城市應急污水處理設施工藝MBR技術和RPIR技術的對比

鄭森喬

（汕頭市生態環境局金平分局，廣東 汕頭 515041）

1 MBR技術和RPIR技術工藝原理

1.1 MRB技術原理

該技術的工藝原理采用格柵井+調節池的方式，能夠有效應對水質水量不均衡、日變化比較大的特點，應急處理城市污水效果較好，進一步提高生物處理的效率和運行穩定性。在實際應用過程中，調節池可有效調節污水水質和水量。同時，在調節池的前端設置相應的格柵，從而更好的將大顆粒物以及懸浮物進行攔截。一般情況下可利用原修建池體改造使用。另外，應用MRB技術需建設一體化污水設備，首先則是建設生化反應池，主要包括缺氧好氧池、缺氧池等部分[1]。并在缺氧段異養菌，促使將污水中含有的淀粉、纖維以及碳水化合物等在缺氧條件下，可良好發生厭氧反應，將懸浮污染物以及不可溶性的有機物分解為具有可溶性的小分子有機物，則可提高污水處理效率。另外，在好氧池供養條件充足時，可利用自養菌的硝化作用，促使污水中的污染物發生氧化作用，并控制混合液順利回流到缺氧池，基于缺氧條件下的異養菌反硝化作用，將NO2-以及NO3-等還原為分子液態，促使C、N、O等形成生態循環，完成污水無害化處理。

而對于缺氧池和好氧池的處理設施，則應按照以下要點建設布置。

（1）缺氧池。在池中需填充聚烯烴類以及聚酰胺類彈性材料，目的是對污水中含有的懸浮物進行預過濾處理，同時基于水解和產酸菌的作用，促使不可溶性的有機物能夠水解為溶解性物質，將大分子物質分解為小分子，進一步提高污水可生化性。另外，利用反硝化細菌在缺氧裝下還原硝酸鹽，從而釋放出分子液態以及一氧化二氮，實現良好脫氮效果。

（2）好氧池。其是通過對污水進行曝氣，以便于提供更高濃度的溶解氧，利用好氧菌降解污水中的有機污染物。

（3）MBR膜池。將處理過后的污水通過浸沒式超濾，然后促使產水進入到吸附除磷區域。這一過程需要保障超濾膜的材料選擇為PVDF，并在浸沒式超濾組件的下方安裝曝氣管道，確保水體中含有的好氧細菌能夠在高濃度溶解氧中，實時清洗膜表面，確保膜通量具有穩定性[2]。

1.2 RPIR 技術原理

該項技術在城市污水應急處理中，則是以反應沉淀一體式矩形環流生物反應器為核心，通過反應、沉淀以及出水一體化等，對可生化的污水進行處理和回用。在實際實施過程中，主要是利用經典化工傳質理論，對生化反應器結構機械進行優化，并基于導流裝置整合生化反應區和污泥沉淀區，以提高氧傳質效率。同時可借助反應區底部的曝氣所產生的氣升動力，以保證污水和污泥等可充分混合，在完全接觸的條件下促使污泥的無動力回流，能夠對微生物進行高效截留，促使反應器內的微生物數量和質量得到提升，進而實現高效、有序的生物降解[3]。該技術作為城市應急處理設施工藝，有利于推動污水處理新技術的開發，并對生態環境的可持續發展具有重要價值。

2 建模選用的MBR和RPIR工藝流程簡介

為有效研究MBR與RPIP技術的應用優勢，比較二者在城市污水應急處理設施工藝中的特點，需從流程入手。首先選用的MBR工藝主要是通過格柵后進入厭氧池和好氧池處理形成反應與沉淀，最后進入MBR模塊，通過MBR濾膜過濾后直接排放的工藝。該工藝占地面積小，自由組合，但對MBR膜的要求高，需要及時養護，日常通過反沖洗等工藝定期維護。對其應用時，需結合城市污水處理需求以及原處理設施的可利用情況。見圖1。

圖1 MBR技術工藝圖

其次，RPIR工藝主要是將曝氣池與二沉池合二為一，形成反應與沉淀一體式的高效生化反應器，不需要污泥回流，縮短了污水處理的工藝流程；RPIR的核心裝備是RPIR標準模塊，它耦合了化工的氣升環流技術與沉淀分離技術，具有獨特的結構形式，是一種拼裝式組合模塊。它是一種改進了的、較為接近傳統的污水處理工藝模式，占地面積比MBR技術大，但運營成本比較低，目前應用較為廣泛。見圖2。

圖2 RPIR技術工藝圖

3 建模選用的四個不同進水特點的污水應急處理場站

甲場站日常進水是純生活污水，日設計處理量約為10 000 t，使用RPIR處理模式；乙場站日常進水是純生活污水，日設計處理量約為2 000 t，使用MBR處理模式；丙場站日常進水是生活污水夾雜有部分工業污水，日設計處理量約為5 000 t，使用MBR處理模式；丁場站日常進水是生活污水夾雜有部分工業污水，日設計處理量約為20 000 t，使用RPIR處理模式；

通過近1年時間對這四個場站的進出水主要控制指標（CODcr、氨氮、總磷、BOD5、懸浮物）進行監測，詳見表1數據。

表1 四個場站的進出水主要控制指標情況

根據監測結果得出各場站污染因子去除率走勢圖（圖3），我們可以發現；當污水應急處理場站的進水不穩定，污染指標濃度高時，使用MBR處理模式的處理效果比較差，無法達到處理要求。在發現相關情況后筆者通過實地踏勘丙場站發現該場站的MBR膜在遇到波動較大的來水沖擊時，無法建立緩沖區域，污水直接破壞整套污水處理生態系統，最后直接對MBR濾膜造成不可逆的損壞，在高濃度水過濾后對濾膜反沖洗時發現，濾膜濾孔已被撐大，達不到過濾效果，需更換濾膜。而對比丁場站，在遇到波動較大的來水沖擊時，通過調節工藝時長，增加污水的曝氣和沉淀時間，污水處理去除率能達到較為滿意的結果。

圖3 各場站污染因子去除率走勢圖

通過近1年的跟蹤監測和對MBR技術和RPIR技術的研究對比發現，在該建模模式下，當進水為純生活污水污染因子波動不大的情況下，可根據用地實際情況選用MBR技術和RPIR技術和應急污水處理設施，均能達到較為處理要求。當進水夾雜有工業污水的情況下，MBR技術的抗沖擊能力較RPIR技術處理模式的抗沖擊能力差，運維成本高，處理效果不理想，不推薦使用MBR技術的應急污水處理設施。

4 結論

綜上所述，在實際處理城市應急污水運用過程中，需要充分把握兩種技術的原理和工藝流程。并基于建模試驗，對不同場站對不同技術的適應性進行研究和分析。從中可以發現，如果進水為污染因子波動不大的純生活污水，則可按照實地現狀，任意選用兩種技術之一。而如果進水中摻有工業污水，則應當選擇抗沖擊能力相對加強、運維成本較低的RPIP技術，以此提高污水應急處理效果。