MBR工藝處理校園生活污水的工程應(yīng)用

楊林洋　劉月姣

【摘 要】 高校園區(qū)已經(jīng)成為一個(gè)人口高度密集的社區(qū)，其日排放生活污水量相當(dāng)大。MBR是將生物處理與膜分離技術(shù)相結(jié)合而成的一種高效污水處理新工藝。由于膜的高效截留作用，使微生物完全截留在反應(yīng)器內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)器水力停留時(shí)間（HRT）和污泥齡（SRT）的完全分離，使運(yùn)行控制更加靈活穩(wěn)定。MBR工藝處理校園生活污水，具有常規(guī)污水處理工藝無法比擬的優(yōu)勢(shì)，不僅可以節(jié)約寶貴的水資源，而且也對(duì)在國(guó)內(nèi)高校中推廣綠色生態(tài)校園，具有重要的意義。

【關(guān)鍵詞】 膜生物反應(yīng)器；MBR；校園生活污水；污水處理

隨著高校的擴(kuò)招，萬人以上的高校已經(jīng)非常普遍，高校園區(qū)已經(jīng)成為一個(gè)人口高度密集的社區(qū)，其日排放生活污水量相當(dāng)大，污水量的構(gòu)成主要來自廚、衛(wèi)、洗、浴。如果能把這部分廢水處理后循環(huán)利用，不僅可以節(jié)約寶貴的水資源，而且也對(duì)在國(guó)內(nèi)高校中推廣綠色生態(tài)校園，將具有重要的意義。

膜生物反應(yīng)器工藝（MBR工藝）是現(xiàn)代膜分離技術(shù)與生物技術(shù)有機(jī)結(jié)合的一種新型廢水生物處理技術(shù)，它利用膜分離裝置將生化反應(yīng)池中的活性污泥和大分子有機(jī)物質(zhì)有效截留，替代二沉池，使生化反應(yīng)池中的活性污泥濃度（生物量）大大提高，實(shí)現(xiàn)水力停留時(shí)間（HRT）和污泥停留時(shí)間（SRT）的分別控制，將難降解的大分子有機(jī)物質(zhì)截留在反應(yīng)池中不斷反應(yīng)、降解。因此，膜—生物反應(yīng)器工藝通過膜分離技術(shù)大大提高了生物反應(yīng)器的處理效率，與傳統(tǒng)的生物處理工藝相比，具有生化效率高、抗負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)、出水水質(zhì)好且穩(wěn)定、占地面積小、排泥周期長(zhǎng)、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)，是目前在高濃度有機(jī)廢水處理、中水回用處理等領(lǐng)域最有前途的廢水生物處理技術(shù)之一。

一、MBR工藝概述

膜生物反應(yīng)器（Membrane Bio-reactor，簡(jiǎn)稱MBR）是將生物降解作用與膜的高效分離技術(shù)結(jié)合而成的一種新型高效的污水處理與回用工藝。MBR工藝一般由膜分離組件和生物反應(yīng)器兩部分組成。MBR工藝就是膜分離與生物處理工藝結(jié)合的污水處理工藝，即首先通過活性污泥去除水中可生物降解的有機(jī)污染物，然后采用膜分離技術(shù)將凈化后的水和活性污泥進(jìn)行固液分離。

膜生物反應(yīng)器（MBR）作為一種膜分離技術(shù)與活性污泥相結(jié)合的新型水處理技術(shù)，由于膜的高效截留作用，使微生物完全截留在反應(yīng)器內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)器水力停留時(shí)間（HRT）和污泥齡（SRT）的完全分離，使運(yùn)行控制更加靈活穩(wěn)定。MBR工藝應(yīng)用于生活污水的回用，不僅出水水質(zhì)穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)，而且具有耐沖擊負(fù)荷，泥齡長(zhǎng)，占地面積小，可實(shí)現(xiàn)全程自動(dòng)化控制等特點(diǎn)。

二、膜生物反應(yīng)器的工藝特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)

