MBR 工藝用于露天煤礦生活污水處理工程分析

侯文斌

（霍州煤電集團云廈建筑工程有限公司，山西 霍州 031400）

引言

所謂MBR 工藝，即膜生物反應器，它的組成除了膜分離的系統(tǒng)之外，另有生物處理的系統(tǒng)，它的組合形式是一體化的工藝，換言之，使膜組件被放到生物處理的系統(tǒng)里，經(jīng)過處理后的污水到達膜生物的反應器中，此時，多數(shù)污染物會在活性污泥的影響下降解，利用抽吸泵產(chǎn)生的壓差影響，形成膜固液分離來實現(xiàn)出水。

1 工程簡況

1.1 工程簡要介紹

以某露天煤礦區(qū)為例，該煤礦在正常生產(chǎn)過程中地上輔助作業(yè)很多，據(jù)統(tǒng)計，該單位同時作業(yè)約2 000 余人，這些人制造了大量的生活污水。一般來說，煤礦區(qū)的生活污水不光有職工辦公區(qū)域產(chǎn)生的污水，而且會有職工居住和生活區(qū)域制造的污水，職工食堂每天也會制造許多污水。對煤礦區(qū)職工來說，他們在工作和日常就餐方面使用的多是倒班制度，所以污水水質(zhì)及水量均帶有很強的沖擊性。因為飲食結(jié)構(gòu)屬于高油飲食結(jié)構(gòu)，所以它的污水的含油量很高[1]。

1.2 對進出水的水質(zhì)進行設(shè)計

污水存在特定濃度的有機物以及表面活性劑，并且其油類物質(zhì)含量很多，污水污染物指標有CODCr指標、BOD5指標、NH3-N 指標、濁度指標、動植物油指標。已知該露天煤礦區(qū)的污水處理工程在設(shè)計時規(guī)模是800 m3/d。排放CODCr的標準執(zhí)行《污水綜合排放標準》，即為每升污水排放40 mg，NH3-N 為每升污水排放2.0 mg，動植物油類為每升污水排放1.0 mg[2]。

2 處理工藝概述

2.1 機械格柵工藝

生活污水因為來源及種類繁多的緣故，排水綜合管理的水準較差，所以生活污水之中會存在很多的生活垃圾，污水中的生活垃圾不能用生物處理的方式降解，因此應該在系統(tǒng)前端截留生活垃圾。機械格柵工藝使用的是粗格柵和細格柵搭配，尤其對設(shè)置間隙為1 mm 的細格柵十分關(guān)鍵，從而有效攔截生活污水中的雜物[3]。

2.2 旋流沉砂工藝

在露天煤礦區(qū)，污水點源具有分散特點，就污水匯集路徑來說，路徑分布很廣泛，在收集時會有部分泥砂混入其中。泥砂在進至系統(tǒng)之后會形成沉積，會對設(shè)備原本具有的功能進行破壞，并且形成磨損。使用旋流沉砂器的優(yōu)勢在于可以對水力旋流模型進行利用，達到使泥砂加速沉淀的目的，把泥砂從污水中分離，確保之后的系統(tǒng)不會被泥砂影響。與平流沉砂相比，旋流沉砂效率更高。

2.3 AAO 工藝

污水之中存在動植物油物質(zhì)，這些物質(zhì)會對生化系統(tǒng)在使用溶解氧方面造成不利影響，如果油類物質(zhì)的濃度太高，此時會對MBR 膜在過濾方面的效果產(chǎn)生影響。AAO 是利用生化段活性污泥的充分反應，做好污泥回流和硝化液回流等環(huán)節(jié)，能夠把污水之中的大部分COD、NH3-N、油類物質(zhì)和少量懸浮物除掉，該生化段工藝對污染物去除率高，有較好的耐沖擊負荷，三種不同的環(huán)境條件和不同種類微生物菌群的有機配合，能同時具有去除有機物、脫氮除磷的功能。

