MBR在處理船舶生活污水中的應用

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(中國人民解放軍鎮(zhèn)江船艇學院工程系，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

目前，內河船舶很少安裝生活污水處理裝置，其原因與處理工藝和技術有關。

船舶生活用水量的確定沒有專門的標準和規(guī)范，通常參照《建筑給水排水設計規(guī)范》進行選用[1]。船艇生活污水量受時間和季節(jié)影響較大：就餐前后水量較大；一年中年夏季水量較大。

船舶生活污水主要自于廁所、盥洗室、洗衣房及廚房。主要污染物為BOD, SS和大腸桿菌。受水量的影響水質也存在波動。

根據上述特點和船舶的工作環(huán)境可知，船舶生活污水處理裝置，除保證較好的出水水質，還必須滿足以下特點：適應水質水量的波動，即具備抗沖擊負荷能力；受海況及船舶運動特點影響??；占地省、運行費用低、安全美觀；對操作人員的技術要求低，管理維護方便。

1 船舶生活污水常用處理工藝

目前船用生活污水處理裝置主要有生化法、物化法和電解法。生化法投資省、運行費用低，應用最為廣泛，其中以活性污泥/生物接觸氧化重力沉淀為代表技術。但活性污泥法存在諸多缺陷[2]。

因此，有必要開發(fā)新型船用生活污水處理工藝。膜生物技術作為一種新型工藝，將傳統(tǒng)活性污泥法和膜分離技術的有機結合，在國際上受到廣泛關注。近10年來，國外相關膜生物反應器處理船舶、艦艇生活污水上的研究和應用報道較多[3]。國內研究工作相對比較滯后，到目前為止，應用膜生物反應器裝置處理船舶生活污水的實例還未見報道。

2 膜生物反應器的處理技術

國內外針對船舶生活污水的處理裝置的開發(fā)研制，大多基于城市生活污水處理工藝的應用實踐而進行的小型化搬用或套用，故使用膜生物反應器處理城市生活污水的研究成果值得船舶行業(yè)借鑒。

2.1 對有機物及N、P等營養(yǎng)元素的去除

膜生物反應器對有機物的去除是活性污泥生化反應和膜組件截留(特別是高分子有機物)共同作用的結果。膜對無機離子態(tài)的氨氮或磷鹽沒有截留作用，反應器的脫氮除磷主要依賴生化反應。MBR可以通過膜的截留作用，在不增加池容的前提下延長了污泥齡，MBR較長的污泥齡為硝化菌的生長提供的必備的條件(硝化細菌世代周期較長：硝化細菌12～59 h，亞硝化細菌8～36 h)，同時也減少了硝化菌的流失[4]。主要工藝有：

2.1.1 A/O膜生物工藝

該工藝在前置反硝化在缺氧條件下運行，含碳有機物的去除、含氮有機物的氧化和氨氮的硝化在好氧條件下運行，亞硝酸鹽和硝酸鹽的反硝化在前置缺氧條件下運行。以膜代替重力沉淀池進行固液分離。A/O膜生物反應器在強化了常規(guī)活性污泥膜生物反應器的脫氮性能下，進一步提高了反硝化作用。反應器中較高的污泥濃度有利于反硝化的進行，在設計合理的A/O系統(tǒng)中，好氧池回流污泥中的剩余溶解氧會被很快耗盡，不會破壞缺氧池適宜的缺氧環(huán)境。但過高的污泥濃度會使空氣曝氣系統(tǒng)難于滿足微生物的氧需求，造成硝化速率的降低。

A/O膜生物反應器對COD、NH4-N、TN具有較好的去除效果，但對TP的去除主要以活性污泥的吸附和膜的截留為主，去除效果較低[5-7]。

2.1.2 A2/O膜生物工藝

該工藝在A/O膜生物反應器的基礎上加設厭氧區(qū)，活性污泥在好氧、厭氧交替的條件下產生“聚磷菌”，聚磷菌在厭氧條件下釋放出磷，在好氧條件下攝取過量的磷，并通過排放剩余污泥，排除系統(tǒng)，達到強化除磷的目的。劉碩等[8]利用復合式A2/O膜生物反應器，并通過排泥實現磷的去除。該反應器對COD、NH3-N 、TN、TP的去除率達90.17%、92.32%、72%、71.23%。

較好的TP的去除是活性污泥的吸附、膜的截留和微生物共同作用的結果。

2.1.3 改變膜生物反應器的運行方式

膜生物反應器由活性污泥和膜組件兩部分組成，通常采用控制曝氣池的曝氣效果在反應器中產生厭氧、缺氧、好氧的環(huán)境，從而在有機物去除的同時達到脫氮除磷的目的[9]。

與上述兩工藝相比，該工藝結構簡單，占地小，但自動化要求較高。

2.2 對SS濁度及生物指標的去除

MBR對SS濁度及大腸桿菌的去除依靠膜孔及膜面形成的生物膜沉積層協同截留作用。有資料[10]表明，在低氣水比條件下，采用一體式膜生物反應器處理生活污水的出水SS為零，COD、BOD、NH3-N、濁度均優(yōu)于生活雜用水水質標準。

3 膜生物反應器的應用改進

1) MBR中污泥濃度較高，導致氧傳遞率的降低，能耗大?？蓮膬煞矫娉霭l(fā)維持較好的氧傳遞率[11]:一是合理選擇曝氣及混合裝置，使混合液有較高的紊動；二是調節(jié)運行參數，使生物保持良好的生長狀態(tài)。

2) 容易出現膜污染，嚴重影響膜組件的正常運行，而且使膜組件的更換周期縮短。膜污染與膜本身的性質、活性污泥的性質和MBR的運行條件等因素有關[12]。據此采取改進措施：一是根據水質和處理要求選擇合適的膜材料；二通過預處理手段，改善膜組件進水的水質指標，如預絮凝、預過濾或改變溶液pH值等方法，消除一些能與膜相互作用的溶質；三是通過實驗選擇合理的運行條件；四是在設計中，注意減少設備結構中的死角和死空間間隙，以防止滯留物在此變質，擴大膜污染；五定期進行膜清洗[11，13]。

3)惡劣的海況對絮狀污泥產生較大影響。在反應器內投加填料，形成填料膜生物反應器，可緩解上述弊端[14-15]。同時填料可以增加反應器內固著的生物量，并在一定程度上降低反應器內部懸浮污泥的濃度，減緩膜污染，氧傳遞過程中在生物膜上形成的濃度梯度生物膜產生好氧區(qū)、缺氧區(qū)、厭氧區(qū)。較長的污泥齡，交替性的好氧、缺氧、厭氧環(huán)境給污水的脫氮除磷創(chuàng)造了條件，與A/O、A2/O工藝相比流程更短?？梢?，填料膜生物反應器在處理船舶生活污水方面具有較大發(fā)展空間。

4 結束語

綜上所述，膜生物反應器與傳統(tǒng)處理裝置相比具有獨特的優(yōu)勢，在處理船舶生活污水中有廣闊的應用空間。

1) 將膜分離器裝置代替的沉淀池，節(jié)省了裝置的占地空間，優(yōu)化了船舶在復雜海況下的出水效果，同時膜較好的分離效果進一步優(yōu)化了出水水質，實現污水的循環(huán)使用，變廢為寶。

2) 膜生物較高的生物量加大了裝置的抗沖擊負荷的能力，較長的污泥齡為脫氮創(chuàng)造了條件，實現了污泥的零排放。

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