MBR膜生物技術(shù)在生活污水處理中的討論

欒玉恒，劉林，朱海平，王武鳳

（山東華星石油化工集團(tuán)有限公司，山東 廣饒 257335）

某公司生活污水處理站始建于建廠初期，設(shè)計(jì)處理能力及設(shè)計(jì)處理指標(biāo)已不能滿足，隨著生活污水排放量的增加和企業(yè)人員的增加以及環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，原處理工藝的局限型和處理能力日益凸顯，生活污水處理站長期處于滿負(fù)荷運(yùn)行，經(jīng)常性出現(xiàn)濾料板結(jié)、管路堵塞等情況。

鑒于上述情況，參照國內(nèi)外同行業(yè)生活污水處理目前所采用的前沿技術(shù)以及調(diào)研企業(yè)對生活污水處理技術(shù)的應(yīng)用，通過處理效果、總投情況、運(yùn)行成本、維護(hù)情況進(jìn)行對比論證，結(jié)合華星石化生活污水處理站現(xiàn)狀、水質(zhì)及資源整合，梳理升級改造需解決的主要問題，得出適用于華星石化污水處理站升級改造的最佳處理工藝為“水解酸化（厭氧）＋MBR（好氧）處理工藝”使處理后的水質(zhì)達(dá)到并有優(yōu)于Ⅲ類地表水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

1 MBR膜生物處理工藝

1.1 MBR處理工藝流程

MBR膜生物處理工藝如下圖所示：

來自生產(chǎn)場區(qū)的廢水首先進(jìn)入調(diào)節(jié)沉淀池，經(jīng)過機(jī)械格柵進(jìn)行初步祛除漂浮雜質(zhì)，然后經(jīng)提升泵將廢水提升至RHS酸化反應(yīng)池，經(jīng)水解酸化，利用重力作用廢水自流入R-MBR反應(yīng)器內(nèi)，經(jīng)活性污泥中物生物生化降解后，廢水流入MBR膜組件泥水分離池，然后清水經(jīng)提升泵提至清水池，大部門進(jìn)行綜合利用，不能利用的經(jīng)過總排污口外排。

1.2 MBR膜反應(yīng)運(yùn)行過程

為了使整個(gè)MBR系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行，MBR 運(yùn)行狀態(tài)分為過濾產(chǎn)水、停歇、反洗、清洗4個(gè)狀態(tài)。

1.2.1 產(chǎn)水

當(dāng)膜池的液位高于最低液位時(shí)（MBR 組件頂部往上0.5 m處），風(fēng)機(jī)開啟的情況下，閥門2關(guān)閉、閥門1及自吸泵開啟，膜池產(chǎn)水水，出來的水儲備在清水池中。當(dāng)液位低于（MBR 組件頂部往上0.5 m處）最低液位時(shí)，自吸泵停止工作，進(jìn)入停歇狀態(tài)，（如圖中綠色線所示）。

1.2.2 反洗

當(dāng)產(chǎn)水池液位高于設(shè)定最低液位時(shí)，風(fēng)機(jī)仍然保持開啟，MBR產(chǎn)水停止（即自動閥門1關(guān)閉，產(chǎn)水泵停止運(yùn)行），自動閥門2開啟，反洗泵運(yùn)行，MBR系統(tǒng)對MBR膜進(jìn)行反洗，（如圖中紅色線條所示）。

1.2.3 停歇

風(fēng)機(jī)繼續(xù)開啟，MBR產(chǎn)水和反洗停止運(yùn)行。整體的MBR系統(tǒng)產(chǎn)水13min，停歇2min，再產(chǎn)水13min，停歇0.5min，反洗1min，再停歇0.5min，進(jìn)入下一個(gè)運(yùn)行程序，如此循環(huán)進(jìn)行，其整體運(yùn)行程序見(表1)。

1.2.4 清洗

清洗主要是為了維護(hù)MBR性能以及其使用壽命，使用化學(xué)清洗時(shí)，選用的主要化學(xué)藥劑為檸檬酸和次氯酸鈉，次氯酸鈉用于祛除有機(jī)物和微生物形成的污堵，檸檬酸用于去除無機(jī)物沉著結(jié)垢后對膜形成的污染。

表1 MBR 過濾運(yùn)行程序

2 污水的生物處理

（1）考慮到污水的BOD5、CODcr濃度，為了更好的提高污水的可生化性，達(dá)到業(yè)主要求的排放標(biāo)準(zhǔn)，決定采用厭氧＋好氧的的處理工藝，現(xiàn)有的水解酸化工藝保持不變。水解酸化是利用厭氧反應(yīng)的水解、酸化段，將難生化性物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易生化性物質(zhì)，大分子物質(zhì)降解為小分子物質(zhì)，同時(shí)將有機(jī)物降解為各種有機(jī)酸。通過水解酸化工藝，使廢水中的難降解的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易于微生物可降解的物質(zhì)，提高酸化后廢水的BOD與COD比值，也就是提高可生化性，為后面處理流程中的好氧生化工藝創(chuàng)造良好的條件。

