城市應(yīng)急污水處理設(shè)施工藝MBR技術(shù)和RPIR技術(shù)的對(duì)比

鄭森喬

（汕頭市生態(tài)環(huán)境局金平分局，廣東 汕頭 515041）

1 MBR技術(shù)和RPIR技術(shù)工藝原理

1.1 MRB技術(shù)原理

該技術(shù)的工藝原理采用格柵井+調(diào)節(jié)池的方式，能夠有效應(yīng)對(duì)水質(zhì)水量不均衡、日變化比較大的特點(diǎn)，應(yīng)急處理城市污水效果較好，進(jìn)一步提高生物處理的效率和運(yùn)行穩(wěn)定性。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，調(diào)節(jié)池可有效調(diào)節(jié)污水水質(zhì)和水量。同時(shí)，在調(diào)節(jié)池的前端設(shè)置相應(yīng)的格柵，從而更好的將大顆粒物以及懸浮物進(jìn)行攔截。一般情況下可利用原修建池體改造使用。另外，應(yīng)用MRB技術(shù)需建設(shè)一體化污水設(shè)備，首先則是建設(shè)生化反應(yīng)池，主要包括缺氧好氧池、缺氧池等部分[1]。并在缺氧段異養(yǎng)菌，促使將污水中含有的淀粉、纖維以及碳水化合物等在缺氧條件下，可良好發(fā)生厭氧反應(yīng)，將懸浮污染物以及不可溶性的有機(jī)物分解為具有可溶性的小分子有機(jī)物，則可提高污水處理效率。另外，在好氧池供養(yǎng)條件充足時(shí)，可利用自養(yǎng)菌的硝化作用，促使污水中的污染物發(fā)生氧化作用，并控制混合液順利回流到缺氧池，基于缺氧條件下的異養(yǎng)菌反硝化作用，將NO2-以及NO3-等還原為分子液態(tài)，促使C、N、O等形成生態(tài)循環(huán)，完成污水無(wú)害化處理。

而對(duì)于缺氧池和好氧池的處理設(shè)施，則應(yīng)按照以下要點(diǎn)建設(shè)布置。

（1）缺氧池。在池中需填充聚烯烴類以及聚酰胺類彈性材料，目的是對(duì)污水中含有的懸浮物進(jìn)行預(yù)過(guò)濾處理，同時(shí)基于水解和產(chǎn)酸菌的作用，促使不可溶性的有機(jī)物能夠水解為溶解性物質(zhì)，將大分子物質(zhì)分解為小分子，進(jìn)一步提高污水可生化性。另外，利用反硝化細(xì)菌在缺氧裝下還原硝酸鹽，從而釋放出分子液態(tài)以及一氧化二氮，實(shí)現(xiàn)良好脫氮效果。

（2）好氧池。其是通過(guò)對(duì)污水進(jìn)行曝氣，以便于提供更高濃度的溶解氧，利用好氧菌降解污水中的有機(jī)污染物。

（3）MBR膜池。將處理過(guò)后的污水通過(guò)浸沒式超濾，然后促使產(chǎn)水進(jìn)入到吸附除磷區(qū)域。這一過(guò)程需要保障超濾膜的材料選擇為PVDF，并在浸沒式超濾組件的下方安裝曝氣管道，確保水體中含有的好氧細(xì)菌能夠在高濃度溶解氧中，實(shí)時(shí)清洗膜表面，確保膜通量具有穩(wěn)定性[2]。

1.2 RPIR 技術(shù)原理

該項(xiàng)技術(shù)在城市污水應(yīng)急處理中，則是以反應(yīng)沉淀一體式矩形環(huán)流生物反應(yīng)器為核心，通過(guò)反應(yīng)、沉淀以及出水一體化等，對(duì)可生化的污水進(jìn)行處理和回用。在實(shí)際實(shí)施過(guò)程中，主要是利用經(jīng)典化工傳質(zhì)理論，對(duì)生化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)機(jī)械進(jìn)行優(yōu)化，并基于導(dǎo)流裝置整合生化反應(yīng)區(qū)和污泥沉淀區(qū)，以提高氧傳質(zhì)效率。同時(shí)可借助反應(yīng)區(qū)底部的曝氣所產(chǎn)生的氣升動(dòng)力，以保證污水和污泥等可充分混合，在完全接觸的條件下促使污泥的無(wú)動(dòng)力回流，能夠?qū)ξ⑸镞M(jìn)行高效截留，促使反應(yīng)器內(nèi)的微生物數(shù)量和質(zhì)量得到提升，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高效、有序的生物降解[3]。該技術(shù)作為城市應(yīng)急處理設(shè)施工藝，有利于推動(dòng)污水處理新技術(shù)的開發(fā)，并對(duì)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展具有重要價(jià)值。

2 建模選用的MBR和RPIR工藝流程簡(jiǎn)介

為有效研究MBR與RPIP技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，比較二者在城市污水應(yīng)急處理設(shè)施工藝中的特點(diǎn)，需從流程入手。首先選用的MBR工藝主要是通過(guò)格柵后進(jìn)入?yún)捬醭睾秃醚醭靥幚硇纬煞磻?yīng)與沉淀，最后進(jìn)入MBR模塊，通過(guò)MBR濾膜過(guò)濾后直接排放的工藝。該工藝占地面積小，自由組合，但對(duì)MBR膜的要求高，需要及時(shí)養(yǎng)護(hù)，日常通過(guò)反沖洗等工藝定期維護(hù)。對(duì)其應(yīng)用時(shí)，需結(jié)合城市污水處理需求以及原處理設(shè)施的可利用情況。見圖1。

