MBR工藝在村鎮(zhèn)分散生活污水處理工作中的應(yīng)用

（中鐵二十四局集團西南建設(shè)有限公司，四川成都 610052）

MBR稱膜生物反應(yīng)器，基本特點為污水處理效率高、品質(zhì)好，通過與遠程監(jiān)控系統(tǒng)對接，可顯著提高日常管理的便捷化水平，是解決農(nóng)村地區(qū)污水處理問題的重要手段，有必要從鄉(xiāng)鎮(zhèn)的污水處理狀況出發(fā)，以合理的方式應(yīng)用MBR工藝。

1 工程概況

某市多個下轄鄉(xiāng)鎮(zhèn)現(xiàn)階段均未建設(shè)污水處理站，居民生活污水排放形式粗放，未經(jīng)過處理直接排至蓋板或溝渠，借助地勢的高低差流入周邊水體，造成水體污染，惡化了區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境，威脅了村民飲用水安全。在社會經(jīng)濟全面發(fā)展的大環(huán)境下，農(nóng)村居民生活水平提高，因此，生活用水量較以往有較大幅度增加，出現(xiàn)污水排放量有增無減的趨勢，地表水和地下水的品質(zhì)逐步惡化。應(yīng)用新型MBR工藝，對農(nóng)村生活污水處理工作具有重要作用。

2 MBR污水處理工藝概述

MBR即膜生物反應(yīng)器關(guān)鍵在于膜分離設(shè)備，在該裝置的作用下處理生化反應(yīng)池內(nèi)的污水，具有截流活性污泥和大分子有機物的效果。

相較于傳統(tǒng)方法，MBR無須設(shè)置二沉池，污水處理全流程中生物反應(yīng)器均可維持在較好的工作狀態(tài)，尤其在處理有機物和氨氮方面具有良好的表現(xiàn)。

MBR裝置對場地要求較低，避免了占地面積過大的問題，可維持低污泥負荷運行狀態(tài)，有助于減少污泥排放量。MBR工藝除了可充分發(fā)揮膜分離的透過性優(yōu)勢外，還可借助生物處理手段達到有效回用的效果。

生活污水MBR處理工藝如圖1所示。

圖1 生活污水MBR處理工藝

（1）在格柵的篩除作用下可去除大量雜物，污水轉(zhuǎn)入調(diào)節(jié)池，其內(nèi)部配置了提升泵，利用該裝置提升污水進而轉(zhuǎn)入兼氧區(qū)，此環(huán)節(jié)主要處理降解難度偏高的大分子有機物。通過內(nèi)部微生物的分解作用，產(chǎn)生豐富的小分子物質(zhì)，出水并轉(zhuǎn)入MBR區(qū)，最終實現(xiàn)對有機污染物的深度處理，以達到完全氧化分解的效果[1]。

（2）處理流程中，MBR區(qū)具有重要作用，硝化液可回流至兼氧區(qū)，進一步硝化脫氮。

（3）大量的泥水混合液在膜的作用下得以分離，產(chǎn)生的污泥被截流，剩余的清水經(jīng)過紫外線消毒處理后匯聚至清水池。污水處理流程中，MBR區(qū)的污泥堆積量小，根據(jù)實際情況利用吸污車外運。

3 MBR工藝在村鎮(zhèn)分散生活污水處理中的應(yīng)用

MBR工藝核心組成在于“預(yù)處理+調(diào)節(jié)池+倒置AAO+膜池”，根據(jù)案例中農(nóng)村居民生活污水的產(chǎn)生情況，生化部分和膜池采取一致的設(shè)計方式，平均水量設(shè)置為300 m3/d，配置一組生化構(gòu)筑物。

以1.5的變化系數(shù)為準，在前述基礎(chǔ)上確定預(yù)處理設(shè)施正常狀況下處理水量450 m3/d。

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)

4 MBR工藝的具體施工應(yīng)用

本案例中，選擇倒置AOO+CFM膜池相結(jié)合的方式，兩者共同創(chuàng)建了MBR工藝體，建設(shè)過程中要求各建筑物共壁，再該處適量開孔，實現(xiàn)彼此間的有效連接。

4.1 參數(shù)選取

不同于傳統(tǒng)AAO，此處所提及的倒置AAO工藝對于缺氧池的布置方式做出了調(diào)整，將其置于厭氧池前，省去了原本位于前端的初沉池，為缺氧段反硝化細菌營造良好的環(huán)境，為其提供充足的可生化碳源，使其可高效反硝化脫氮，避免了投加外加碳源的情況。

工藝參數(shù)的設(shè)計為平均設(shè)計流量為300 m3/d；進水BOD5負荷為50 kg/d；缺氧池泥齡為7.5 d；反硝化泥齡與總泥齡比值為0.3；生化池污泥濃度為5.5 g/L。

對于厭氧池的池容設(shè)計，綜合參考類似項目的經(jīng)驗，認為在膜的作用下，對污泥具有較為顯著的濃縮作用，相較普通生化工藝而言，污泥質(zhì)量濃度可得到大幅提高，最終設(shè)置為5.5 g/L。

