膜生物反应器营地生活污水处理设备应用＊

郑秋生霍志坚邵天泽刘丽明

（1.中海油能源发展股份有限公司安全环保分公司；2.渤海石油水电服务公司）

膜生物反应器营地生活污水处理设备应用＊

郑秋生1霍志坚1邵天泽1刘丽明2

（1.中海油能源发展股份有限公司安全环保分公司；2.渤海石油水电服务公司）

基于膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor，MBR）工艺建造的生活污水处理装置处理营地生活污水具有很多优势。通过对中海油乌干达营地MBR设备的调试，确定出设备的运行参数：过滤10 min、停止2 min；每隔4 h自动进行产水反洗；产水流量200 L／h；在线化学清洗时间每隔144 h一次或产水抽吸压力≥30 k Pa时自动进行；所采用清洗剂浓度为500～1 000 mg／L，每片膜曝气量3 Nm3／h。通过该系列参数的确定，保证了设备主要指标满足项目所在地的国家标准。

MBR工艺；生活污水；处理装置；设备参数；现场应用

0 引 言

针对中国油气企业走出国门、开拓国际市场，在海外的项目首先必须保证能够满足当地的环保要求，而大部分的海外项目营地为远郊营地，周围并不具备当地配套的污水处理厂。因此研制开发高效、便捷的可移动式生活污水处理装置具有十分重要的现实意义。

MBR是膜技术和污水生物处理技术相结合的废水处理新工艺，具有适用范围广、综合运行成本低、系统性能稳定、占地面积小等优点［1］。十分适用于开发设计便捷式生活污水处理装置。本文以中海油乌干达项目开发过程中营地生活污水处理设备为例进行应用情况说明。

1 工程概况

项目为中海油乌干达项目开发过程中营地生活污水处理工程，设备设计处理水量为4 m3／d，主要包括卫生间、浴室、厨房等的生活污水。

1.1 工艺流程

生活污水经管网收集后进入化粪池简易处理后进入污水调节池，调节池污水用泵提升到厌氧池，通过厌氧微生物将大分子有机物降解成易生化处理的小分子。厌氧池出水进入好氧池、MBR池，通过风机对废水进行供氧，利用好氧微生物对污水中的污染物进行分解去除，利用MBR在污水生化处理中对生化系统微生物的截留及固液分离的优越性，MBR出水可以达到处理要求。工艺流程如图1所示。

图1 污水处理工艺流程

1.2 MBR处理系统特点

MBR系统包括MBR膜装置、自吸系统、反洗系统、曝气系统、污泥回流系统等。MBR技术具有占地面积小、出水水质好、自动化程度高等特点，在较低的负压状态下运行，利用泵抽吸方式将水由外向内进行负压抽滤，实现低跨膜压差、适度膜通量平稳运行的直流式全量过滤。水在压力推动下透过膜壁从外部向中间过滤，在收缩压作用下，中空纤维膜向内部收缩，膜孔距只会越来越小，这样可以保证过滤效果。当膜孔堵塞，过滤自吸负压就会增加，当跨膜压差达到一定程度时就开始进行反洗。反洗时，透过液（MBR产水）从中空纤维膜内部透过膜壁往外冲洗，膜孔距扩大把污染物冲出，恢复膜性能［2-6］。

2 主要构筑物及参数

①化粪池：采用不锈钢材质，有效容积4 m3，起到初步隔油、截留粪便及固体物质的作用。化粪池埋地。

②调节池：采用不锈钢材质，有效容积2.25 m3，通过重力沉降等功能将细小的悬浮固体去除；同时，通过长时间的厌氧菌积存可起到部分厌氧池的作用。其中设置一台污水提升泵，泵参数为：流量2 m3／h、扬程10 m。调节池埋地。

③厌氧池：采用不锈钢材质，有效容积0.75 m3，将大分子有机物降解为易生化处理的小分子。

④好氧池：采用不锈钢材质，有效容积1.5 m3，将有机物分解为无机物。内置曝气装置持续不断对活性污泥进行供氧。

⑤MBR池：采用不锈钢材质，有效容积1.5 m3，通过自吸泵将处理后的污水经膜过滤净化。内置曝气装置持续不断对活性污泥进行供氧，同时将膜表面黏附的物质去除。

⑥加药装置：通过计量泵加入药剂次氯酸钠对膜进行药洗，从而保证膜的正常运行。

⑦反洗装置：通过反洗泵、保安过滤器对膜进行反洗。

除化粪池、调节池外的其他设备、罐体均集成于20 ft（6 m）标准集装箱内，便于设备的吊装、转移。可以满足重复、多次使用要求［7-8］。

3 MBR污水处理装置的现场应用

3.1 设备调试

为保证设备发挥良好的处理效果，需对设备的相应参数进行调试。

3.1.1 产水流量的确定

设备整体所配置的产水流量计量程范围为0～650 L／h，产水流量的确定既要考虑设备4 m3／d的处理能力；同时又要考虑到产水流量太大，收缩压过大，会造成中空纤维滤膜的膜孔距变大，过滤效果不能保证，从而造成膜寿命缩短。

