MBR工藝在高校校園污水處理與中水回用中的應(yīng)用

田佳　任碧蕓

摘 要：隨著我國(guó)高等教育的普及與人民大眾對(duì)教育重視程度的加強(qiáng)，高校校園建設(shè)規(guī)劃日益完善，校區(qū)建設(shè)熱潮涌現(xiàn)。在國(guó)家大力進(jìn)行生態(tài)文明建設(shè)的大背景下，高校作為社會(huì)公共場(chǎng)所，對(duì)污水的達(dá)標(biāo)處理乃至回用成為校園環(huán)境保護(hù)與治理的關(guān)鍵性舉措之一，各高校建設(shè)的污水處理站多采用以MBR工藝為核心的處理過(guò)程。MBR工藝是一種良好的污水處理工藝，具有污水處理效果好、處理流程簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定、占地小、便于自動(dòng)化控制等優(yōu)點(diǎn)，能滿足學(xué)校污水處理的要求并實(shí)現(xiàn)中水回用。本文對(duì)近年來(lái)MBR工藝在高校校園規(guī)模污水處理中的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)要?dú)w納和論述。

關(guān)鍵詞：MBR工藝;高校校園;污水處理;中水回用

中圖分類號(hào)：X703.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）11-0141-03

Application of MBR Process in Wastewater Treatment and

Reclaimed Water Reuse of University Campus

TIAN Jia REN Biyun

（Yangling Vocational & Technical College，Yangling Shaanxi 712100）

Abstract： With the popularity of higher education and the increasing emphasis on it， college and university campus planning is being perfected increasingly and construction of new campus is booming. In the context of ecological civilization construction， as a public premises， treating and recycling sewage in accordance with the standard has been one of the essential measures to protect and manage university campus environment. Most sewage treatment plants in many universities adopt MBR technique as treating process. MBR technique is a good sewage treatment technique， with the advantages of high efficiency， simple operation， steady functioning， compact construction and easy to operate automatically. The technique can meet sewage treatment demands and realize grey water reuse in universities. The paper made a review and illustrates the application of MBR technique to large-scale sewage treatment in universities in recent years.

Keywords： MBR technique;university campus;sewage treatment;grey water reuse

1 MBR工藝概述

膜生物反應(yīng)（Membrance Bio-reactor，MBR）工藝是現(xiàn)代膜分離技術(shù)與生物技術(shù)有機(jī)結(jié)合的一種新型廢水生物處理技術(shù)。把膜分離技術(shù)中的超微濾技術(shù)與污水處理中的傳統(tǒng)活性污泥法相結(jié)合，用膜組件代替活性污泥法中的二沉池，就構(gòu)成了MBR工藝。該工藝能達(dá)到污染物降解和泥水分離的目的，減少占地和造價(jià)，流程簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)緊湊，具有良好的應(yīng)用前景[1]。MBR技術(shù)在2011年被列入《國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的重大環(huán)保技術(shù)裝備目錄》，其已成為我國(guó)水處理技術(shù)的重點(diǎn)發(fā)展方向。

考慮到MBR工藝在同步脫氮除磷及膜污染控制方面還有待進(jìn)行深入研究，近年來(lái)，很多研究人員將MBR與傳統(tǒng)的生物脫氮除磷工藝相結(jié)合，形成了新型污水處理組合工藝，例如，A2/O-MBR、SBR-MBR等，并且取得了較好的處理效果[2]。在利用MBR工藝處理污水的基礎(chǔ)上，研究人員還在中水回用方面進(jìn)行了大量實(shí)踐探索，部分高校已經(jīng)進(jìn)行了中水回用工程建設(shè)，提供了豐富的工程設(shè)計(jì)、建設(shè)運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)[3-5]。

2 MBR工藝運(yùn)行原理

MBR工藝是一種結(jié)合了膜高效分離技術(shù)與傳統(tǒng)活性污泥法的新型高效污水處理工藝，利用膜分離設(shè)備截留生化反應(yīng)池中的活性污泥和大分子，極大地減少了剩余污泥的產(chǎn)量，并且可以省去傳統(tǒng)活性污泥法的二沉池構(gòu)造，節(jié)省占地和成本。MBR工藝強(qiáng)化了生物反應(yīng)程度，提高了活性污泥濃度，還能控制水力停留時(shí)間（Hydraulic Retention Time，HRT）和污泥停留時(shí)間（Sludge Retention Time，SRT），增強(qiáng)了固液分離效率，使難以降解的物質(zhì)通過(guò)在反應(yīng)器中不斷反應(yīng)而增強(qiáng)降解程度[6]。

在MBR工藝中，膜組件是最主要的核心部件，它由某種形式組裝的膜為基本單元。膜的過(guò)濾精度通常都很高，一般分離區(qū)間在0.01～0.1 μm[7]。多個(gè)高精度分膜共同組成膜組件，實(shí)現(xiàn)過(guò)濾效果。

