双膜内循环生物反应器处理生活污水实例

张小平，覃理嘉，孙帮周，余意

（南宁市桂润环境工程有限公司，南宁 530000）

随着我国经济的快速发展，城镇化建设不断深入，乡镇人口迅速增长，人们的生活方式发生改变，用水量随之增大。我国现有4.8万个集镇和69.15万个行政村，约有1.95亿乡镇人口，年产生生活污水约5.7亿立方米[1、2]，如未经处理直接排放，会造成大范围、严重的环境污染，因此，处理好乡镇生活污水十分必要。然而，当前我国大部分乡镇没有配备污水处理设施，或污水处理设施运行不正常，污水未经处理随意排放的现象多发，并已造成环境污染[3]，乡镇生活污水处理已成为水污染防治的重点和亟待解决的问题。

传统的乡镇污水处理工艺存在占地面积大、施工和安装周期长、投资和运行成本高、管理繁琐、处理效果差的缺点[2、4]，不适合应用于处理乡镇生活污水，一体化、集成化、小规模、高效率的污水处理设施是处理乡镇生活污水的发展方向和理想选择。双膜内循环生物反应器（DMBR）是一种结合膜生物反应器技术[5]、生物接触氧化技术、间歇曝气法的一体化污水处理设备，经过多年的工程应用，证明其具有占地面积小、施工周期短、安装便捷、投资和运行成本低、处理效果好、自动化管理、运行稳定可靠的特点，适合应用于处理乡镇生活污水。本文以广西壮族自治区某镇生活污水处理工程为例，介绍DMBR处理工艺，为乡镇生活污水处理提供参考和借鉴。

1 工程概况

广西壮族自治区某镇建设污水处理厂，近期设计污水处理量为500m3/d，远期设计污水处理量为1000m3/d；布设配套污水管网长度为3600m，排水体制采用雨、污分流制，污水经处理后须符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）中的一级A标准排放，项目总投资1197.96万元，占地面积680m2。

该工程所涉乡镇为农业经济，污水主要为生活污水和少量畜禽养殖废水，参照相似乡镇污水水质，确定该乡镇污水处理工程设计。进水水质、排放限值及处理程度见表1。

表1 污水进水水质和排放限值

2 污水处理工艺

2.1 工艺流程

污水经管网收集，在重力自流和提升泵站提升的作用下进入污水处理厂。污水首先经过格栅，去除水中的大块悬浮物和漂浮物，进入调节池，调节池内的潜水提升泵将污水提升进入双膜内循环生物反应器（DMBR），污水在DMBR内的好氧、厌氧和缺氧环境中被微生物代谢分解、去除。由DMBR内生化反应产生的过量污泥排入污泥池沉淀、收集；污泥池底泥经压滤机脱水，污泥池上清液和压滤液回流入调节池，干污泥外运至有处理污泥能力单位进行处理。DMBR出水进入紫外消毒装置进行消毒处理，经计量槽监测后排放。污水处理全过程采用自动化控制和远程监控。污水处理工艺流程如下图所示。

污水处理工艺流程图

2.2 主要设备和构筑物

（1）调节池：1座，钢砼结构。尺寸为8.0×7.0×5（m），有效容积335m3，停留时间4h，底部安装潜水提升泵。

（2）双膜内循环生物反应器（DMBR）：1套，钢结构。尺寸为15.0×2.8×3.5（m），有效容积126m3，污水处理量500m3/d，水力停留时间＜6h，混合液悬浮固体浓度（MLSS，可体现污泥浓度）3000～8000mg/L。DMBR内部配备鼓风机、自吸泵各2台（一用一备），以及电磁阀、流量计等设备；膜组件采用亲水性聚四氟乙烯（PTFE）材料制成，膜孔径0.1μm。

