MBR一体化污水处理设备的研究及应用

陈 坤 邓峰刚 宿 灵 周贞勇 王金伟

中建四局第一建筑工程有限公司珠海分公司，广东珠海 519000

本项目为蓬江区（南片区）黑臭水体整治及水利工程PPP项目，项目建设内容：拦污闸及水生植物渠、MBR一体化处理设备、河道清理、河堤加固修复，其主要建设目的是改善本区水资源环境污染。

根据本项目水质的特点，水质改善处理选择生化处理工艺。常用生化处理一体化设备有曝气生化滤池和膜生物反应器2种，依据优缺点比选，结合本工程实际情况，本项目设计采用无须专人值守、流程短、投资少、占地少、管理简单，且处理能力强、出水可回用的MBR一体化污水处理设备。

1 水质污染物的主要来源

本项目水质污染来源主要为生活污水、工业废水等，水质中含有大量的C、N、P及SS，然而在排放时与周围其他水体或雨水相混合，使得河道污染量极大，对环境造成了危害。尤其是一些工业废水的任意排放，造成的污染危害更大。

2 MBR工艺简述

MBR又称为膜生物反应器，是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术，一般活性污泥法是最适宜目前国内污水排放的方法，将MBR与活性污泥法相结合，生成一种新的污水处理设备是未来该行业研发的重点。MBR工艺通过将分离工程中的膜分离技术与传统废水处理技术有机结合，有效提高固液分离效率及生化反应速率，同时减少污泥产生数量，从而解决传统活处理工艺存在的许多突出问题，为解决回用水质问题提供了保证。MBR按照不同结构可以分为平板膜、管状膜和中空纤维膜。

3 MBR的工艺类型

根据膜的组件和生物反应器的不同组合方式，可将MBR分为分置式、一体式以及复合式。

3.1 分置式

分置式是最常见的工艺类型，将膜组件与生物反应器相隔开，从分置的角度实现仪器的功能作业。首先生物反应器中的混合液经循环泵不断地增压后会由于力的控制被压到膜组件的过滤段，然后在压力不断增强的基础上，混合液中的液体透过膜就成为需要被处理的废水。其中，固形物和一些形状较大的物质必然会被膜所格挡，这些未透过膜的物质会随浓缩液再次回流到原先的生物反应器中。这种分置式的工艺类型优点是运行稳定、可靠性强，并且设备多次使用后清洁保养方便，并且膜的通量一般是比较大的。而它的缺点也比较明显，通常为了降低大分子聚集物在膜表面的沉积几率，会延长膜的清洁周期，这样设备在不断的运行中需要循环泵提供更高的错流流速，水流循环的速率加大在泵的高速旋转过程中产生的剪切力会使本身存在的一些微生物菌体逐渐失活。

3.2 一体式

一体式与分置式完全相反，它会将膜组件直接设计到生物反应器的内部，当水进入设备后，大部分的污染物会被膜中的混合液去除，利用活性污泥的吸附性和外压的强作用使膜逐渐过滤出水。这种类型的工艺省去了一些复杂的步骤，它依靠抽吸出水，对能耗的需求小，并且设备占地更为紧凑，在污水处理领域格外受关注。不过这种一体式的膜通量比较低，当长期使用后附着在膜表层的污染物不易清洗。

3.3 复合式

复合式的工艺类型不常用，是比较少见的工艺，它在原理上也属于一体式的膜生物反应器，与前两者不同的是它更倾向于在生物反应器中添加物料，从而实现复合式生物反应器，从原理上看，它是改变了反应器的某些性状实现作业的。

4 MBR一体化污水处理设备的工艺特点

与传统的生物水处理手段相比，MBR一体化污水处理设备主要有以下特点：首先从优点上看，它的出水水质比较稳定，由于MBR的膜的高效分离作用，能使设备在作业时最大化发挥其分离效果，处理后的水非常清澈，悬浮物和浊度接近于0，污水中的细菌和脏污基本被去除，出水的水质完全优于建设部规定的生活杂水用水标准，也可以直接作为非饮用市政杂水进行回收。利用MBR的膜分离技术使污水中的微生物基本被截留在生物反应器中，这对水质的维护以及水内微生物的利用是非常到位的。除此之外，MBR一体化污水处理设备的剩余污泥产量少，一体化设备能保证其在高容积负荷中平稳运行，进而维持了污泥产量。其次，它的局限性也是显而易见的，由于MBR的特殊性，它的膜造价很高，如果城市建设中打算以MBR为基础建设一体化污水处理设备，则需要面对先期投入比较高，回本慢等问题。且MBR中的膜在分离过程中必须保持定量的膜驱动压力，对MBR池中的MLSS浓度要求也相当高，因此，MBR一体化污水处理设备的能耗比传统污水处理工业相对高些。

