全地下式MBR 在高校生活污水處理中的應(yīng)用

金炎龍屠朝輝魏正義

（1中國汽車工業(yè)工程有限公司 天津 300113 2洛陽規(guī)劃建筑設(shè)計有限公司 河南洛陽 471000 3博天環(huán)境集團股份有限公司 陜西西安 710001）

根據(jù)《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》，2015年我國高等教育及高等職業(yè)教育的在校生人數(shù)將達到4470萬人[1]，人均用水量93～133L/（人·d）[2]，預(yù)計高校用水量將達到415.71萬立方米，廢水回用將會大大節(jié)省水資源的消耗量。

高校用水的特點是學(xué)生用水量受季節(jié)、溫度影響較大，最大日用水量在9-10月，最大時用水量在晚上9：00-10：00[3]，日變化系數(shù)為2.6左右。校園生活污水主要污染物為COD、N、P等污染物[4]，廢水中的污染物濃度具有一定的不均勻性，秋冬季較高，春夏季較低，濃度高峰值主要集中在中午和午夜，清晨和傍晚濃度較低[5]。

某高校集中設(shè)置有8棟學(xué)生公寓、2個食堂，作為污水處理站的主要收水區(qū)域。所收集廢水以學(xué)生宿舍盥洗間洗滌水、學(xué)生澡堂洗浴水和學(xué)生食堂所排廢水為主，廢水排放量約為500m3/d。

針對廢水特性及廢水處理后的回用用途，采用MBR工藝對該部分生活污水進行處理，出水水質(zhì)達到《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》(GB/T 18920-2002)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[6]。

膜生物反應(yīng)器（(Membrane Bioreactor，MBR)是把傳統(tǒng)活性污泥法和膜分離工藝結(jié)合起來的污水處理方法，用膜分離技術(shù)取代傳統(tǒng)的活性污泥法二次沉淀池，利用膜分離的截留作用提高活性污泥濃度。MBR工藝具有負(fù)荷高、水力停留時間短，出水效果好，產(chǎn)泥量低特點。

1 處理工藝

污水處理具體工藝流程圖見圖1。

圖1 工藝流程

2 設(shè)計水質(zhì)及主要構(gòu)筑物

2.1 設(shè)計水量、水質(zhì)

所排生活污水水質(zhì)指標(biāo)如表1:

表1 生活污水水質(zhì)表

污水站建成投入運行以來，一直滿負(fù)荷運行。2012年6月進行了工程驗收監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果顯示各項指標(biāo)均達到城市雜用水水質(zhì)指標(biāo)(見表 2)。

表2 水質(zhì)檢測結(jié)果

出水水質(zhì)中的TN濃度較高，主要由于調(diào)節(jié)池中采用曝氣攪拌，增大了缺氧池進水DO濃度，導(dǎo)致脫氮效果較差；對出水TP要求較高的場合，需結(jié)合化學(xué)除磷措施。

2.2 主要構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù)

主要構(gòu)筑物參數(shù)見表3。

表3 構(gòu)筑物及參數(shù)

2.2.1 格柵井、集水池

在污水站進口格柵井設(shè)置了粗、細(xì)兩道格柵，粗格柵采用柵隙為10mm，細(xì)格柵采用柵隙為3mm；格柵后設(shè)置提升水泵，水泵出口設(shè)置Y型過濾器，防止毛發(fā)進入膜生物反應(yīng)器內(nèi)。

2.2.2 調(diào)節(jié)池

調(diào)節(jié)池設(shè)計為全地下式，有效容積為560m3。在調(diào)節(jié)池中使用鼓風(fēng)機鼓風(fēng)曝氣攪拌，用于增強污水混合效果，防止固體沉淀，水力停留時間28h。

2.2.3 缺氧池

缺氧池設(shè)計為全地下式，有效容積為87.5m3，水力停留時間為4.375h。缺氧池中中設(shè)置潛水?dāng)嚢铏C兩臺，用于回流液與進水混合。在缺氧的環(huán)境下，污水的硝酸鹽氮通過反硝化反應(yīng)得以去除；之后污水自流進入好氧池。潛水?dāng)嚢杵?臺，功率分別為1.5kw，設(shè)計功率為 34.3W/m3。