2.4 豎流沉淀工藝

露天煤礦區(qū)的污水在前序處理工作結(jié)束以后，污水剩余的污染物能夠被溶解，污染物始終具有高濃度特點。出于對之后的生化系統(tǒng)壓力進行降低的目的，專門對豎流沉淀的工藝進行設(shè)置，在對聚凝劑及絮凝劑進行綜合利用之后，能夠把存在于污水之中的少量溶解性有機物及懸浮物去掉。

2.5 MBR 膜工藝

MBR 使用的中空纖維膜的標稱截留孔徑很小，僅0.03 μm 左右，使用MBR 膜的好處在于能截留污水之中的活性污泥，以使系統(tǒng)的容積效率得到提升，能夠防止發(fā)生活性微生物流失問題，導致系統(tǒng)污泥齡得到延長，對微生物生長十分有利，能幫硝化細菌持續(xù)成長，有機物可在反應器長久留存，最后通過分解的方式除去。此外，使用MBR 膜能截留大腸桿菌，相關(guān)消毒設(shè)施被設(shè)置在系統(tǒng)尾端。

3 具體設(shè)計參數(shù)

3.1 機械格柵設(shè)計參數(shù)

將機械格柵安裝在調(diào)節(jié)池前的格柵渠上。調(diào)節(jié)池使用的結(jié)構(gòu)是鋼砼結(jié)構(gòu)，其長寬高分別是12 m、6 m、4.5 m，總?cè)莘e是324 m3，格柵渠的數(shù)量為一座，鋼砼結(jié)構(gòu)的機械格柵的長度為3.5 m，機械格柵寬1.2 m，而機械格柵的高度是3 m，機械格柵的容積是12.6 m3?？偣灿袃膳_，一用一備，回轉(zhuǎn)式格柵，使用的材質(zhì)為304 不銹鋼，每臺機械格柵的寬度為1 m，柵條的間隙為10 mm。另制作兩臺篩板式細格柵，篩板采用SS304，間隙1.0 mm。選用三臺提升泵，兩用一備，材質(zhì)為鑄鐵，流量為20 m3/h，揚程為25 m，功率為2.2 kW，超聲波液位計的數(shù)量為一套。

3.2 旋流沉砂設(shè)計參數(shù)

單臺旋流沉砂器可處理25 m2/h，兩臺旋流沉砂器的材質(zhì)是碳鋼防腐，旋流沉砂器的池徑能夠達到1.8 m，旋流沉砂器配備了提砂器，配置了螺旋輸送機。

3.3 AAO 設(shè)計參數(shù)

根據(jù)《厭氧-缺氧-好氧活性污泥法污水處理工程技術(shù)規(guī)范》中相關(guān)規(guī)定，設(shè)計，厭氧池容積約80 m3，安裝潛水攪拌機1.1 kW 一臺，缺氧池容積約120 m3，安裝潛水攪拌機1.1 kW一臺，好氧池容積約320 m3，配套安裝兩臺鼓風機7.5 kW（一用一備），好氧池末端設(shè)兩臺硝化液回流泵Q=40 m3/h（一用一備）。

3.4 豎流沉淀設(shè)計參數(shù)

露天礦生活污水處理工程利用了兩座鋼砼結(jié)構(gòu)的豎流沉淀池，豎流沉淀池，每小時的表面負荷為1.1 m，對PAC 加藥裝置來說，藥液最大容量是200 L，加藥裝置每小時能夠加100 L 藥，對PAM 加藥裝置來說，其藥液最大容量也是兩百升，加藥裝置每小時也能夠加100 L 藥。豎流沉淀系統(tǒng)中有兩臺電動閘閥，程序?qū)ψ詣优拍喙δ苓M行了設(shè)定。