5 MBR一体化污水处理设备的应用

5.1 MBR一体化污水处理设备的运行过程

MBR一体化污水处理设备包括调节池、厌氧池、兼氧池、好氧池、MBR池、风机、MBR出水泵、提升泵、回流泵。设备处理过程有以下几个步骤：首先，在调节池进水口处设置一道固定的格挡，格挡物由固定粗度的格栅网和细格栅构成，然后将从各处收集的污水放入调节池中，格挡部分会自动拦截污水中的大颗粒分子和悬浮物质，防止这部分进入后续处理池，避免出现设备故障。污水进入调节池后，被调节池中的2台潜污泵所影响，通过自动液位控制器自动控制水泵的运行，经过调节池的调节均匀污水的水质，调节完成后由提升泵将污水推入厌氧池。污水进入厌氧池后会进行厌氧处理，厌氧处理是在基础A2/O工艺的基础上进行的，在厌氧池中前置一个厌氧段，污水进入池中由厌氧反应器调节，释放出磷等物质；然后进入厌氧反应器的第二阶段，污水中的硝化液在缺氧反应下发生硝化作用，释放出大量的氮气；最后进入厌氧池中的好氧段，对污水中的有机物进行高效降解和吸收。在厌氧阶段主要以释放有害物质为主。厌氧处理过后以溢流的方式依次流经兼氧池、好氧池、MBR池，进行生物膜过滤，最终通过MBR池中的出水泵将污水排至整个设备管道的外面。风机是对污水进入调节池后不同程度的曝气，在厌氧池、好氧池中污水的含氧量不断变化，每个阶段水中微生物状况也各有差异，利用风机是希望调节每个阶段水中各成分的协调性，当所有程序结束后，使处理过的污泥流回厌氧池中，整个过程由电力系统控制。

5.2 MBR一体化无数处理设备的效果

污水中的污染物主要有3种，第一种是有机污染物，譬如按照化学需氧量的标准测定污水中的易氧化物质。第二种是无机营养盐类，譬如污水中的氮和磷。第三种是悬浮物，譬如泥沙、微生物、粘土等，这3种污染物在处理过程中必须有针对性，而MBR一体化污水处理设备中能很好地解决这些问题。比如，污水中的有机污染物需要依靠物生物的吸附和新成代谢完成水域污染物的分离，这些在MBR池能直接解决，膜生物反应器中的吸附性可以实现有机污染物的处理，原污水中的可生化性直接影响有机污染物的种类。无机营养盐可在厌氧池、兼氧池、好氧池中完成，去除水中的氮需要在这3个池中准备好好氧硝化反应和缺氧硝化反应2个过程，有机氮很快就在系统中被水解成氨氮，在兼氧池中有充足的氧气，其中的亚硝化细菌和硝化细菌会进一步将氨氮氧化分解成硝酸盐氮和亚硝酸盐氮。再到后期将这两种物质进行无氧处理，氮气基本就被分解了。而去除磷也需要在这3个池中，利用微生物在好氧池的条件下，把污水中的磷进行吸收沉淀分离，磷的去除相对简单一些。水中悬浮物的处理基本依靠调节池解决，主要依靠调节池中的两个格栅格挡住大分子悬浮物，这些被格挡的杂质最终由MBR池过滤排出。通过这一处理过程发现，MBR一体化装置处理后水中各项指标低于国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》，以MBR为基础的一体化污水处理设备完全达到应用标准。

6 结语

综上，我们对MBR一体化污水处理设备有了系统性认识。利用该设备能良好处理污水，废污水经过设备处理后水质稳定，各项指标满足国家要求，且该设备占地面积少、工作效率高，MBR一体化处理工程为更好地促进城市生活水平的有效提升，降低城镇水质污染奠定坚实的基础。在当前节能环保以及水资源应用形式严峻的情况下，MBR一体化污水处理设备值得被大力推广。