（3）污泥池：1座，钢砼结构。尺寸为2.7×2.7×5（m），配备1台框式搅拌机。

（4）紫外消毒和计量槽：紫外消毒池与计量槽采用合建形式，1座，整体尺寸为2.25×6.0×1.4（m）。紫外线消毒接触时间＞30s，消毒水量为500m3/d。

（5）污泥脱水机房和加药间：1座，砖混结构，加药间设置于污泥脱水机房内。尺寸为6.6×6.0×4.8（m），安装有污泥压滤机1台、加药桶3个、加药泵3台。

（6）服务房：1座，砖混结构，服务房内设置配电间、水质监察室、值班室、卫生间。

2.3 双膜内循环生物反应器（DMBR）

该污水处理工艺的核心是DMBR，不同于传统的好氧型膜生物反应器，DMBR属于兼氧型膜生物反应器，利用好氧、厌氧和兼氧型细菌去除水中污染物。

DMBR以生物膜和浸入式微滤膜为基础，将膜生物反应器技术、生物接触氧化技术、间歇曝气法有机结合；采用特殊的反应器结构和布水、集水方式，促使气、水内部循环，形成交替缺氧、厌氧、好氧的脱氮除磷环境，高效去除水中污染物。与传统膜生物反应器相比，DMBR具有以下优点：

（1）特殊的气流内循环结构，交替间隙曝气，实现“一气多用”，曝气能耗降低约50%。

（2）污水处理效率高，构筑物和反应器容积少，占地面积少。

（3）悬浮污泥浓度低，仅有传统MBR工艺的5%～10%，跨膜压差降低，膜通量下降幅度小，有效水力停留时间不超过6h。

（4）剩余污泥产生量少，小规模（污水处理量＜1000t/d）污水处理项目无需专门的污泥处理设施。

（5）膜采用亲水性聚四氟乙烯（PTFE）制成，膜工作周期和使用寿命得到延长，一般达到10年以上，减少系统的投资和运行维护费用。

3 工程运行效果

该工程内容包括污水收集管网和污水处理厂两方面。污水收集管网建成后，污水收集率约为80%，有效解决了该乡镇污水未经处理直接排放的问题，改善居民生活环境。污水处理厂建设竣工后，开始调试运行，主要对DMBR设备进行调试：接种污泥，开启曝气和进水培养、驯化污泥，严格监控DMBR内部溶解氧和出水污染物浓度；约15天后，DMBR运行基本稳定，跨膜压差为-12kPa，MLSS约为3,500mg/L，出水水质符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）中的一级A标准要求，每去除1kg BOD5产生约0.2kg污泥。进、出水水质和排放限值如表2所示。

表2 进、出水水质与排放限值

4 环境效益及技术经济分析

4.1 环境效益

工程所涉乡镇年产生生活污水约20万吨，未建设污水处理厂前，96%的污水未经污水处理系统处理，随意排放，严重污染乡镇及周围农村的生态环境，直接威胁当地居民的身体健康，影响乡镇经济发展，特别是旅游经济的发展。

该项目污水处理工程运行稳定后，以近期处理水量计算，每年减排SS15.13吨，CODCr27.84吨，NH4+-N3.11吨，TP0.35 吨，污染物减排量巨大，环境效益明显，惠及近200平方公里面积区域和2.2万人口。

4.2 技术经济分析

该工程总投资1197.96万元，工程竣工后污水处理厂的总运行费用为17.99万元/年，其中包括电费3.72万元/年，化验和药剂费4.57万元/年，厂区和设备维护费1.85万元/年，污泥处置费1.85万元/年，该污水处理厂配置2名技术员，工资和福利费为6万元/年。污水处理厂处理污水的费用为0.99元/m3。

5 工艺特点

该工程是一个以双膜内循环生物反应器（DMBR）为核心的乡镇生活污水处理工程，DMBR是一种结合膜生物反应器技术、生物接触氧化技术、间歇曝气法的先进一体化污水处理设备，适合应用于小型生活污水处理工程。

经多年运行证明，其与传统的污水处理工艺相比具有以下优点：1）占地面积小，施工周期短；2）设备安装和维护便捷；3）能耗小，污泥产生量少，投资和运行成本低；4）污水处理效果好，设备运行稳定、可靠；5）实现全自动控制和远程监控。

6 结论

该工程是以双膜内循环生物反应器（DMBR）为核心的污水处理设备，成功处理广西壮族自治区某镇生活污水，处理后出水水质符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）中的一级A标准要求，具有明显的环境和经济效益。DMBR处理工艺具有占地面积小、投资和运行成本低、自动化监控、处理高效、操作便捷、运行稳定可靠、污泥产生量少的特点，特别适用于小型污水处理工程，可供乡镇生活污水处理工程参考和借鉴。