MBR技術在高校中水回用工程中的應用分析

賈昌昌

（洛陽市規劃建筑設計研究院有限公司 河南洛陽 471000）

1 前言

中國水資源人均占有量少，空間分布不平衡，隨著中國城市化、工業化的加速，水資源的需求缺口也日益增大。而城市污水通過相關的處理，完全可以達到二次利用的標準。因此，介于給水與排水之間的中水具有成為城市第二水資源的巨大潛力。在此背景下，中水處理行業將成為中國未來發展最快的新興產業之一。

MBR技術以其優質的出水水質被認為是具有較好經濟、社會和環境效益的節水技術而倍受關注，并廣泛應用于市政和工業廢水處理[1]。在水環境質量日益嚴格的今天，MBR已顯示出其巨大的發展潛力，這種可靠和高效的技術已經成為一種有效的替代傳統活性污泥法以及許多國內和工業水處理應用的選擇。

2 高校用水現狀及中水回用建設的必要性

2.1 高校用水現狀

目前，全國各類高校在校生約為3000多萬人，所產生的污水以生活污水為主，耗水量每人每天約0.2m3，每天污水量近700萬m3。高校用水主要集中在學生宿舍樓、教學樓和浴池，用水時間規律，用水量較大且集中。主要生活污水包括洗浴水、盥洗廢水、食堂廢水、洗衣廢水及沖廁污水。如某學校學生盥洗、洗衣和洗浴的用水量占學校總用水量的59%，沖廁用水量僅占13%，雜用、綠化、景觀用水量約為11%[2]。

2.2 高校中水回用建設的必要性

將高校的生活污水（洗衣和洗浴廢水）經收集、處理后，用于沖廁、澆灑道路、綠化水景、洗車等方面用水，可節省用水量30～40%，減少排水量35～50%，能產生良好的經濟效益和環境效益[3]。并且多數高等院校建筑分布較集中，生活區內的學生公寓、浴池等距離很近，盥洗室、浴室、食堂相對獨立，可以單獨把盥洗、洗衣和洗浴廢水集中起來直接處理，高校排水量較大、雜用水需求也大、水量容易平衡，對中水系統的設計和平衡運行有利。另外、學校用水地點相對集中，日用水量比較穩定，基本隨季節波動不大，而且污水成分簡單，以有機物為主，生化性較好，基本不存在水質波動。同時校園綠化、水景等用水量不斷加大，高校已成為城市用水大戶，加重城市供水危機，同時排出的大量污水全部依靠城市污水廠處理，加大了收集、輸送、處理負荷。因此，從排水收集、污水處理和中水回用等各個環節上，高等院校都非常適合建立中水回用系統。

3 高校中水回用處理技術

3.1 高校中水回用考慮的因素

（1）中水處理工藝的選擇應根據設計進水水質、處理程度要求、用地面積和工程規模等諸多因素進行綜合考慮。

（2）高校中水處理站的出水水質應滿足《城市污水再生利用城市雜用水水質》（GB/T18920）要求，回用于道路澆灑、綠化、沖廁[4]。

（3）設計美觀、布局合理、降低噪聲、消除異味及固體廢棄物，改善處理站及周圍環境，避免二次污染。

（4）工程設計與文明校區建設相結合，污水廠總體布局力求緊湊、簡潔，工藝流程合理通暢，盡可能縮短建、構筑物間的管路距離；力求節省工程費用、減少運行費用。

（5）管理、運行、維修方便，盡量考慮操作自動化，減少操作勞動強度。設備選型采用通用產品，選購的產品在國內應是技術先進、質量保證、性能穩定可靠、工作效率高、管理方便、維修維護工作量少、價格適中及售后服務好的產品。

3.2 中水回用傳統處理技術

中水回用的傳統處理技術其主體生化部分主要分為活性污泥法與生物膜法。

活性污泥法是以活性污泥為主體的廢水生物處理的主要方法。活性污泥法是向廢水中連續通入空氣，經一定時間后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥狀絮凝物。其上棲息著以菌膠團為主的微生物群，具有很強的吸附與氧化有機物的能力。利用這些污泥絮狀物而把水中有機物去除的一種生化處理方法。

