MBR膜工艺在污水处理厂中的现场运用

＊徐小丹

（金堂海天水务有限公司 四川 610400）

所谓MBR，为膜生物反应器的略称，属于一项能够把膜分离单元与生物处理单元巧妙结合的新式水处理技术，主要通过膜分离设备拦截住生化反应池内活动污泥与大直径有机物，替代传统的重力沉淀固液分离装置，相较之下固液分离效率更高。经过实践运用得知，MBR工艺相对于传统水处理工艺具有较强优势，比如，占用土地空间面积更小、处理后的水质更佳等。伴随着国内城市化建设进程的持续推进，对于污水处理效果也提出了更高的要求，尤其是进入至新世纪之后，新型工艺、技术与新材料的相继涌现，实现了膜材料生产制造的规模化、膜组件和其他类型的处理产品的集成化，这便使得膜设备生产技术变得更加普及，市场价格也更为大众化，目前，膜技术已经走出实验室开始进入工业领域，成为工业工程中必不可少的一项实用技术，具有极高的应用价值。

1.膜生物反应器（MBR）工艺介绍

通常提到的膜—生物反应器是固液分离型膜—生物反应器（Solid/Liquid Separation Membrane Bioreactor，SLSMBR，简称MBR），也是在水处理领域中研究得最为广泛深入的一类。MBR是用膜分离过程取代传统活性污泥法中二次沉淀池的水处理技术，此技术基于膜组件的高效率分离功能，大幅提升了泥水分离效率，同时因为曝气池内活性污泥占比的提高与优势菌的出现，提升了生化反应速度。

2.MBR膜处理工艺在污水处理厂提标改造中的应用

(1)工程概况

为贯彻执行环境保护相关法律法规，四川省环保厅对岷江、沱江流域主要水污染物排放浓度限值做出调整，四川省成都市某城镇污水处理厂2007年建成，设计处理规模为2.0万m3/d，采用改良奥贝尔氧化沟工艺，出水标准执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A排放标准，2018年该污水处理厂开始实施提标扩容改造。本次扩容提标改造工程该污水处理厂的设计规模扩容至设3.0万m3/d，出水标准提高至《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》，工程主要更换粗格栅及提升泵房、细格栅设备，改造原有氧化沟、二沉池为生化池、MBR膜池，拆除原有D型滤池及回流泵房，综合布局后新建膜格栅及提升泵井、产水泵房、膜设备及配电间、鼓风机房，其他辅助配套工程维持现状。

(2)MBR污水处理工艺的选择

为解决现阶段污水处理规模满负荷现状，同时确保本项目出水主要污染物满足《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》中排放标准，由于四川省成都市某城镇污水处理厂一期工程现已建成，提标改造需考虑已建内容的客观事实，在充分利用现有构筑物、管网的基础上进行改造。根据四川地区污水处理厂的运行经验，为保证出水TP不超过0.3mg/L，BOD不超过6mg/L，出水SS必须低于5mg/L。对常规城市污水处理厂而言，仅靠沉淀出水，SS去除率最高在90%左右，运行稳定时通常能维持在15mg/L左右；若后续增加混凝过滤，运行稳定时能维持在10mg/L以下。考虑技术的先进性、成熟性及适用范围，从整体优化的观念出发，结合项目历史特点、设计规模、污水水质特性以及当地的实际条件和要求，以及结合土地资源、施工周期等特点，本次工程选用AAO+MBR工艺进行扩容改造。

(3)工艺流程

工艺流程简述（根据图1所示）：

图1 工艺流程简图

①预处理阶段。城市污水以重力流方式输送至污水厂，进入粗格栅去除较大渣物后，经水泵提升，进入细格栅，进一步去除渣物，以保证后续处理构筑物的正常运行，在通过沉砂池除去砂砾。

