指出AnMBR的厌氧菌生長(cháng)缓慢，一般HRT長(cháng)达20-60天，他(tā)们介绍了一种两段式的 AnMBR工艺，它引入了沉降性能(néng)更好的颗粒污泥，用(yòng)于处理(lǐ)有(yǒu)机固废。第一段通过水解细菌溶解水中的固體(tǐ)物(wù)质，然后过膜滤去不能(néng)降解的物(wù)质，这些物(wù)质有(yǒu)时会抑制其他(tā)菌的生長(cháng)。过滤后的污水进入第二段工艺，该反应器是含有(yǒu)颗粒污泥的MBR，以保护敏感且生長(cháng)缓慢的产甲烷菌。第一段水解消化可(kě)能(néng)会遇到木(mù)质素等难降解的生物(wù)质，又(yòu)有(yǒu)可(kě)能(néng)遇到易降解物(wù)质导致过快酸化的问题，他(tā)们就这些问题提出了解决建议。最后，他(tā)们对各种高密度颗粒污泥反应器的原理(lǐ)、优劣进行了对比分(fēn)析。

6. Resource recovery from wastewater by anaerobic membrane bioreactors: Opportunities and challenges.

作者：Song, X., Luo, W., Hai, F. I., Price, W. E., Guo, W., Ngo, H. H., & Nghiem, L. D.

发表在2018年的《Bioresource Technology》，作者来自澳洲的卧龙岗大學(xué)、悉尼理(lǐ)工大學(xué)和中國(guó)农业大學(xué)。这篇文(wén)章考察了以AnMBR作為(wèi)核心技术实现污水中能(néng)量、营养物(wù)和水资源同时回收的潜力。并指出如果想用(yòng)AnMBR工艺处理(lǐ)市政污水，有(yǒu)必要采取预浓缩的手段来促进氮磷的回收。这也意味着要解决盐度和抑制物(wù)的累积、膜污染和膜的稳定性等问题。因此，本文(wén)作者也认為(wèi)和其他(tā)互补工艺的结合是解决AnMBR一些内在问题的关键，并就此给出了后续研究的建议路線(xiàn)图。

图. 各种AnMBR反应器构造 (A: UASB; B: CSTR; C: AFBR；(D) 侧流 (E) 浸入式 (F) 外置式 是和C整合的三种膜分(fēn)离工艺

7. A review on anaerobic membrane bioreactors (AnMBRs) focused on modelling and control aspects

作者：Robles, Á., Ruano, M. V., Charfi, A., Lesage, G., Heran, M., Harmand, J., . . . Ferrer, J

这是一篇发表在2018年《Bioresource Technology》上的综述文(wén)章，联名作者来自西班牙、韩國(guó)、法國(guó)和澳大利亚四國(guó)的大學(xué)。本文(wén)的关注点放在了AnMBR的工艺模型和控制上。作者认為(wèi)若要优化AnMBR工艺，需要打造更成熟、具體(tǐ)的模型，以便加深对膜污染的认识。他(tā)们认為(wèi)需要加强对微生物(wù)因素的考虑，因為(wèi)它是膜污染的重要成因。在此基础之上，建立更好的反馈控制策略，最终达到优化工艺的目的。

8. Anaerobic membrane bioreactors for biohydrogen production: Recent developments, challenges and perspectives

作者：Aslam, M., Ahmad, R., Yasin, M., Khan, A. L., Shahid, M. K., Hossain, S., . . . Kumar, G

这篇文(wén)章也刊登在2018年的《Bioresource Technology》里，作者来自巴基斯坦、韩國(guó)、马来西亚和挪威的大學(xué)。本文(wén)主要评估了AnMBR工艺用(yòng)于生物(wù)产氢的实用(yòng)性，对目前的研究进展和遇到新(xīn)问题进行批判性的探讨。针对这些问题，作者介绍了一些可(kě)能(néng)可(kě)以克服这些障碍的技术。最后他(tā)们还就该理(lǐ)念的经济可(kě)行性进行了展望。

9. Anaerobic membrane bioreactors for antibiotic wastewater treatment: Performance and membrane fouling issues

作者：Cheng, D., Ngo, H. H., Guo, W., Liu, Y., Chang, S. W., Nguyen, D. D., . . . Ni, B

同样是一篇于2018年发表在《Bioresource Technology》的文(wén)章 。联名作者主要来自澳洲悉尼理(lǐ)工大學(xué)，也有(yǒu)天津城建大學(xué)、韩國(guó)京畿大學(xué)、越南维新(xīn)大學(xué)的参与。去除污水中的抗生素是这篇综述的主题。作者评估了不同的AnMBR工艺去除抗生素的表现，以及抗生素对膜污染的影响。结果显示AnMBR能(néng)通过生物(wù)降解有(yǒu)效处理(lǐ)含有(yǒu)抗生素的污水，但抗生素的存在会加剧AnMBR的膜污染问题，例如影响污泥颗粒的體(tǐ)积、胞外聚合物(wù)(EPS)的分(fēn)泌、溶解性微生物(wù)产物(wù)(SMP)的浓度以及微生物(wù)群落的组成。作者考察了生物(wù)膜载體(tǐ)和生物(wù)電(diàn)化學(xué)系统两种辅助工艺，认為(wèi)这种结合了辅助工艺的AnMBR是可(kě)行的，能(néng)有(yǒu)效抑制膜污染。

10. Application of anaerobic membrane bioreactors to municipal wastewater treatment at ambient temperature: A review of achievements, challenges, and perspectives.

作者：Lei, Z., Yang, S., Li, Y. -., Wen, W., Wang, X. C., & Chen, R.

最后一篇文(wén)章也是出自2018年的《Bioresource Technology》，作者来自西安建筑科(kē)技大學(xué)、东北大學(xué)。这篇文(wén)章主要考察了AnMBR用(yòng)于市政污水常温处理(lǐ)的表现。结果显示AnMBR工艺的COD去除效率高，污泥产量低，只有(yǒu)0.04–0.09 g VSS/g COD。他(tā)们还对AnMBR中试项目进行调研，结果显示，虽然膜清洗需要消耗0.08–0.35 kWh/m3的能(néng)量，但这些中试反应器还可(kě)以实现能(néng)量盈余。这展示了AnMBR用(yòng)于市政污水的潜力。尽管如此，作者认為(wèi)还有(yǒu)一些问题尚待解决，例如膜污染控制、出水中的溶解性甲烷、低COD/硫酸态硫比，以及碱度不足等。最后作者对此提出了未来研究方向的建议。

通过这10篇较新(xīn)的综述文(wén)章，大家能(néng)够对AnMBR的概况有(yǒu)一个比较清楚的认识。我们可(kě)以看到，膜污染问题是该工艺尚待解决的关键问题，而许多(duō)學(xué)者都认為(wèi)结合了其他(tā)辅助技术的混合式AnMBR是可(kě)行的应对方法。目前真正的AnMBR商(shāng)业案例也不多(duō)，感兴趣的读者可(kě)以搜索一下Veolia公司的Memthane(和Pentair合作)和Evoqua公司的ADI的资料作进一步了解。