復合式膜生物反應器處理盤龍區生活污水及中水回用設計

鄧芳軼，唐瑞，何耀瑩，陳海云，曾衛民

(1.云南民族大學化學與生物技術學院，云南昆明650500; 2.昆明市盤龍區環保局，云南昆明650032;3.浙江工業大學生物與環境工程學院，浙江杭州310014)

復合式膜生物反應器處理盤龍區生活污水及中水回用設計

鄧芳軼1，唐瑞2，何耀瑩3，陳海云1，曾衛民1

(1.云南民族大學化學與生物技術學院，云南昆明650500; 2.昆明市盤龍區環保局，云南昆明650032;3.浙江工業大學生物與環境工程學院，浙江杭州310014)

對昆明市盤龍區生活污水進行了檢測分析并使用復合式生物膜法對污水進行了處理，處理結果基本符合國家標準，說明處理方案可行;對中水回用進行了研究與設計，提出了中水回用的設計方案，為盤龍區建立污水處理站提供理論及實驗依據.

污水;中水回用;復合式;膜生物反應器

盤龍區位于昆明市東北部，總面積339.79 km2，總人口36萬人(2004年統計)，管轄8個街道，2個鄉，生活污水產量較大.這些生活污水最后都排入滇池，如果不經處理直接排放，就會造成滇池水體嚴重污染.盤龍區有2個污水處理廠，但日處理污水能力遠遠不能滿足目前的需要，因此盤龍區需要再建1個污水處理站，將未進入城市污水管網的生活污水處理后得到中水用于綠化與沖廁等，或達到城市污水排放標準后再排放滇池，減少滇池的水體污染.本文用復合式膜生物反應器處理盤龍區生活污水，并對得到的中水回用提出1種設想，試圖為污水處理站的建立提供理論與實踐參考.

1 材料和方法

1.1 材料

盤龍區管轄的8個街道、2個鄉的未進入城市污水管網的辦公區和生活區污水.

1.2 主要儀器設備和材料

7200型分光光度計(上海天普分析儀器有限公司)、原水泵(日本荏原EBARA水泵)、反應器(自制)、膜組件材料(聚丙烯)中空纖維材料、填料(懸浮顆粒填料，宜興市海興環保填料有限公司)、曝氣裝置(含穿氣管)等相關儀器設備.

1.3 方法

1.3.1 調查污水水源

實地走訪盤龍區管轄的8個街道、2個鄉的辦公區和生活區，考察污水水源，觀察并記錄污水的顏色，污水中粗雜物的情況，估算各生活區污水的排放量.

1.3.2 污水水質檢測

對盤龍區的生活污水分別采樣，每個點分5個不同位置各采集1份，用如下方法分析水樣中污染物相關參數:化學耗氧量采用重鉻酸鉀作為氧化劑測定，表示為CODcr;BOD5是5天生物耗氧量，國家規定為生物降解水中有機物5天所消耗的氧的總量，用稀釋接種法測定;水質中的懸浮物SS采用重量法規定;氨氮用納氏試劑光度法測定;動植物油采用紅外光度法測定;總磷采用過硫酸鉀氧化－鉬酸銨分光光度法測定;水體顏色采用觀察法.測定結果為5份樣本的平均值，結果見表1.

1.3.3 污水處理

采用復合式膜生物反應器對污水進行處理.

1)復合式膜生物反應器的設計.將微生物固定化技術與膜過慮技術相結合模擬建立1個新型膜生物反應器.這種反應器是在浸沒式膜生物反應器中投加多孔柔性顆粒，在好氧反應器中裝上填料，讓微生物的生存環境由傳統的氣、液兩相變成氣、液、固3相，形成生物膜和活性污泥2種方式構成的1個懸浮的、附著好氣型的、具有兼氧和厭氧不同活動能力的呼吸和營養類型的新的微生物生態系統，利用顆粒填料對膜表面的沖刷及碰撞作用有效地減緩污泥顆粒在膜表面的沉積，為各種污染物的除去創造了優越的條件［1－3］.

表1 各生活區污水水質分析結果及排放量

2)復合式膜生物反應器的組成:由膜組件和生物反應池2個部分組成，如圖1.膜組件安放在生物反應池里面，生物反應池采用的是隔板氣升式環流反應器，用橫隔板將反應池隔成2個不同的功能區:左邊是升流區，右邊是降流區，在升流區放置中空纖維組件，為提供水流循環動力和微生物分解有機物所需要的氧氣，在升流區的下面設有穿孔管用來曝氣，穿孔管將升流區和降流區液體連通，曝氣時為反應器增加氧氣，同時提供氣體向上的浮力使污水水體流動速度加快.這種反應器因其內部流體的循環流動，對微生物與有機物、氧的混合、擴散、傳播都十分有利［4］.出水的方式采用真空負壓抽吸式，如圖1.

3)污水處理.用上述設計的生物反應器對盤龍區管轄的各街道及鄉的生活污水進行處理，再對處理后的污水取樣進行分析，測定污染物質量濃度，結果如表2.

