MBR一體化污水處理設(shè)備的研究及應(yīng)用

陳 坤 鄧峰剛 宿 靈 周貞勇 王金偉

中建四局第一建筑工程有限公司珠海分公司，廣東珠海 519000

本項(xiàng)目為蓬江區(qū)（南片區(qū)）黑臭水體整治及水利工程PPP項(xiàng)目，項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容：攔污閘及水生植物渠、MBR一體化處理設(shè)備、河道清理、河堤加固修復(fù)，其主要建設(shè)目的是改善本區(qū)水資源環(huán)境污染。

根據(jù)本項(xiàng)目水質(zhì)的特點(diǎn)，水質(zhì)改善處理選擇生化處理工藝。常用生化處理一體化設(shè)備有曝氣生化濾池和膜生物反應(yīng)器2種，依據(jù)優(yōu)缺點(diǎn)比選，結(jié)合本工程實(shí)際情況，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用無須專人值守、流程短、投資少、占地少、管理簡單，且處理能力強(qiáng)、出水可回用的MBR一體化污水處理設(shè)備。

1 水質(zhì)污染物的主要來源

本項(xiàng)目水質(zhì)污染來源主要為生活污水、工業(yè)廢水等，水質(zhì)中含有大量的C、N、P及SS，然而在排放時與周圍其他水體或雨水相混合，使得河道污染量極大，對環(huán)境造成了危害。尤其是一些工業(yè)廢水的任意排放，造成的污染危害更大。

2 MBR工藝簡述

MBR又稱為膜生物反應(yīng)器，是一種由膜分離單元與生物處理單元相結(jié)合的新型水處理技術(shù)，一般活性污泥法是最適宜目前國內(nèi)污水排放的方法，將MBR與活性污泥法相結(jié)合，生成一種新的污水處理設(shè)備是未來該行業(yè)研發(fā)的重點(diǎn)。MBR工藝通過將分離工程中的膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)廢水處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合，有效提高固液分離效率及生化反應(yīng)速率，同時減少污泥產(chǎn)生數(shù)量，從而解決傳統(tǒng)活處理工藝存在的許多突出問題，為解決回用水質(zhì)問題提供了保證。MBR按照不同結(jié)構(gòu)可以分為平板膜、管狀膜和中空纖維膜。

3 MBR的工藝類型

根據(jù)膜的組件和生物反應(yīng)器的不同組合方式，可將MBR分為分置式、一體式以及復(fù)合式。

3.1 分置式

分置式是最常見的工藝類型，將膜組件與生物反應(yīng)器相隔開，從分置的角度實(shí)現(xiàn)儀器的功能作業(yè)。首先生物反應(yīng)器中的混合液經(jīng)循環(huán)泵不斷地增壓后會由于力的控制被壓到膜組件的過濾段，然后在壓力不斷增強(qiáng)的基礎(chǔ)上，混合液中的液體透過膜就成為需要被處理的廢水。其中，固形物和一些形狀較大的物質(zhì)必然會被膜所格擋，這些未透過膜的物質(zhì)會隨濃縮液再次回流到原先的生物反應(yīng)器中。這種分置式的工藝類型優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性強(qiáng)，并且設(shè)備多次使用后清潔保養(yǎng)方便，并且膜的通量一般是比較大的。而它的缺點(diǎn)也比較明顯，通常為了降低大分子聚集物在膜表面的沉積幾率，會延長膜的清潔周期，這樣設(shè)備在不斷的運(yùn)行中需要循環(huán)泵提供更高的錯流流速，水流循環(huán)的速率加大在泵的高速旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的剪切力會使本身存在的一些微生物菌體逐漸失活。