膜生物反應(yīng)器工藝主要有以下特點(diǎn)：（1）污染物去除效率高，不僅對(duì)懸浮物、有機(jī)物去除效率高，且可以去除細(xì)菌、病毒等，設(shè)備占地??；（2）膜分離可使微生物完全截留在生物反應(yīng)器內(nèi)，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器水力停留時(shí)間和污泥泥齡的完全分離，使運(yùn)行控制更加靈活、穩(wěn)定；（3）生物反應(yīng)器內(nèi)的微生物濃度高，耐沖擊負(fù)荷；（4）有利于增殖緩慢的微生物，如硝化細(xì)菌的截留和生長(zhǎng)，系統(tǒng)硝化效率得以提高，同時(shí)可提高難降解有機(jī)物的降解效率；（5）傳質(zhì)效率高，氧轉(zhuǎn)移效率高達(dá)26%-60%左右；（6）污泥產(chǎn)量低；（7）出水水質(zhì)好，出水可直接回用；（8）易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，操作管理方便。

與傳統(tǒng)工藝相比，MBR有以下明顯優(yōu)勢(shì)：（1）由于取消了二沉池及將污泥濃度提高了2～5倍，減小了占地面積。（2） 出水水質(zhì)好，可直接回用。出水中SS低于檢測(cè)限；耐熱大腸桿菌被完全除去，噬菌體數(shù)量比傳統(tǒng)工藝出水低100～1000倍；對(duì)于重金屬的去除很明顯（尤其是Cu、Hg、Pb、Zn等），但其去除率取決于金屬離子與污泥吸附的程度；有毒的微污染物（如殺蟲劑、多環(huán)芳烴等）幾乎全部吸附在污泥上，因此可與SS同時(shí)被去除。（3） 生物處理單元中污泥濃度高、泥齡長(zhǎng)，對(duì)有機(jī)物的去除率高。（4）對(duì)于氮、磷污染物有較高的去除率，出水可滿足TP<0.15mg/L、TN<2.2mg/L的環(huán)境最大容忍限度（Maximum Tolerable Risk，MTR）。（5）污泥產(chǎn)量少，降低了對(duì)剩余污泥處置的費(fèi)用，但MBR污泥的絮體較小且粘度較高。也有試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，MBR污泥的濃縮性能和脫水性能與傳統(tǒng)工藝產(chǎn)生的污泥并無大的差異。

三、MBR工藝處理校園生活污水的工程應(yīng)用

MBR是高效膜分離技術(shù)和傳統(tǒng)活性污泥法的結(jié)合，幾乎能將所有的微生物截留在生物反應(yīng)器中，這使反應(yīng)器中的生物污泥濃度提高，理論上污泥泥齡可以無限長(zhǎng)，使出水的有機(jī)污染物含量降到最低，能有效地去除氨氮，對(duì)難降解的工業(yè)廢水也非常有效。

MBR工藝具有常規(guī)污水生化處理無法比擬的優(yōu)勢(shì)，因此在城市污水處理與回用、中水回用、生活污水以及高濃度工業(yè)廢水等處理中得到了廣泛的應(yīng)用。MBR工藝處理校園生活污水工程使用的膜為中空絲膜，膜的孔徑在0.4 mnq左右，能夠截留活性污泥以及大多數(shù)懸浮物，得到清澈的出水。為了使膜能夠連續(xù)、長(zhǎng)期、穩(wěn)定運(yùn)行，在中空絲膜的下方以一定強(qiáng)度的空氣不斷對(duì)膜進(jìn)行抖動(dòng)，既起到生物氧化的作用，又能防止活性污泥附著在膜的表面造成膜的污染。

