楊健雄

（中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司，云南 昆明 650000）

1 前言

隨著我國城市化進程及工業(yè)的加速發(fā)展，大量生活及工業(yè)污水流入江河、湖泊或地下水中，對水體造成嚴重污染，影響了漁業(yè)用水和生活用水，因而城市污水處理廠的提標改造工程應運而生。MBR超濾膜分離技術提供了一種解決方案，與傳統(tǒng)的污水處理方法相比，膜分離裝置取代了傳統(tǒng)的二沉池和三級處理工藝，從而獲得了高質量的出水，解決了傳統(tǒng)環(huán)保污水處理設備出水水質不能滿足中水回用要求的問題。目前，該技術主要應用于飲用水供水終端、地表水處理、海水淡化和污水回用等水質處理。

MBR膜組件的應用前景帶來了前所未有的生產擴張，導致大量生產廢水成為城市污水的重要組成部分。MBR中控纖維膜的生產廢水中有機物濃度高，生化性較差，直接排放至城市管道，對下游生活污水廠的運行帶來不利影響。本文主要通過水質調研、工藝設計、調試運行等幾方面論述MBR膜生產廢水的處理，使其可以達標排入城市管網(wǎng)。

2 水質情況調研

昆明某MBR膜企業(yè)，以PVDF為原料，生產中控纖維膜。廠區(qū)雨水、生活污水、生產廢水分類收集排放。生產廢水中含有高濃度的有機污染物，主要污染物為DMAC（二甲基乙酰胺）[1]，含有少量的PVA（聚乙烯醇）、PEG（聚乙二醇）等。通過對生產工藝水進行調查，其排水情況見表1。

表1 排水統(tǒng)計

通過對總排口水質連續(xù)監(jiān)測，得到總排水數(shù)據(jù)，見表2。

表2 總排水水質數(shù)據(jù)

根據(jù)要求，生產廢水處理后達到《污水排入城市下水道水質標準》（CJ 3082-99），具體指標值見表3。

表3 總排水水質數(shù)據(jù)

3 廢水處理工藝設計

廢水中主要含有DMAC（N，N，二甲基乙酰胺）有毒難降解物質，水質檢測表明：排水屬于高濃度有機廢水，生化性較差。經(jīng)取水監(jiān)測，原有的水解酸化池經(jīng)預處理后，污水生化性的改善效果不佳，進入好氧池中的污水含有不可降解的有機物濃度仍然較高，因而出水超標。結合污水特點及設計規(guī)范，高濃度污水前端采用UASB厭氧反應器[2]處理，在能去除COD的同時，提高了出水的生化性。通過后端A/O工藝可去除大量有機物，并同步去除了總氮，后端采用MBR膜組器進行過濾出水。經(jīng)設計復核，在原有工藝基礎上，把水解酸化池改為調節(jié)池和沉淀池，新增UASB厭氧塔，其中把二沉池改為MBR膜反應器[3]，增加好氧時間，促進硝化反應，其工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程圖

3.1 UASB設計

UASB由污泥反應區(qū)、氣液固三相分離器（包括沉淀區(qū)）和氣室三部分組成。在底部反應區(qū)內存留大量厭氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥層。污水通過潛污泵提升至UASB厭氧反應塔中，底部采用穿孔補水管補水，使要處理的污水從厭氧污泥床底部流入，并與污泥層中的污泥進行混合接觸，使污泥中的厭氧微生物分解污水中的有機物，通過水解、酸化、產氣三個反應階段，把有機物轉化為沼氣。沼氣以微小氣泡形式上升，碰撞合并，逐漸形成較大的氣泡并進入三相分離器后排出，經(jīng)收集處理后再進行燃燒處理。沉淀至三相分離器的污泥沼著斜壁滑回厭氧反應區(qū)內，使反應區(qū)內積累大量的污泥。厭氧池出水進入沉淀池進行固液分離后，進入后端A/0+MBR處理單元。UASB反應器產生的污泥定期排入污泥貯池中，采用環(huán)衛(wèi)車定期清運。UASB工藝流程如圖2所示。

圖2 UASB工藝流程圖

3.2 A/O+MBR設計

A/O即缺氧-好氧工藝，能有效降解有機物，且具有脫氮功能。原理是在好氧池鼓風條件下，使水中的氨氮在硝化細菌作用下轉化為硝態(tài)氮，再通過硝化液回流至缺氧池，使反硝化細菌把硝態(tài)氮轉化為氮氣排放，達到除氮的目的。MBR膜池用于尾端處理，膜能夠截住混合液中的活性污泥和大分子物質，并分離出清水，代替了傳統(tǒng)的二沉池，優(yōu)點是占地小，自動化程度高，出水穩(wěn)定。

