來源 ：北極星水處理網(wǎng)， 全國能源信息平臺
摘要：MBR，是膜生物反應(yīng)器的簡稱，是一種將膜分離裝置與生物處理裝置有機結(jié)合的新型水處理技術(shù)。膜分離裝置可用于截留生化反應(yīng)池中的活性污泥和高分子有機物，替代傳統(tǒng)的重力沉淀固液分離裝置，提高固液分離效率。通過實際應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)MBR工藝具有足跡小、出水水質(zhì)好等明顯優(yōu)于傳統(tǒng)工藝的優(yōu)點。隨著我國城市化建設(shè)的深入，對污水處理的要求也越來越高。MBR工藝作為一種高效的污水處理工藝，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：MBR膜處理工藝；大型污水處理廠；應(yīng)用；
早在20世紀90年代，膜生物反應(yīng)器就已在國外污水處理廠得到廣泛應(yīng)用。MBR工藝有著諸多的優(yōu)勢，比如運行成本低、出水水質(zhì)好等，所以在不斷地開發(fā)和使用中，該技術(shù)在大型污水處理廠中漸漸得到發(fā)展和應(yīng)用。
1 膜生物反應(yīng)器（MBR）出水水質(zhì)特點
1.MBR出水常規(guī)水質(zhì)特征。采用MBR處理洗浴廢水，出水無色無味且濁度低于0.5NTU，COD濃度低于15mg/L，BOD5低于5mg/L，凱氏氮濃度穩(wěn)定在5.7mg/L左右，氨氮濃度在3.3mg/L左右，總磯濃度約為1.3mg/L，出水中陽離子表面活性劑濃度低于10mg/L。經(jīng)過MBR處理后，廢水中的糞大腸桿菌濃度從1.4×106/L降至680/L�？梢姡琈BR對污水廢水中的各種污染物均有較高的處理效率，MBR可生產(chǎn)出非常化質(zhì)的再生水。長期監(jiān)測了三個MBR工藝和兩個傳統(tǒng)的二級活性污泥工藝出水及消毒后水體中微生物的種類和濃度，來對比研究MBR工藝和傳統(tǒng)二級活性污泥工藝對城市污水中微生物的去除效能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，MBR工藝對微生物去除效率非常高，MBR出水再進行UV消毒，可以進一步對微生物起到一定的滅活作用，但滅菌效率提升不明顯。相反，二級活性污泥工藝對城市污水中微生物的去除效率不高，二級出水進一步進行UV或氯消毒，可以明顯提高微生物的滅活率，降低水體中病原微生物的數(shù)量。
2.MBR出水溶解性有機物化DOM特征。研究認為，采用MBR工藝處理城市污水，出水中溶解性有機物（DOM）是由多種不同的有機物組成的復(fù)雜混合物，包括天然有機物、進水中難生物降解的有機物（例如人活動排放的化學(xué)合成難降解有機物）、污染物降解的中間產(chǎn)物及和溶解性微生物代謝產(chǎn)物（SMP），其中SMP是MBR出水中DOM最主要的組成部分�；钚晕勰辔⑸锂a(chǎn)生SMP的數(shù)量和種類與微生物活性密切相關(guān)，微生物活性受多種因素影響，如溫度、pH、DO、有機負荷、毒性物質(zhì)、反應(yīng)器內(nèi)污泥停留時間（SRT）等，其中SRT對SMP的產(chǎn)生量和性質(zhì)影響最大。
2 污水處理工藝的選擇