4.2 膜池設(shè)計及清洗

4.2.1 膜池設(shè)計

居民產(chǎn)生的生活污水經(jīng)過管道的引流后轉(zhuǎn)移至生化池，由于生化池和膜池間的連接采取底部開孔的方式，污水將在池體內(nèi)發(fā)生持續(xù)流動，轉(zhuǎn)移到陶瓷膜池。

有機中空纖維膜均配套了膜格柵，陶瓷平板膜具有良好的抗污堵表現(xiàn)，考慮運行穩(wěn)定性要求，完成生化段的處理工作后，出水經(jīng)過膜格柵的途徑，方可轉(zhuǎn)移到膜池，可有效清理污水中的毛發(fā)[2]。

根據(jù)區(qū)域內(nèi)污水處理需求進行計算，選擇配置8座膜塔的方式，共分為2列，各膜塔尺寸保持一致，L為638 mm，B為624 mm，H為2.33 m。將所有膜塔間距均設(shè)為180 mm，進一步求得膜池尺寸，即L×B×H=3.5 m×4.0 m×4.0 m，充分發(fā)揮自吸泵的作用，可達到對污水負壓抽吸的效果。

完成此環(huán)節(jié)的過濾處理后，出水進入產(chǎn)水池，部分產(chǎn)水可兼并發(fā)揮反洗水的作用，由此實現(xiàn)對膜組件的反洗。回流泵和污泥泵是構(gòu)成膜池的關(guān)鍵裝置，在此類泵的作用下回流污泥或?qū)⑵滢D(zhuǎn)移至設(shè)備外部，以便進入后續(xù)處理環(huán)節(jié)。

（1）單個周期持續(xù)時長設(shè)為10 min，經(jīng)過9 min的持續(xù)抽吸后暫歇15 s，進入反洗環(huán)節(jié)并持續(xù)30s，最后暫歇15 s，由此完成一個周期的運行。

（2）兩類泵裝置均選擇的是自吸式離心泵，可兼顧流量和壓力兩方面的使用要求。通過周期運行的程序，有助于提高過濾的穩(wěn)定性，膜通量可有效恢復(fù)，維持在較合理的水平，出水穩(wěn)定性得以提高，減少了膜堵現(xiàn)象。

4.2.2 陶瓷平板膜清洗

在MBR工藝中，為確保陶瓷膜的通量可維持在較合理的區(qū)間內(nèi)，定期的藥劑維護清洗是較為關(guān)鍵的工作。此處選擇次氯酸鈉、檸檬酸，將兩者共同用于陶瓷膜的清洗工作中。次氯酸鈉藥劑主要作用在于清洗有機物和微生物；檸檬酸是無機礦物質(zhì)的有效清洗藥劑。通過兩類藥劑，可提高膜表面的清潔度，考慮到藥劑用量要求，本系統(tǒng)選擇了2個容積均為40 L的儲罐，分別用于存放兩種藥劑[3]。

次氯酸鈉呈液體狀，通過合理的配制方式，使其濃度滿足使用要求，借助機械隔膜計量泵的作用，基于脈沖的方式將該液體轉(zhuǎn)移到管道混合器，再通過反洗水泵將其均勻灑布在陶瓷膜表面，根據(jù)藥劑的雜物處理效果，建議清洗工作每周執(zhí)行1次。

4.3 MBR污水處理裝置的配置

MBR污水處理裝置是順利完成生活污水處理的關(guān)鍵，包含了缺氧池和膜池兩部分，可去除氨氮、有機物等，選擇全地埋玻璃鋼罐體，主要尺寸要求為直徑2.0 m、長3.6 m。分別設(shè)置各段的水力停留時間，具體包含缺氧池的3.0 h和膜池的7.1 h。

5 MBR工藝應(yīng)用的效果

基于倒置AAO+CFM膜池相結(jié)合的方式，形成的MBR處理體系實際應(yīng)用效果良好，案例區(qū)域的分散生活污水得到有效的處理。作為傳統(tǒng)的MBR工藝，難以有效去除TN，正常狀況下具備的去除率＜65%。通過倒置AAO的工藝，可顯著提高缺氧池的運行效率，使其獲得豐富的有機碳源，反硝化速率大幅提高。厭氧池成為污泥回流的重要裝置，最終取得的除磷效果較為良好。

在MBR工藝的支持下，有助于提高污水水質(zhì)，正常狀態(tài)下膜通量可達到17.5～22.5 L/（m·h）。污水處理流程均具有自動化運行的特點，無須人員的參與，日常管理工作量隨之減少。

6 結(jié)語

綜上所述，基于MBR工藝，根據(jù)案例區(qū)域內(nèi)經(jīng)過處理后的水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果可知，多類物質(zhì)的去除率均可維持在較高的水平，如BOD5可達97%，水質(zhì)達到污水一級A排放標準，總體應(yīng)用效果較好，是各類農(nóng)村分散生活污水處理工作的重要參考。