生物膜法是利用附著生長于某些固體物表面的微生物（即生物膜）進行有機污水處理的方法。生物膜是由高度密集的好氧菌、厭氧菌、兼性菌、真菌、原生動物以及藻類等組成的生態系統，其附著的固體介質稱為濾料或載體。生物膜自濾料向外可分為厭氣層、好氣層、附著水層、運動水層。生物膜法的原理是生物膜首先吸附附著水層有機物，由好氣層的好氣菌將其分解，再進入厭氣層進行厭氣分解，流動水層則將老化的生物膜沖掉以生長新的生物膜，如此往復以達到凈化污水的目的。

在傳統的生活污水處理技術中，泥水分離是在二沉池中靠重力作用完成的，其分離效率依賴于活性污泥的沉降性能，沉降性越好，泥水分離效率越高，同時由于二沉池固液分離的要求，曝氣池的污泥不能維持較高濃度，一般在1.5～3.5g/L左右，從而限制了生化反應速率。系統在運行過程中還產生了大量的剩余污泥，其處理費用占污水處理廠運行費用的25～40%。

3.3 中水回用MBR處理技術

MBR為膜生物反應器的簡稱，是一種將膜分離技術與生物技術有機結合的新型水處理技術，它利用膜分離設備將生化反應池中的活性污泥和大分子有機物截留住，省掉二沉池。市政/生活污水處理是最早應用MBR并且仍然在這方面有很大的應用，占所有污水處理系統的44%[5]。

MBR工藝通過將膜分離與傳統生物技術有機結合，不僅省去了二沉池的建設，而且大大提高了固液分離效率，并且由于曝氣池中活性污泥濃度的增大和污泥中特效菌（特別是優勢菌群）的出現，提高了生化反應速率；并且對污染物的去除率相當高，對總氮的去除率高達97%[6]。同時，通過降低F/M比減少剩余污泥產生量（甚至為零），極少需要排泥，不產生二次污染，從而基本解決了傳統活性污泥法存在的許多突出問題。膜生物反應器中孔徑≤0.08μm的微濾膜將凈水與雜質徹底分離，出水SS趨于零，絕大部分的細菌、微生物、熱源、病毒隨同它的載體一道被截留在污水中，后續消毒手段可作為殺菌的輔助手段，避免了傳統工藝可能會出現的水質不合格的問題[7]。由于膜生物反應器省去了傳統的二沉池、消毒池，所以占地小，可廣泛應用于土地資源緊張的地區。僅需利用簡單的PLC技術對水位進行自動控制、膜污染報警及開啟相應反洗設施即可程控化管理，是較為理想的水處理工藝。

4 MBR的發展趨勢

4.1 MBR的應用前景

目前水資源日益緊缺，污水排放標準更加嚴格，中水回用比例要求較高，土地資源也愈發緊張。同時，地表水及地下水帶來的飲用水安全問題也日益嚴重。這些都促使MBR得到更廣泛的關注與應用。MBR的應用前景主要集中在以下幾個方面：

（1）現有城市污水處理廠的升級改造。

（2）沒有排水管網地區的污水處理，如居民小區、旅游度假區、風景區等。

（3）有污水二次利用需求的地區或場所，如賓館、高等院校、醫院等。

（4）高濃度、有毒、難降解工業廢水處理及工業可持續發展回收與利用。如造紙、制糖、皮革、化妝品[8]等行業。

（5）垃圾填埋廠滲濾液的處理及回用。

（6）小規模污水廠（站）的應用。

4.2 MBR未來的研究重點

在過去的20多年，盡管世界范圍內MBR技術在學術研究和工業應用中都取得了相當大的成績，很多新的應用領域也正不斷地開發，但MBR技術想在應用中進一步提高競爭力，仍面臨著諸多技術研究和挑戰。MBR在今后的研究重點可能集中在以下幾個方面：

（1）膜污染的機理及防治。

（2）MBR工藝參數選擇及經濟性研究。

（3）以節能、處理特殊水質對象開發新型的膜生物反應器。

（4）成熟、系統、模塊化MBR的工藝設計方法[9]。

5 結論

隨著我國可持續發展戰略的不斷加快，國家保護環境、節能減排號召的提出，中水回用將成為以后高校建設和發展過程必不可少的一個環節。由于MBR工藝出水水質好，操作靈活、占地面積少、污泥產量低等優點，必將在以后的中水回用建設過程中起到無足輕重的作用。