②生化处理阶段。AAO工艺中设置为厌氧池、缺氧池、好氧池，首先膜池污泥回流至好氧池，回流比400%，好氧池至缺氧池回流比400%，缺氧池至厌氧池回流比300%。缺氧池混合液回流至厌氧池，微生物利用缺氧区混合液中易生化有机物去除回流硝态氮，消除硝态氮对厌氧池不利影响，从而保证厌氧区的稳定，保证除磷效果。而好氧区的混合液回流至缺氧池，回流液内的大部分硝酸盐进入至缺氧池之后，能够从原污水之中获取足够的有机物，促使反硝化脱氮可以充分进行。

③MBR处理。本提标改造工程部分生化池出水进入MBR池，MBR能高效进行固液分离，出水水质好，微生物全部拦截留存在生物反应池内，使得反应池水力停留时间与污泥停留时间充分分离，实现对运行的灵活把控。

3.MBR膜系统运行的优缺点

(1)MBR膜系统运行的优点

①出水水质好。MBR膜生物反应装置使用的为PVDF膜，此膜表层孔洞直径仅为0.01～0.04μm，可以高效地实现固液分离，MBR的运用使得污水处理效果与处理后的水质相较于传统工艺有了极大的提升，不仅出水水质更好，品质更加稳定，而且出水浑浊度能够控制在0.52NTU之下，COD浓度控制在14.8mg/L以下，BOD5控制在5mg/L以下，氨氮浓度低于1.5mg/L，总磷低于0.3mg/L。

②占地面积小。MBR膜生物反应器容积负荷高、占地少，在已建污水处理厂的提标改造特别是扩容改造中有广泛的应用前景。消除了传统活性污泥处理方法形成的沉淀物质在最大生物浓度方面的限制问题，反应器之中的微生物浓度相对更高，为传统处理方法的2至3倍，可达8～10g/L，因此能在原构筑物大小的基础上增大处理水量，同时因微生物浓度的提高，工艺对水质水量的变化适应力强，耐冲击负荷较传统工艺更强。

③工艺调控更为简便。MBR膜生物反应器启动快，不受污泥膨胀的影响。膜的高效拦截效果，能够让微生物全部留存在反应设施之中，达成了反应设施水力停留时间与污泥龄的充分分离，促使运行控制变得更为灵活且稳定性更好。

(2)MBR膜系统运行的缺点

①运行处理水量受膜清洗影响

从实际运行情况看，膜的反洗过程一定程度影响了处理水量，同时，随着运行时间的增加，膜通量将呈下降趋势，而跨膜压差呈上升趋势。

②自动化程度高，连锁保护多，灵活度低

MBR工艺运行的自动化程度要求相当高，这就使得如果在运行中，一个小阀门或者是管道方面出现一点小问题都很有可能对整个系统的运行造成影响，从而停机。一旦出现问题，MBR工艺就要停止运行，故障排除后方可重新启动，工艺控制不灵活，故平时的日常巡检和维护尤为重要。

(3)进水水质要求高，特别是悬浮物

考虑膜的堵塞，膜进水水质方面除了大型垃圾必须去除掉外，直径大于1mm的悬浮颗粒也要保证去除，因此在膜池进水欠预处理段增加了曝气沉砂池和粗格栅、细格栅、膜格栅三道格栅过滤工序。

(4)能耗药耗高，成本控制难

MBR膜的能耗较传统工艺高，膜工艺需要膜擦洗的风机、出水的产水泵大大增加了运行的电耗，在药剂使用上也比传统工艺多。

4.结束语

通过上述的论述，我们加倍地意识到膜处理工艺在大型污水处理厂中的应用，随着科技的强大，MBR膜处理工艺在大型污水处理中面临着重大的发展机会，为此人们不断提高科学技术，加倍科学技术的研发，使膜处理工艺在大型污水处理厂中的应用越来越普及。但是，同样的新工艺的应用也是一把双刃剑，如何做到达标与成本双赢也是在考虑使用MBR工艺时值得人深思的地方。