MBR 膜处理工艺在大型污水处理厂中的应用

【摘要】MBR 是 MembraneBio-Reactor 的简称，即膜-生物反应器，是一种新型的水处理技术，其将膜分离单元和生物处理单元相结合，提高了水处理的效果。早在上世纪九十年代，国外就已经有污水处理厂采用膜-生物反应器。MBR 工艺有着诸多的优势，比如运行成本低、出水水质好等，所以在不断地开发和使用中，该技术在大型污水处理厂中渐渐得到发展和应用。

【关键词】MBR 膜处理工艺；大型污水处理厂；应用

1 膜生物反应器（MBR）出水水质特征

MBR 具有较高的微生物降解能力和膜分离效率，这使得 MBR 可将进水中绝大部分可降解有机污染物吸收利用转化为生物体和一部分代谢产物，并且可以将进水中大部分的悬浮物截留在反应器内，从而极大地提高了出水水质，保证了出水的稳定性。1.1MBR 出水常规水质特征 Merz 等人采用 MBR 处理洗浴废水，出水无色无味且浊度低于 0.5NTU，COD 浓度低于 15mg/L，BOD5 低于 5mg/L，凯氏氮浓度稳定在 5.7mg/L 左右，氨氮浓度在 3.3mg/L左右，总磯浓度约为 1.3mg/L，出水中阳离子表面活性剂浓度低于10mg/L。经过 MBR 处理后，废水中的粪大肠杆菌浓度从 1.4×106/L降至 680/L。可见，MBR 对污水废水中的各种污染物均有较高的处理效率，MBR 可生产出非常化质的再生水。Frarlcy等人长期监测了三个 MBR工艺和两个传统的二级活性污泥工艺出水及消毒后水体中微生物的种类和浓度，来对比研究MBR 工艺和传统二级活性污泥工艺对城市水中微生物的去除效能。结果发现，MBR 工艺对微生物去除效率非常高，MBR 出水再进行 UV 消毒，可以进一步对微生物起到一定的灭活作用，但灭菌效率提升不明显。相反，二级活性污泥工艺对城市污水中微生物的去除效率不高，二级出水进一步进行 UV 或氯消毒，可以明显提高微生物的灭活率，降低水体中病原微生物的数量。1.2MBR 出水溶解性有机物化 DOM 特征研究认为，采用 MBR 工艺处理城市污水，出水中溶解性有机物（DOM）是由多种不同的有机物组成的复杂混合物，包括天然有机物、进水中难生物降解的有机物（例如人类活动排放的化学合成难降解有机物）、污染物降解的中间产物及和溶解性微生物代谢产物（SMP），其中 SMP 是 MBR 出水中 DOM 最主要的组成部分。活性污泥微生物产生 SMP 的数量和种类与微生物活性密切相关，微生物活性受多种因素影响，如温度、pH、DO、有机负荷、毒性物质、反应器内污泥停留时间（SRT）等，其中 SRT 对 SMP 的产生量和性质影响最大。

2 工程概况

某地下污水处理厂设计规模为 10×104m3/d，占地 1.7hm2。采用极具发展潜力的污水处理技术膜生物反应器技术（MBR）工艺。

3 生产构筑物工艺设计

3.1 细格栅、曝气沉砂池及精细格栅

3.1.1 细格栅

设 3 台细格栅。栅条间隙 5mm，设计栅前水深 1.0m，过栅流速 0.9m/s，过栅水头损失 0.2m。

3.1.2 曝气沉砂池

设计 2 格沉砂池，停留时间：旱季 3.75min，水平流速 0.10m/s，曝气量 0.2m3空气/m3污水。设链板式刮砂机。罗茨风机房摄于沉砂池旁。

3.1.3 精细格栅

设 6 台精细格栅。栅条间隙 1mm，设计栅前水深 1.0m，过栅流速 0.75m/s，过栅水头损失 0.8m。

3.2MBR 生化系统生化区

MBR 生化池采用 A2/O 工艺，厌氧，缺氧段内装有潜水搅拌器，好氧段内装微孔曝气器供氧，总有效容积 31000m3。共设 2 座生化池，每座包括：厌氧区、缺氧区、好氧区和膜区四部分。

3.3MBR 膜分离区

膜组件在膜池的混合液中，在产水泵产生的负压条件下，生化处理过的清水透过膜汇集到集水管，全部污泥和大部分游离细菌被截留，使泥水进行分离。被截留的活性污泥便经过混合液回流泵回流到厌氧和缺氧生化区，剩余污泥由泵打去污泥脱水系统。

3.4 消毒

膜过滤本身是一种消毒方法，超滤膜过滤可以去除细菌高达99.99%～99.9999%。该厂 MBR0.1m 超滤膜能有效截留绝大部分细菌和部分病毒，出水基本可以达到粪大肠菌≤1000 个/L 的排放标准。

3.5 污泥脱水机

采用 3 台离心脱水机，2 用 1 备。污泥经脱水后脱水率可达到78%。

3.6 除臭设计

该污水处理厂的除臭系统就是将容易产生有害气体硫化氢和氨气的各处理构筑物池加以密封，通过管道收集系统可将臭气集中收集至生物除臭装置，最后可通过微生物的作用将臭气成分氧化分解，使之无害并排放至厂区地面，从而达到了除臭效果。

4 膜的运行和维护

4.1 膜的运行流程

本污水厂 MBR 生化系统是由厌氧池、缺氧池、好氧池、膜分离池组成。膜分离组件是 MBR 的核心。在膜分离池中，由中空纤维膜组成的膜组件浸放于膜分离区中，由于中空纤维膜 0.1μm 的孔径可完全阻止细菌的通过，所以将菌胶团和游离细菌全部保留在膜分离区中，各种悬浮颗粒、细菌、藻类、浊度和 COD 及有机物均能得到有效去除，保证出水悬浮物接近零的出水水质。为保证 MBR 膜组件具有良好的膜通量，能持续稳定地出水，本厂使用了全自动的在线水反洗、化学反洗及离线化学清洗系统，通过自动程序对数据进行采集、汇总，并通过连锁控制，对系统各工艺操作进行自动调节控制。

4.2 正常运行管理

系统各出水膜组通过自吸泵抽吸出水，并通过 PLC 系统自动控制间断出水。运行期间定期进行在线水反洗、在线化学反洗防止和缓解膜污染保持膜组件的良好出水能力。离线化学清洗彻底清洗污染严重的膜组件，恢复膜通量和产水能力。

4.3 膜维护的一般要求

膜组件出口设置在线浊度检测和水质监测仪表，一旦发现浊度和出水水质变差情形，运行中及时分析膜组的状态，可以对膜组进行及时必要的维护。

5 结语

在实际工程中，MBR 需要较高的成本，所以大型污水处理厂在处理污水过程中要综合考虑技术的经济性和污水处理的可行性，从而确定污水处理方案。本文主要就 MBR 膜处理工艺的应用进行了探讨，希望本文的提出能够具有一定的参考价值。

参考文献：

[1]胡瑜，郭军，王振.A/O—MBR 工艺在生活污水处理中的应用[J].科技资讯，2012，01：113-114.

[2]杨薇兰，陈豪，陈虎.MBR 工艺在无锡城北污水处理厂的应用[J].中国给水排水，2012，22：117-120.