UASB系統(tǒng)主要設計參數(shù)見表4。

表4 設計參數(shù)

本工程格柵井、調節(jié)池、UASB、沉淀池、缺氧池、好氧池、膜池，其中除地上UASB罐體外其他均為地埋式鋼筋混凝土結構。以總進水60方/天計算，各單體停留時間見表5。

表5 各單體停留時間

4 工藝調試

4.1 UASB系統(tǒng)調試

投加厭氧污泥為啤酒廠厭氧段脫水前的污泥，采用罐車投加，投加量為20 m3，預計COD的濃度為2 000 mg/L左右。培養(yǎng)污泥階段包括微生物的選擇、馴化直至最終的顆粒化。這一階段的進水水力負荷及有機負荷逐步提高直至最終的設計負荷，可分為5個負荷階段提高，分別是從2.0 kg/m3·d，4 kg/m3·d，6 kg/ m3·d，8 kg/ m3·d，直至達到設計負荷。進水量每次變動應穩(wěn)定運行6～8天，或每個負荷階段處理率達到80%左右時進入下一負荷階段。UASB系統(tǒng)調試成功后，再進行A/O+MBR的調試。

UASB整個系統(tǒng)的調試時間為50天，檢測MLSS約為7 000 mg/L，污泥呈黑色，SV30約50%，污泥形狀良好；觀察產氣量較大。系統(tǒng)運行穩(wěn)定后，連續(xù)監(jiān)測3天進出重要水質，平均指標見表6。

表6 UASB進出水水質

4.2 A/O+MBR組合工藝調試

間歇培養(yǎng)生化污泥：好氧池重新進入2/3有效容積的污水并投入適量菌種接種，接種物為城市污水處理廠的活性污泥或相關廢水處理廠的活性污泥。通入污水的同時開動鼓風機，鼓風機必須連續(xù)供氣，不能間斷?？刂瞥匾喝芙庋踉? mg/L左右。悶曝1～2天后靜止1～2 h，排出1/2的上清液。然后通入部分新污水，再次悶曝。如此循環(huán)進行間隙培養(yǎng)污泥，每個周期檢查污泥濃度一次。悶曝期間要間隙開啟膜池至缺氧池的混合液混流泵，回流量控制在40%左右。

連續(xù)培養(yǎng)：當曝氣池內有一定的活性污泥時（約1 000 mg/L）可以連續(xù)培養(yǎng)。連續(xù)培養(yǎng)開始時采用小流量的連續(xù)進水和出水。當活性污泥濃度約為1 500～4 000 mg/L，且出水水質達標后才可調整出水量，出水量達到額定值后可轉入正常運行。最佳污泥濃度為5 000～8 000 mg/L。

5 運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

本項目生活污水膜池初始投泥濃度為2 000 mg/L，運行水溫為15～20 ℃時，正常運行時監(jiān)測MLSS為5 210 mg/L，SV3035%，連續(xù)三天監(jiān)測總進水、總排口出水及UASB出水，見表7。

從表7可以看出，（1）總進水水質指標較為穩(wěn)定，基本和設計初期調研數(shù)值吻合，設計和實際相吻合，污水站運行也趨于穩(wěn)定；（2）UASB厭氧塔對高濃度有機廢水有較好的處理效果，處理效果接近80%，結合表6可以發(fā)現(xiàn)UASB對總氮去除率較低，對氨氮會略微增加；（3）總排口水質滿足處理后達到《污水排入城市下水道水質標準》（CJ 3082-99）。

表7 總進水、總排口出水及UASB出水質

6 結論與建議

（1）采用UASB+A/O+MBR組合工藝處理高濃度含DMAC有機廢水，總排口水質處理后滿足《污水排入城市下水道水質標準》（CJ 3082-99）。

（2）尾端出水采用MBR工藝，出水SS濃度低、水質透明，優(yōu)于國家一級A標準；

（3）UASB厭氧塔對DMAC有機廢水預處理較為有效，COD的去除率接近80%，BOD5的去除率為60%左右，且提高了出水的生化性。

（4）考慮到A/O+MBR池的污水生化性B/C約為0.3左右，生化性不是太高，如果把廠內生活污水混入生產廢水，能整體提高進水的生化性，出水水質應該會更好。