3 利用MBR工藝處理高校校園污水

3.1 高校校園污水的特點(diǎn)

高校校園污水主要為校園生活污水和校園雨水。生活污水主要包括宿舍洗漱、洗滌、廁所及食堂廢水等有機(jī)污水。校園雨水由單獨(dú)設(shè)置的雨水管道直接排入市政雨水管網(wǎng)，而校園生活污水則需要進(jìn)行處理后排入市政排水管網(wǎng)或回用。校園生活污水較市政污水成分單一，較工業(yè)、醫(yī)療廢水毒性小。污染指標(biāo)主要為化學(xué)需氧量（COD）和可溶性固體物質(zhì)（SS），且一般BOD5/CODCr>0.66[8]，可生化性較好，利于生物處理。由于高校人口數(shù)量多、密度大、作息活動(dòng)時(shí)間規(guī)律，因此，校園污水的排放時(shí)段和區(qū)域都較為集中，且用水量往往高于普通居民生活區(qū)，不宜簡(jiǎn)單套用市政污水處理模式[9]。

由于高校在每年1—2月和7—8月為寒暑假期，因此，此時(shí)段內(nèi)校園生活污水量急劇下降，水處理微生物在無(wú)法獲取到生命活動(dòng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和環(huán)境條件時(shí)將大批死亡，污水生物處理系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行，需要以一定條件對(duì)馴化成熟的微生物、活性污泥等進(jìn)行保存。在每次開(kāi)學(xué)前期，需要提前對(duì)活性污泥進(jìn)行活化、富集培養(yǎng)和馴化，但此恢復(fù)時(shí)間一般較長(zhǎng)，期間系統(tǒng)的出水達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，基本無(wú)法實(shí)現(xiàn)回用[10]。

3.2 MBR工藝應(yīng)用于高校校園污水處理的實(shí)例

由于MBR工藝具有較強(qiáng)的抗沖擊能力，因此，被廣泛應(yīng)用于高校校園污水處理系統(tǒng)中，以應(yīng)對(duì)短時(shí)的水量變化——通過(guò)短時(shí)間內(nèi)加大膜通過(guò)流量以緩解沖擊;而當(dāng)污水水質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，可由較高的污泥濃度實(shí)現(xiàn)緩解沖擊的效果[6]。

MBR工藝根據(jù)膜組件和生物反應(yīng)器組合方式的不同一般分為分置式、一體式和復(fù)合式。分置式MBR工藝運(yùn)行流程見(jiàn)圖1。琚冉等將分置式間歇運(yùn)行膜生物反應(yīng)器工藝設(shè)計(jì)假設(shè)為校園住宿區(qū)污水處理回用。通過(guò)經(jīng)濟(jì)分析綜合考察分置式膜生物反應(yīng)器、一體式膜生物反應(yīng)器水處理構(gòu)筑物的經(jīng)濟(jì)效能。通過(guò)污水處理工程假設(shè)，計(jì)算建造分置式膜生物反應(yīng)器工藝的投資費(fèi)用、運(yùn)行成本以及與處理相同水量、水質(zhì)的一體式膜生物反應(yīng)器及其他水處理工藝對(duì)比，考察分置式膜生物反應(yīng)器的經(jīng)濟(jì)效益[11]。

一體式MBR工藝流程見(jiàn)圖2。史晨等以某研究院生活污水為處理對(duì)象，采用倒置A2O（缺氧-厭氧-好氧）工藝的一體式膜生物反應(yīng)器，考察了水力停留時(shí)間、回流比等重要參數(shù)對(duì)污染物去除效率的影響，并確定最佳工藝參數(shù)[12]。

復(fù)合式MBR工藝流程見(jiàn)圖3。李軍等采用以粉末活性炭作為填料的復(fù)合式膜生物反應(yīng)器處理北方某大學(xué)教工宿舍化糞池中的生活污水。該反應(yīng)器在不人為排泥，不對(duì)膜進(jìn)行任何處理（不空曝、不清洗）的情況下，連續(xù)運(yùn)行100 d。結(jié)果表明，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)優(yōu)良（COD<25 mg/L，NH4+-N<0.6 mg/L，無(wú)色無(wú)味，無(wú)SS，沒(méi)有檢測(cè)出大腸桿菌）[13]。

