MBR工藝在高校校園污水處理與中水回用中的應用

田佳　任碧蕓

摘 要：隨著我國高等教育的普及與人民大眾對教育重視程度的加強，高校校園建設規劃日益完善，校區建設熱潮涌現。在國家大力進行生態文明建設的大背景下，高校作為社會公共場所，對污水的達標處理乃至回用成為校園環境保護與治理的關鍵性舉措之一，各高校建設的污水處理站多采用以MBR工藝為核心的處理過程。MBR工藝是一種良好的污水處理工藝，具有污水處理效果好、處理流程簡單、運行穩定、占地小、便于自動化控制等優點，能滿足學校污水處理的要求并實現中水回用。本文對近年來MBR工藝在高校校園規模污水處理中的應用進行簡要歸納和論述。

關鍵詞：MBR工藝;高校校園;污水處理;中水回用

中圖分類號：X703.1文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）11-0141-03

Application of MBR Process in Wastewater Treatment and

Reclaimed Water Reuse of University Campus

TIAN Jia REN Biyun

（Yangling Vocational & Technical College，Yangling Shaanxi 712100）

Abstract： With the popularity of higher education and the increasing emphasis on it， college and university campus planning is being perfected increasingly and construction of new campus is booming. In the context of ecological civilization construction， as a public premises， treating and recycling sewage in accordance with the standard has been one of the essential measures to protect and manage university campus environment. Most sewage treatment plants in many universities adopt MBR technique as treating process. MBR technique is a good sewage treatment technique， with the advantages of high efficiency， simple operation， steady functioning， compact construction and easy to operate automatically. The technique can meet sewage treatment demands and realize grey water reuse in universities. The paper made a review and illustrates the application of MBR technique to large-scale sewage treatment in universities in recent years.

Keywords： MBR technique;university campus;sewage treatment;grey water reuse

1 MBR工藝概述

膜生物反應（Membrance Bio-reactor，MBR）工藝是現代膜分離技術與生物技術有機結合的一種新型廢水生物處理技術。把膜分離技術中的超微濾技術與污水處理中的傳統活性污泥法相結合，用膜組件代替活性污泥法中的二沉池，就構成了MBR工藝。該工藝能達到污染物降解和泥水分離的目的，減少占地和造價，流程簡單、運行穩定、結構緊湊，具有良好的應用前景[1]。MBR技術在2011年被列入《國家鼓勵發展的重大環保技術裝備目錄》，其已成為我國水處理技術的重點發展方向。

考慮到MBR工藝在同步脫氮除磷及膜污染控制方面還有待進行深入研究，近年來，很多研究人員將MBR與傳統的生物脫氮除磷工藝相結合，形成了新型污水處理組合工藝，例如，A2/O-MBR、SBR-MBR等，并且取得了較好的處理效果[2]。在利用MBR工藝處理污水的基礎上，研究人員還在中水回用方面進行了大量實踐探索，部分高校已經進行了中水回用工程建設，提供了豐富的工程設計、建設運行的經驗和數據[3-5]。

2 MBR工藝運行原理

MBR工藝是一種結合了膜高效分離技術與傳統活性污泥法的新型高效污水處理工藝，利用膜分離設備截留生化反應池中的活性污泥和大分子，極大地減少了剩余污泥的產量，并且可以省去傳統活性污泥法的二沉池構造，節省占地和成本。MBR工藝強化了生物反應程度，提高了活性污泥濃度，還能控制水力停留時間（Hydraulic Retention Time，HRT）和污泥停留時間（Sludge Retention Time，SRT），增強了固液分離效率，使難以降解的物質通過在反應器中不斷反應而增強降解程度[6]。

在MBR工藝中，膜組件是最主要的核心部件，它由某種形式組裝的膜為基本單元。膜的過濾精度通常都很高，一般分離區間在0.01～0.1 μm[7]。多個高精度分膜共同組成膜組件，實現過濾效果。

3 利用MBR工藝處理高校校園污水

3.1 高校校園污水的特點

高校校園污水主要為校園生活污水和校園雨水。生活污水主要包括宿舍洗漱、洗滌、廁所及食堂廢水等有機污水。校園雨水由單獨設置的雨水管道直接排入市政雨水管網，而校園生活污水則需要進行處理后排入市政排水管網或回用。校園生活污水較市政污水成分單一，較工業、醫療廢水毒性小。污染指標主要為化學需氧量（COD）和可溶性固體物質（SS），且一般BOD5/CODCr>0.66[8]，可生化性較好，利于生物處理。由于高校人口數量多、密度大、作息活動時間規律，因此，校園污水的排放時段和區域都較為集中，且用水量往往高于普通居民生活區，不宜簡單套用市政污水處理模式[9]。

