膜生物反應技術在環境工程分散式農村生活污水處理中的應用

李文杰

（潛江市生態環境局，湖北 潛江 433100）

引言

膜生物反應技術作為一種現代化廢水處理技術，可以解決傳統的環境工程中的一些問題，從而改善水質，達到更加優化的環保效果。但市場調研發現，目前國內的膜生物反應技術還沒有完全推廣到分散式農村生活污水處理工作中，與之相關的污水集中治理方案仍存在未解決的問題與缺陷。為實現相關工程的優化，科研單位加大了對膜生物反應技術的研究，通過將膜組件與生物單元相結合，輔助二次沉淀技術，形成一種新型的分散式農村生活污水處理系統[1]。與常規污水處理工藝相比，此項技術具有以下優點：（1）減少污泥產量。反應器能夠完全攔截污泥，達到廢水中污泥零排放的目的。（2）提高污水的含氧率。在反應器內安裝充氣設備，采用新型隔膜可以減少傳質的阻力，確保分散式農村生活污水處理過程中供氧系統的正常運行，提高廢水利用率。（3）防止廢水中硝化菌的損失。使廢水硝化菌濃度保持在一個較高水平，加速廢水的硝化速率，從源頭上保證污水治理效果，提高水質的轉化率[2]。為使此項技術在實際應用中獲得更高的經濟效益，本文將在此次研究中，以某環境工程為例，進行分散式農村生活污水處理方法的設計，旨在通過此次設計，為今后環境工程的發展提供技術幫助，提高污水治理綜合水平，促進我國的生態文明建設。

1 膜生物反應技術中的主要構筑物

鑒于分散式農村生活污水處理規模較小，農村地區人口分散、社會經濟條件較差，并且住所之間距離較遠等因素，為滿足環境工程分散式農村生活污水處理需求，引入膜生物反應技術，處理分散式農村生活污水。在開展相關研究前，先進行膜生物反應中主要構筑物的設計[3]。構筑物的設計需要符合分散式農村生活污水處理低成本、高靈活性以及減少生活污水對環境的污染等要求。

環境工程中膜生物反應技術處理分散式農村生活污水的過程中，污水首先進入調節池，調節池采用鋼筋混凝土結構設計，有效體積為50～65 m3，液壓停留時間為10 h。在此基礎上，污水進入成套反應器中，其中包括空氧槽、MBR膜槽等，整體采用一體化設計。裝置采用玻璃鋼結構，有效體積為35～45 m3，總水力滯留時間為6 h（2 h為低氧，4 h為好氧）[4]。最后進入干化池、中水池，此構筑物采用磚砌結構設計，內部鋪設碎石進行污水的過濾處理，有效體積為35～45 m3，總水力滯留時間為6 h。按照上述內容完成膜生物反應技術中主要構筑物的設計。

2 分散式農村生活污水處理中生物膜性能參數的設計

膜生物反應技術結合環境工程中分散式農村生活污水處理工作的實際需要，裝置整體采用間歇式進水方式，在此過程中明確膜生物反應技術的主要裝置為一體化生物膜。為確保生物膜在分散式農村生活污水處理中發揮預期的污水處理效果，在預設膜生物反應容器容積為90 L的條件下，按表1進行生物膜性能參數的設計。

表1 生物膜性能參數設計

3 分散式農村生活污水的凈化與過濾

在處理過程中，農村生活污水經過反應池，與水體中的有機物和分離式污染物進行反應，此步驟發生在第一道處理工序中。當污水中含有大分子污染物時，第一道反應工序可以實現將水體的SS值、T-N指標降至一個較低水平[5]。此步驟主要利用處理池的活性氧化能力，氧化能力越強，說明反應池對污水的處理效果越好。對污水處理池氧化能力的有效性進行計算，計算公式如式（1）。

在式（1）中：W表示污水處理池氧化能力的有效性；R表示處理池中的正離子數量；N表示可溶解有機物數量；F表示曝氣程度；i表示污水指標。完成上述處理后，考慮農村衛生設施不完善、細菌污染等問題，讓水體進入二次反應池，此環節主要用于去除污水中的細菌，利用硝化基細菌進行水體的凈化處理，處理量可用式（2）計算。

在式（2）中：W1表示硝化基細菌處理量。在此基礎上，對污水進行一次綜合反應，去除水中的大分子有機物。同時，經過6次生物膜對水體的過濾，即可實現對環境工程分散式農村生活污水的凈化處理。

4 實例應用分析

上文從三個方面，對分散式農村生活污水處理方法展開設計，為實現對該方法應用效果的檢驗，下述將以某地區環境工程項目為例，檢驗膜生物反應技術的實際應用效果。為確保相關工作達到預期效果，由專業技術人員進行分散式農村生活污水的采樣，安排實驗室對原水水質進行檢測，掌握原水水質信息。

在此基礎上，使用本文設計的方法，進行環境工程分散式農村生活污水處理。在此過程中考慮到原水含鹽量偏高，所以實驗中采取1：1的比例稀釋原水和自來水。實驗中的膜生物反應技術應用可劃分為預處理工藝和MBR工藝。預處理方法以酸堿中和為主，具有混凝、沉淀等作用。根據實驗需求，進行膜生物反應中主要構筑物的設計，參照環境工程分散式農村生活污水水質，設置生物膜性能參數，將分散式農村生活污水倒入反應裝置，凈化與過濾污水。

完成上述處理后，鑒于分散式農村生活污水中COD含量是該污水中最重要的處理指標，因此，選擇膜生物反應裝置出水中水質COD指標作為評價本文設計方法可行性的關鍵。提取膜生物反應裝置中沉淀層COD含量、上層清液COD含量、出水COD含量，相關內容如圖1所示。

圖1 膜生物反應后沉淀層、上層清液、出水COD含量

從圖1所示結果可以看出，膜生物反應裝置與環境工程分散式農村生活污水的處理，顯著降低了出水中的COD含量，說明本文設計的膜生物反應技術在實際應用中，對分散式農村生活污水具有一定凈化效果。

完成該方法可靠性的檢驗后，以環境工程分散式農村生活污水處理進水作為參照，檢驗膜生物反應技術應用后的污水出水情況，將其作為分析本文方法污水處理效果的依據。統計實驗結果，如表2所示。

表2 環境工程分散式農村生活污水處理效果

根據表2所示實驗結果可以看出，應用膜生物反應技術后，環境工程分散式農村生活污水各項指標呈現下降趨勢，對應的COD含量基本控制在1 000 mg/L范圍內，SS含量降至0 g/L，pH值穩定在中性水平。檢測證明了處理后的環境工程分散式農村生活污水達到排放標準。因此，在完成上述實驗后，得到如下結論：本文提出的膜生物反應技術可以實現對分散式農村生活污水的有效治理，降低了污水中COD、SS、色度、NH3-N、pH值、含鹽率等多項指標，避免了由于污水排放導致的多種環境污染問題。

5 結論

在新形勢下，各單位已經注意到加大對分散式農村生活污水治理的投入十分必要。為進一步落實此項工作，本文通過對膜生物反應中主要構筑物的設計與設備選型、生物膜性能參數設計、分散式農村生活污水的凈化與過濾，以某環境工程為例，完成了分散式農村生活污水處理方法的設計。設計方法經實例檢驗后證明其可以降低分散式農村生活污水中COD、SS、色度、NH3-N、pH值、含鹽率等多項指標，從而減少了污水排放對生態環境的負面影響與干擾。