MBR工艺在村镇分散生活污水处理工作中的应用

2021-05-17 10:07:24
智能城市 2021年8期
关键词:硝化生化污水处理

(中铁二十四局集团西南建设有限公司,四川成都 610052)

MBR称膜生物反应器,基本特点为污水处理效率高、品质好,通过与远程监控系统对接,可显著提高日常管理的便捷化水平,是解决农村地区污水处理问题的重要手段,有必要从乡镇的污水处理状况出发,以合理的方式应用MBR工艺。

1 工程概况

某市多个下辖乡镇现阶段均未建设污水处理站,居民生活污水排放形式粗放,未经过处理直接排至盖板或沟渠,借助地势的高低差流入周边水体,造成水体污染,恶化了区域内生态环境,威胁了村民饮用水安全。在社会经济全面发展的大环境下,农村居民生活水平提高,因此,生活用水量较以往有较大幅度增加,出现污水排放量有增无减的趋势,地表水和地下水的品质逐步恶化。应用新型MBR工艺,对农村生活污水处理工作具有重要作用。

2 MBR污水处理工艺概述

MBR即膜生物反应器关键在于膜分离设备,在该装置的作用下处理生化反应池内的污水,具有截流活性污泥和大分子有机物的效果。

相较于传统方法,MBR无须设置二沉池,污水处理全流程中生物反应器均可维持在较好的工作状态,尤其在处理有机物和氨氮方面具有良好的表现。

MBR装置对场地要求较低,避免了占地面积过大的问题,可维持低污泥负荷运行状态,有助于减少污泥排放量。MBR工艺除了可充分发挥膜分离的透过性优势外,还可借助生物处理手段达到有效回用的效果。

生活污水MBR处理工艺如图1所示。

图1 生活污水MBR处理工艺

(1)在格栅的筛除作用下可去除大量杂物,污水转入调节池,其内部配置了提升泵,利用该装置提升污水进而转入兼氧区,此环节主要处理降解难度偏高的大分子有机物。通过内部微生物的分解作用,产生丰富的小分子物质,出水并转入MBR区,最终实现对有机污染物的深度处理,以达到完全氧化分解的效果[1]。

(2)处理流程中,MBR区具有重要作用,硝化液可回流至兼氧区,进一步硝化脱氮。

(3)大量的泥水混合液在膜的作用下得以分离,产生的污泥被截流,剩余的清水经过紫外线消毒处理后汇聚至清水池。污水处理流程中,MBR区的污泥堆积量小,根据实际情况利用吸污车外运。

3 MBR工艺在村镇分散生活污水处理中的应用

MBR工艺核心组成在于“预处理+调节池+倒置AAO+膜池”,根据案例中农村居民生活污水的产生情况,生化部分和膜池采取一致的设计方式,平均水量设置为300 m3/d,配置一组生化构筑物。

以1.5的变化系数为准,在前述基础上确定预处理设施正常状况下处理水量450 m3/d。

设计进、出水水质如表1所示。

表1 设计进、出水水质

4 MBR工艺的具体施工应用

本案例中,选择倒置AOO+CFM膜池相结合的方式,两者共同创建了MBR工艺体,建设过程中要求各建筑物共壁,再该处适量开孔,实现彼此间的有效连接。

4.1 参数选取

不同于传统AAO,此处所提及的倒置AAO工艺对于缺氧池的布置方式做出了调整,将其置于厌氧池前,省去了原本位于前端的初沉池,为缺氧段反硝化细菌营造良好的环境,为其提供充足的可生化碳源,使其可高效反硝化脱氮,避免了投加外加碳源的情况。

工艺参数的设计为平均设计流量为300 m3/d;进水BOD5负荷为50 kg/d;缺氧池泥龄为7.5 d;反硝化泥龄与总泥龄比值为0.3;生化池污泥浓度为5.5 g/L。

对于厌氧池的池容设计,综合参考类似项目的经验,认为在膜的作用下,对污泥具有较为显著的浓缩作用,相较普通生化工艺而言,污泥质量浓度可得到大幅提高,最终设置为5.5 g/L。