由于高校在每年1—2月和7—8月為寒暑假期，因此，此時段內校園生活污水量急劇下降，水處理微生物在無法獲取到生命活動所需的營養物質和環境條件時將大批死亡，污水生物處理系統無法正常運行，需要以一定條件對馴化成熟的微生物、活性污泥等進行保存。在每次開學前期，需要提前對活性污泥進行活化、富集培養和馴化，但此恢復時間一般較長，期間系統的出水達不到標準，基本無法實現回用[10]。

3.2 MBR工藝應用于高校校園污水處理的實例

由于MBR工藝具有較強的抗沖擊能力，因此，被廣泛應用于高校校園污水處理系統中，以應對短時的水量變化——通過短時間內加大膜通過流量以緩解沖擊;而當污水水質發生變化時，可由較高的污泥濃度實現緩解沖擊的效果[6]。

MBR工藝根據膜組件和生物反應器組合方式的不同一般分為分置式、一體式和復合式。分置式MBR工藝運行流程見圖1。琚冉等將分置式間歇運行膜生物反應器工藝設計假設為校園住宿區污水處理回用。通過經濟分析綜合考察分置式膜生物反應器、一體式膜生物反應器水處理構筑物的經濟效能。通過污水處理工程假設，計算建造分置式膜生物反應器工藝的投資費用、運行成本以及與處理相同水量、水質的一體式膜生物反應器及其他水處理工藝對比，考察分置式膜生物反應器的經濟效益[11]。

一體式MBR工藝流程見圖2。史晨等以某研究院生活污水為處理對象，采用倒置A2O（缺氧-厭氧-好氧）工藝的一體式膜生物反應器，考察了水力停留時間、回流比等重要參數對污染物去除效率的影響，并確定最佳工藝參數[12]。

復合式MBR工藝流程見圖3。李軍等采用以粉末活性炭作為填料的復合式膜生物反應器處理北方某大學教工宿舍化糞池中的生活污水。該反應器在不人為排泥，不對膜進行任何處理（不空曝、不清洗）的情況下，連續運行100 d。結果表明，系統運行穩定，出水水質優良（COD<25 mg/L，NH4+-N<0.6 mg/L，無色無味，無SS，沒有檢測出大腸桿菌）[13]。

全國各地的高校均有校園污水處理站的建設。根據楊露等對全國28個地區89所高校的統計，MBR工藝和A2/O工藝的應用最廣泛，其次是人工濕地等其他處理工藝。在關于MBR工藝與其他工藝組合應用的探索實踐中，陜西省西安市某高校建設了規模為2 000 m3/d的A2/O-MBR組合工藝，實現了校園生活污水的處理與回用，獲得了較好的經濟效益和環境效益[2]。河北省保定市某擁有2萬余學生的高校在一系列的方案比選中確定了A2/O-MBR組合工藝，經過7個月的中試試運行，出水水質各項指標均達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）中一級標準要求。天津市某高校以宿舍生活污水和食堂廢水為處理對象，以A2/O-MBR的聯合為污水處理站處理工藝，出水指標滿足《城市污水再生利用城市雜用水水質》（GB/T 18920—2002）標準，能夠用作綠地灌溉和校園景觀湖補充水源[10]。

4 MBR工藝處理高校校園污水的前景

根據現有的高校校園污水處理站的實踐及中試等模擬實驗結果可知，MBR工藝能夠滿足高校校園污水處理的水質要求，并且能實現中水回用。隨著高校的擴招、擴建及大量新校區建設，高校校園污水處理系統的實踐研究方興未艾。MBR工藝因具有水處理效果好、運行穩定、剩余污泥量小、占地面積小等優勢，必將繼續作為高校污水處理站的主流處理工藝，但MBR工藝也存在能耗高、投資大、膜污染清洗煩瑣、膜壽命及更換頻繁等缺點，亟待后續進行研究和探索。在脫氮除磷和膜污染控制方面，可以沿用不同處理工藝組合的形式，增強優勢，克服缺點。特別是A2/O-MBR組合工藝的優化和完善具有較高的研究價值。

5 結論

MBR工藝具有出水水質良好、運行便利、剩余污泥量小、免去二沉池建設從而減小占地面積的優點，是一種能滿足高校校園污水處理的工藝。為了解決脫氮除磷和減輕膜污染問題，研究人員在MBR工藝的基礎上積極探索與其他工藝聯合運行的組合工藝，根據大量實踐與實驗結果，A2/O-MBR組合工藝表現出優良的處理效果，是未來高校校園污水處理系統的有效選擇。

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