MBR一體化污水處理設備的研究及應用

陳 坤 鄧峰剛 宿 靈 周貞勇 王金偉

中建四局第一建筑工程有限公司珠海分公司，廣東珠海 519000

本項目為蓬江區（南片區）黑臭水體整治及水利工程PPP項目，項目建設內容：攔污閘及水生植物渠、MBR一體化處理設備、河道清理、河堤加固修復，其主要建設目的是改善本區水資源環境污染。

根據本項目水質的特點，水質改善處理選擇生化處理工藝。常用生化處理一體化設備有曝氣生化濾池和膜生物反應器2種，依據優缺點比選，結合本工程實際情況，本項目設計采用無須專人值守、流程短、投資少、占地少、管理簡單，且處理能力強、出水可回用的MBR一體化污水處理設備。

1 水質污染物的主要來源

本項目水質污染來源主要為生活污水、工業廢水等，水質中含有大量的C、N、P及SS，然而在排放時與周圍其他水體或雨水相混合，使得河道污染量極大，對環境造成了危害。尤其是一些工業廢水的任意排放，造成的污染危害更大。

2 MBR工藝簡述

MBR又稱為膜生物反應器，是一種由膜分離單元與生物處理單元相結合的新型水處理技術，一般活性污泥法是最適宜目前國內污水排放的方法，將MBR與活性污泥法相結合，生成一種新的污水處理設備是未來該行業研發的重點。MBR工藝通過將分離工程中的膜分離技術與傳統廢水處理技術有機結合，有效提高固液分離效率及生化反應速率，同時減少污泥產生數量，從而解決傳統活處理工藝存在的許多突出問題，為解決回用水質問題提供了保證。MBR按照不同結構可以分為平板膜、管狀膜和中空纖維膜。

3 MBR的工藝類型

根據膜的組件和生物反應器的不同組合方式，可將MBR分為分置式、一體式以及復合式。

3.1 分置式

分置式是最常見的工藝類型，將膜組件與生物反應器相隔開，從分置的角度實現儀器的功能作業。首先生物反應器中的混合液經循環泵不斷地增壓后會由于力的控制被壓到膜組件的過濾段，然后在壓力不斷增強的基礎上，混合液中的液體透過膜就成為需要被處理的廢水。其中，固形物和一些形狀較大的物質必然會被膜所格擋，這些未透過膜的物質會隨濃縮液再次回流到原先的生物反應器中。這種分置式的工藝類型優點是運行穩定、可靠性強，并且設備多次使用后清潔保養方便，并且膜的通量一般是比較大的。而它的缺點也比較明顯，通常為了降低大分子聚集物在膜表面的沉積幾率，會延長膜的清潔周期，這樣設備在不斷的運行中需要循環泵提供更高的錯流流速，水流循環的速率加大在泵的高速旋轉過程中產生的剪切力會使本身存在的一些微生物菌體逐漸失活。

3.2 一體式

一體式與分置式完全相反，它會將膜組件直接設計到生物反應器的內部，當水進入設備后，大部分的污染物會被膜中的混合液去除，利用活性污泥的吸附性和外壓的強作用使膜逐漸過濾出水。這種類型的工藝省去了一些復雜的步驟，它依靠抽吸出水，對能耗的需求小，并且設備占地更為緊湊，在污水處理領域格外受關注。不過這種一體式的膜通量比較低，當長期使用后附著在膜表層的污染物不易清洗。

3.3 復合式

復合式的工藝類型不常用，是比較少見的工藝，它在原理上也屬于一體式的膜生物反應器，與前兩者不同的是它更傾向于在生物反應器中添加物料，從而實現復合式生物反應器，從原理上看，它是改變了反應器的某些性狀實現作業的。

4 MBR一體化污水處理設備的工藝特點

與傳統的生物水處理手段相比，MBR一體化污水處理設備主要有以下特點：首先從優點上看，它的出水水質比較穩定，由于MBR的膜的高效分離作用，能使設備在作業時最大化發揮其分離效果，處理后的水非常清澈，懸浮物和濁度接近于0，污水中的細菌和臟污基本被去除，出水的水質完全優于建設部規定的生活雜水用水標準，也可以直接作為非飲用市政雜水進行回收。利用MBR的膜分離技術使污水中的微生物基本被截留在生物反應器中，這對水質的維護以及水內微生物的利用是非常到位的。除此之外，MBR一體化污水處理設備的剩余污泥產量少，一體化設備能保證其在高容積負荷中平穩運行，進而維持了污泥產量。其次，它的局限性也是顯而易見的，由于MBR的特殊性，它的膜造價很高，如果城市建設中打算以MBR為基礎建設一體化污水處理設備，則需要面對先期投入比較高，回本慢等問題。且MBR中的膜在分離過程中必須保持定量的膜驅動壓力，對MBR池中的MLSS濃度要求也相當高，因此，MBR一體化污水處理設備的能耗比傳統污水處理工業相對高些。

