李淑花 仲奔騰 李濤 張凱

光大水務(wù)（濟南）有限公司

MBR膜處理工藝在大型污水處理廠中的應用

李淑花 仲奔騰 李濤 張凱

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MBR是Membrane Bio-Reactor的簡稱，即膜-生物反應器，是一種新型的水處理技術(shù)，其將膜分離單元和生物處理單元相結(jié)合，提高了水處理的效果。早在上世紀九十年代，國外就已經(jīng)有污水處理廠采用膜-生物反應器。MBR工藝有著諸多的優(yōu)勢，比如運行成本低、出水水質(zhì)好等，所以在不斷地開發(fā)和使用中，該技術(shù)在大型污水處理廠中漸漸得到發(fā)展和應用。

MBR膜處理工藝；大型污水處理廠；應用

1 膜生物反應器(MBR)出水水質(zhì)特征

MBR具有較高的微生物降解能力和膜分離效率,這使得MBR可將進水中絕大部分可降解有機污染物吸收利用轉(zhuǎn)化為生物體和一部分代謝產(chǎn)物,并且可以將進水中大部分的懸浮物截留在反應器內(nèi),從而極大地提高了出水水質(zhì),保證了出水的穩(wěn)定性。

1.1 MBR出水常規(guī)水質(zhì)特征

Merz等人采用MBR處理洗浴廢水,出水無色無味且濁度低于0.5NTU,COD濃度低于15mg/L,BOD5低于5mg/L,凱氏氮濃度穩(wěn)定在5.7mg/L左右,氨氮濃度在3.3mg/L左右,總磯濃度約為1.3mg/L,出水中陽離子表面活性劑濃度低于10mg/L。經(jīng)過MBR處理后,廢水中的糞大腸桿菌濃度從1.4×106/L降至680/L。可見,MBR對污水廢水中的各種污染物均有較高的處理效率,MBR可生產(chǎn)出非?；|(zhì)的再生水。

Frarlcy等人長期監(jiān)測了三個MBR工藝和兩個傳統(tǒng)的二級活性污泥工藝出水及消毒后水體中微生物的種類和濃度,來對比研究MBR工藝和傳統(tǒng)二級活性污泥工藝對城市污水中微生物的去除效能。結(jié)果發(fā)現(xiàn),MBR工藝對微生物去除效率非常高,MBR出水再進行UV消毒,可以進一步對微生物起到一定的滅活作用,但滅菌效率提升不明顯。相反,二級活性污泥工藝對城市污水中微生物的去除效率不高,二級出水進一步進行UV或氯消毒,可以明顯提高微生物的滅活率,降低水體中病原微生物的數(shù)量。

1.2 MBR出水溶解性有機物化DOM特征

研究認為,采用MBR工藝處理城市污水,出水中溶解性有機物(DOM)是由多種不同的有機物組成的復雜混合物,包括天然有機物、進水中難生物降解的有機物(例如人類活動排放的化學合成難降解有機物)、污染物降解的中間產(chǎn)物及和溶解性微生物代謝產(chǎn)物(SMP),其中SMP是MBR出水中DOM最主要的組成部分。

活性污泥微生物產(chǎn)生SMP的數(shù)量和種類與微生物活性密切相關(guān),微生物活性受多種因素影響,如溫度、pH、DO、有機負荷、毒性物質(zhì)、反應器內(nèi)污泥停留時間(SRT)等,其中SRT對SMP的產(chǎn)生量和性質(zhì)影響最大。SRT升高,反應器內(nèi)污泥濃度升高,微生物處于內(nèi)源呼吸期,導致SMP的分泌量增加,由于微生物細胞溶脹,導致SMP中大分子的有機化合物含量升高。

2 案例分析

某污水處理廠目前現(xiàn)有設(shè)計規(guī)模為10×104m3/d，現(xiàn)處理水量為10×104m3/d，采用以A2O為主體的脫氮除磷工藝。由于該污水處理廠已滿負荷運行，因此采用MBR工藝進行擴能提標改造使總處理水量達到20×104m3/d

3 工藝特點

3.1 進水方式

A2/O在脫氮除磷處理中有著非常好的效果，在大型污水處理廠中為了能夠滿足水資源脫氮除磷的要求，一般MBR生物反應池會采用兩點進水的方式，即為將進水分配渠道設(shè)置在生物池前，將污水分配設(shè)置在渠道之后，將原水按照一定的比例通過兩套調(diào)節(jié)堰門進入到厭氧區(qū)和缺氧區(qū)前端。

3.2 回流方式

在MBR污水處理過程中，將硝化液和污泥回流綜合運用，比傳統(tǒng)的污水處理工藝有著更高的回流效果。改污水處理廠采用的是三段回流的方式，也就是從膜池回流混合液至好氧區(qū)前端的第一段，好氧區(qū)末端的硝化液回流至缺氧區(qū)前端的第二段和缺氧區(qū)末端的反硝化液回流至厭氧區(qū)前端的第三段。在回流過程中，大量的氧氣摻雜在混合液中，為了避免這些氧破壞缺氧區(qū)的環(huán)境造成難以充分進行反硝化反應，需要避免膜池硝化液直接回流，所以三段回流的方式具有良好的優(yōu)勢，并且需要做好參數(shù)的確定。

3.3 提升方式

混合液回流提升的主要方式包括前提升系統(tǒng)和后提升系統(tǒng)。具體來講，前提升系統(tǒng)是通過泵將好氧池出水提升到膜池后讓混合液在重力作用下流到生物池中，后提升系統(tǒng)主要是根據(jù)水深淺，有效水深比生化池要淺，所以好氧池出水會流到膜池中，通過回流泵混合液再流到生物池中。兩種方式相比，后提升系統(tǒng)有著更小的流量和更少的能耗，所以該工廠采用的是后提升系統(tǒng)。

3.4 好氧區(qū)形式

好氧區(qū)混合液的D0濃度比較高，所以為了減小污泥顆粒破碎，將充氧速率提高，應當快速混合，保證混合液能夠處于良好的懸浮和紊流狀態(tài)。

4 設(shè)計參數(shù)

4.1 污泥濃度

膜池按污泥濃度值10g/L進行設(shè)計，厭氧區(qū)MLSS4.8g/L，缺氧區(qū)MLSS6.4g/L，好氧區(qū)MLSS8.0g/L。

4.2 泥齡

脫氮是污水處理廠一項重要的工作，所以一般需要采用較長的MBR工藝的泥齡。應當根據(jù)硝化泥齡和反硝化泥齡計算并且確定SRT。本工程將泥齡設(shè)計為18.6d。

4.3 污泥負荷

根據(jù)MBR工藝生物處理中的MLSS和SRT計算得到了污泥負荷。該處理廠污水處理中具有較強的抗進水水質(zhì)沖擊的能力。

4.4 水力停留時間（HRT）

由于HRT是保證硝化和反硝化效果的重要參數(shù)，因此這兩個工程中，應適當加大系統(tǒng)的HRT，設(shè)計值為10.5h。

5 結(jié)語

在實際工程中，MBR需要較高的成本，所以大型污水處理廠在處理污水過程中要綜合考慮技術(shù)的經(jīng)濟性和污水處理的可行性，從而確定污水處理方案。本文主要就MBR膜處理工藝的應用進行了探討，希望本文的提出能夠具有一定的參考價值。

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