（2）廢水經(jīng)水解酸化池處理后，自流入新建的MBR反應(yīng)池。MBR膜生物反應(yīng)器（Membrane bioreactor, MBR）是將膜分離技術(shù)和生物反應(yīng)器的生物降解作用集于一體的生物反應(yīng)系統(tǒng)。

3 MBR膜生物污水處理系統(tǒng)的工藝特點(diǎn)

綜合上述內(nèi)容，MBR膜生物污水處理系統(tǒng)有如下特點(diǎn)：

（1）本方案設(shè)計(jì)的污水處理系統(tǒng)在投資最省的情況下具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，出水水質(zhì)達(dá)到并優(yōu)于山東省南水北調(diào)沿線污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（DB37/599-2006）及《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中一級A的標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）處理工藝先進(jìn)，針對污水進(jìn)行有效的前處理，以便確保后續(xù)處理單元的正常運(yùn)行。

（3）生物處理由A/O處理組成，A段處理可提高廢水的可生化性，O段好氧處理則可去除大部分有機(jī)物。

（4）處理系統(tǒng)充分考慮了污水處理的節(jié)能、降耗問題。

（5）污水處理系統(tǒng)簡單實(shí)用，運(yùn)行和操作管理方便。

（6）處理系統(tǒng)采用一體化處理設(shè)備，便于以后工程的改擴(kuò)建。

4 具有較高的安全效益和環(huán)境效益

4.1 安全效益

（1）MBR反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定，效率高，同時(shí)由于清洗周期的延長，產(chǎn)水消耗能源低，無需額外混合PAM，PAC等化學(xué)類藥劑投入，減少了系統(tǒng)運(yùn)行噸水處理成本。MBR膜生物反應(yīng)池內(nèi)活性污泥濃度高，活性強(qiáng)，泥齡長，耐沖擊性能好，體積小，出水水質(zhì)滿足并優(yōu)于現(xiàn)行排放標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)具備很大的水質(zhì)提升空間。

（2）設(shè)備高度集成，占地面積小，自動化程度高、易于維護(hù)管理，可實(shí)現(xiàn)全自動無人值守。

（3）模組化設(shè)計(jì)，快速簡單的安裝，易于分期擴(kuò)充。

（4）處理系統(tǒng)為新建，建設(shè)中原系統(tǒng)可繼續(xù)運(yùn)行，不存在環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。

4.2 環(huán)境效益

（1）通過現(xiàn)場勘察和污水處理情況，水解酸化（厭氧）＋MBR（好氧）處理工藝，處理后的出水水質(zhì)可達(dá)標(biāo)排放或回用。

（2）該系統(tǒng)剩余污泥產(chǎn)量低，設(shè)備緊湊，自動化程度高操等特點(diǎn)，可利用現(xiàn)有生活污水處理站設(shè)施進(jìn)行改造。

（3）利用硝化菌的截留和繁殖，系統(tǒng)硝化效率高。通過運(yùn)行方式的改變亦可脫氮和除磷的效果。

（4）膜的高效截留使微生物截留在生物反應(yīng)器內(nèi)，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器水力停留時(shí)間(HRT)和污泥停留時(shí)間（SRT）的完全分離，運(yùn)行控制靈活穩(wěn)定。

（5）由于污泥泥齡長，從而可以大大提高難降解有機(jī)物的去除率。

（6）高效地進(jìn)行固液分離，其分離效果遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)的沉淀池，出水懸浮物和濁度接近于零，并能截留水中的細(xì)菌和大腸桿菌，可直接回用，實(shí)現(xiàn)了污水資源化，對周圍環(huán)境無二次污染。

5 結(jié)語

MBR生物膜處理系統(tǒng)高效地進(jìn)行固液分離，其分離效果遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)的沉淀池，出水懸浮物和濁度接近于零，并能截留水中的細(xì)菌和大腸桿菌，可直接進(jìn)入中水回用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了污水排放資源化，提高廢水綜合利用率。通過MBR中空膜絲的高效阻止將微生物截留在生物反應(yīng)器內(nèi)，利用硝化菌的截留和繁殖，系統(tǒng)硝化效率高，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器水力停留時(shí)間和污泥停留時(shí)間的完全分離，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話，遠(yuǎn)程控制，運(yùn)行控制靈活穩(wěn)定。MBR生物膜技術(shù)的使用，給企業(yè)帶來較高的安全、環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益，具有較廣泛的應(yīng)用前景。