膜生物反應(yīng)器在水處理中的應(yīng)用

汪蓮麗

摘 要：膜生物反應(yīng)器是一種將生物反應(yīng)器、膜分離器組合應(yīng)用的裝置，具有高效率回用污水的功能。因此，文章從膜生物反應(yīng)器在水處理中的應(yīng)用機理入手，闡述了膜生物反應(yīng)器在安徽省金寨縣梅山鎮(zhèn)梅山水電站水處理中的應(yīng)用實現(xiàn)方案。

關(guān)鍵詞：膜生物反應(yīng)器;水處理;調(diào)節(jié)池

前言：在我國轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式取得實質(zhì)性進展的重要時期，進一步統(tǒng)籌規(guī)劃，實現(xiàn)城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)由“規(guī)模增長”向“提質(zhì)增效”轉(zhuǎn)變成為各地面臨的主要任務(wù)之一。而水電站污水處理設(shè)施建設(shè)是城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)的重要組成部分。因此，探索利用膜生物反應(yīng)器代替?zhèn)鹘y(tǒng)二沉池進行水處理的方案對于順利實現(xiàn)設(shè)施“提質(zhì)增效”具有非常重要的意義。

1 應(yīng)用機理

膜生物反應(yīng)器即membrane bioreactor（簡稱文物MBR），主要是高效膜分離技術(shù)、污水生物處理技術(shù)結(jié)合后形成的新型工藝。這一新型工藝主要是通過放置在曝氣池內(nèi)具備獨特結(jié)構(gòu)的MBR平片膜組件，截流生化反應(yīng)池內(nèi)活性污泥、大分子有機物，在泵的驅(qū)動下對水（已好氧曝氣、生物處理）進行過濾處理[1]。新型工藝在實踐中具體開展流程為：污水入流→格柵→調(diào)節(jié)池→兼氧池→膜生物反應(yīng)池（膜組件）→自吸泵+鼓風(fēng)機→次氯酸鈉消毒→回收水。在某種程度上，膜生物反應(yīng)器取代了傳統(tǒng)水處理系統(tǒng)中二沉池，提高了系統(tǒng)固液分離能力。

2 應(yīng)用實現(xiàn)

2.1 項目概述

安徽省金寨縣梅山鎮(zhèn)梅山水電站位于大別山腹地，與河南、安徽交界，水庫總庫容22.63x108m3，控制流域面積1970km2，兼具航運、防洪、灌溉、發(fā)電等功能。由于該水電站地處偏遠地區(qū)，排水系統(tǒng)超出城市市政管網(wǎng)覆蓋范圍，必須進行獨立污水處理設(shè)施設(shè)置。再加上水電站地形高低錯落，將施工產(chǎn)生的污廢水利用傳統(tǒng)二沉池地埋式處理一體化設(shè)施，在經(jīng)濟、地形條件上均存在較大困難。因此，擬選擇膜生物反應(yīng)器技術(shù)代替二沉池。

2.2 參數(shù)設(shè)計

根據(jù)污水源、要求達到出水水質(zhì)，需要設(shè)計不同的參數(shù)。

在設(shè)計進水水質(zhì)時，需設(shè)定五日生化需氧量為100mg/L，化學(xué)需氧量（重鉻酸鉀測定）為200mg/L，固體懸浮物為100mg/L，氨氮為20mg/L，總磷為3mg/L，總氮為30mg/L。

在設(shè)計出水水質(zhì)時，需設(shè)定生化需氧量為10-20mg/L，化學(xué)需氧量為60mg/L，固體懸浮物為20mg/L，氨氮為8mg/L，總磷為1mg/L，總氮為20mg/L。

2.3 應(yīng)用實現(xiàn)

根據(jù)前述膜生物反應(yīng)器運行流程，可以進行細格柵、調(diào)節(jié)池、過濾器、厭氧池、膜生物反應(yīng)池等不同組件的建設(shè)。

細格柵建設(shè)時，選擇格柵為1.00mm的自動機械格柵（或人工提籃式格柵）。格柵池為內(nèi)涂防腐涂料的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，凈空尺寸為3.00mx1.00mx1.80m。配套設(shè)備為3臺提升泵（2用1備）以及3套液位控制器。

調(diào)節(jié)池按日處理量的45.00%計算，優(yōu)選射流式水下曝氣器，攪拌氣量為每分鐘1m3空氣/100m3，避免厭氧、污泥沉積。同時安裝快開式水草過濾器。同時內(nèi)置酸堿度控制系統(tǒng)，均衡水質(zhì)水量。調(diào)節(jié)池基礎(chǔ)架構(gòu)為內(nèi)涂防腐涂料的半地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

