全地下式MBR 在高校生活污水處理中的應用

金炎龍屠朝輝魏正義

（1中國汽車工業工程有限公司 天津 300113 2洛陽規劃建筑設計有限公司 河南洛陽 471000 3博天環境集團股份有限公司 陜西西安 710001）

根據《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》，2015年我國高等教育及高等職業教育的在校生人數將達到4470萬人[1]，人均用水量93～133L/（人·d）[2]，預計高校用水量將達到415.71萬立方米，廢水回用將會大大節省水資源的消耗量。

高校用水的特點是學生用水量受季節、溫度影響較大，最大日用水量在9-10月，最大時用水量在晚上9：00-10：00[3]，日變化系數為2.6左右。校園生活污水主要污染物為COD、N、P等污染物[4]，廢水中的污染物濃度具有一定的不均勻性，秋冬季較高，春夏季較低，濃度高峰值主要集中在中午和午夜，清晨和傍晚濃度較低[5]。

某高校集中設置有8棟學生公寓、2個食堂，作為污水處理站的主要收水區域。所收集廢水以學生宿舍盥洗間洗滌水、學生澡堂洗浴水和學生食堂所排廢水為主，廢水排放量約為500m3/d。

針對廢水特性及廢水處理后的回用用途，采用MBR工藝對該部分生活污水進行處理，出水水質達到《城市污水再生利用城市雜用水水質》(GB/T 18920-2002)的水質標準[6]。

膜生物反應器（(Membrane Bioreactor，MBR)是把傳統活性污泥法和膜分離工藝結合起來的污水處理方法，用膜分離技術取代傳統的活性污泥法二次沉淀池，利用膜分離的截留作用提高活性污泥濃度。MBR工藝具有負荷高、水力停留時間短，出水效果好，產泥量低特點。

1 處理工藝

污水處理具體工藝流程圖見圖1。

圖1 工藝流程

2 設計水質及主要構筑物

2.1 設計水量、水質

所排生活污水水質指標如表1:

表1 生活污水水質表

污水站建成投入運行以來，一直滿負荷運行。2012年6月進行了工程驗收監測，監測結果顯示各項指標均達到城市雜用水水質指標(見表 2)。

表2 水質檢測結果

出水水質中的TN濃度較高，主要由于調節池中采用曝氣攪拌，增大了缺氧池進水DO濃度，導致脫氮效果較差；對出水TP要求較高的場合，需結合化學除磷措施。

2.2 主要構筑物設計參數

主要構筑物參數見表3。

表3 構筑物及參數

2.2.1 格柵井、集水池

在污水站進口格柵井設置了粗、細兩道格柵，粗格柵采用柵隙為10mm，細格柵采用柵隙為3mm；格柵后設置提升水泵，水泵出口設置Y型過濾器，防止毛發進入膜生物反應器內。

2.2.2 調節池

調節池設計為全地下式，有效容積為560m3。在調節池中使用鼓風機鼓風曝氣攪拌，用于增強污水混合效果，防止固體沉淀，水力停留時間28h。

2.2.3 缺氧池

缺氧池設計為全地下式，有效容積為87.5m3，水力停留時間為4.375h。缺氧池中中設置潛水攪拌機兩臺，用于回流液與進水混合。在缺氧的環境下，污水的硝酸鹽氮通過反硝化反應得以去除；之后污水自流進入好氧池。潛水攪拌器2臺，功率分別為1.5kw，設計功率為 34.3W/m3。

2.2.4 好氧池

好氧池設計為全地下式，有效容積為175m3，分為相同的三格，每格有效容積為87.5m3，水力停留時間共為8.75h。池內設置高效微孔曝氣器，保證好氧池中DO濃度在2mg/L以上。

2.2.5 MBR池

MBR池設計為全地下式，有效容積為118m3。MBR池放置的是專用于MBR的簾式膜組件，共設置10套膜組件，每套膜組件的膜面積為20m2，纖維膜絲內徑為0.7mm，外徑為1.2mm，設計膜產水量為2.4m3(水)/m2(膜面積).d。膜組件出水通過真空泵抽吸，抽吸操作間隔時間為20min。MBR池的污泥回流至缺氧池，少量的剩余污泥經干化處理后用于林木施肥。

設置硝化液回流泵，兩臺，流量為40m3/h，一用一備，硝化液回流比為200%。

系統共設置三臺鼓風機，每臺風量為8.32m3/min，兩用一備。一臺用于調節池攪拌，另一臺用于好氧池曝氣及膜組件沖刷。

2.2.6 消毒池

消毒池設計為全地下式，有效容積為10.78m3，水力停留時間為0.54h。MBR膜組件出水經過紫外消毒后進入消毒池。紫外消毒器采用型號為浸入式紫外消毒器UV3000PTP，共4根燈管，紫外輻射強度90μW/cm2，總功率176W，輻射時間為16.4s，流速0.4m/s。

2.2.7 清水池

清水池設計為全地下式，有效容積為420m3。經消毒處理后的清水排入清水池儲存，然后通過恒壓變頻供水裝置供給校區中水管網。

3 運行成本分析

中水處理成本包括日常運轉費(電費、藥劑費等)和設備維修費等，不計人工費。

3.1 電費：耗電量為570(kW·h)/d，以 0.56元 /(kW·h)計，則電費為320元 /d。

3.2 設備維修費：50元/d計。

3.3 設備折舊費：設備投資320萬元，設備折舊年限以10年計，則設備折舊費為876元/d。

綜上，總費用：1246元/d，噸水處理費：2.49元。

4 經濟效益與環境效益

該地區自來水費用為3.35元/m3，回用水處理成本為2.49元/m3，噸水可獲益0.86元，按500m3/d計，可獲益12.9萬元/a，并節約水資源1.5×105m3/a。

5 結語

采用全地下式構筑物能夠減少地面噪聲，同時能夠綠化美化周圍環境。MBR技術處理高校生活污水，對CODCr和BOD5的去除效果較好，出水水質優于《城市污水再生利用城市雜用水水質》(GB/T18920-2002)標準。污水調節池采用鼓風攪拌方式影響了脫氮效果，對于磷要求較高的場合需結合采取化學除磷措施。中水處理效益顯著，噸水處理費為2.49元，每年產生經濟效益12.9萬元。

[1]中共中央、國務院.《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》[M],人民出版社,2010.

[2]劉英,穆東雪,周建芝等.天津市普通高校綜合用水定額編制研究[J].給水排水,2010,36(6):78-81.

[3]葉霞,胡孟柳,肖光雨等.高校學生公寓用水量調查分析[J].給水排水.2011,37(3):79-81.

[4]鄧特剛,劉洪波,張宏偉等.中水回用工程在生態校園中的應用研究[J].環境科學與管理，2007,32（12）：82-85.

[5]時曉燕,黃鈺鈴,陳明曦,姚云鵬.校園生活污水水質變化規律研究[J].三峽大學學報(自然科學版).2005,27(6):535-538.

[6]周理君,曾石,楊奕.池曉峰生活污水回用工程MBR工藝設計及運行[J].污染防治技術.2010,23(5):103-105.