目前我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展的非�？焖�，很多先進的科學(xué)技術(shù)被應(yīng)用到污水處理中去，豐富了污水處理的形式，主要的污水處理工藝有生物污水處理法、化學(xué)污水處理法、物理污水處理法以及物化污水處理法等，我們要根據(jù)不同的類型，選擇合適的處理程序。因此，在市政污水處理中，我們需仔細研究和分析污水的水質(zhì)以及回收再利用的要求，再綜合考慮經(jīng)濟與技術(shù)，以此選擇合適的污水處理工藝。值得一提的是，我們在檢驗污水水質(zhì)時，不可隨意，要選擇城市中具有代表性的污水排放口，進行取樣檢測，得出水質(zhì)的檢測數(shù)據(jù)，水質(zhì)的準確度，會直接影響后期處理工藝的實施情況。在實際的發(fā)展過程中，各個城市之間的發(fā)展情況是不同的，企業(yè)的類型分布也具有較大的差異性，這也就導(dǎo)致了城市間水質(zhì)的差異性較大。由此，我們不能用簡單的類比來推測水質(zhì)的情況，需實際的進行檢查，這樣才能最大化的保障污水處理的效果。我國市政污水處理工藝，主要包括生物膜法以及活性污泥法，在這其中活性污泥法由于處理效率比較高，而受到了廣泛的應(yīng)用。但是在使用活性污泥法時，會遇到一些特殊的情況，如遇到雨季，污水廠的水量要比晴天的時候多出許多，雨水會將一部分的活性污泥沖到二沉池中，造成活性污泥的浪費。針對此種現(xiàn)象，我們可以利用SBR和Orbal工藝進行處理，讓污水中有機物降解的更徹底。不同的污水來源，有不同的處理工藝，我國主要應(yīng)用的處理方法有：（1）當對污染程度較輕的污水進行處理時，我們只需要利用簡單的處理技術(shù)，減少水中的有機物和懸浮物即可�？捎迷�(jīng)格柵和調(diào)節(jié)池處理，然后在水中加入適量的混凝劑，消毒后就可以作為回用水使用。（2）當對污染程度較高的污水進行處理時，需選擇二級生物處理與物化處理結(jié)合的方式，經(jīng)過兩次沉淀處理方式，然后讓污泥與混凝劑進行反應(yīng)，消毒后，作為回用水使用。
3 膜的運行和維護
1.膜的運行流程。該污水廠MBR生化系統(tǒng)是由厭氧池、缺氧池、好氧池、膜分離池組成。膜分離組件是MBR的核心。在膜分離池中，由中空纖維膜組成的膜組件浸放于膜分離區(qū)中，由于中空纖維膜0.1μm的孔徑可完全阻止細菌的通過，所以將菌膠團和游離細菌全部保留在膜分離區(qū)中，各種懸浮顆粒、細菌、藻類、濁度和COD及有機物均能得到有效去除，保證出水懸浮物接近零的出水水質(zhì)。為保證MBR膜組件具有良好的膜通量，能持續(xù)穩(wěn)定地出水，該廠使用了全自動的在線水反洗、化學(xué)反洗及離線化學(xué)清洗系統(tǒng)，通過自動程序?qū)?shù)據(jù)進行采集、匯總，并通過連鎖控制，對系統(tǒng)各工藝操作進行自動調(diào)節(jié)控制。
2.正常運行管理。系統(tǒng)各出水膜組通過自吸泵抽吸出水，并通過PLC系統(tǒng)自動控制間斷出水。運行期間定期進行在線水反洗、在線化學(xué)反洗防止和緩解膜污染保持膜組件的良好出水能力。離線化學(xué)清洗徹底清洗污染嚴重的膜組件，恢復(fù)膜通量和產(chǎn)水能力。
3.膜維護的一般要求。膜組件出口設(shè)置在線濁度檢測和水質(zhì)監(jiān)測儀表，一旦發(fā)現(xiàn)濁度和出水水質(zhì)變差情形，運行中及時分析膜組的狀態(tài)，可以對膜組進行及時必要的維護。
4 MBR膜處理工藝在污水處理廠中的應(yīng)用
1.案例概況。混凝＋沉淀（澄清）＋過濾＋消毒、微絮凝活性砂過濾＋消毒。這兩種工藝都是基于以砂濾池過濾為核心的工藝組合，在國內(nèi)污水處理廠深度處理中也被普遍選用，但由于砂濾池過濾主要去除的對象是水中的膠體物質(zhì)，因此對出水中的化學(xué)性物質(zhì)沒有攔截和去除作用，根據(jù)本工程出水COD <30mg/L的出水要求，采用砂濾池很難達到穩(wěn)定的出水達標回用。