圖1 MBR技術(shù)工藝圖

其次，RPIR工藝主要是將曝氣池與二沉池合二為一，形成反應(yīng)與沉淀一體式的高效生化反應(yīng)器，不需要污泥回流，縮短了污水處理的工藝流程；RPIR的核心裝備是RPIR標(biāo)準(zhǔn)模塊，它耦合了化工的氣升環(huán)流技術(shù)與沉淀分離技術(shù)，具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)形式，是一種拼裝式組合模塊。它是一種改進(jìn)了的、較為接近傳統(tǒng)的污水處理工藝模式，占地面積比MBR技術(shù)大，但運(yùn)營(yíng)成本比較低，目前應(yīng)用較為廣泛。見圖2。

圖2 RPIR技術(shù)工藝圖

3 建模選用的四個(gè)不同進(jìn)水特點(diǎn)的污水應(yīng)急處理場(chǎng)站

甲場(chǎng)站日常進(jìn)水是純生活污水，日設(shè)計(jì)處理量約為10 000 t，使用RPIR處理模式；乙場(chǎng)站日常進(jìn)水是純生活污水，日設(shè)計(jì)處理量約為2 000 t，使用MBR處理模式；丙場(chǎng)站日常進(jìn)水是生活污水夾雜有部分工業(yè)污水，日設(shè)計(jì)處理量約為5 000 t，使用MBR處理模式；丁場(chǎng)站日常進(jìn)水是生活污水夾雜有部分工業(yè)污水，日設(shè)計(jì)處理量約為20 000 t，使用RPIR處理模式；

通過(guò)近1年時(shí)間對(duì)這四個(gè)場(chǎng)站的進(jìn)出水主要控制指標(biāo)（CODcr、氨氮、總磷、BOD5、懸浮物）進(jìn)行監(jiān)測(cè)，詳見表1數(shù)據(jù)。

表1 四個(gè)場(chǎng)站的進(jìn)出水主要控制指標(biāo)情況

根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果得出各場(chǎng)站污染因子去除率走勢(shì)圖（圖3），我們可以發(fā)現(xiàn)；當(dāng)污水應(yīng)急處理場(chǎng)站的進(jìn)水不穩(wěn)定，污染指標(biāo)濃度高時(shí)，使用MBR處理模式的處理效果比較差，無(wú)法達(dá)到處理要求。在發(fā)現(xiàn)相關(guān)情況后筆者通過(guò)實(shí)地踏勘丙場(chǎng)站發(fā)現(xiàn)該場(chǎng)站的MBR膜在遇到波動(dòng)較大的來(lái)水沖擊時(shí)，無(wú)法建立緩沖區(qū)域，污水直接破壞整套污水處理生態(tài)系統(tǒng)，最后直接對(duì)MBR濾膜造成不可逆的損壞，在高濃度水過(guò)濾后對(duì)濾膜反沖洗時(shí)發(fā)現(xiàn)，濾膜濾孔已被撐大，達(dá)不到過(guò)濾效果，需更換濾膜。而對(duì)比丁場(chǎng)站，在遇到波動(dòng)較大的來(lái)水沖擊時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)工藝時(shí)長(zhǎng)，增加污水的曝氣和沉淀時(shí)間，污水處理去除率能達(dá)到較為滿意的結(jié)果。

圖3 各場(chǎng)站污染因子去除率走勢(shì)圖

通過(guò)近1年的跟蹤監(jiān)測(cè)和對(duì)MBR技術(shù)和RPIR技術(shù)的研究對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在該建模模式下，當(dāng)進(jìn)水為純生活污水污染因子波動(dòng)不大的情況下，可根據(jù)用地實(shí)際情況選用MBR技術(shù)和RPIR技術(shù)和應(yīng)急污水處理設(shè)施，均能達(dá)到較為處理要求。當(dāng)進(jìn)水夾雜有工業(yè)污水的情況下，MBR技術(shù)的抗沖擊能力較RPIR技術(shù)處理模式的抗沖擊能力差，運(yùn)維成本高，處理效果不理想，不推薦使用MBR技術(shù)的應(yīng)急污水處理設(shè)施。

4 結(jié)論

綜上所述，在實(shí)際處理城市應(yīng)急污水運(yùn)用過(guò)程中，需要充分把握兩種技術(shù)的原理和工藝流程。并基于建模試驗(yàn)，對(duì)不同場(chǎng)站對(duì)不同技術(shù)的適應(yīng)性進(jìn)行研究和分析。從中可以發(fā)現(xiàn)，如果進(jìn)水為污染因子波動(dòng)不大的純生活污水，則可按照實(shí)地現(xiàn)狀，任意選用兩種技術(shù)之一。而如果進(jìn)水中摻有工業(yè)污水，則應(yīng)當(dāng)選擇抗沖擊能力相對(duì)加強(qiáng)、運(yùn)維成本較低的RPIP技術(shù)，以此提高污水應(yīng)急處理效果。