厭氧池主要采用上部懸浮球填料的上流式污泥床結(jié)構(gòu)，在厭氧池內(nèi)存在兩種密切相關(guān)的微生物——發(fā)酵產(chǎn)酸菌、聚磷菌，分別負(fù)責(zé)低級低分子脂肪酸利用除磷、分解大分子有機基質(zhì)。停留時間為2.00h，單格內(nèi)凈空尺寸為25.00mx4.50mx5.00m，配套設(shè)備為一套布水管。

在膜生物反應(yīng)池建設(shè)時，按24h運轉(zhuǎn)、停留2-3h，結(jié)合膜組布置、槽內(nèi)旋回流要求，進行容積設(shè)計，容積為1260.00m3，單格內(nèi)空尺寸為26.00mx15.00mx5.00m，保證水流組織恰當(dāng)且無曝氣死角。同時將膜池中間分隔成3個部分，為膜的更換、清洗提供充足空間，并配備出水泵、回流泵、計量裝置、液位控制器、鼓風(fēng)機等裝置，每年排泥一次到兩次，設(shè)定包括空氣管在內(nèi)的水泵吸水管流速為每秒0.80m，出水管流速為每秒1.00m，曝氣管主管每秒10.00～12.00m，曝氣管支管每秒4.00～4.50m。

清水池與污泥池是終端部件，前者設(shè)定水力停留時間為2.00h～2.50h，外形尺寸為10.00mx7.00mx4.50m，配備一套二氧化氯發(fā)生器;后者設(shè)定外形尺寸為15.00mx7.00mx4.50m，配備兩臺污泥泵，其中一臺備用。

3 實踐問題解決

在進水量達到一定程度時，水電站水中有機物質(zhì)、無機物質(zhì)會大量吸附在膜表面、內(nèi)部，致使膜濾孔堵塞，進而出現(xiàn)膜過水壓力增加、膜通量下降問題[2]。針對這一問題，可以選擇水反向沖洗或氣反向沖洗、化學(xué)藥劑清洗的方式，形成終端過濾-反沖洗-錯流過濾復(fù)合系統(tǒng)，進行經(jīng)濟而有效的膜處理。或者在膜組件正下方適當(dāng)位置進行曝氣裝置安裝，利用曝氣裝置產(chǎn)生氣流與膜組件之間的剪切力，降低模阻塞問題發(fā)生風(fēng)險。

由于多次空曝氣、反沖洗以及化學(xué)清洗，對膜的機械強度具有較大的沖擊。因此，在建設(shè)前應(yīng)優(yōu)先選擇機械強度較大的膜，保證膜在長時間、高強度運行過程中無破裂。必要清洗，也可以將PAC（聚合氯化鋁）與超濾膜、SBR（序列間歇式活性污泥法）工藝聯(lián)用，形成吸附-固液分離工藝流程，降低污泥堵塞膜、小分子有機物污染膜的風(fēng)險，保證膜的應(yīng)用價值[3]。具體工藝實施過程中，主要是增設(shè)可改善膜污染污泥特性參數(shù)的PAC顆粒，利用PAC吸附作用，抑制溶解性EPS（聚苯乙烯泡沫）濾餅層的大量形成，增強生物固體回流，將膜機械強度維持在一個恰當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。

總結(jié)：

綜上所述，膜生物反應(yīng)器在水電站水處理中的應(yīng)用，可以完全分割水力停留時間、污泥齡，促使整個運行控制穩(wěn)定性、靈活性更加突出。同時將出水生物需氧量、磷、氮、懸浮固體濃度降低到較低的水平，擺脫寄生蟲卵、細菌、病毒的威脅。因此，在水電站水處理過程中，相關(guān)人員可以根據(jù)需要進行膜生物反應(yīng)器的應(yīng)用。

參考文獻：

[1]曾立夫，劉翌.膜生物反應(yīng)器（MBR）工藝應(yīng)用研究[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2020（08）：64-65.

[2]楊嘉昕，呂謀，張風(fēng)芝.動態(tài)膜生物反應(yīng)器的研究進展[J].四川環(huán)境，2020（01）：195-200.

[3]張偉亮，陳益明，張健，劉洋.電化學(xué)膜-生物反應(yīng)器在水處理中的應(yīng)用及研究進展[J].節(jié)能與環(huán)保，2020（04）：86-87.