采用MBR處理工藝的再生水回用項目應(yīng)用實例

陳 彬

(上海復旦規(guī)劃建筑設(shè)計研究院，上海200433)

太湖水體日趨嚴重的富營養(yǎng)化問題已成為全社會廣泛關(guān)注的環(huán)境問題，環(huán)太湖流域的昆山市陸家鎮(zhèn)用水量及排水量逐年增加，水資源的供需矛盾愈加尖銳，因此升級擴建現(xiàn)有昆山市陸家鎮(zhèn)污水廠顯得迫在眉睫。

1 工程概況

昆山陸家污水處理廠位于夏駕河與滬寧高速的夾角處，原設(shè)計總規(guī)模為2．50×104m3/d，一期已實施1．25×104m3/d，采用A/A/O工藝，設(shè)計出水水質(zhì)為一級B標準。考慮到陸家鎮(zhèn)近年污水量增加迅速，太湖流域水環(huán)境容量接近飽和及可利用水資源日益緊缺，二期工程設(shè)計規(guī)模擴大至1．50×104m3/d，出水作為陸家鎮(zhèn)市政、景觀和工業(yè)用水水源。

2 設(shè)計進、出水水質(zhì)

二期工程設(shè)計進水水質(zhì)參照現(xiàn)狀進水水質(zhì)確定，設(shè)計出水水質(zhì)為《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級A標準，以滿足回用水水質(zhì)要求，二期工程的設(shè)計進出水水質(zhì)如表1所示。

表1 設(shè)計進、出水水質(zhì)Tab．1 Design Quality of Influent and Effluent

3 總體設(shè)計思路

二期工程可用占地面積只有1公頃左右，因此采用占地省、出水水質(zhì)可靠的 MBR工藝是優(yōu)先選擇［1］。

生物處理工藝采用多模式A/A/O工藝，多模式A/A/O工藝可靈活調(diào)整運行模式，通過不同的回流比、回流點和進水點的組合，可實現(xiàn)傳統(tǒng)A/A/O、分點進水倒置A/A/O、改良A/A/O等運行模式，具有運行靈活、對水質(zhì)變化適應(yīng)性強，在工程應(yīng)用中有極大的靈活性［2］，如在青島、廈門等城市的工程實例中取得了良好運行效果［3，4］，同時在 MBR 工藝應(yīng)用研究領(lǐng)域也得到多方的肯定［5］。

出水總氮指標是達到一級A水質(zhì)的主要難點［6］。為了進一步強化二期工程的脫氮效果，保證出水總氮的達標排放，在多模式A/A/O工藝基礎(chǔ)上，二期工程在生化池特別增設(shè)一個兼氧池，兼氧池同時設(shè)置曝氣管和攪拌機，這樣可根據(jù)進出水水質(zhì)的變化靈活調(diào)整運行狀態(tài)，可好氧曝氣，也可缺氧脫氮或低氧同步進行硝化反硝化。MBR工藝生物池活性污泥濃度高，對于進行低氧同步硝化反硝化有很大的優(yōu)勢，因此二期工程兼氧池常態(tài)不曝氣或少量曝氣并保持攪拌狀態(tài)，控制溶解氧濃度在1 mg/L左右，設(shè)置碳源補充裝置，在碳源不足時間歇補充易降解碳源，并延長污泥齡至25 d，為兼氧池實現(xiàn)低氧同步硝化反硝化創(chuàng)造良好的微環(huán)境［7］。

二期工程預(yù)留加藥除磷裝置，在生物除磷難以達標的情況下補充化學除磷以保證出水總磷達標。

經(jīng)過平均孔徑為0．04 μm的膜組件過濾后的出水細菌指標已可達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級A標準，無需另行消毒殺菌［8］。工藝流程末端設(shè)置臭氧接觸池對MBR出水進行臭氧氧化以保證出水水質(zhì)的穩(wěn)定性和高品質(zhì)。

4 工藝流程

2．75×104m3/d的原水通過進水泵房提升后經(jīng)沉砂池配水，1．25×104m3/d進原一期A/A/O生化處理系統(tǒng)，1．5×104m3/d經(jīng)膜格柵池后進入 MBR工藝處理單元進行生化處理和泥水分離，MBR出水進行臭氧氧化后最終出水作為陸家鎮(zhèn)再生水回用水源，具體工藝流程如圖1所示。

圖1 二期工程處理工藝流程Fig．1 Flow Chart of Treatment Processes of Phase II Project

5 工程設(shè)計

5．1 進水泵房

進水泵房和一期工程合用，新增2臺潛水泵，性能參數(shù):Q=500 m3/h、H=12 m、N=30 kW。

5．2 曝氣沉砂池

二期工程采用MBR工藝，對污水預(yù)處理要求高，原旋流沉砂池沒有足夠的運行水頭來滿足污水預(yù)處理的要求，故需新建曝氣沉砂池1座，處理規(guī)模為2．75 ×104m3/d，平面尺寸為 26．5 m ×7．7 m，有效水深為2 m，設(shè)計停留時間約5．0 min，設(shè)計曝氣量為 6．1 m3/min。

