膜生物反應器技術在大型地埋式市政污水處理廠的應用

魯旭萍

摘要：經過多年的發展，我國的市政污水處理技術水平已經取得了長足的進步，現階段市政污水水利技術方法多種多樣，其中膜生物反應器自投運以來，在市政領域的應用價值越來越高。下文就膜生物反應器（MBR）技術在大型地埋式市政污水處理廠的應用作了具體闡述。

關鍵詞：膜生物反應器；大型地埋式；市政污水；應用

引言

與世界污水處理技術水平相比，我國污水處理廠的污水處理技術水平相對落后。由于社會經濟的發展，我國前些年興起的諸多化工產業對我國的水資源造成了長時間的惡劣影響。目前，我國有待于采取措施提高污水處理廠的運行效率，通過提高膜生物反應器技術在大型地埋式市政污水處理廠的應用水平，有利于提高污染物的降解率。

1膜生物反應器在國內的應用研究現狀

我國的膜生物反應器技術的研發雖晚于國外，但是最近幾年在技術應用方面與國外幾乎同步，并且在部分領域里處于世界領先水平。與此同時，隨著膜材料的不斷發展，生物反應器新工藝的開發和研究工作不斷深入，出現了許多新型的膜生物反應器，處理污水的范圍也在不斷擴大。

圖1描述了自從2006年以來中國膜生物反應器在市政領域的總處理能力的增長和大規模的膜生物反應器的積累。由圖可知，2010年底時總處理能力接近100萬m3/d。2014年底，投入運行的MBR系統累計理能力已近350萬m3//d。預計到2015年底，投入運行或在建的MBR系統累計處理能力將超過600萬m3//d。

2 MBR在大型地埋式市政污水處理廠的應用

2.1MBR工程廢水處理類型

截至2014年，市政污水占總處理規模的74%，工業廢水和受污染地表水則分別占18%和8%。可見目前市政污水仍是我國大型MBR的主要應用領域。在市政污水處理領域，大型MBR工程所采取的主流工藝為厭氧/缺氧/好氧-膜生物反應器（A2/O-MBR）工藝及其變形，以適應同步生物脫氮除磷的要求。A2/O-MBR工藝的變形包括UCT-MBR、分流式UCT-MBR與多級UCT-MBR等，主要是通過變換A/O池的排布方式、混合液的回流線路以及進水的分配方式而衍生得到。針對市政污水普遍C/N比偏低的問題，工藝設計的一大優化方向是通過節約碳源好氧消耗、增加內源碳利用，提升反硝化效率。當MBR工藝污泥齡較長、生物除磷不足以滿足要求時，往往輔以化學除磷。當MBR出水需要進一步深度去除COD時，由于MBR對BOD的充分利用導致出水可生化性不足，可采用臭氧等物化方式降解COD或提升其可生化性，以利于后續工藝（如曝氣生物濾池、反滲透等）的處理。在工業廢水領域，MBR技術被廣泛用于電廠、精細化工、石油化工、印染、煤化工和食品加工等多種廢水的處理。

2.2MBR在市政工業污水處理中的發展

2010年以前的大型MBR工業廢水處理工程主要集中在石化領域，廣東惠州大亞灣石化區污水處理廠（2.5萬噸/日，2006年投運）是典型代表。在實踐中，工業廢水處理MBR整體工藝主要由MBR單元與配套的前處理及后處理工藝組成。MBR發揮生物降解和膜截留的雙重耦合效果。前處理主要用于去除顆粒物、油脂和毒性物質，降低污染物濃度，并調節廢水pH和可生化性等指標，從而保障MBR的運行有條不紊；后處理則是根據最終出水要求，通過高級氧化、曝氣生物濾池、納濾、反滲透等工藝進一步去除MBR出水中的污染物和無機鹽。

在實踐中，根據水質的不同，前處理及后處理工藝有所區別。比如，污水處理廠通過油水分離器、氣浮等方式去除煉油廢水和屠宰廢水中的油類物質，通過酸堿調節去除電子廢水中的重金屬，通過水解酸化、UASB等厭氧工藝預先降低食品、煙草等高濃度有機廢水中的污染物濃度并提高其可生化性，通過混凝、吸附等方式降低石化廢水、煤化工廢水和精細化工廢水中的無機污染物和毒性物質濃度。

2.3膜生物反應器工藝流程

隨著城鎮化速度的加快，土地資源緊張，很難在污染較為嚴重的河道附近拿出大面積的土地來建設污水處理廠，不得已在居民區之中選址，所以在發展過程中，地埋式市政污水廠具有很大的應用潛力，在滿足使用功能的前提下，能夠減少對周圍居民的負面影響。在實踐中，考慮到現實條件的不同，地埋式污水處理廠的膜生物反應器工藝流程有所不同。比如，某市采用膜生物反應器污水處理工藝，全部工藝構筑物采用全地埋式布置，不僅可以節省占地面積，還提高了工程的環保效益。

在該工藝流程中，污水依次經過格柵、沉砂池、精細格柵、生化池、膜池處理，最后由產水泵提升、經紫外消毒后外排。生化池由厭氧池，缺氧池，好氧池和缺氧池組成。其具體工藝流程如圖2所示。該工藝設計的特點為多點進水，多點回流，可實現較高的脫氮率，可以實現對池容的高效利用，有利于提高污水處理廠的運行效率。

2.4A2/O膜生物反應器技術的優勢

A2/O膜生物反應器技術是一種應用價值比較高的技術，其優勢表現在以下幾方面：第一，根據進、出水的水質特點，將傳統的A2/O處理工藝與膜分離技術進行有機的結合，從而達到高標準的出水目標；第二，污水廠全部建于地下，占地面積小，不到相同規模傳統工藝污水處理廠占地的四分之一；第三，膜系統采用具有國際先進水平的膜組件清洗技術，大大降低了能耗，并全部采用裝配式模塊化設計，便于日常的管理維護；第四，通過膜的截留作用，實現微生物富集和共代謝作用，大大提高了生化效率，縮短了水力停留時間。由于生物處理后的泥水分離采用膜分離技術，因此出水水質優異、穩定；第五，生化池型及曝氣系統設計構思巧妙，盡可能地降低各種能耗，大量使用節能降耗機電產品，有效降低了污水廠的整體能耗；第六，設置完備的引風除臭系統，最大限度地避免對周圍環境造成二次污染，有比較高的環保效益。

結束語

污水處理工作是保護生態環境的重要手段，利于早日達成我國的可持續發展的戰略目標。從可持續發展的角度出發，污水處理廠在工作實踐中，不僅要求達到國家排放標準，還要在最大程度上實現廢水循環利用。基于此，大型地埋式市政污水處理廠應該優化利用膜生物反應器技術，并不斷提高其應用水平與價值，以提升污水處理廠的環保效益。

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