新技術(shù)工藝：膜過濾＋消毒。膜是一種具有特殊選擇性分離功能的無機或高分子材料，它能把流體分隔成不相通的兩個部分，使其中的一種或幾種物質(zhì)能透過，而將其它物質(zhì)分離出來，其對SS 和膠體類物質(zhì)具有絕對分離作用，對于大分子有機物也有一定的分離作用。目前，膜技術(shù)是環(huán)境保護和環(huán)境治理的重要產(chǎn)業(yè)技術(shù)。德國、英國已用膜技術(shù)治理了萊茵河和泰晤士河，我國也建設(shè)了一批應(yīng)用膜技術(shù)的環(huán)保示范工程，并取得了良好的效果。
膜技術(shù)在90 年代后期發(fā)展迅速，特別是進入21 世紀后，隨著膜材料生產(chǎn)的規(guī)�；⒛そM件及其處理產(chǎn)品的設(shè)備化和集成化，膜設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)的普及化和價格大眾化，膜技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)從實驗室潛在技術(shù)迅速發(fā)展成為工程實用技術(shù)。已經(jīng)在許多大型工程中應(yīng)用，并且可以與傳統(tǒng)技術(shù)相競爭。針對本工程出水水質(zhì)要求高的特點，膜處理工藝的處理效果要遠遠優(yōu)于其它再生水處理工藝，其出水水質(zhì)高而且穩(wěn)定。為保證提供高質(zhì)量的再生水，本工程再生水處理系統(tǒng)選擇膜處理工藝。A城市污水處理廠處理規(guī)模為10×104m3/d，其中脫氮除磷工藝是以A2/O為基礎(chǔ)的。通過對A污水處理廠實踐運營情況分析發(fā)現(xiàn)，目前其已處于超負荷運行狀態(tài)，污水脫氮除磷亦不理想，且其用地緊張，難以實施擴容改造；通過改造原二沉池，在A2/O后增設(shè)MBR處理設(shè)施，提升脫氮除磷效果，改善出水水質(zhì)，緩解處理廠的運行壓力。
2.工藝特點分析。MBR工藝是將生物脫氮除磷原理與膜生物反應(yīng)器技術(shù)相結(jié)合的污水處理新技術(shù)。前置厭氧－缺氧－好氧流程及進水，根據(jù)進水條件和出水要求人工創(chuàng)造和控制三段的時空比例運轉(zhuǎn)，充分利用膜的強大的固液分離能力，從而保證生物反應(yīng)器高活性污泥濃度和高效率硝化的特性，使生物池的生物反應(yīng)能力大大提高。本工程污水處理廠工藝流程見圖
污水處理廠工藝流程圖
本工程MBR膜工藝的特點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，進水方式。A污水處理廠在MBR處理系統(tǒng)前端配置兩個生化反應(yīng)池，MBR生物池設(shè)有2組，每組可獨立運行，生物池主要由進水渠道、厭氧池、缺氧池、好氧池、脫氣段、出水渠道組成。缺氧池、好氧池、厭氧池將缺氧區(qū)設(shè)為兩段（缺氧區(qū)I及缺氧區(qū)II），并在處理過程中使用兩點進水方法，即在進生物池前增設(shè)進水分配渠道，同時在渠道之后增設(shè)污水分配，而所需要處理的污水以一定比例的方式分別經(jīng)由兩套調(diào)節(jié)堰門而分別流入到厭氧區(qū)或缺氧區(qū)I；為使功能分區(qū)更加明確，本工程厭氧池、缺氧池和好氧池間均設(shè)隔墻，以減少返混現(xiàn)象。