3.2 一體式

一體式與分置式完全相反，它會將膜組件直接設(shè)計(jì)到生物反應(yīng)器的內(nèi)部，當(dāng)水進(jìn)入設(shè)備后，大部分的污染物會被膜中的混合液去除，利用活性污泥的吸附性和外壓的強(qiáng)作用使膜逐漸過濾出水。這種類型的工藝省去了一些復(fù)雜的步驟，它依靠抽吸出水，對能耗的需求小，并且設(shè)備占地更為緊湊，在污水處理領(lǐng)域格外受關(guān)注。不過這種一體式的膜通量比較低，當(dāng)長期使用后附著在膜表層的污染物不易清洗。

3.3 復(fù)合式

復(fù)合式的工藝類型不常用，是比較少見的工藝，它在原理上也屬于一體式的膜生物反應(yīng)器，與前兩者不同的是它更傾向于在生物反應(yīng)器中添加物料，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)合式生物反應(yīng)器，從原理上看，它是改變了反應(yīng)器的某些性狀實(shí)現(xiàn)作業(yè)的。

4 MBR一體化污水處理設(shè)備的工藝特點(diǎn)

與傳統(tǒng)的生物水處理手段相比，MBR一體化污水處理設(shè)備主要有以下特點(diǎn)：首先從優(yōu)點(diǎn)上看，它的出水水質(zhì)比較穩(wěn)定，由于MBR的膜的高效分離作用，能使設(shè)備在作業(yè)時最大化發(fā)揮其分離效果，處理后的水非常清澈，懸浮物和濁度接近于0，污水中的細(xì)菌和臟污基本被去除，出水的水質(zhì)完全優(yōu)于建設(shè)部規(guī)定的生活雜水用水標(biāo)準(zhǔn)，也可以直接作為非飲用市政雜水進(jìn)行回收。利用MBR的膜分離技術(shù)使污水中的微生物基本被截留在生物反應(yīng)器中，這對水質(zhì)的維護(hù)以及水內(nèi)微生物的利用是非常到位的。除此之外，MBR一體化污水處理設(shè)備的剩余污泥產(chǎn)量少，一體化設(shè)備能保證其在高容積負(fù)荷中平穩(wěn)運(yùn)行，進(jìn)而維持了污泥產(chǎn)量。其次，它的局限性也是顯而易見的，由于MBR的特殊性，它的膜造價很高，如果城市建設(shè)中打算以MBR為基礎(chǔ)建設(shè)一體化污水處理設(shè)備，則需要面對先期投入比較高，回本慢等問題。且MBR中的膜在分離過程中必須保持定量的膜驅(qū)動壓力，對MBR池中的MLSS濃度要求也相當(dāng)高，因此，MBR一體化污水處理設(shè)備的能耗比傳統(tǒng)污水處理工業(yè)相對高些。

5 MBR一體化污水處理設(shè)備的應(yīng)用

5.1 MBR一體化污水處理設(shè)備的運(yùn)行過程

MBR一體化污水處理設(shè)備包括調(diào)節(jié)池、厭氧池、兼氧池、好氧池、MBR池、風(fēng)機(jī)、MBR出水泵、提升泵、回流泵。設(shè)備處理過程有以下幾個步驟：首先，在調(diào)節(jié)池進(jìn)水口處設(shè)置一道固定的格擋，格擋物由固定粗度的格柵網(wǎng)和細(xì)格柵構(gòu)成，然后將從各處收集的污水放入調(diào)節(jié)池中，格擋部分會自動攔截污水中的大顆粒分子和懸浮物質(zhì)，防止這部分進(jìn)入后續(xù)處理池，避免出現(xiàn)設(shè)備故障。污水進(jìn)入調(diào)節(jié)池后，被調(diào)節(jié)池中的2臺潛污泵所影響，通過自動液位控制器自動控制水泵的運(yùn)行，經(jīng)過調(diào)節(jié)池的調(diào)節(jié)均勻污水的水質(zhì)，調(diào)節(jié)完成后由提升泵將污水推入?yún)捬醭?。污水進(jìn)入?yún)捬醭睾髸M(jìn)行厭氧處理，厭氧處理是在基礎(chǔ)A2/O工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，在厭氧池中前置一個厭氧段，污水進(jìn)入池中由厭氧反應(yīng)器調(diào)節(jié)，釋放出磷等物質(zhì)；然后進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器的第二階段，污水中的硝化液在缺氧反應(yīng)下發(fā)生硝化作用，釋放出大量的氮?dú)?；最后進(jìn)入?yún)捬醭刂械暮醚醵危瑢ξ鬯械挠袡C(jī)物進(jìn)行高效降解和吸收。在厭氧階段主要以釋放有害物質(zhì)為主。厭氧處理過后以溢流的方式依次流經(jīng)兼氧池、好氧池、MBR池，進(jìn)行生物膜過濾，最終通過MBR池中的出水泵將污水排至整個設(shè)備管道的外面。風(fēng)機(jī)是對污水進(jìn)入調(diào)節(jié)池后不同程度的曝氣，在厭氧池、好氧池中污水的含氧量不斷變化，每個階段水中微生物狀況也各有差異，利用風(fēng)機(jī)是希望調(diào)節(jié)每個階段水中各成分的協(xié)調(diào)性，當(dāng)所有程序結(jié)束后，使處理過的污泥流回厭氧池中，整個過程由電力系統(tǒng)控制。

