MBR污水處理工藝在屠宰廢水中的應(yīng)用

鄭洪亮，郭 廷

（祥光銅業(yè)有限公司，山東 聊城252327）

1 引言

屠宰廢水呈紅褐色，有腥味，含有大量血污、皮毛、碎骨肉、蹄角、油脂和內(nèi)臟雜物。CODCr、BOD5、氨氮、SS等指標(biāo)均較高，如CODCr600～6 000mg／L、BOD5300～3 000mg／L、SS 400～2 700mg／L，BOD5／COD≥0．5，可生化性優(yōu)良，無毒性。在我國(guó)屠宰行業(yè)是略次于紡織、造紙行業(yè)的廢水排放大戶，我國(guó)從20世紀(jì)50年代開始考慮對(duì)屠宰行業(yè)的廢水處理，80年代以后，新的處理工藝和技術(shù)逐漸被開發(fā)并得以應(yīng)用，屠宰廢水的處理程度也不斷提高。我國(guó)自20世紀(jì)90年代起，開始對(duì)MBR工藝進(jìn)行研究，自2006年開始出現(xiàn)萬噸以上的MBR應(yīng)用工程，此后其應(yīng)用在我國(guó)獲得了較快的發(fā)展。作為廢水排放大戶的食品屠宰廢水，其廢水處理后作為中水回用的工藝在國(guó)內(nèi)很少，然而使用MBR新工藝的更是少之又少。某污水廠建于2005年，2006年正式投入運(yùn)行，其處理污水為一集團(tuán)公司的家禽屠宰廢水及酒店食堂等生活小區(qū)廢水，處理規(guī)模為10 000t／d。該廠設(shè)計(jì)時(shí)創(chuàng)造性地大膽應(yīng)用具有國(guó)內(nèi)國(guó)際領(lǐng)先水平的MBR工藝，出水水質(zhì)達(dá)到國(guó)家景觀回用水水質(zhì)，處理完中水經(jīng)管道直接送至下游冶煉行業(yè)全部回用于生產(chǎn)用水。截止到2011年，該廠已經(jīng)連續(xù)運(yùn)行5年，其出水水質(zhì)穩(wěn)定，出水效果好，并通過自主摸索創(chuàng)新，總結(jié)出一定的運(yùn)行控制技術(shù)。

2 污水廠工藝流程介紹

污水廠流程見圖1，表1。

圖1 污水處理工藝流程

表1 污水站進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)

3 屠宰廢水處理中MBR生產(chǎn)運(yùn)行控制介紹

3．1 MBR進(jìn)水指標(biāo)控制

因?yàn)镸BR膜采用微孔過濾，其設(shè)計(jì)過濾孔徑為0．01～0．1μm，所以對(duì)進(jìn)入 MBR膜池的混合液內(nèi)不得含有任何大塊固體和雜物，負(fù)責(zé)很容得對(duì)膜絲造成損傷，增加膜絲的斷絲率，造成出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)。為此，在進(jìn)入A／A／O生化池前，廢水需要經(jīng)過粗格柵、階梯式細(xì)格柵、轉(zhuǎn)鼓式細(xì)格柵等多次過濾截流污水中的細(xì)小固體物質(zhì)。MBR膜池雖然也具有一定的生化處理能力，但其主要還是靠過濾能力，其要求進(jìn)水的最大負(fù)荷為COD≤100mg／L。因此，前期的物理沉淀和生化工序需要將來水中的85%的COD去除，同時(shí)油類污染物也要在前工序徹底分解去除，否則會(huì)吸附在膜絲表面，影響產(chǎn)水率。

3．2 MBR現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行控制

MBR系統(tǒng)主要由膜架、產(chǎn)水管路、反洗管路、加藥清洗管路、曝氣管路、氣動(dòng)閥門、真空系統(tǒng)、產(chǎn)水泵、污泥回流泵、剩余污泥排放泵、在線清洗泵、化學(xué)清洗泵、PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)、儀表氣管路等組成。主要核心設(shè)備是產(chǎn)水泵、污泥回流泵、氣動(dòng)閥門以及附屬設(shè)備。

