倒置A2／O+MBR處理礦區(qū)生活污水的運行特性

趙曙光1，姜志琛2，樊耀波·，吳瓊3，魏源送，，劉曉霞。

(1．中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心，北京100085； 2．中國礦業(yè)大學dE京)化學與環(huán)境工程學院，北京100083
3一E京碧水源科技有限公司，北京102206； 4．汾西宜興煤業(yè)有限責任公司，山西孝義032302)

摘要：介紹了倒置A2／O+MBR工藝處理礦區(qū)生活污水工程的設計與調試，考察了工藝的運行特性、膜污染控制方
法及效果。結果表明，倒置A2／O+MBR X-藝處理生活污水的效果穩(wěn)定高效，抗沖擊負荷能力強，出水COD、SS、
NH，一N、TN、TP、BOD；等主要水質指標可達到和優(yōu)于國家城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準(GB 18918--2002)一級
A標準；MLSS質量濃度在9 000 mg／L以下，保持SRT為30 d條件下，在線清洗和體外化學清洗可保證污水處理系
統的正常穩(wěn)定運行。倒置A2／O+MBR工藝處理礦區(qū)生活污水具有較大的適用性，可大規(guī)模推廣應用。

關徹：倒置A2／O；MBR；礦區(qū)生活污水；膜污染


中圖分類號：X799．3；TQ028．8 文獻標識碼：B 文章編號：1
000—3770(2013)06—0121．004


與常規(guī)A210(厭／缺／好氧)工藝相比，倒置
A2／O工藝(缺／厭／好)具有更優(yōu)的脫氮除磷效果，
并且由于只有一個污泥回流，可大大減小運行能耗。
倒置A2／O工藝已應用于實際工程的改造，取得了良
好的經濟效益[14]。
倒置A2／O—MBR(厭／缺／好氧一膜生物反應
器)組合工藝，具有結合倒置Az／O和MBR兩工藝
優(yōu)勢、彌補相互自身不足、可取得更好處理效果和減
少工程占地面積的特點。在生活區(qū)用地緊張，污染源
復雜且嚴重，排放標準日益嚴格的礦區(qū)尤其具有適
用性。但目前此工藝研究大多處在小試階段，倒置
A2／O—MBR工藝在煤礦礦區(qū)生活污水的應用尚未見
報道。本文就倒置A2／O—MBR組合工藝處理礦區(qū)生
活污水設計、調試、運行、膜污染控制方法及效果進
行探討，對排泥和膜清洗技術維護系統的正常穩(wěn)定
運行效果進行了考察lSl，獲得了該工藝的關鍵設計、
運行和膜污染控制參數。研究結果可為倒置
A2／O—MBR工藝研究及在礦區(qū)生活污水處理中的規(guī)
模化推廣應用提供科學依據和技術參考。


1廢水來源及水質水量
本文研究的倒置A2／O—MBR工程設計污水處
理能力：450 m3／d，設計平均運行流量20 m3／h；原水
來自某礦區(qū)的生活污水，水質指標：COD為350～
400 mg／L；BOD5為150～200 rag／L；NH3-N質量濃
度為15～30 mg／L：TP質量濃度為1～3 mgm；SS質
量濃度為1004200 mgm；pH為6．5～9。出水經紫
外消毒后的水質要求達到國家標準[6]中的一級A標
準，可回用于廠區(qū)綠化、沖洗地面等雜用水。
2工藝設計
2．1工藝渡程
廢水處理的工藝流程圖如圖1所示。
污泥排出及處置污泥回流唾}咂殛圈崞—砷l。謇徽，
籬渠—豳慳型圃一匝圃卜鹵
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圖1 倒置A2／O—MBR礦區(qū)生活污水工藝流程
Fig．1 Flow diagram ofthe inverted A2／O—MBR process for
treatment ofdomestic sewage in a mining area
工藝流程：生活污水經自動機械格柵機后進入
集水井內，集水井的污水經一級提升泵進入設有水
下攪拌機的調節(jié)池，再經二級提升泵，通過毛發(fā)聚集
器與MBR池回流污泥匯入DN400管道混合器，經
充分混合后流入缺氧池前端，再經厭氧處理后進入

