MBR技術(shù)在高校中水回用工程中的應(yīng)用分析

賈昌昌

（洛陽(yáng)市規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 河南洛陽(yáng) 471000）

1 前言

中國(guó)水資源人均占有量少，空間分布不平衡，隨著中國(guó)城市化、工業(yè)化的加速，水資源的需求缺口也日益增大。而城市污水通過(guò)相關(guān)的處理，完全可以達(dá)到二次利用的標(biāo)準(zhǔn)。因此，介于給水與排水之間的中水具有成為城市第二水資源的巨大潛力。在此背景下，中水處理行業(yè)將成為中國(guó)未來(lái)發(fā)展最快的新興產(chǎn)業(yè)之一。

MBR技術(shù)以其優(yōu)質(zhì)的出水水質(zhì)被認(rèn)為是具有較好經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益的節(jié)水技術(shù)而倍受關(guān)注，并廣泛應(yīng)用于市政和工業(yè)廢水處理[1]。在水環(huán)境質(zhì)量日益嚴(yán)格的今天，MBR已顯示出其巨大的發(fā)展?jié)摿Γ@種可靠和高效的技術(shù)已經(jīng)成為一種有效的替代傳統(tǒng)活性污泥法以及許多國(guó)內(nèi)和工業(yè)水處理應(yīng)用的選擇。

2 高校用水現(xiàn)狀及中水回用建設(shè)的必要性

2.1 高校用水現(xiàn)狀

目前，全國(guó)各類(lèi)高校在校生約為3000多萬(wàn)人，所產(chǎn)生的污水以生活污水為主，耗水量每人每天約0.2m3，每天污水量近700萬(wàn)m3。高校用水主要集中在學(xué)生宿舍樓、教學(xué)樓和浴池，用水時(shí)間規(guī)律，用水量較大且集中。主要生活污水包括洗浴水、盥洗廢水、食堂廢水、洗衣廢水及沖廁污水。如某學(xué)校學(xué)生盥洗、洗衣和洗浴的用水量占學(xué)校總用水量的59%，沖廁用水量?jī)H占13%，雜用、綠化、景觀用水量約為11%[2]。

2.2 高校中水回用建設(shè)的必要性

將高校的生活污水（洗衣和洗浴廢水）經(jīng)收集、處理后，用于沖廁、澆灑道路、綠化水景、洗車(chē)等方面用水，可節(jié)省用水量30～40%，減少排水量35～50%，能產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益[3]。并且多數(shù)高等院校建筑分布較集中，生活區(qū)內(nèi)的學(xué)生公寓、浴池等距離很近，盥洗室、浴室、食堂相對(duì)獨(dú)立，可以單獨(dú)把盥洗、洗衣和洗浴廢水集中起來(lái)直接處理，高校排水量較大、雜用水需求也大、水量容易平衡，對(duì)中水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和平衡運(yùn)行有利。另外、學(xué)校用水地點(diǎn)相對(duì)集中，日用水量比較穩(wěn)定，基本隨季節(jié)波動(dòng)不大，而且污水成分簡(jiǎn)單，以有機(jī)物為主，生化性較好，基本不存在水質(zhì)波動(dòng)。同時(shí)校園綠化、水景等用水量不斷加大，高校已成為城市用水大戶(hù)，加重城市供水危機(jī)，同時(shí)排出的大量污水全部依靠城市污水廠處理，加大了收集、輸送、處理負(fù)荷。因此，從排水收集、污水處理和中水回用等各個(gè)環(huán)節(jié)上，高等院校都非常適合建立中水回用系統(tǒng)。

3 高校中水回用處理技術(shù)

3.1 高校中水回用考慮的因素

（1）中水處理工藝的選擇應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)、處理程度要求、用地面積和工程規(guī)模等諸多因素進(jìn)行綜合考慮。

（2）高校中水處理站的出水水質(zhì)應(yīng)滿(mǎn)足《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》（GB/T18920）要求，回用于道路澆灑、綠化、沖廁[4]。