全國(guó)各地的高校均有校園污水處理站的建設(shè)。根據(jù)楊露等對(duì)全國(guó)28個(gè)地區(qū)89所高校的統(tǒng)計(jì)，MBR工藝和A2/O工藝的應(yīng)用最廣泛，其次是人工濕地等其他處理工藝。在關(guān)于MBR工藝與其他工藝組合應(yīng)用的探索實(shí)踐中，陜西省西安市某高校建設(shè)了規(guī)模為2 000 m3/d的A2/O-MBR組合工藝，實(shí)現(xiàn)了校園生活污水的處理與回用，獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益[2]。河北省保定市某擁有2萬(wàn)余學(xué)生的高校在一系列的方案比選中確定了A2/O-MBR組合工藝，經(jīng)過(guò)7個(gè)月的中試試運(yùn)行，出水水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。天津市某高校以宿舍生活污水和食堂廢水為處理對(duì)象，以A2/O-MBR的聯(lián)合為污水處理站處理工藝，出水指標(biāo)滿足《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》（GB/T 18920—2002）標(biāo)準(zhǔn)，能夠用作綠地灌溉和校園景觀湖補(bǔ)充水源[10]。

4 MBR工藝處理高校校園污水的前景

根據(jù)現(xiàn)有的高校校園污水處理站的實(shí)踐及中試等模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，MBR工藝能夠滿足高校校園污水處理的水質(zhì)要求，并且能實(shí)現(xiàn)中水回用。隨著高校的擴(kuò)招、擴(kuò)建及大量新校區(qū)建設(shè)，高校校園污水處理系統(tǒng)的實(shí)踐研究方興未艾。MBR工藝因具有水處理效果好、運(yùn)行穩(wěn)定、剩余污泥量小、占地面積小等優(yōu)勢(shì)，必將繼續(xù)作為高校污水處理站的主流處理工藝，但MBR工藝也存在能耗高、投資大、膜污染清洗煩瑣、膜壽命及更換頻繁等缺點(diǎn)，亟待后續(xù)進(jìn)行研究和探索。在脫氮除磷和膜污染控制方面，可以沿用不同處理工藝組合的形式，增強(qiáng)優(yōu)勢(shì)，克服缺點(diǎn)。特別是A2/O-MBR組合工藝的優(yōu)化和完善具有較高的研究?jī)r(jià)值。

5 結(jié)論

MBR工藝具有出水水質(zhì)良好、運(yùn)行便利、剩余污泥量小、免去二沉池建設(shè)從而減小占地面積的優(yōu)點(diǎn)，是一種能滿足高校校園污水處理的工藝。為了解決脫氮除磷和減輕膜污染問(wèn)題，研究人員在MBR工藝的基礎(chǔ)上積極探索與其他工藝聯(lián)合運(yùn)行的組合工藝，根據(jù)大量實(shí)踐與實(shí)驗(yàn)結(jié)果，A2/O-MBR組合工藝表現(xiàn)出優(yōu)良的處理效果，是未來(lái)高校校園污水處理系統(tǒng)的有效選擇。

參考文獻(xiàn)：

[1]KHAN S J， ZOHAIB-UR-REHMAN， VISVANATHAN C， et al. Influence of biofilm carriers on membrane fouling propensity in moving biofilm membrane bioreactor[J]. Bioresource Technology，2012（6）：161-164.

[2]胡以松，王曉昌，張永梅，等.A2/O-MBR工藝處理低負(fù)荷污水并回用[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2013（10）：3839-3843.

[3]蔡文，駱建明.浸入式膜生物反應(yīng)器中水回用工程應(yīng)用[J].環(huán)境科學(xué)研究，2010（12）：1553-1558.

[4]劉建斌，王飄揚(yáng)，范飛.北京師范大學(xué)中水處理站設(shè)計(jì)與運(yùn)行[J].中國(guó)給水排水，2004（9）：81-84.

[5]王白楊，胡兆吉，萬(wàn)金保，等.南昌大學(xué)前湖校區(qū)中水回用工程設(shè)計(jì)[J].中國(guó)給水排水，2007（6）：38-40.

[6]高海平.MBR工藝及其在中水回用中應(yīng)用比較研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017（12）：45.

[7]潘志波，潘澤鋒.MBR在中水回用中比較研究[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2015（5）：32，35.

[8]趙海東.中水回用在大學(xué)校園的應(yīng)用研究[J].遼寧化工，2016（12）：1523-1525.

[9]盧瑞庚.高職校園污水利用以及改進(jìn)探討[J].現(xiàn)代園藝，2016（19）：65-67.

[10]褚文瑋，趙偉偉，劉越.A2/O-MBR校園污水處理站工藝分析與設(shè)計(jì)[J].天津化工，2020（2）：73-76.

[11]琚冉，薛飛，趙玉華.分置式MBR設(shè)計(jì)與技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2009（1）：379-380.

[12]史晨，顧斌，李熒，等.一體式膜生物反應(yīng)器在分散式生活污水處理中的應(yīng)用[J].安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2019（6）：2137-2143.

[13]李軍，江定國(guó)，劉紅，等.復(fù)合式膜生物反應(yīng)器處理生活污水[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2006（3）：271-274.