因此通过PLC程序设定采用过滤10 min、停止2 min，每隔4 h自动进行产水反洗的形式。调节产水调节阀将产水流量稳定在200～240 L／h，使设备的处理量达到4 m3／d的要求。同时运行10 min、停止2 min的运行频率，使膜避免了持续受到收缩压影响，可以延长膜的使用寿命；每隔4 h自动进行产水反洗，避免了膜长时间运行产生的膜孔堵塞现象的发生，通过反洗产水从中空纤维膜内部透过膜壁往外冲洗，膜孔距扩大把污染物冲出，恢复膜性能。

3.1.2 在线化学清洗时间的确定

虽然在PLC程序中设定每隔4 h自动进行产水反洗，但由于活性污泥中生物细胞的胞外聚合物（EPS）在污泥混合液中累积引起混合液黏度增加以及膜过滤阻力增加［9］，因此，每隔一定时间需要进行在线化学清洗。化学清洗剂采用次氯酸钠，为保证较好的处理效果及避免对膜丝的损坏，使用浓度为500～1 000 mg／L。通过现场实际运行测试，将在线化学清洗时间设定为每隔144 h一次，同时考虑到水质波动特殊情况的发生，当产水抽吸压力≥30 kPa时，也将自动进行在线化学清洗，从而保证膜丝处于正常的工作状态。

3.1.3 曝气量的确定

设备好氧池和MBR池需要持续不断的曝气，一方面满足好氧菌的生物活性用氧需要，另一方面需要对膜丝进行空气吹洗，膜丝之间碰撞，破坏表面的生物膜及附着的物质，降低膜污染。当曝气量过大，会造成微生物活性大增，引起内耗，形成死泥，导致污泥“曝死”，达不到处理效果。通过调试，控制曝气量为每片膜约3 Nm3／h，活性污泥浓度达到3 000～12 000 mg／L，从而保证了较好的处理效果。

3.2 现场应用

将设备连接后通过对产水流量、在线化学清洗时间、曝气量等参数的调试，设备正常运行，通过3 d的稳定运行，经取样化验，满足The National Environment（Standards for Discharge of Effluent into Water or on Land）Regulations（S.I.No 5／1999）［10］要求，各项数据测试结果见表1。

4 结束语

采用“厌氧-好氧-MBR”工艺组合，通过对设备各参数综合调节，使设备处于良好状态，出水指标满足乌干达当地的国家标准。长时间的运转应用情况证明，进一步提高设备的自动化程度将是营地MBR生活污水处理设备今后的发展方向。

随着中国油气企业海外项目的不断推进，基于MBR工艺建造的生活污水处理装置以其高效便捷、处理成本较低的特性将会在远郊营地生活污水处理中获得逐步的推广应用。

表1 进出水水质指标

［1］ 吕炳南，陈志强.污水生物处理新技术［M］.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2005.

［2］ 张颖，任南琪，田文军，等.膜生物反应器中膜组件结构形式的优化设计初探［J］.哈尔滨建筑大学学报，2001（5）：72-75.

［3］ 杨健，章非娟，余志荣.有机工业废水处理技术与理论［M］.北京：化学工业出版社，2005.

［4］ 邹家庆.工业废水处理技术［M］.北京：化学工业出版社，2003.

［5］ Masaru Uehara.Membrance Bio-reactor for Wastewater Treatment［A］.China-Japan International Symposiun on Membrance Hybrid System Applied to Water Treatment Proceedings［C］.Tianjin，1999.48-61.

［6］ 林红军，陆晓峰，段伟，等.膜生物反应器中膜过滤特征及膜污染机理的研究［J］.环境科学，2006（12）：2511-2517.

［7］ BS 6700：1997：Specification for Design，Installation，Testing and Maintenance of Services Supplying Water for Domestic within Buildings and Their Cartilages［S］.

［8］ Ministry of Works and Transport Standard Specifications for building Works for the Republic of Uganda［S］.

［9］ 李志东，李娜，张洪林.膜生物反应器（MBR）处理废水的研究进展［J］.净水技术，2007，26（1）：18-21.

［10］The National Environment（Standards for Discharge of Effluent into Water or on Land）Regulations（S.I.No.5／1999）［S］.

1005-3158（2014）05-0004-03

2014-02-18）

（编辑 王薇）

10.3969／j.issn.1005-3158.2014.05.002

中国海洋石油总公司重大科技项目（项目编号：CNOOC-KJ 125 ZDXM 26 THY NFCY 2014-01）。

郑秋生，2011年毕业于西安工程大学机械专业，硕士，现在中海油能源发展股份有限公司安全环保分公司从事油田污水处理设备的技术研发、设计、建造和项目管理工作。通信地址：天津市塘沽区渤海石油路688号滨海新村写字楼南楼321室，300452