雙膜內(nèi)循環(huán)生物反應器處理生活污水實例

張小平，覃理嘉，孫幫周，余意

（南寧市桂潤環(huán)境工程有限公司，南寧 530000）

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)化建設不斷深入，鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口迅速增長，人們的生活方式發(fā)生改變，用水量隨之增大。我國現(xiàn)有4.8萬個集鎮(zhèn)和69.15萬個行政村，約有1.95億鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口，年產(chǎn)生生活污水約5.7億立方米[1、2]，如未經(jīng)處理直接排放，會造成大范圍、嚴重的環(huán)境污染，因此，處理好鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水十分必要。然而，當前我國大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)沒有配備污水處理設施，或污水處理設施運行不正常，污水未經(jīng)處理隨意排放的現(xiàn)象多發(fā)，并已造成環(huán)境污染[3]，鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水處理已成為水污染防治的重點和亟待解決的問題。

傳統(tǒng)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理工藝存在占地面積大、施工和安裝周期長、投資和運行成本高、管理繁瑣、處理效果差的缺點[2、4]，不適合應用于處理鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水，一體化、集成化、小規(guī)模、高效率的污水處理設施是處理鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水的發(fā)展方向和理想選擇。雙膜內(nèi)循環(huán)生物反應器（DMBR）是一種結(jié)合膜生物反應器技術(shù)[5]、生物接觸氧化技術(shù)、間歇曝氣法的一體化污水處理設備，經(jīng)過多年的工程應用，證明其具有占地面積小、施工周期短、安裝便捷、投資和運行成本低、處理效果好、自動化管理、運行穩(wěn)定可靠的特點，適合應用于處理鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水。本文以廣西壯族自治區(qū)某鎮(zhèn)生活污水處理工程為例，介紹DMBR處理工藝，為鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水處理提供參考和借鑒。

1 工程概況

廣西壯族自治區(qū)某鎮(zhèn)建設污水處理廠，近期設計污水處理量為500m3/d，遠期設計污水處理量為1000m3/d；布設配套污水管網(wǎng)長度為3600m，排水體制采用雨、污分流制，污水經(jīng)處理后須符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）中的一級A標準排放，項目總投資1197.96萬元，占地面積680m2。

該工程所涉鄉(xiāng)鎮(zhèn)為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟，污水主要為生活污水和少量畜禽養(yǎng)殖廢水，參照相似鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水水質(zhì)，確定該鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理工程設計。進水水質(zhì)、排放限值及處理程度見表1。

表1 污水進水水質(zhì)和排放限值

2 污水處理工藝

2.1 工藝流程

污水經(jīng)管網(wǎng)收集，在重力自流和提升泵站提升的作用下進入污水處理廠。污水首先經(jīng)過格柵，去除水中的大塊懸浮物和漂浮物，進入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池內(nèi)的潛水提升泵將污水提升進入雙膜內(nèi)循環(huán)生物反應器（DMBR），污水在DMBR內(nèi)的好氧、厭氧和缺氧環(huán)境中被微生物代謝分解、去除。由DMBR內(nèi)生化反應產(chǎn)生的過量污泥排入污泥池沉淀、收集；污泥池底泥經(jīng)壓濾機脫水，污泥池上清液和壓濾液回流入調(diào)節(jié)池，干污泥外運至有處理污泥能力單位進行處理。DMBR出水進入紫外消毒裝置進行消毒處理，經(jīng)計量槽監(jiān)測后排放。污水處理全過程采用自動化控制和遠程監(jiān)控。污水處理工藝流程如下圖所示。

污水處理工藝流程圖

2.2 主要設備和構(gòu)筑物

（1）調(diào)節(jié)池：1座，鋼砼結(jié)構(gòu)。尺寸為8.0×7.0×5（m），有效容積335m3，停留時間4h，底部安裝潛水提升泵。

（2）雙膜內(nèi)循環(huán)生物反應器（DMBR）：1套，鋼結(jié)構(gòu)。尺寸為15.0×2.8×3.5（m），有效容積126m3，污水處理量500m3/d，水力停留時間＜6h，混合液懸浮固體濃度（MLSS，可體現(xiàn)污泥濃度）3000～8000mg/L。DMBR內(nèi)部配備鼓風機、自吸泵各2臺（一用一備），以及電磁閥、流量計等設備；膜組件采用親水性聚四氟乙烯（PTFE）材料制成，膜孔徑0.1μm。

（3）污泥池：1座，鋼砼結(jié)構(gòu)。尺寸為2.7×2.7×5（m），配備1臺框式攪拌機。

（4）紫外消毒和計量槽：紫外消毒池與計量槽采用合建形式，1座，整體尺寸為2.25×6.0×1.4（m）。紫外線消毒接觸時間＞30s，消毒水量為500m3/d。

（5）污泥脫水機房和加藥間：1座，磚混結(jié)構(gòu)，加藥間設置于污泥脫水機房內(nèi)。尺寸為6.6×6.0×4.8（m），安裝有污泥壓濾機1臺、加藥桶3個、加藥泵3臺。

