MBR工藝市政污水處理系統(tǒng)工程應(yīng)用研究

柏金標(biāo)

摘要：以四川某城市污水處理廠(chǎng)的提標(biāo)改造工程為依托，取污水處理廠(chǎng)生化系統(tǒng)的進(jìn)水采用“A2/O +MBR”工藝對(duì)污水做進(jìn)一步的后續(xù)處理，使MBR出水達(dá)到《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。通過(guò)本次現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)進(jìn)水試驗(yàn)，將驗(yàn)證MBR膜處理技術(shù)可行性，為工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及運(yùn)營(yíng)提供參數(shù)。

關(guān)鍵詞：MBR工藝；市政污水；化學(xué)需氧量；總氮；總磷

引言

隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷推進(jìn)，城鎮(zhèn)污水量和污水水質(zhì)對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)產(chǎn)生巨大的沖擊，污水處理設(shè)施面臨著巨大的壓力，環(huán)境問(wèn)題也不斷凸顯。為了提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，改善投資環(huán)境以及保護(hù)群眾身心健康，將城市建設(shè)成為環(huán)境優(yōu)美、清潔衛(wèi)生、人與自然和諧相處的生態(tài)環(huán)境城市。按照國(guó)務(wù)院發(fā)布《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（國(guó)發(fā)〔2015〕17 號(hào)）相關(guān)要求，同時(shí)嚴(yán)格貫徹執(zhí)行《岷江、沱江流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB51/2311-2016），結(jié)合城市排水專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃，提出污水處理廠(chǎng)改擴(kuò)建方案，切實(shí)指導(dǎo)“十三五”污水處理廠(chǎng)及管網(wǎng)的建設(shè)工作。

一、試驗(yàn)?zāi)康募皟?nèi)容

（一）試驗(yàn)?zāi)康模焊鶕?jù)四川某污水廠(chǎng)運(yùn)行情況，用“A2/O +MBR”工藝對(duì)污水廠(chǎng)進(jìn)水做深度處理，通過(guò)生化與MBR相結(jié)合的工藝，提高可生化性，改善出水水質(zhì)，中試設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，使MBR出水達(dá)到《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。通過(guò)本次現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)進(jìn)水試驗(yàn)，將驗(yàn)證MBR膜處理技術(shù)可行性，為工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及運(yùn)營(yíng)提供參數(shù)。

（二）試驗(yàn)內(nèi)容：在試驗(yàn)運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)對(duì)膜集成系統(tǒng)的運(yùn)行通量、運(yùn)行方式和進(jìn)水量等運(yùn)行參數(shù)調(diào)進(jìn)行整，考察分析“A2/O +MBR”設(shè)備的運(yùn)行結(jié)果，確定優(yōu)化的工藝流程和較佳運(yùn)行參數(shù)，為工業(yè)化項(xiàng)目提供數(shù)據(jù)支撐。

二、試驗(yàn)工藝介紹

結(jié)合污水廠(chǎng)的具體運(yùn)行情況，為了最終使技改工程體現(xiàn)“現(xiàn)代化、科技化”，采用技術(shù)先進(jìn)，成熟可靠，運(yùn)行費(fèi)用低、自動(dòng)化程度較高的工藝路線(xiàn)，對(duì)原水進(jìn)行處理，達(dá)到外排標(biāo)準(zhǔn)。污水廠(chǎng)原運(yùn)行工藝及中試改造工藝流程如下：

污水站技改設(shè)計(jì)生化階段水力停留時(shí)間大概15h。中試設(shè)備主體采用“A2/O +MBR”工藝，集裝箱內(nèi)部設(shè)備共分為三個(gè)同樣大小的獨(dú)立箱體，箱體總有效容積大概3.9立方米，集裝箱外部設(shè)置前置攪拌水箱，有效積大概1立方米，設(shè)備總有效容積大概5立方米，計(jì)劃最終產(chǎn)水流量達(dá)到330-417L/h，中試水力停留時(shí)間大約12-15h。中試采用5片F(xiàn)MBR-10型可拆卸膜片，總膜面積50平方米。

從現(xiàn)場(chǎng)細(xì)格柵出水經(jīng)潛污泵提升進(jìn)入中試設(shè)備，設(shè)備內(nèi)部加入好氧池污泥，設(shè)備第一個(gè)箱體與第二個(gè)水箱，設(shè)為缺氧環(huán)境，好氧水箱及膜池產(chǎn)水箱設(shè)為好氧環(huán)境，并通過(guò)污泥回流泵進(jìn)行回流。設(shè)備內(nèi)部另設(shè)有兩臺(tái)曝氣風(fēng)機(jī)及一臺(tái)產(chǎn)水自吸泵，并設(shè)置產(chǎn)水箱，作為產(chǎn)水收集及反洗用水。同時(shí)，投加葡萄糖作為反硝化補(bǔ)充碳源，除磷藥劑用作除磷。