2.2.4 好氧池

好氧池設(shè)計為全地下式，有效容積為175m3，分為相同的三格，每格有效容積為87.5m3，水力停留時間共為8.75h。池內(nèi)設(shè)置高效微孔曝氣器，保證好氧池中DO濃度在2mg/L以上。

2.2.5 MBR池

MBR池設(shè)計為全地下式，有效容積為118m3。MBR池放置的是專用于MBR的簾式膜組件，共設(shè)置10套膜組件，每套膜組件的膜面積為20m2，纖維膜絲內(nèi)徑為0.7mm，外徑為1.2mm，設(shè)計膜產(chǎn)水量為2.4m3(水)/m2(膜面積).d。膜組件出水通過真空泵抽吸，抽吸操作間隔時間為20min。MBR池的污泥回流至缺氧池，少量的剩余污泥經(jīng)干化處理后用于林木施肥。

設(shè)置硝化液回流泵，兩臺，流量為40m3/h，一用一備，硝化液回流比為200%。

系統(tǒng)共設(shè)置三臺鼓風(fēng)機，每臺風(fēng)量為8.32m3/min，兩用一備。一臺用于調(diào)節(jié)池攪拌，另一臺用于好氧池曝氣及膜組件沖刷。

2.2.6 消毒池

消毒池設(shè)計為全地下式，有效容積為10.78m3，水力停留時間為0.54h。MBR膜組件出水經(jīng)過紫外消毒后進入消毒池。紫外消毒器采用型號為浸入式紫外消毒器UV3000PTP，共4根燈管，紫外輻射強度90μW/cm2，總功率176W，輻射時間為16.4s，流速0.4m/s。

2.2.7 清水池

清水池設(shè)計為全地下式，有效容積為420m3。經(jīng)消毒處理后的清水排入清水池儲存，然后通過恒壓變頻供水裝置供給校區(qū)中水管網(wǎng)。

3 運行成本分析

中水處理成本包括日常運轉(zhuǎn)費(電費、藥劑費等)和設(shè)備維修費等，不計人工費。

3.1 電費：耗電量為570(kW·h)/d，以 0.56元 /(kW·h)計，則電費為320元 /d。

3.2 設(shè)備維修費：50元/d計。

3.3 設(shè)備折舊費：設(shè)備投資320萬元，設(shè)備折舊年限以10年計，則設(shè)備折舊費為876元/d。

綜上，總費用：1246元/d，噸水處理費：2.49元。

4 經(jīng)濟效益與環(huán)境效益

該地區(qū)自來水費用為3.35元/m3，回用水處理成本為2.49元/m3，噸水可獲益0.86元，按500m3/d計，可獲益12.9萬元/a，并節(jié)約水資源1.5×105m3/a。

5 結(jié)語

采用全地下式構(gòu)筑物能夠減少地面噪聲，同時能夠綠化美化周圍環(huán)境。MBR技術(shù)處理高校生活污水，對CODCr和BOD5的去除效果較好，出水水質(zhì)優(yōu)于《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》(GB/T18920-2002)標(biāo)準(zhǔn)。污水調(diào)節(jié)池采用鼓風(fēng)攪拌方式影響了脫氮效果，對于磷要求較高的場合需結(jié)合采取化學(xué)除磷措施。中水處理效益顯著，噸水處理費為2.49元，每年產(chǎn)生經(jīng)濟效益12.9萬元。

[1]中共中央、國務(wù)院.《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》[M],人民出版社,2010.

[2]劉英,穆東雪,周建芝等.天津市普通高校綜合用水定額編制研究[J].給水排水,2010,36(6):78-81.

[3]葉霞,胡孟柳,肖光雨等.高校學(xué)生公寓用水量調(diào)查分析[J].給水排水.2011,37(3):79-81.

[4]鄧特剛,劉洪波,張宏偉等.中水回用工程在生態(tài)校園中的應(yīng)用研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2007,32（12）：82-85.

[5]時曉燕,黃鈺鈴,陳明曦,姚云鵬.校園生活污水水質(zhì)變化規(guī)律研究[J].三峽大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版).2005,27(6):535-538.

[6]周理君,曾石,楊奕.池曉峰生活污水回用工程MBR工藝設(shè)計及運行[J].污染防治技術(shù).2010,23(5):103-105.