MBR工藝處理技術(shù)應(yīng)用于校園生活污水方面，能高效地進(jìn)行固液分離，將廢水中的懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)、生物單元流失的微生物菌群與已凈化的水分開。分離工藝簡(jiǎn)單，占地面積小，出水水質(zhì)好，一般不須經(jīng)三級(jí)處理即可回用?？墒股锾幚韱卧獌?nèi)生物量維持在高濃度，使容積負(fù)荷大大提高，同時(shí)膜分離的高效性，使處理單元水力停留時(shí)間大大的縮短，生物反應(yīng)器的占地面積相應(yīng)減少。由于可防止各種微生物菌群的流失，有利于生長(zhǎng)速度緩慢的細(xì)菌的生長(zhǎng)，從而使系統(tǒng)中各種代謝過程順利進(jìn)行。使一些大分子難降解有機(jī)物的停留時(shí)間變長(zhǎng)，有利于它們的分解。膜處理技術(shù)與其它的過濾分離技術(shù)一樣，在長(zhǎng)期的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，膜作為一種過濾介質(zhì)堵塞，膜的通過水量運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間而逐漸下降有效的反沖洗和化學(xué)清洗可減緩膜通量的下降，維持MBR系統(tǒng)的有效使用壽命。MBR技術(shù)應(yīng)用在城市污水處理中，由于其工藝簡(jiǎn)單，操作方便，可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行管理。

MBR技術(shù)由于膜的高效分離作用，分離效果遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)沉淀池，處理出水極其清澈，懸浮物和濁度接近于零，細(xì)菌和病毒被大幅去除，出水水質(zhì)優(yōu)于建設(shè)部頒發(fā)的生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可以直接作為非飲用市政雜用水進(jìn)行回用。同時(shí)，膜分離也使微生物被完全被截流在生物反應(yīng)器內(nèi)，使得系統(tǒng)內(nèi)能夠維持較高的微生物濃度，不但提高了反應(yīng)裝置對(duì)污染物的整體去除效率，保證了良好的出水水質(zhì)，同時(shí)反應(yīng)器對(duì)進(jìn)水負(fù)荷的各種變化具有很好的適應(yīng)性，耐沖擊負(fù)荷，能夠穩(wěn)定獲得優(yōu)質(zhì)的出水水質(zhì)。

MBR工藝采用膜生物反應(yīng)器技術(shù)，是生物處理技術(shù)與膜分離技術(shù)相結(jié)合的一種新技術(shù)，取代了傳統(tǒng)工藝中的二沉池，它可以高效地進(jìn)行固液分離，得到直接使用的穩(wěn)定中水，又可在生物池內(nèi)維持高濃度的微生物量，工藝剩余污泥少，極有效地去除氨氮，出水懸浮物和濁度接近于零，出水中細(xì)菌和病毒被大幅度去除，能耗低，占地面積小。

總之，在校園污水處理中，膜分離使污水中的大分子難降解成分在體積有限的生物反應(yīng)器內(nèi)有足夠的停留時(shí)間，從而達(dá)到較高的去除效果。高生物量濃度使MBR工藝能以緊湊的系統(tǒng)獲得較高的有機(jī)物去除率。膜生物反應(yīng)器（MBR）有效克服了與污泥沉降性能有關(guān)的限制，并起到了取代二沉池的作用，同時(shí)還能達(dá)到澄清和除菌的目的。MBR工藝處理校園生活污水具有常規(guī)污水處理工藝無法比擬的優(yōu)勢(shì)，不僅可以節(jié)約寶貴的水資源，而且也對(duì)在國(guó)內(nèi)高校中推廣綠色生態(tài)校園，具有重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄭祥，劉俊新.膜生物反應(yīng)器的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析[J].給水排水，2002，28（3）：105～108

[2] 鄭祥，魏源送等. 膜生物反應(yīng)器在我國(guó)的研究進(jìn)展[J]. 給水排水，2002，28（2）：105～110

[3] MBR工藝在污水處理中的研究進(jìn)展.中國(guó)污水處理工程網(wǎng)2010-4-13

[4] 張軍 呂偉婭 聶梅生.MBR在污水處理與回用工藝中的應(yīng)用.環(huán)衛(wèi)科技網(wǎng)2011-02-14

[5] 魏源送，鄭祥，劉俊新. 國(guó)外膜生物反應(yīng)器在污水處理中的研究進(jìn)展[J].工業(yè)水處理，2003，（1）：1～7

[6] 張洪字. 陶瓷膜生物反應(yīng)器處理生活污水的研究[J].南京化工大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，22（2）：39～42