（3）設(shè)計(jì)美觀、布局合理、降低噪聲、消除異味及固體廢棄物，改善處理站及周?chē)h(huán)境，避免二次污染。

（4）工程設(shè)計(jì)與文明校區(qū)建設(shè)相結(jié)合，污水廠總體布局力求緊湊、簡(jiǎn)潔，工藝流程合理通暢，盡可能縮短建、構(gòu)筑物間的管路距離；力求節(jié)省工程費(fèi)用、減少運(yùn)行費(fèi)用。

（5）管理、運(yùn)行、維修方便，盡量考慮操作自動(dòng)化，減少操作勞動(dòng)強(qiáng)度。設(shè)備選型采用通用產(chǎn)品，選購(gòu)的產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)應(yīng)是技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)量保證、性能穩(wěn)定可靠、工作效率高、管理方便、維修維護(hù)工作量少、價(jià)格適中及售后服務(wù)好的產(chǎn)品。

3.2 中水回用傳統(tǒng)處理技術(shù)

中水回用的傳統(tǒng)處理技術(shù)其主體生化部分主要分為活性污泥法與生物膜法。

活性污泥法是以活性污泥為主體的廢水生物處理的主要方法?；钚晕勰喾ㄊ窍驈U水中連續(xù)通入空氣，經(jīng)一定時(shí)間后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥狀絮凝物。其上棲息著以菌膠團(tuán)為主的微生物群，具有很強(qiáng)的吸附與氧化有機(jī)物的能力。利用這些污泥絮狀物而把水中有機(jī)物去除的一種生化處理方法。

生物膜法是利用附著生長(zhǎng)于某些固體物表面的微生物（即生物膜）進(jìn)行有機(jī)污水處理的方法。生物膜是由高度密集的好氧菌、厭氧菌、兼性菌、真菌、原生動(dòng)物以及藻類(lèi)等組成的生態(tài)系統(tǒng)，其附著的固體介質(zhì)稱(chēng)為濾料或載體。生物膜自濾料向外可分為厭氣層、好氣層、附著水層、運(yùn)動(dòng)水層。生物膜法的原理是生物膜首先吸附附著水層有機(jī)物，由好氣層的好氣菌將其分解，再進(jìn)入?yún)挌鈱舆M(jìn)行厭氣分解，流動(dòng)水層則將老化的生物膜沖掉以生長(zhǎng)新的生物膜，如此往復(fù)以達(dá)到凈化污水的目的。

在傳統(tǒng)的生活污水處理技術(shù)中，泥水分離是在二沉池中靠重力作用完成的，其分離效率依賴(lài)于活性污泥的沉降性能，沉降性越好，泥水分離效率越高，同時(shí)由于二沉池固液分離的要求，曝氣池的污泥不能維持較高濃度，一般在1.5～3.5g/L左右，從而限制了生化反應(yīng)速率。系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中還產(chǎn)生了大量的剩余污泥，其處理費(fèi)用占污水處理廠運(yùn)行費(fèi)用的25～40%。

3.3 中水回用MBR處理技術(shù)

MBR為膜生物反應(yīng)器的簡(jiǎn)稱(chēng)，是一種將膜分離技術(shù)與生物技術(shù)有機(jī)結(jié)合的新型水處理技術(shù)，它利用膜分離設(shè)備將生化反應(yīng)池中的活性污泥和大分子有機(jī)物截留住，省掉二沉池。市政/生活污水處理是最早應(yīng)用MBR并且仍然在這方面有很大的應(yīng)用，占所有污水處理系統(tǒng)的44%[5]。