收稿日期：2012．12—12


基金項目：國家自然科學基金“MBR流場、傳質與能耗的相互關系研究”(51278483)；院地合作項目“新型低能耗膜生物反應器污水資
源化工程應用”(50678168)
作者簡介：趙曙光(1975--)，男，博士，高級工程師，研究方向為礦井水處理及MBR技術的工程應用；E-mail：zs92509@126．com
聯系作者：樊耀波，研究員；E—mail：ybfan@rcees．ac．ca


122 水處理技術第39卷第6期
好氧MBR池，形成倒置A2／O工藝流程。
2．2主要構筑物
主要構筑物的設計參數見表1，其中地下設備
間為供水設備安放之處。工程占地總面積為121 m2，
處理噸水占地面積僅為O．27 m2／d。
表l倒置A2／O-MB主要單元設計參數
Tab．1 The structural parameters of main tanks in the inverted
A2／O—MBR process
2．3主蔓設魯
機械格柵：HF300，流量30 m3／11，1個，進水口，1
用；毛發(fā)聚集器：MF．50，流量50 m3／h；2個，調節(jié)池
頂，l用1各；一級提升泵：WQ2120．202，流量20
m3／h，楊程9m，功率1．1kW，2個，集水井內，1用1各；
二級提升泵：WQ2120．202，流量20m3／h，楊程9 m，功
率1．1 kW，2個，調節(jié)池內，1用1備；混合液回流泵：
WQ2175．412，流量80 m3，11，楊程9 m，功率4 kW，2
個，MBR池內，l用1備；污泥泵：WQ2120．201，流
量10 m3／h，楊程9 m，功率1．1 kW，2個，MBR池內，
l用1備；膜抽吸泵：GMP31—50，流量12 m3／h，楊程
8 m，功率0．75 kW，4個，清水池頂，2用2各；膜組
件：SADFl5，1．2mxl．4mx2．5m，2組，MBR池，2用；在
線清洗裝置：SZ037，中1．1 mxl．2 m，PE，2座，厭氧池
頂，1用1備；PAC加藥裝置：AHA32，多1．1 mxl．2 m，
PE，2個，厭氧池頂，1用1備；鼓風機：XSR一80，流量
3．5 m3／min，ap=49 kPa，功率5．5 kW，3個，缺氧池
頂，2用1備；紫外消毒器：UTX．WWM一18V，流量
50m3／h，1個，清水池頂，1用。
2．4主要處理系統
2．4．1預處理系統
預處理系統包括自動機械格柵和毛發(fā)聚集器。
自動格柵柵條間隔5～6 mlYl，可將大塊雜質攔截，
毛發(fā)聚集器內過濾孔徑為2 mm，可清除污水中的
大部分毛發(fā)絲。預處理系統是為了防止細小纖維絲
及毛發(fā)纏繞在膜絲上而嚴重影響MBR系統的正常
運行。預處理是保證膜系統正常運行較關鍵環(huán)節(jié)。
2．4．2倒置A2／O系統
倒置A2／O水處理系統包括缺氧、厭氧、好氧三
部分，是脫氮除磷的核心部分。MBR池內設回流泵
和排泥泵，可使活性污泥回流和控制MBR池內的
污泥濃度，好氧MBR池內安裝了2套膜組件。缺氧
池內設間歇曝氣可防止污泥在其底部大量沉積。
2．4．3 MBR系統
MBR系統包括膜組件、曝氣裝置及出水系統。
設兩套膜組件，每套含15片膜片，膜的總面積為
900 m2，設計的膜通量為22L／(m：·h)，膜材質為PVDF；
公稱孔徑為0．4¨m；膜絲內徑／’外徑：1．0 mm／2．8
mm；組件尺寸2 mxl．25 rex0．3 m；面積為30 m2／
片；膜絲長度2m。采用了浸沒一體式MBR，膜組件
內曝氣引起其內外混合液密度差異形成了循環(huán)水力
流態(tài)，不僅使可降解的污染物與富氧的活性污泥不
斷地充分接觸而得到有效降解，并且使膜絲周圍水
力流態(tài)由靜態(tài)變?yōu)閯討B(tài)，使死端過濾變?yōu)殄e流過濾
大大延緩膜污染上升速度。
在抽吸泵的作用下，混合液經膜完成泥水分離，
清水進入清水池。抽吸泵采用的是普通的離心泵，其
位置比MBR池正常運行液位高出2 m以上，膜組件
出水系統啟動至正常運行相當困難。在集水總管與抽
吸泵的進水管路之間安裝了專利技術[7】裝置，可解決
了膜組件出水系統的快速啟動與穩(wěn)定運行問題。
2．4．4清洗系統
本工程采用2套在線清洗系統和一個膜清洗池，
每套在線清洗系統包括一個貯液桶，一臺攪拌機、一
臺白吸泵及其與抽吸泵前的吸水管路相連的加藥管
道。按一定的操作程序，在線清洗系統可把藥液反向
注入膜組件內，達到在線清洗的目的。另外，MBR池
上方設置了起重裝置，用于膜組件的提升便于膜片拆
卸。膜片拆下后可放入膜清洗池內進行浸沒清洗。
2．4．5控制系統
當每臺設備可就地控制、集中控制和遠程控制。
集中控制有自動、手動兩種控制方式。自動控制程序
由集中控制柜內的PLC設定，而PLC的數據和指
令經以太網與工控機交互通訊可實現遠程控制。
3工程調試及運行特性
3．1工程調試及運行
首先進行清水調試，處理好有滲漏的池子，每臺
設備經單機試運轉排除故障后處于正常狀態(tài)。清水
調試后，好氧池內充入生活污水，并投入接種的活性
污泥，使池內的MLSS的質量濃度不低于1 000