（6）服務房：1座，磚混結(jié)構(gòu)，服務房內(nèi)設置配電間、水質(zhì)監(jiān)察室、值班室、衛(wèi)生間。

2.3 雙膜內(nèi)循環(huán)生物反應器（DMBR）

該污水處理工藝的核心是DMBR，不同于傳統(tǒng)的好氧型膜生物反應器，DMBR屬于兼氧型膜生物反應器，利用好氧、厭氧和兼氧型細菌去除水中污染物。

DMBR以生物膜和浸入式微濾膜為基礎(chǔ)，將膜生物反應器技術(shù)、生物接觸氧化技術(shù)、間歇曝氣法有機結(jié)合；采用特殊的反應器結(jié)構(gòu)和布水、集水方式，促使氣、水內(nèi)部循環(huán)，形成交替缺氧、厭氧、好氧的脫氮除磷環(huán)境，高效去除水中污染物。與傳統(tǒng)膜生物反應器相比，DMBR具有以下優(yōu)點：

（1）特殊的氣流內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)，交替間隙曝氣，實現(xiàn)“一氣多用”，曝氣能耗降低約50%。

（2）污水處理效率高，構(gòu)筑物和反應器容積少，占地面積少。

（3）懸浮污泥濃度低，僅有傳統(tǒng)MBR工藝的5%～10%，跨膜壓差降低，膜通量下降幅度小，有效水力停留時間不超過6h。

（4）剩余污泥產(chǎn)生量少，小規(guī)模（污水處理量＜1000t/d）污水處理項目無需專門的污泥處理設施。

（5）膜采用親水性聚四氟乙烯（PTFE）制成，膜工作周期和使用壽命得到延長，一般達到10年以上，減少系統(tǒng)的投資和運行維護費用。

3 工程運行效果

該工程內(nèi)容包括污水收集管網(wǎng)和污水處理廠兩方面。污水收集管網(wǎng)建成后，污水收集率約為80%，有效解決了該鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水未經(jīng)處理直接排放的問題，改善居民生活環(huán)境。污水處理廠建設竣工后，開始調(diào)試運行，主要對DMBR設備進行調(diào)試：接種污泥，開啟曝氣和進水培養(yǎng)、馴化污泥，嚴格監(jiān)控DMBR內(nèi)部溶解氧和出水污染物濃度；約15天后，DMBR運行基本穩(wěn)定，跨膜壓差為-12kPa，MLSS約為3,500mg/L，出水水質(zhì)符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）中的一級A標準要求，每去除1kg BOD5產(chǎn)生約0.2kg污泥。進、出水水質(zhì)和排放限值如表2所示。

表2 進、出水水質(zhì)與排放限值

4 環(huán)境效益及技術(shù)經(jīng)濟分析

4.1 環(huán)境效益

工程所涉鄉(xiāng)鎮(zhèn)年產(chǎn)生生活污水約20萬噸，未建設污水處理廠前，96%的污水未經(jīng)污水處理系統(tǒng)處理，隨意排放，嚴重污染鄉(xiāng)鎮(zhèn)及周圍農(nóng)村的生態(tài)環(huán)境，直接威脅當?shù)鼐用竦纳眢w健康，影響鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)濟發(fā)展，特別是旅游經(jīng)濟的發(fā)展。

該項目污水處理工程運行穩(wěn)定后，以近期處理水量計算，每年減排SS15.13噸，CODCr27.84噸，NH4+-N3.11噸，TP0.35 噸，污染物減排量巨大，環(huán)境效益明顯，惠及近200平方公里面積區(qū)域和2.2萬人口。

4.2 技術(shù)經(jīng)濟分析

該工程總投資1197.96萬元，工程竣工后污水處理廠的總運行費用為17.99萬元/年，其中包括電費3.72萬元/年，化驗和藥劑費4.57萬元/年，廠區(qū)和設備維護費1.85萬元/年，污泥處置費1.85萬元/年，該污水處理廠配置2名技術(shù)員，工資和福利費為6萬元/年。污水處理廠處理污水的費用為0.99元/m3。

5 工藝特點

該工程是一個以雙膜內(nèi)循環(huán)生物反應器（DMBR）為核心的鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水處理工程，DMBR是一種結(jié)合膜生物反應器技術(shù)、生物接觸氧化技術(shù)、間歇曝氣法的先進一體化污水處理設備，適合應用于小型生活污水處理工程。

經(jīng)多年運行證明，其與傳統(tǒng)的污水處理工藝相比具有以下優(yōu)點：1）占地面積小，施工周期短；2）設備安裝和維護便捷；3）能耗小，污泥產(chǎn)生量少，投資和運行成本低；4）污水處理效果好，設備運行穩(wěn)定、可靠；5）實現(xiàn)全自動控制和遠程監(jiān)控。

6 結(jié)論

該工程是以雙膜內(nèi)循環(huán)生物反應器（DMBR）為核心的污水處理設備，成功處理廣西壯族自治區(qū)某鎮(zhèn)生活污水，處理后出水水質(zhì)符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）中的一級A標準要求，具有明顯的環(huán)境和經(jīng)濟效益。DMBR處理工藝具有占地面積小、投資和運行成本低、自動化監(jiān)控、處理高效、操作便捷、運行穩(wěn)定可靠、污泥產(chǎn)生量少的特點，特別適用于小型污水處理工程，可供鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水處理工程參考和借鑒。