MBR工藝通過(guò)將膜分離與傳統(tǒng)生物技術(shù)有機(jī)結(jié)合，不僅省去了二沉池的建設(shè)，而且大大提高了固液分離效率，并且由于曝氣池中活性污泥濃度的增大和污泥中特效菌（特別是優(yōu)勢(shì)菌群）的出現(xiàn)，提高了生化反應(yīng)速率；并且對(duì)污染物的去除率相當(dāng)高，對(duì)總氮的去除率高達(dá)97%[6]。同時(shí)，通過(guò)降低F/M比減少剩余污泥產(chǎn)生量（甚至為零），極少需要排泥，不產(chǎn)生二次污染，從而基本解決了傳統(tǒng)活性污泥法存在的許多突出問(wèn)題。膜生物反應(yīng)器中孔徑≤0.08μm的微濾膜將凈水與雜質(zhì)徹底分離，出水SS趨于零，絕大部分的細(xì)菌、微生物、熱源、病毒隨同它的載體一道被截留在污水中，后續(xù)消毒手段可作為殺菌的輔助手段，避免了傳統(tǒng)工藝可能會(huì)出現(xiàn)的水質(zhì)不合格的問(wèn)題[7]。由于膜生物反應(yīng)器省去了傳統(tǒng)的二沉池、消毒池，所以占地小，可廣泛應(yīng)用于土地資源緊張的地區(qū)。僅需利用簡(jiǎn)單的PLC技術(shù)對(duì)水位進(jìn)行自動(dòng)控制、膜污染報(bào)警及開(kāi)啟相應(yīng)反洗設(shè)施即可程控化管理，是較為理想的水處理工藝。

4 MBR的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 MBR的應(yīng)用前景

目前水資源日益緊缺，污水排放標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格，中水回用比例要求較高，土地資源也愈發(fā)緊張。同時(shí)，地表水及地下水帶來(lái)的飲用水安全問(wèn)題也日益嚴(yán)重。這些都促使MBR得到更廣泛的關(guān)注與應(yīng)用。MBR的應(yīng)用前景主要集中在以下幾個(gè)方面：

（1）現(xiàn)有城市污水處理廠的升級(jí)改造。

（2）沒(méi)有排水管網(wǎng)地區(qū)的污水處理，如居民小區(qū)、旅游度假區(qū)、風(fēng)景區(qū)等。

（3）有污水二次利用需求的地區(qū)或場(chǎng)所，如賓館、高等院校、醫(yī)院等。

（4）高濃度、有毒、難降解工業(yè)廢水處理及工業(yè)可持續(xù)發(fā)展回收與利用。如造紙、制糖、皮革、化妝品[8]等行業(yè)。

（5）垃圾填埋廠滲濾液的處理及回用。

（6）小規(guī)模污水廠（站）的應(yīng)用。

4.2 MBR未來(lái)的研究重點(diǎn)

在過(guò)去的20多年，盡管世界范圍內(nèi)MBR技術(shù)在學(xué)術(shù)研究和工業(yè)應(yīng)用中都取得了相當(dāng)大的成績(jī)，很多新的應(yīng)用領(lǐng)域也正不斷地開(kāi)發(fā)，但MBR技術(shù)想在應(yīng)用中進(jìn)一步提高競(jìng)爭(zhēng)力，仍面臨著諸多技術(shù)研究和挑戰(zhàn)。MBR在今后的研究重點(diǎn)可能集中在以下幾個(gè)方面：

（1）膜污染的機(jī)理及防治。

（2）MBR工藝參數(shù)選擇及經(jīng)濟(jì)性研究。

（3）以節(jié)能、處理特殊水質(zhì)對(duì)象開(kāi)發(fā)新型的膜生物反應(yīng)器。

（4）成熟、系統(tǒng)、模塊化MBR的工藝設(shè)計(jì)方法[9]。

5 結(jié)論

隨著我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的不斷加快，國(guó)家保護(hù)環(huán)境、節(jié)能減排號(hào)召的提出，中水回用將成為以后高校建設(shè)和發(fā)展過(guò)程必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。由于MBR工藝出水水質(zhì)好，操作靈活、占地面積少、污泥產(chǎn)量低等優(yōu)點(diǎn)，必將在以后的中水回用建設(shè)過(guò)程中起到無(wú)足輕重的作用。