趙曙光等，倒置A2／O+MBR處理礦區(qū)生活污水的運行特性123
merlE。調節(jié)膜組件的曝氣強度為35．7 Nm3·／(m2．h1，
2 d后，啟動運行l(wèi)套膜組件的出水系統，運行流量
為4 m3／h，膜通量為8．8 L／(m2·h)；監(jiān)測污泥濃度、
NH3一N的變化情況。隨時間推移，MBR池內污泥的
顏色由黑變淺灰再到深灰色，絮狀污泥在不斷增加，
投入的黑臭的污泥漸漸變?yōu)樯�發(fā)土腥昧的成熟污
泥。運行11 d后，污泥質量濃度達到3 000 m璣以
上，NH，一N降至l mg／L以下，此時出現大量的后生
動物，活性污泥的培養(yǎng)基本完成。啟動2套膜出水系
統，運行流量為7．2 m3／h(膜實際運行平均通量為
16 L／(mz·h))左右，開啟污泥回流泵形成倒置A2／O
的工藝狀態(tài)。監(jiān)測污水進出水水質、MBR污泥性
狀、污泥濃度及TMP，根據結果隨時調整運行參數，
保證系統的正常穩(wěn)定運行。
3．2運行特性
3．2．1運行處理效果
2010年11月開始調試與運行，2011年3月水
質指標方可檢測，該工程已經運行了130 d。以下的
數據為201 1年3月至201 1年12月的數據。COD、
SS、NH，一N的去除效果如圖2～圖4所示。去除效果
統計見表2，TN、TP、BOD，的去除效果見表3。結果
表明，倒置A2／O+MBR工藝處理生活污水效果穩(wěn)定
高效，抗沖擊負荷能力強，其處理后的出水水質指標
基本達到或優(yōu)于國家標準16]的一級A標準，達到了
設計要求。
1000
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0
運行時問／d
圖2 COD去除效果
Fig 2 The removal effect ofCOD
運行時州／d
圖3 SS去除效果
Fig．3 The removal effect ofSS
100
80
亭
6()霉
塑
40粕
2()
0
0
運行時間，d
圖4 NH，．N去除效果
Fig．4 The removal effect ofNH3一N
表2 COD、SS、NH3．N的去除效果
Tab．2 The statistics ofremoval effect ofCOD，SS and NHs—N
項目
COD／
(mg·L。)
范圍餐
p(NH3一N)／
(mg·L-1)
范圍握
p(SS)／
(mg·L。1)
范圍磬
進水144～705 348．3 23．8～28．6 25．3 2～141 27．6
出水6．9～58．3 32．5 0．1～12．5 O．46 0～1．5 <1
去除率脫84．5～98．7 89．3 65．5～98．6 97．9 99．5～99．8 99．7
表3 TN、TP、BOD，處理效果
Tab．3 The removal effect ofTN，TP and BOD5
3．2．2污泥特性
當MBR池內的污泥質量濃度大于9 000 mg／L
時，啟動排泥泵控制MBR池內的污泥質量濃度在
9000mg／L以下，經計算，SRT應保持在30d。對污
泥的MLSS、SV、SVI監(jiān)測的結果如圖5和圖6所
示。SV和SVl分別為51％--99％和51～158 mL／g。
500(1
712000
二900()
∽
三600(I
3()0{：
00 50 200 250 300 350 40(1 450
運行時間／d
圖5 MLSS的變化
Fig．5 The variation ofMLSS
3．2．3膜污染發(fā)展及控制
TMP是表征膜污染程度的指標，TMP超過30
kPa后，需對膜組件進行體外浸沒化學清洗。TMP的
奉、簪籃峭
Ⅲ
∞
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萬方數據
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—————————————————————————————————————————————————————————————————————————————一一——
運j J。時M／d
圖6 SV、SVl的變化
Fig．6 The variation ofSV，SVI
變化見圖7，圖中A、B是指2次體外浸沒化學清洗
點，時間間隔為半年，藥劑為質量分數O．3％的次氯
酸鈉溶液。由A、B前后TMP變化可知，體外浸沒清
洗比較徹底。A．B間采用在線清洗方式，清洗藥劑采
用質量分數為0．03％的次氯酸鈉溶液，藥劑量按2
L／m：膜面積計算，頻率為l周1次。比較A—B與A
之前(未在線清洗)的TMP發(fā)展情況可知在線清洗
作為日常維護的措施對膜污染控制有顯著的效果。
運ij時劃／d
圖7 TMP的變化
Fig．7 The variation ofTMP
4經濟效益分析
人工費0．89元／t；電費0．46元／t；藥劑費0．05
元／t；合計1．4元／t。處理生活污水的噸水運行成本
為1．4元，礦區(qū)的自來水按1．6元／t計算，不計算排
污費，直接產生經濟效益0．2元／t水。


