膜生物反應(yīng)技術(shù)在環(huán)境工程分散式農(nóng)村生活污水處理中的應(yīng)用

李文杰

（潛江市生態(tài)環(huán)境局，湖北 潛江 433100）

引言

膜生物反應(yīng)技術(shù)作為一種現(xiàn)代化廢水處理技術(shù)，可以解決傳統(tǒng)的環(huán)境工程中的一些問題，從而改善水質(zhì)，達(dá)到更加優(yōu)化的環(huán)保效果。但市場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前國內(nèi)的膜生物反應(yīng)技術(shù)還沒有完全推廣到分散式農(nóng)村生活污水處理工作中，與之相關(guān)的污水集中治理方案仍存在未解決的問題與缺陷。為實現(xiàn)相關(guān)工程的優(yōu)化，科研單位加大了對膜生物反應(yīng)技術(shù)的研究，通過將膜組件與生物單元相結(jié)合，輔助二次沉淀技術(shù)，形成一種新型的分散式農(nóng)村生活污水處理系統(tǒng)[1]。與常規(guī)污水處理工藝相比，此項技術(shù)具有以下優(yōu)點：（1）減少污泥產(chǎn)量。反應(yīng)器能夠完全攔截污泥，達(dá)到廢水中污泥零排放的目的。（2）提高污水的含氧率。在反應(yīng)器內(nèi)安裝充氣設(shè)備，采用新型隔膜可以減少傳質(zhì)的阻力，確保分散式農(nóng)村生活污水處理過程中供氧系統(tǒng)的正常運行，提高廢水利用率。（3）防止廢水中硝化菌的損失。使廢水硝化菌濃度保持在一個較高水平，加速廢水的硝化速率，從源頭上保證污水治理效果，提高水質(zhì)的轉(zhuǎn)化率[2]。為使此項技術(shù)在實際應(yīng)用中獲得更高的經(jīng)濟效益，本文將在此次研究中，以某環(huán)境工程為例，進行分散式農(nóng)村生活污水處理方法的設(shè)計，旨在通過此次設(shè)計，為今后環(huán)境工程的發(fā)展提供技術(shù)幫助，提高污水治理綜合水平，促進我國的生態(tài)文明建設(shè)。

1 膜生物反應(yīng)技術(shù)中的主要構(gòu)筑物

鑒于分散式農(nóng)村生活污水處理規(guī)模較小，農(nóng)村地區(qū)人口分散、社會經(jīng)濟條件較差，并且住所之間距離較遠(yuǎn)等因素，為滿足環(huán)境工程分散式農(nóng)村生活污水處理需求，引入膜生物反應(yīng)技術(shù)，處理分散式農(nóng)村生活污水。在開展相關(guān)研究前，先進行膜生物反應(yīng)中主要構(gòu)筑物的設(shè)計[3]。構(gòu)筑物的設(shè)計需要符合分散式農(nóng)村生活污水處理低成本、高靈活性以及減少生活污水對環(huán)境的污染等要求。

環(huán)境工程中膜生物反應(yīng)技術(shù)處理分散式農(nóng)村生活污水的過程中，污水首先進入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計，有效體積為50～65 m3，液壓停留時間為10 h。在此基礎(chǔ)上，污水進入成套反應(yīng)器中，其中包括空氧槽、MBR膜槽等，整體采用一體化設(shè)計。裝置采用玻璃鋼結(jié)構(gòu)，有效體積為35～45 m3，總水力滯留時間為6 h（2 h為低氧，4 h為好氧）[4]。最后進入干化池、中水池，此構(gòu)筑物采用磚砌結(jié)構(gòu)設(shè)計，內(nèi)部鋪設(shè)碎石進行污水的過濾處理，有效體積為35～45 m3，總水力滯留時間為6 h。按照上述內(nèi)容完成膜生物反應(yīng)技術(shù)中主要構(gòu)筑物的設(shè)計。

2 分散式農(nóng)村生活污水處理中生物膜性能參數(shù)的設(shè)計

膜生物反應(yīng)技術(shù)結(jié)合環(huán)境工程中分散式農(nóng)村生活污水處理工作的實際需要，裝置整體采用間歇式進水方式，在此過程中明確膜生物反應(yīng)技術(shù)的主要裝置為一體化生物膜。為確保生物膜在分散式農(nóng)村生活污水處理中發(fā)揮預(yù)期的污水處理效果，在預(yù)設(shè)膜生物反應(yīng)容器容積為90 L的條件下，按表1進行生物膜性能參數(shù)的設(shè)計。

表1 生物膜性能參數(shù)設(shè)計

3 分散式農(nóng)村生活污水的凈化與過濾

在處理過程中，農(nóng)村生活污水經(jīng)過反應(yīng)池，與水體中的有機物和分離式污染物進行反應(yīng)，此步驟發(fā)生在第一道處理工序中。當(dāng)污水中含有大分子污染物時，第一道反應(yīng)工序可以實現(xiàn)將水體的SS值、T-N指標(biāo)降至一個較低水平[5]。此步驟主要利用處理池的活性氧化能力，氧化能力越強，說明反應(yīng)池對污水的處理效果越好。對污水處理池氧化能力的有效性進行計算，計算公式如式（1）。