表2 膜生物反應器處理某小區生活污水前后進、出口處水樣檢測結果(mg·L－1)

1.3.4 結果及分析

從表1來看，各小區的生活污水不僅每天排放量大，而且污染物質量濃度較高，如不經處理直接排放危害非常大.從表2結果來看，經處理后各項指標明顯降低，均達到《城市污水再生利用、城市雜用水水質》沖廁和綠化標準，同時外排也達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準［5］.考慮到復合式膜生物反應器對生活污水進行處理，有時出水水質中N、P的含量會有所增大，所以采用增加生態草坪的辦法來除去水中殘余的有機污染物和N、P，確保污水外排達到標準［6］.

2 中水回用研究與設計

2.1 中水水源的收集及處理設計

“中水”起名于日本，有稱為“再生水”，也有稱為“回用水”，一般以水質作為區分的標志［7］，指污水經處理后達到一定的水質標準，可在一定范圍內重復使用，但不能做飲用水.中水水源的收集及處理流程設計如圖2.

2.2 生態草坪設計

考慮到處理后的中水使用不完的情況，這個方案設計時對處理后多余中水的排放追加了一個生態草坪.多余中水用生物處理單元出水的方法，經收集后借助重力流至反應器周圍的生態草坪系統，這個生草坪也稱之為人工濕地.生態草坪上種滿了各種植物，利用這些植物攝取污染物的作用對水中殘余有機污染物和N、P等殘余營養元素進行處理［8］.生態草坪總面積可根據實際情況設計，外形從美觀的角度考慮，圖3是1種參考形式，處理負荷可根據表1中各小區的每天污水排放量而定.生態草坪出水排至小區總排水管，最后排放到滇池.

3 結語

復合式膜生物反應器是生物技術與膜分離技術有機結合的新型污水深度處理技術，它利用膜分離設備，省掉二沉池.膜分離技術能將生化反應池中的活性污泥和大分子有機物截留住，二沉池就沒有存在的必要.這種反應器通過膜分離技術大大強化了生物反應器的功能，與傳統的生物反應器工藝處理方法相比較，具有生物化學反應效率高，抵抗負荷沖擊的能力增強，排放出來的水質穩定，占用地面的面積減小，排出污泥的周期增長，容易實現自動控制操作等優點，是目前最有前途的污水處理新技術.中水回用，污水資源化，是目前解決節水治污問題、實現開源節流的有效途徑之一［9］.

［1］黃君禮.新型水處理劑——二氧化氯技術及其應用［M］.北京:化學工業出版社，2002.

［2］楊期勇，陳季華，張峰，等.水解酸化2復合式膜生物反應器組合工藝處理滌綸堿減量廢水的試驗研究［J］.環境工程，2005，23(4):20－22.

［3］國家環保局.水和廢水檢測分析方法［M］.4版.北京:中國環境科學出版社，2002.

［4］YANG Qi-yong，CHEN Ji-hua，ZHANG Feng.Membrane fouling control in submerged membrane bioreactor with porous，flexible suspended carriers［J］.Desalination，2006，189(4):292－302.

［5］國家環境保護總局，國家質量監督檢驗檢疫總局.GB/T18920—2002城市污水再生利用:城市雜用水水質［S］.北京:中國標準出版社，2002.

［6］國家環境保護總局，國家質量監督檢驗檢疫總局GB18918—2002城鎮污水處理廠污染物排放標準［S］.北京:中國標準出版社，2002.

［7］LEE J C，KIM J S，KANG I J，et al.Potential and imitation of alum or zeolite addition to imp rove the performance of a submerged membrane bioreactor［J］.Wat Sci Tech，2001，43(11):59－60.

［8］楊期勇，陳季華，陳亦軍.顆粒懸浮填料復合式膜生物反應器的過濾性能研究［J］.膜科學與技術，2006，26(6):28.

［9］李春杰，耿琰，周琪，等.SMSBR中PAC對膜污染的防治作用［J］.中國給水排水，2002，18(6):5－6.

(責任編輯戴云)

Compound Membrane Bioreactor for the Treatment of Domestic Sewage Water in Panlong District and the Design for the Use of Reclaimed Water

DENG Fang-yi1，TANG Rui2，HE Yao-ying3，CHEN Hai-yun1，ZENG Wei-ming1
(1.School of Chemistry and Biotechnology，Yunnan University of Nationalities，Kunming 650500，China; 2.Panlong District Environmental Protection Bureau，Kunming 650031，China; 3.School of Biology and Environmental Engineering，Zhejiang University of Technology，Hangzhou 310014，China)

The sewage water of Panlong District of Kunming was analyzed and its treatment with the compound biomembrane technique was studied.The treatment results indicated that it was feasible because the treated water was up to the national standards.The researchers also worked out the design for the use of reclaimed water and tried to provide some theoretical and practical basis for the establishment of sewage－water treatment stations in Panlong District of Kunming.

sewage water;use of reclaimed water;compound;membrane bioreactor

X 131.2

A

1672－8513(2012)04－0260－03

10.3969/j.issn.1672－8513.2012.04.07

2011－05－10.

云南省示范實驗中心基金(0205－2001015209).

鄧芳軼(1970－)，女，碩士，副教授.主要研究方向:生物學及污水處理.