5結論與建議
倒置A2／O+MBR工藝處理生活污水效果穩(wěn)定
高效，抗沖擊負荷能力強，出水COD、SS、NH3一N、
TN、TP、BOD，等主要水質指標可達到和優(yōu)于國家
城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準(GB 18918—
2002)一級A標準。倒置A2／O+MBR工藝處理礦區(qū)
生活污水具有較大的適用性，可大規(guī)模推廣應用。
控制MLSS質量濃度在9 000 mg／L以下，保持
SRT為30 d，并進行在線清洗和體外化學清洗，可
保證水處理系統的正常穩(wěn)定運行。
建議對排泥改變污泥特性延緩膜污染的機理進
行更系統與深入的研究，可探索排泥控制膜污染技
術的理論問題，為MBR工程應用的膜污染控制提
供科學依據和技術支撐。


參考文獻t
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APPLICATION OF REVERSED A2／O COMBINED MBR PROCESS FOR TREATMENT OF DOMESⅨSEⅥ乃蛾玳A刪G AREA
Zhao Shuguan91，Jiang Zhichen2,Fan Yaob01，Wu Qiongs，Wei Yuansong‘，Liu Xiaoxia4
(J．Research Centerfor Eco-Environmental Sciences，Chinese Academy ofSciences．Beiiing 100085；
2．School of Chemical and Environmental Engineering,China Unb：ersity of Mining Technology,Beijing 100083,China,．
3．Beijing Odginwaer 70c^，lof99y Co．Ltd．，Beqing 102206,China；4．Fengxi Yixing Mining Industry Group Co．Ltd．，Xiooyi 032302,Chin口) 朋刪Hereweintroducedthedesignandoperationofthe reversedA2／OcombinedMBR(A2／O．MBR)processfortreatmentofdomestic sewageina
miningarea．Theoperatingcharacteristicofthisprocess，controlmethodsandeffectofmembranefoulingwerealsoinvestigated．The resuIts showedthatthe
performance ofthe A2／O·MBR process was stable，efficient and with strong resistance to impact load．The quality ofeffluent(COD,SS,NH3．N,TN,TP,BODs)
metorbetterthanthenational standardclass 1Acriteriaspecifiedindischarge standardofpollutantsformunicipalwastewatertreatmentplant(GB 18918--
2002)． When the MLSS<9 000 mg／L and SRT=30 d， on-line cleaning and in vitro chemical cleaning can guarantee the normal and stable oDeration of
A2／O—MBRsystem．Itis shownthattheA：／O·MBRprocessisapromisingtechnologytobeappliedintreatmentofthedomestic sewageintheminin2area
Keyword：reversed A2／O；MBR；domestic sewage in mining area；membrane fouling


第39卷第6期
2013年6月
水處理技術
TECHNOLOGY OF WATER TREATMENT
V01．39 No．6
Jun．，2013 12l