4.2 膜池设计及清洗

4.2.1 膜池设计

居民产生的生活污水经过管道的引流后转移至生化池,由于生化池和膜池间的连接采取底部开孔的方式,污水将在池体内发生持续流动,转移到陶瓷膜池。

有机中空纤维膜均配套了膜格栅,陶瓷平板膜具有良好的抗污堵表现,考虑运行稳定性要求,完成生化段的处理工作后,出水经过膜格栅的途径,方可转移到膜池,可有效清理污水中的毛发[2]。

根据区域内污水处理需求进行计算,选择配置8座膜塔的方式,共分为2列,各膜塔尺寸保持一致,L为638 mm,B为624 mm,H为2.33 m。将所有膜塔间距均设为180 mm,进一步求得膜池尺寸,即L×B×H=3.5 m×4.0 m×4.0 m,充分发挥自吸泵的作用,可达到对污水负压抽吸的效果。

完成此环节的过滤处理后,出水进入产水池,部分产水可兼并发挥反洗水的作用,由此实现对膜组件的反洗。回流泵和污泥泵是构成膜池的关键装置,在此类泵的作用下回流污泥或将其转移至设备外部,以便进入后续处理环节。

(1)单个周期持续时长设为10 min,经过9 min的持续抽吸后暂歇15 s,进入反洗环节并持续30s,最后暂歇15 s,由此完成一个周期的运行。

(2)两类泵装置均选择的是自吸式离心泵,可兼顾流量和压力两方面的使用要求。通过周期运行的程序,有助于提高过滤的稳定性,膜通量可有效恢复,维持在较合理的水平,出水稳定性得以提高,减少了膜堵现象。

4.2.2 陶瓷平板膜清洗

在MBR工艺中,为确保陶瓷膜的通量可维持在较合理的区间内,定期的药剂维护清洗是较为关键的工作。此处选择次氯酸钠、柠檬酸,将两者共同用于陶瓷膜的清洗工作中。次氯酸钠药剂主要作用在于清洗有机物和微生物;柠檬酸是无机矿物质的有效清洗药剂。通过两类药剂,可提高膜表面的清洁度,考虑到药剂用量要求,本系统选择了2个容积均为40 L的储罐,分别用于存放两种药剂[3]。

次氯酸钠呈液体状,通过合理的配制方式,使其浓度满足使用要求,借助机械隔膜计量泵的作用,基于脉冲的方式将该液体转移到管道混合器,再通过反洗水泵将其均匀洒布在陶瓷膜表面,根据药剂的杂物处理效果,建议清洗工作每周执行1次。

4.3 MBR污水处理装置的配置

MBR污水处理装置是顺利完成生活污水处理的关键,包含了缺氧池和膜池两部分,可去除氨氮、有机物等,选择全地埋玻璃钢罐体,主要尺寸要求为直径2.0 m、长3.6 m。分别设置各段的水力停留时间,具体包含缺氧池的3.0 h和膜池的7.1 h。

5 MBR工艺应用的效果

基于倒置AAO+CFM膜池相结合的方式,形成的MBR处理体系实际应用效果良好,案例区域的分散生活污水得到有效的处理。作为传统的MBR工艺,难以有效去除TN,正常状况下具备的去除率<65%。通过倒置AAO的工艺,可显著提高缺氧池的运行效率,使其获得丰富的有机碳源,反硝化速率大幅提高。厌氧池成为污泥回流的重要装置,最终取得的除磷效果较为良好。

在MBR工艺的支持下,有助于提高污水水质,正常状态下膜通量可达到17.5~22.5 L/(m·h)。污水处理流程均具有自动化运行的特点,无须人员的参与,日常管理工作量随之减少。

6 结语

综上所述,基于MBR工艺,根据案例区域内经过处理后的水质监测结果可知,多类物质的去除率均可维持在较高的水平,如BOD5可达97%,水质达到污水一级A排放标准,总体应用效果较好,是各类农村分散生活污水处理工作的重要参考。

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