5.2 MBR一體化無數(shù)處理設(shè)備的效果

污水中的污染物主要有3種，第一種是有機(jī)污染物，譬如按照化學(xué)需氧量的標(biāo)準(zhǔn)測定污水中的易氧化物質(zhì)。第二種是無機(jī)營養(yǎng)鹽類，譬如污水中的氮和磷。第三種是懸浮物，譬如泥沙、微生物、粘土等，這3種污染物在處理過程中必須有針對性，而MBR一體化污水處理設(shè)備中能很好地解決這些問題。比如，污水中的有機(jī)污染物需要依靠物生物的吸附和新成代謝完成水域污染物的分離，這些在MBR池能直接解決，膜生物反應(yīng)器中的吸附性可以實(shí)現(xiàn)有機(jī)污染物的處理，原污水中的可生化性直接影響有機(jī)污染物的種類。無機(jī)營養(yǎng)鹽可在厭氧池、兼氧池、好氧池中完成，去除水中的氮需要在這3個池中準(zhǔn)備好好氧硝化反應(yīng)和缺氧硝化反應(yīng)2個過程，有機(jī)氮很快就在系統(tǒng)中被水解成氨氮，在兼氧池中有充足的氧氣，其中的亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌會進(jìn)一步將氨氮氧化分解成硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮。再到后期將這兩種物質(zhì)進(jìn)行無氧處理，氮?dú)饣揪捅环纸饬恕６コ滓残枰谶@3個池中，利用微生物在好氧池的條件下，把污水中的磷進(jìn)行吸收沉淀分離，磷的去除相對簡單一些。水中懸浮物的處理基本依靠調(diào)節(jié)池解決，主要依靠調(diào)節(jié)池中的兩個格柵格擋住大分子懸浮物，這些被格擋的雜質(zhì)最終由MBR池過濾排出。通過這一處理過程發(fā)現(xiàn)，MBR一體化裝置處理后水中各項(xiàng)指標(biāo)低于國家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，以MBR為基礎(chǔ)的一體化污水處理設(shè)備完全達(dá)到應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

6 結(jié)語

綜上，我們對MBR一體化污水處理設(shè)備有了系統(tǒng)性認(rèn)識。利用該設(shè)備能良好處理污水，廢污水經(jīng)過設(shè)備處理后水質(zhì)穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)滿足國家要求，且該設(shè)備占地面積少、工作效率高，MBR一體化處理工程為更好地促進(jìn)城市生活水平的有效提升，降低城鎮(zhèn)水質(zhì)污染奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在當(dāng)前節(jié)能環(huán)保以及水資源應(yīng)用形式嚴(yán)峻的情況下，MBR一體化污水處理設(shè)備值得被大力推廣。