MBR膜池內(nèi)必須保證液位不低于膜架頂部，如果必須放空。放空時(shí)間不得超過20min，否則必須人工向膜絲表面噴灑清水保證膜絲表面不會(huì)因脫水造成膜絲接觸空氣后老化損傷。膜池放空完畢重新注水時(shí)，在液位達(dá)到半池深度時(shí)，就要把曝氣打開，好把進(jìn)入到膜架曝氣管內(nèi)的水排出，保護(hù)曝氣管路及風(fēng)機(jī)安全。

MBR池初期投用時(shí)，必須先要空曝氣24h，將膜絲表面的保護(hù)膜徹底分解后，在進(jìn)水運(yùn)行。膜池必須先要開啟曝氣系統(tǒng)，然后開啟污泥回流系統(tǒng)，最后開啟產(chǎn)水系統(tǒng)。開啟產(chǎn)水系統(tǒng)時(shí)，先要手動(dòng)操作現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)氣動(dòng)閥門，檢查其啟閉是否正常，啟閉時(shí)間是否超時(shí)（小于2s）。膜池初次產(chǎn)水，要將產(chǎn)水泵出口閥門調(diào)小，保證初期產(chǎn)水量在設(shè)計(jì)量50%以下，運(yùn)行12h后，按照10%能力逐級(jí)提升。膜池產(chǎn)水后，必須經(jīng)常注意檢查產(chǎn)水流量和膜絲負(fù)壓。要求膜池產(chǎn)水量必須穩(wěn)定，要求波動(dòng)值在5m3／h以下。膜池負(fù)壓必須小于－30kPa。

MBR膜池正常運(yùn)行期間，每班必須每2h點(diǎn)檢水泵、閥門、管路系統(tǒng)一次。保證水泵軸承、電機(jī)、電流正常，閥門動(dòng)作正常，管路系統(tǒng)無破損無泄漏。上位機(jī)上的MBR系統(tǒng)檢測(cè)畫面必須每10min查看一次，檢測(cè)各個(gè)設(shè)備是否正常、自控系統(tǒng)有無故障報(bào)警、各種在線檢測(cè)儀表有無異常。每天必須人工取樣檢測(cè)各組膜池的出水水質(zhì)，尤其注意各組膜池的出水濁度。如果發(fā)現(xiàn)出水濁度超過10度，則必須停止該組膜池，對(duì)膜池內(nèi)膜絲的斷絲情況、產(chǎn)水管路密封性等進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題后及時(shí)處理，以防止長(zhǎng)期膜絲內(nèi)混入污物造成膜絲內(nèi)部污染影響產(chǎn)水效果。

4 屠宰廢水中MBR膜污染控制

MBR系統(tǒng)因?yàn)闉榻]式真空沖洗式負(fù)壓過濾產(chǎn)水方式，其膜絲表面直接浸泡在高濃度活性污泥混合液中，膜絲表面經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間真空抽吸過濾，表面很容易形成污堵。本廠MBR膜組系統(tǒng)采用了PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)時(shí)間控制器自動(dòng)實(shí)現(xiàn)膜池的9min產(chǎn)水1min反洗的循環(huán)動(dòng)作，反洗時(shí)利用水泵直接向膜絲內(nèi)部注入向外滲透將堵塞膜孔沖開，以保證膜池系統(tǒng)的膜負(fù)壓不會(huì)上升太快。該MBR系統(tǒng)每個(gè)膜架底部設(shè)有曝氣系統(tǒng)，利用從底部曝氣方法，通過上升的大量氣泡，使垂直上下懸掛的膜絲抖動(dòng)起來，這里利用膜絲自身的抖動(dòng)將附著在膜絲表面的活性污泥脫落，氣泡也同時(shí)對(duì)膜絲表面產(chǎn)生摩擦沖刷作用，利用這幾個(gè)方面措施有效地減緩了膜絲過濾空隙的污堵。在MBR膜組件底部采用管式粗孔曝氣，使膜絲在水中維持混合液紊動(dòng)，可減緩污泥在膜表面沉積，控制膜污染，提高膜使用壽命。但曝氣量太大增加能耗，曝氣量太小加劇膜污染，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)合膜過濾阻力和污泥特性分析得出最佳膜曝氣量與產(chǎn)水量之比為12∶1～15∶1。｀

