MBR膜工藝在黑臭水體旁路應急處理中的應用

丁素云，孟冠華, ，劉寶河

（1.安徽工業大學能源與環境學院；2.教育部生物膜法水質凈化及利用技術工程研究中心，安徽馬鞍山 243000）

前言

安徽省某風景湖位于市區公園境內，占地77 000 m2，雨水匯水面積約650 hm2，周邊住宅小區眾多，存在大批雨污混接管道。長期以來，雨季大量混合污水溢流進入湖內，造成湖水嚴重污染。在市黑臭水體排查行動中，該風景湖被認定為輕度黑臭水體，相關部門采取了截污納管、雨污分流、環保清淤、活水循環、曝氣復氧和生態修復等措施對其進行綜合治理。由于湖體周圍部分小區內雨污管道混接、錯接現象較為嚴重，管網改造工程十分復雜，短期內無法徹底實現雨污分流，因此設計新建一座調蓄池，在風景湖周邊管網改造完成后專門收集儲存雨季降水，旱季時給風景湖提供補給，而在管網改造期間則主要儲存雨污混合污水，并泵提至市政污水管網進行處理，以免湖水再受污染返黑返臭，同時提升水體透明度，促進湖內水生態構建。

調蓄池運行結果顯示，旱季其可收納約3 000 m3/d 的污水并排至市政污水管網。而雨季，特別是大雨、暴雨后，周邊市政污水管網負荷過高無法及時排水，導致調蓄池內污水直接溢流入湖，嚴重影響了湖內水質及水生態系統的構建。因此，有必要設置一套旁路應急處理系統，在公園外圍管網改造完成前，雨季時處理調蓄池內雨污混合污水，控制溢流污染，改善水體水質，保障湖內水體穩定消除黑臭；旱季時繼續運行，處理池內收集的生活污水，減輕下游污水處理廠的負荷。在管網改造完成后，該系統可移至湖體水質較差處繼續進行應急處理，提升水質。

1 處理規模及設計水質

1.1 處理規模

調蓄池有效容積為10 000 m3，由于現場用地十分緊張，結合雨季和旱季調蓄池實際運行情況，確定本項目處理規模為2 500 m3/d。

1.2 設計水質

在雨季，由于降水對地面及管道沉積物的沖刷作用，初期雨水中常含有大量懸浮物及顆粒物，污染較為嚴重，而后期雨水污染程度較輕，因此，溢流混合污水水質變化范圍通常比較大[1,2]。對調蓄池內混合污水進行連續多次取樣檢測，在確保污染負荷達到最大時設備仍能正常運行的條件下，確定本項目設計進水水質，如表1 所列。

風景湖屬于輕度黑臭水體，治理目標為《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002）Ⅳ類標準。本項目出水作為風景湖的補充水源，需保障水體消除黑臭及提升水體透明度，結合進水水質，綜合考慮用地面積及經濟效益等因素，在湖塘周圍管網改造完成前，本項目設計出水水質指標參考《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）一級A標準（除TN）。

表1 設計進、出水水質

2 工藝設計

2.1 工藝流程

根據本工程的實際情況，經過多次比選，最終確定采用抗沖擊負荷能力強、出水水質穩定、SS 去除率高、同時占地面積小的AO+MBR 膜法為主體處理工藝，具體流程見圖1。調蓄池污水經泵提升至過濾系統，首先截留較大懸浮物及顆粒物，保護后續處理單元正常運行。過濾后污水自流進入生物處理單元，包括缺氧池、好氧池和MBR 膜池，在MBR 膜池前投加PAC 藥劑，可在生物處理單元同時實現有機污染物的降解、氨氮的硝化及總磷的去除，處理出水達標排放至湖內。膜池混合液部分回流至缺氧池，剩余污泥通過糞車定期抽吸運送至附近污水處理廠進行脫水處理。

圖1 工藝流程圖

2.2 設計參數及特點

配置5 套一體化設備，單套處理量為500 m3/d，設計尺寸16.0 m × 3.0 m × 3.0 m，HRT：5.6 h，污泥濃度6 000 mg/L，回流比100%。

采用新型生物過濾填料代替傳統格柵，攔截較大漂浮物和固體顆粒物，避免砂礫及一些較硬的懸浮物損壞膜元件。生物過濾填料安裝方便節省空間，同時兼具吸附除臭的作用，不會影響公園周圍的環境。主體處理工藝為AO+MBR 膜法，采用膜分離技術代替傳統二沉池，可實現高效固液分離，出水SS 及濁度較低[3,4]，可有效提升水體透明度，促進湖內水生植物生長。MBR 池中的膜組件可高效截留微生物，維持好氧池中較高的污泥濃度，延長污泥齡，提高有機污染物及氨氮的降解效率，同時減少污泥產量[5]。

3 工程投資及應用效果

一體化設備正常運行費用142.42 萬元/年，主要包括電費、藥劑費、人工費、污泥處置費及維護費等，噸水處理費用為1.56 元。

投入使用半年多以來，一體化設備運行穩定，耐沖擊負荷能力強，對雨季及旱季較大的水質變化具有較好的適應性，系統出水水質穩定達到設計要求，其中COD 及NH3-N 濃度在旱季達到《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）Ⅴ類標準，而雨季則可達到Ⅳ類標準，具體數據見表2。本應急處理設施建成后，實際污泥產量較少，主要通過糞車每月抽吸一次運至附近污水處理廠進行脫水處置，待含水率降至80% 以下后運至城市污泥處置中心處理。MBR 膜運行狀態良好，可半年采用檸檬酸和次氯酸鈉對其清洗一次，檸檬酸和次氯酸鈉的用量分別為2 mg/L 水及4 mg/L 水。除磷藥劑PAC用量為20 mg/L水。

表2 旁路應急處理設備實際進、出水水質

4 結論及建議

采用AO+MBR 一體化設備對風景湖旁調蓄池內混合污水進行旁路應急處理，系統運行效果良好，出水水質穩定達標，極大地改善了入湖水質，并減輕了下游污水處理廠的負荷。

根據運行經驗提出如下幾點建議：

（1）冬季MBR 膜的運行水量會下降20% 左右，運維人員需加強日常維護。

（2）設備移動過程中應著重注意對膜的保護。

（3）生物過濾系統需定期通過放空管排放截留的懸浮物。