5．3 膜格柵池

為避免污水中雜質(zhì)對膜的損傷，在沉砂池后增設(shè)膜格柵池，進一步過濾污水中的細微固體雜質(zhì)，設(shè)計尺寸為9．5 m×3．65 m，設(shè)置板式膜格柵機2臺，B=1 200 mm，篩選孔直徑為 2 mm，N=1．1 kW，配套沖洗水泵 2 臺，Q=21．6 m3/h、H=50 m、N=7．5 kW，1用1備。

5．4 MBR 工藝

MBR工藝主要設(shè)計參數(shù)如表2所示。

表2 MBR工藝主要設(shè)計參數(shù)Tab．2 Main Design Parameters of MBR Process

續(xù) 表

膜分離池主要功能是進行泥水分離，設(shè)置MBR膜組件系統(tǒng)及配套的出水、反洗、清洗、曝氣、吊裝等系統(tǒng)。MBR膜池內(nèi)的曝氣有兩個用途:一是用于膜組件周圍的氣水振蕩，保持膜表面清潔;二是提供生物降解所需要的氧氣。生物降解后的水在濾液自吸泵的抽提作用下通過MBR膜組件，濾過液經(jīng)由MBR集水管匯集送到臭氧接觸池。通過膜的高效截留作用，全部細菌及懸浮物均被截流在膜池中，可以有效截留硝化菌，使硝化反應(yīng)順利徹底進行，最大限度地去除氨氮;同時可以截留難以降解的大分子有機物，延長其在反應(yīng)器中的停留時間，使之得到最大限度的降解。MBR膜組件下部設(shè)置專用的曝氣系統(tǒng)，吹掃抖動膜元件，以緩解膜元件周邊的污泥濃度累積。

剩余污泥通過剩余污泥泵定期排出，可控制生化系統(tǒng)內(nèi)活性污泥的濃度和污泥齡。為了保證MBR膜組件有長期穩(wěn)定的水通量，設(shè)定了專有的清水反洗、化學反洗及化學清洗程序?qū)δそM件進行定時清洗。

膜系統(tǒng)主要設(shè)備組成如下。

膜過濾單元:中空纖維膜組件 20套，Q=750 m3/h，孔徑為 0．04 μm;透過液抽吸泵 4 臺，Q=228 m3/h、H=11．5 m、N=11 kW，變頻控制;污泥回流泵4 臺，Q=625 m3/h、H=5．0m、N=15 kW，變頻控制;化學清洗單元:反沖洗水泵2臺，Q=350 m3/h、H=12．5 m、N=18．5 kW，變頻控制;化學藥劑儲存及投加單元:檸檬酸、次氯酸鈉、醋酸鈉、三氯化鐵加藥系統(tǒng)各1套;壓縮空氣單元:1套，Q=1．68 m3/min、P=0．75 MPa、N=11 kW。

5．5 臭氧接觸及清水池

臭氧接觸池及清水池設(shè)計尺寸為12．2 m×10．3 m ×6．8 m，有效水深為 6 m，臭氧接觸反應(yīng)時間為30 min，清水池停留時間為30 min。

5．6 綜合設(shè)備間

綜合設(shè)備間平面尺寸為28．5 m×12 m，生化池鼓風機3 臺，Q=47 m3/min、P=7 m、N=90 kW，2用1備;膜池鼓風機3臺，Q=70 m3/min、P=5 m，N=90 kW，2用1備;同時設(shè)置臭氧發(fā)生系統(tǒng)1套，Q=1．5 kgO3/h、∑N=41 kW。

5．7 污泥處理

二期工程污泥產(chǎn)量為480 m3/d，脫水后污泥為24 t/d(含水率80%)，采用帶式污泥濃縮一體機進行污泥脫水。

6 技經(jīng)指標

二期工程投資額為4 041萬元，污水能耗指標為0．56 kW·h/m3。

7 工程運行近況

二期工程2014年的平均進出水水質(zhì)如表3所示。由表3可知在高污泥濃度和低處理負荷的情況下，污水的好氧氧化和硝化作用進行得比較徹底，通過合計600%的污泥內(nèi)外回流比和設(shè)置兼氧池促成低氧同步硝化反硝化反應(yīng)的進行，反硝化脫氮效果也比較理想，工程實際運行效果和設(shè)計設(shè)想比較吻合，總體運行效果良好。

表3 2014年實際進出水水質(zhì)Tab．3 Actual Water Quality of Influent and Effluent in 2014

二期工程生化池污泥濃度達到7 g/L以上，生化池水面局部分布有死泥層，在以后的工程實踐中可采取增設(shè)撇泥管加以去除以改善視覺效果。

8 結(jié)論

昆山陸家污水處理廠二期擴建及再生水回用工程采用MBR工藝，生物處理采用多模式A/A/O工藝，活性污泥濃度高，運行模式靈活多變，出水水質(zhì)穩(wěn)定可靠，達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)一級A標準，可滿足回用水水質(zhì)要求。

［1］江蘇省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳．江蘇省太湖流域城鎮(zhèn)污水處理廠提標建設(shè)技術(shù)導則［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2010年

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