5 MBR一體化污水處理設備的應用

5.1 MBR一體化污水處理設備的運行過程

MBR一體化污水處理設備包括調節池、厭氧池、兼氧池、好氧池、MBR池、風機、MBR出水泵、提升泵、回流泵。設備處理過程有以下幾個步驟：首先，在調節池進水口處設置一道固定的格擋，格擋物由固定粗度的格柵網和細格柵構成，然后將從各處收集的污水放入調節池中，格擋部分會自動攔截污水中的大顆粒分子和懸浮物質，防止這部分進入后續處理池，避免出現設備故障。污水進入調節池后，被調節池中的2臺潛污泵所影響，通過自動液位控制器自動控制水泵的運行，經過調節池的調節均勻污水的水質，調節完成后由提升泵將污水推入厭氧池。污水進入厭氧池后會進行厭氧處理，厭氧處理是在基礎A2/O工藝的基礎上進行的，在厭氧池中前置一個厭氧段，污水進入池中由厭氧反應器調節，釋放出磷等物質；然后進入厭氧反應器的第二階段，污水中的硝化液在缺氧反應下發生硝化作用，釋放出大量的氮氣；最后進入厭氧池中的好氧段，對污水中的有機物進行高效降解和吸收。在厭氧階段主要以釋放有害物質為主。厭氧處理過后以溢流的方式依次流經兼氧池、好氧池、MBR池，進行生物膜過濾，最終通過MBR池中的出水泵將污水排至整個設備管道的外面。風機是對污水進入調節池后不同程度的曝氣，在厭氧池、好氧池中污水的含氧量不斷變化，每個階段水中微生物狀況也各有差異，利用風機是希望調節每個階段水中各成分的協調性，當所有程序結束后，使處理過的污泥流回厭氧池中，整個過程由電力系統控制。

5.2 MBR一體化無數處理設備的效果

污水中的污染物主要有3種，第一種是有機污染物，譬如按照化學需氧量的標準測定污水中的易氧化物質。第二種是無機營養鹽類，譬如污水中的氮和磷。第三種是懸浮物，譬如泥沙、微生物、粘土等，這3種污染物在處理過程中必須有針對性，而MBR一體化污水處理設備中能很好地解決這些問題。比如，污水中的有機污染物需要依靠物生物的吸附和新成代謝完成水域污染物的分離，這些在MBR池能直接解決，膜生物反應器中的吸附性可以實現有機污染物的處理，原污水中的可生化性直接影響有機污染物的種類。無機營養鹽可在厭氧池、兼氧池、好氧池中完成，去除水中的氮需要在這3個池中準備好好氧硝化反應和缺氧硝化反應2個過程，有機氮很快就在系統中被水解成氨氮，在兼氧池中有充足的氧氣，其中的亞硝化細菌和硝化細菌會進一步將氨氮氧化分解成硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮。再到后期將這兩種物質進行無氧處理，氮氣基本就被分解了。而去除磷也需要在這3個池中，利用微生物在好氧池的條件下，把污水中的磷進行吸收沉淀分離，磷的去除相對簡單一些。水中懸浮物的處理基本依靠調節池解決，主要依靠調節池中的兩個格柵格擋住大分子懸浮物，這些被格擋的雜質最終由MBR池過濾排出。通過這一處理過程發現，MBR一體化裝置處理后水中各項指標低于國家《城鎮污水處理廠污染物排放標準》，以MBR為基礎的一體化污水處理設備完全達到應用標準。

6 結語

綜上，我們對MBR一體化污水處理設備有了系統性認識。利用該設備能良好處理污水，廢污水經過設備處理后水質穩定，各項指標滿足國家要求，且該設備占地面積少、工作效率高，MBR一體化處理工程為更好地促進城市生活水平的有效提升，降低城鎮水質污染奠定堅實的基礎。在當前節能環保以及水資源應用形式嚴峻的情況下，MBR一體化污水處理設備值得被大力推廣。