為了充分有效保護(hù)膜絲，膜絲在負(fù)壓超過－30kPa時(shí)，就需要停止膜組產(chǎn)水，進(jìn)行相應(yīng)的在線清洗和化學(xué)清洗操作。通過長(zhǎng)期的生產(chǎn)摸索，MBR膜系統(tǒng)一般在產(chǎn)水達(dá)2周后就需要在線清洗一次，膜絲一年內(nèi)需要化學(xué)清洗一次。在線清洗需要利用低濃度的次氯酸鈉進(jìn)行浸泡清洗，化學(xué)清洗時(shí)則要先經(jīng)高濃度次氯酸鈉清洗后再用一水檸檬酸或者稀鹽酸進(jìn)行浸泡清洗以除去膜絲表面長(zhǎng)期形成的固體垢類物質(zhì)。在線清洗和化學(xué)清洗之前，首先使用人工用高壓水對(duì)膜絲表面沖洗，則清洗效果會(huì)更佳。因?yàn)镸BR膜絲材質(zhì)都含有有機(jī)成分，所以藥劑清洗不易過頻，尤其是化學(xué)清洗最好周期不低于半年，以降低對(duì)膜絲的損傷，減緩老化延長(zhǎng)膜絲壽命。

進(jìn)入MBR膜池內(nèi)的活性污泥混合液，其污泥濃度的大小和污泥性狀的好壞也對(duì)膜污染造成很大的影響。MBR最大的優(yōu)點(diǎn)就是直接代替了二沉池和超濾池，并且可以在高濃度污泥負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)。但是，并不是污泥濃度越高越好。污泥濃度在超過8g／L后，生化系統(tǒng)就很容易出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象，污泥也開始出現(xiàn)老化現(xiàn)象，這時(shí)的污泥絮體很小，泥水分離很慢，這樣很容易加大膜絲的過濾負(fù)荷，造成膜絲的污堵。當(dāng)然，污泥濃度也不是越小越好，當(dāng)污泥濃度低于3g／L時(shí)，污泥負(fù)荷加大，造成進(jìn)入膜池的水質(zhì)超標(biāo)，有機(jī)物分解不徹底，同時(shí)污泥出現(xiàn)發(fā)黑絮體松散性狀，這更容易造成膜絲的污堵。最適合的濃度為5～8g／L，這時(shí)的污泥活性最好，污泥絮體大成鏈狀，泥水分離速度快，膜絲的過濾能力也隨之加強(qiáng)，從而有效地控制膜污染程度。

［1］曾一鳴．膜生物反應(yīng)器技術(shù)［M］．北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2007．

［2］高春娣，王淑瑩．DO對(duì)有機(jī)物降解速率及污泥沉降性的研究［J］．中國(guó)給水排水，2001，17（5）：12～15．

［3］張傳義，王 勇．一體式膜生物反應(yīng)器經(jīng)濟(jì)曝氣量的試驗(yàn)研究［J］．環(huán)境科學(xué)，2004，24（5）：11～15．

［4］劉 銳．膜－生物反應(yīng)器和傳統(tǒng)活性污泥工藝的比較［J］．環(huán)境科學(xué)，2001，22（3）：20～24．

［5］鄭 祥，樊耀波．膜生物反應(yīng)器運(yùn)行條件的優(yōu)化及膜污染的控制［J］．給水排水，2001，27（4）：41～44．