在式（1）中：W表示污水處理池氧化能力的有效性；R表示處理池中的正離子數(shù)量；N表示可溶解有機物數(shù)量；F表示曝氣程度；i表示污水指標(biāo)。完成上述處理后，考慮農(nóng)村衛(wèi)生設(shè)施不完善、細(xì)菌污染等問題，讓水體進入二次反應(yīng)池，此環(huán)節(jié)主要用于去除污水中的細(xì)菌，利用硝化基細(xì)菌進行水體的凈化處理，處理量可用式（2）計算。

在式（2）中：W1表示硝化基細(xì)菌處理量。在此基礎(chǔ)上，對污水進行一次綜合反應(yīng)，去除水中的大分子有機物。同時，經(jīng)過6次生物膜對水體的過濾，即可實現(xiàn)對環(huán)境工程分散式農(nóng)村生活污水的凈化處理。

4 實例應(yīng)用分析

上文從三個方面，對分散式農(nóng)村生活污水處理方法展開設(shè)計，為實現(xiàn)對該方法應(yīng)用效果的檢驗，下述將以某地區(qū)環(huán)境工程項目為例，檢驗?zāi)ど锓磻?yīng)技術(shù)的實際應(yīng)用效果。為確保相關(guān)工作達(dá)到預(yù)期效果，由專業(yè)技術(shù)人員進行分散式農(nóng)村生活污水的采樣，安排實驗室對原水水質(zhì)進行檢測，掌握原水水質(zhì)信息。

在此基礎(chǔ)上，使用本文設(shè)計的方法，進行環(huán)境工程分散式農(nóng)村生活污水處理。在此過程中考慮到原水含鹽量偏高，所以實驗中采取1：1的比例稀釋原水和自來水。實驗中的膜生物反應(yīng)技術(shù)應(yīng)用可劃分為預(yù)處理工藝和MBR工藝。預(yù)處理方法以酸堿中和為主，具有混凝、沉淀等作用。根據(jù)實驗需求，進行膜生物反應(yīng)中主要構(gòu)筑物的設(shè)計，參照環(huán)境工程分散式農(nóng)村生活污水水質(zhì)，設(shè)置生物膜性能參數(shù)，將分散式農(nóng)村生活污水倒入反應(yīng)裝置，凈化與過濾污水。

完成上述處理后，鑒于分散式農(nóng)村生活污水中COD含量是該污水中最重要的處理指標(biāo)，因此，選擇膜生物反應(yīng)裝置出水中水質(zhì)COD指標(biāo)作為評價本文設(shè)計方法可行性的關(guān)鍵。提取膜生物反應(yīng)裝置中沉淀層COD含量、上層清液COD含量、出水COD含量，相關(guān)內(nèi)容如圖1所示。

圖1 膜生物反應(yīng)后沉淀層、上層清液、出水COD含量

從圖1所示結(jié)果可以看出，膜生物反應(yīng)裝置與環(huán)境工程分散式農(nóng)村生活污水的處理，顯著降低了出水中的COD含量，說明本文設(shè)計的膜生物反應(yīng)技術(shù)在實際應(yīng)用中，對分散式農(nóng)村生活污水具有一定凈化效果。

完成該方法可靠性的檢驗后，以環(huán)境工程分散式農(nóng)村生活污水處理進水作為參照，檢驗?zāi)ど锓磻?yīng)技術(shù)應(yīng)用后的污水出水情況，將其作為分析本文方法污水處理效果的依據(jù)。統(tǒng)計實驗結(jié)果，如表2所示。

表2 環(huán)境工程分散式農(nóng)村生活污水處理效果

根據(jù)表2所示實驗結(jié)果可以看出，應(yīng)用膜生物反應(yīng)技術(shù)后，環(huán)境工程分散式農(nóng)村生活污水各項指標(biāo)呈現(xiàn)下降趨勢，對應(yīng)的COD含量基本控制在1 000 mg/L范圍內(nèi)，SS含量降至0 g/L，pH值穩(wěn)定在中性水平。檢測證明了處理后的環(huán)境工程分散式農(nóng)村生活污水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，在完成上述實驗后，得到如下結(jié)論：本文提出的膜生物反應(yīng)技術(shù)可以實現(xiàn)對分散式農(nóng)村生活污水的有效治理，降低了污水中COD、SS、色度、NH3-N、pH值、含鹽率等多項指標(biāo)，避免了由于污水排放導(dǎo)致的多種環(huán)境污染問題。

5 結(jié)論

在新形勢下，各單位已經(jīng)注意到加大對分散式農(nóng)村生活污水治理的投入十分必要。為進一步落實此項工作，本文通過對膜生物反應(yīng)中主要構(gòu)筑物的設(shè)計與設(shè)備選型、生物膜性能參數(shù)設(shè)計、分散式農(nóng)村生活污水的凈化與過濾，以某環(huán)境工程為例，完成了分散式農(nóng)村生活污水處理方法的設(shè)計。設(shè)計方法經(jīng)實例檢驗后證明其可以降低分散式農(nóng)村生活污水中COD、SS、色度、NH3-N、pH值、含鹽率等多項指標(biāo)，從而減少了污水排放對生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響與干擾。