中試設(shè)備運(yùn)行方式為：產(chǎn)水8分鐘，反洗2分鐘，如此反復(fù)連續(xù)運(yùn)行。并根據(jù)污水站工業(yè)化污水處理量，以及設(shè)備連續(xù)運(yùn)行狀況，對(duì)設(shè)備產(chǎn)水流量及時(shí)間做適當(dāng)調(diào)整，以保持設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定連續(xù)且效果良好。

三、試驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果

此次中試試驗(yàn)設(shè)備使用的是5片F(xiàn)MBR-10型膜片，總膜面積50m2（可拆卸為30m2）。通過(guò)對(duì)連續(xù)產(chǎn)水的COD、氨氮、TN、TP、濁度等水質(zhì)指標(biāo)的檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析，以及運(yùn)行壓力和反洗時(shí)長(zhǎng)等參數(shù)的考察，確定適合的工藝處理操作，驗(yàn)證系統(tǒng)運(yùn)行的可行性。考察該工藝運(yùn)行的穩(wěn)定性。

本次試驗(yàn)可分為三個(gè)階段：

① 第一階段：2018年4月28日至5月7日，初步試驗(yàn)階段

設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)水流量為240l/h，總停留時(shí)間大概21h，缺氧停留時(shí)間大概10h，好氧停留時(shí)間大概11h。

② 第二階段：2018年5月8日至5月12日，水量提升試驗(yàn)階段

設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)水流量為280l/h，總停留時(shí)間大概18h，缺氧停留時(shí)間大概9h，好氧停留時(shí)間大概9h。

③ 第三階段：2018年5月13日至6月2日，水量提升，水力停留時(shí)間縮短至與技改工程設(shè)計(jì)一致

設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)水流量為330l/h，總停留時(shí)間大概15h，缺氧停留時(shí)間大概7h，好氧停留時(shí)間大概8h。

設(shè)備三個(gè)階段一直保持連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。剛開(kāi)始在較長(zhǎng)水力停留時(shí)間情況下，穩(wěn)定改善出水效果，然后提高產(chǎn)水流量，縮短停留時(shí)間，最終與技改工程設(shè)計(jì)一致，用于模擬實(shí)際工業(yè)化處理情況，設(shè)備保持運(yùn)行正常，產(chǎn)水指標(biāo)良好。

（一）中試設(shè)備及水廠(chǎng)CASS工藝CODcr處理效果對(duì)比

從圖表可以看出，經(jīng)過(guò)三個(gè)階段的連續(xù)運(yùn)行，中試設(shè)備CODcr去除率始終保持在較高水平，去除率基本在80%以上，并且設(shè)備產(chǎn)水CODcr并沒(méi)有因縮短停留時(shí)間，進(jìn)水水質(zhì)異常升高，而出現(xiàn)較大幅度波動(dòng)。

從以上數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出檢測(cè)結(jié)果較為平穩(wěn)，產(chǎn)水CODcr穩(wěn)定在30mg/l以下，去除率在90%以上。

（二）中試設(shè)備及水廠(chǎng)CASS工藝氨氮處理效果對(duì)比

從以上數(shù)據(jù)可以看出，中試設(shè)備出水氨氮效果明顯優(yōu)于水廠(chǎng)CASS工藝出水，設(shè)備出水氨氮數(shù)值大部分在1mg/l以下，氨氮去除率基本在98%以上，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，穩(wěn)定達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)以下，只有四次數(shù)據(jù)在1.5mg/l以上。設(shè)備在5月17日至5月20日期間，由于膜池曝氣量降低，曝氣不均勻，導(dǎo)致膜池內(nèi)部出現(xiàn)未曝氣區(qū)域，導(dǎo)致硝化效果不明顯，氨氮出水?dāng)?shù)據(jù)有所升高，但是去除率仍然保持在較高水平。經(jīng)改善膜池曝氣環(huán)境之后，出水氨氮立即恢復(fù)到正常水平，從側(cè)面說(shuō)明了中試設(shè)備及工藝高效的處理效果。

（三）中試設(shè)備TN處理效果

從以上圖表可以看出，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定運(yùn)行，“A2/O +MBR”工藝具有較高的TN處理效果，去除率基本在70%以上，前期水廠(chǎng)進(jìn)水TN嚴(yán)重超標(biāo)，基本在70mg/l以上，最高時(shí)將近100mg/l，設(shè)備產(chǎn)水穩(wěn)定在20mg/l左右。進(jìn)水TN不超標(biāo)時(shí)，設(shè)備產(chǎn)水TN基本在10mg/l以下，達(dá)到排放要求。