3.5 MBR 系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)

MBR 系統(tǒng)擁有一座碳鋼防腐的一體化反應池，反應池的長、寬、高分別是15 m、5 m、5 m，總體積能夠達到375 m3，材質(zhì)為SS304，每升污水含有約5 000 mg污泥，系統(tǒng)配置了曝氣風機，曝氣裝置具備穿孔管，MBR 系統(tǒng)中具備2 臺抽吸泵，管道上配閥門，可根據(jù)實際調(diào)整抽吸泵產(chǎn)水量，一用一備，材質(zhì)為鑄鐵，一臺流量為每小時40 m3，揚程為10 m，而功率為3 kW。MBR 系統(tǒng)配備了兩臺污泥泵，一用一備，材質(zhì)為鑄鐵，一臺流量為每小時10 m3，揚程為8 m，而功率為0.75 kW，反洗泵的臺數(shù)為兩臺，一用一備，反洗泵是鑄鐵材質(zhì)，單臺反洗泵的流量每小時是20 m3，一臺反洗泵的揚程是20 m，并且反洗泵的功率是2.2 kW，MBR 系統(tǒng)配置了清洗加藥的系統(tǒng)、配置了超聲波的液位計、系統(tǒng)配置了溶氧儀，并且這些設(shè)備的套數(shù)均為二，將次氯酸鈉的兩臺投加系統(tǒng)配置于系統(tǒng)的末端。對污泥處理系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)來說，設(shè)置的污泥濃縮池的數(shù)量為一座，使用結(jié)構(gòu)是鋼砼結(jié)構(gòu)，濃縮池的長、寬、高分別是4.5 m、4.5 m、5 m，濃縮池總?cè)莘e為100 m3，設(shè)置的污泥泵的數(shù)量為兩臺，一用一備，一臺Q=15 m3/h，而揚程為60 m。污泥處理系統(tǒng)末端安裝兩臺疊螺污泥脫水機，要求日均處理至少約0.3 t 的污泥，脫水后污泥交由當?shù)乩盥駡鲆?guī)范化處置。

4 運行效果

調(diào)試時期把污泥引入到生化系統(tǒng)中，按培養(yǎng)污泥的方法進行悶曝，進行低負荷和正常負荷的過水，在調(diào)試結(jié)束之后，污泥的濃度不會超過每升5 000 mg，各環(huán)節(jié)的溶解氧符合規(guī)范要求，工作人員在檢測夏季當月污染物濃度的過程中發(fā)現(xiàn)進水CODCr保持在每升350 mg，高峰時可以上漲到每升400mg，系統(tǒng)的去除率能夠達到90%，進水BOD5保持在每升200 mg，高峰時可上漲到每升220 mg，系統(tǒng)的去除率能夠保持在95%，進水NH3-N 保持在每升40 mg，高峰時可上漲到每升48 mg，去除率為95%。就進水濁度來說，能固定在180，對出水濃度來說，可穩(wěn)定在5，而每升進水及出水的動植物油而言，分別為35 mg 和1 mg。

MBR 生化系統(tǒng)在調(diào)試之后可以穩(wěn)定運行，對污水來說，其進水質(zhì)量濃度為180 mg/L，通過AAO 生化系統(tǒng)以及豎流沉淀后，污水濁度可固定在20 mg/L，而在通過生化系統(tǒng)處理及生化系統(tǒng)過濾后，污水濁度能維持于5 mg/L，對一升污水來說，其進水動植物油在質(zhì)量濃度方面是35 mg/L，而在AAO 生化段以及豎流沉淀中，其質(zhì)量濃度為2 mg/L，利用生化系統(tǒng)進行處理，并使用MBR 膜來固液分離過濾后，動植物油的濃度能保持在每升1 mg 以下，在評估后，表明該含油濃度影響污染膜系統(tǒng)較小，在長時間運行之后能夠利用化學清洗方式對膜性能進行恢復。

5 結(jié)語

使用機械格柵工藝、旋流沉砂工藝、AAO 工藝、MBR 工藝等對露天煤礦產(chǎn)生的生活污水進行處理，使得出水CODCr不超過40 mg/L，BOD5不超過10 mg/L，而NH3-N 不超過2 mg/L，SS 不超過10 mg/L，可以符合相關(guān)規(guī)定中關(guān)于道路清掃的標準與消防用水的標準。MBR 膜容易受到污染，在運行時需要對恰當?shù)那逑此巹┻M行選擇，選用合適的清洗周期，以此保障系統(tǒng)符合設(shè)計水平，使系統(tǒng)在穩(wěn)定的狀態(tài)下持續(xù)運行。