污水厂的深度处理单元中，除了沿用给水处理的传统构筑物方式以外，近年来随着材料学科的发展，单纯的固液分离也有了很好的改进和提升，MBR膜生物反应器就是一种较多的应用在污水厂内膜工艺反应器。
在污水厂的深度处理工艺中，MBR膜生物反应器在一些污水厂中也得到了较多应用。膜工艺是在特定条件下（压力、浓度、电离作用等）使一些特定物质通过特殊材料制作的薄层上的微小的孔径，实现不同物质之间的分离、浓缩、提纯等的运行工艺。根据薄膜的渗透的孔径不同，可以分为微滤膜，超滤膜，纳滤膜，反渗透膜，渗析膜、电渗析膜等。污水厂内采用的MBR膜主要以微滤膜为主，膜的孔径在0.05~10μm，这么小的孔径主要截留的是悬浮物颗粒，细菌等；而污水厂普遍使用的砂滤工艺，过滤孔径在10~μm之间，两者之间相差较大，因此在实际运行中，采用MBR膜工艺的污水厂的深度处理单元不需要再增加其他过滤工艺，MBR膜的过滤能力已经远远超过了传统的过滤能力，因此污水厂的深度处理工艺可以采用MBR膜生物反应器。
生物反应器工艺就是膜工艺中的一种，微滤膜的孔径相对较大，很多离子，包括一些小型的分子都是可以通过的，对于有机污染物，营养元素都是无法被微滤膜截留的，因此微滤膜不是作为污水处理的主体来应用的，一般是和其他工艺相互配合使用的，主体处理工艺仍是活性污泥法。MBR膜工艺中的采用的微滤膜的孔径在0.05~10μm之间，只有小于这个孔径的水及水中的物质才能通过，活性污泥絮凝体直径一般为0.02~0.2mm之间，因此活性污泥絮凝体是无法通过微滤膜的，因此微滤膜对活性污泥具有的良好的过滤分离性能，这样MBR膜在活性污泥工艺中的应用就是进行活性污泥和水的高效分离，使用微滤膜取代了二沉池进行泥水分离，采用微滤膜进行活性污泥的泥水分离以后，减少了原有的二沉池和深度处理单元，缩短了污水厂的工艺流程，减少了污水厂的占地面积等；特别是对细微的悬浮颗粒的更深度的去除，可以实现比传统过滤工艺更清洁的处理出水，也使污水厂在提升改造、新建改建污水厂时更优先选择MBR工艺作为污水厂的深度处理单元。
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