第二，回流方式�；亓鞑捎萌位亓鞯男问健Ｈ位亓餍问骄唧w為：第一段為從膜池回流混合液至好氧區(qū)前端；第二段為好氧區(qū)硝化液分別按比例回流至缺氧區(qū)I及缺氧區(qū)II；第三段為缺氧區(qū)I的反硝化液回流至厭氧區(qū)前端。生物池通過回流泵，將缺氧池的混合液（約100%）輸送到厭氧池的前端，厭氧池設(shè)計水力停留時間1.4hr（按進水名義平均流量），在此活性污泥利用進水中易降解BOD作為碳源去除部分有機物并釋放出大量磷。厭氧池出水進入缺氧池，缺氧池內(nèi)水流為環(huán)流，每池設(shè)置潛水推進器，保證污泥處于懸浮狀態(tài)和一定的水流速度，缺氧池水力停留時間為5.4hr（按進水名義平均流量）。缺氧池內(nèi)通過好氧池混合液的回流，減少出水中的氮類營養(yǎng)物，進行反硝化反應(yīng)。內(nèi)回流泵將好氧池的混合液（300%）輸送到缺氧池的前端。
為減少異味散發(fā)，厭氧池和缺氧池均采用池頂混凝土蓋封閉，通過設(shè)置氣體收集和輸送管路，將臭氣最終送至除臭系統(tǒng)進行處理。
缺氧池出水進入到好氧池，在好氧池內(nèi)完成BOD的去除、硝化作用以及磷的吸收。好氧池內(nèi)曝氣裝置采用盤式微孔曝氣器，為活性污泥提供足夠的溶解氧，用于硝化以及為聚磷菌的磷吸收過程創(chuàng)造最佳的環(huán)境條件。好氧池水力停留時間為7.9hr（按進水名義平均流量）。
每組好氧池的混合液通過出水堰匯入MBR生物池出水渠道（亦即膜池進水渠道），返回的混合液通過循環(huán)泵（該設(shè)備計入膜池）進入好氧池，以保證膜池的正常運行，防止膜的堵塞。循環(huán)泵最大回流比400%。
3.參數(shù)設(shè)計。
由于出水水質(zhì)中對總磷有較高要求，為達到設(shè)計排放要求，本工程在進行生物除磷的同時，輔以化學(xué)除磷作為補充，通過向污水中投加PAC溶液，使污水中的溶解性磷酸鹽轉(zhuǎn)化成不溶性磷酸鹽沉淀物，隨剩余污泥從系統(tǒng)中排出。輔助化學(xué)除磷藥劑為PAC，投加點位于好氧區(qū)前端。
生物池設(shè)計參數(shù)如下：
第一，混合液污泥濃度（MLSS）。膜池MLSS設(shè)置以10g/L的標準進行的，缺氧區(qū)MLSS為6.4g/L，厭氧區(qū)MLSS為4.8g/L，好氧區(qū)MLSS為8.0g/L。第二，污泥泥齡（SRT）。對于有脫氮需求的A污水處理廠，在進行泥齡參數(shù)設(shè)計過程中通常都是以泥齡長的MBR工藝主要考慮，之后則依據(jù)硝化泥齡和反硝化泥齡來進行SRT的計算，同時SRT計算時需考慮對膜污染的控制，由此計算A污水處理廠中泥齡設(shè)計參數(shù)為18.6d。第三，回流比。膜池向好氧區(qū)、好氧區(qū)向缺氧區(qū)、缺氧區(qū)向厭氧區(qū)的回流液比例分別控制在300~500%、200~300%、100~200%。第四，水力停留時間（HRT）。硝化和反硝化效果與HRT之間有著密切的關(guān)系，過短的HRT難以保證硝化和反硝化效果，結(jié)合A廠的實際，其膜池HRT設(shè)計值為10.5h。
總之，在實際工程中，MBR需要較高的成本，所以大型污水處理廠在處理污水過程中要綜合考慮技術(shù)的經(jīng)濟性和污水處理的可行性，從而確定污水處理方案。
參考文獻：
[1]胡軍，淺談污水處理廠MBR膜處理工藝.2018.
[2]楊春萍.探討污水處理廠MBR膜處理工藝研究.2017.
原標題:污水處理廠MBR膜處理工藝
