浅析A/MBR膜工艺低水量运行方案

郑从交，赖庆才，陈 博，詹鸿侠

(东莞市石鼓污水处理有限公司，广东 东莞 523770)

MBR又称为膜生物反应器(Membrane Bio-Reactor)，是活性污泥法与膜分离技术相结合的一种新型污水处理技术。该技术的优点包括良好的固液分离、节省土地面积有效利用空间、增进生物处理单元的效能，提升氮、磷营养盐及有机物的去除效率，易达到操作稳定、可靠、自动控制及整合[1]。随着研究的不断深入，应用技术的不断总结，现在的MBR工艺中的生物处理技术已由最初的传统活性污泥法扩展到接触氧化、A2O、氧化沟等工艺[2]。A/MBR工艺就是缺氧池与MBR技术相结合的一种组合工艺，该工艺利用缺氧池的反硝化反应去除总氮及MBR膜技术的过滤功能提高SS的去除率。

由于市政污水管道破损、堵塞、错接、管网改造施工、以及干旱天气和污水厂自身设备原因，污水处理厂存在低水量、低负荷的运行状态，造成污水处理成本偏高，污染物去除率低。以广东某城镇污水处理厂一期提标改造项目(以下简称为“一期提标项目”)为例，分析A/MBR膜工艺在低水量的情况下，通过采用阶段性运行、轮换性运行及清水养护运行调控方案，出水水质达标且能耗降低。

1 概 述

广东某城镇污水处理厂一期设计处理能力为10×104m3/d，采用的是改良AAO+二沉池工艺，一期提标项目处理的是一期尾水，设计处理能力也是10×104m3/d，采用的是A/MBR工艺，主要去除一期尾水的TN、氨氮、TP及SS，一期项目与一期提标项目独立运营，工艺流程见图1。

图1 工艺流程图

一期提标项目主要构筑物有二级提升泵房，A/MBR池、紫外消毒池和出水明渠，其中A/MBR池分为两段，前段为缺氧池，一座两组，尺寸为22.7×20.5×7.0 m：后段为MBR池，一座两组，每组3个廊道，每个廊道尺寸为：16.9×6.0× 4.1 m。其平面布置见图2，剖面图见图3。

图2 平面布置图

图3 剖面图

由于配套市政管网改造施工，一期提标项目来水量低，仅为设计值10%～20%之间，加上来水碳氮磷比失衡，无法满足C∶N∶P=100∶5∶1[3]，需额外投加碳源、除磷剂等药剂，因此处理成本高，且TN去除率偏低。通过采用阶段性运行、轮换性运行及清水养护运行调控方案后，一期提标改造项目目前出水水质稳定达标，能耗降低。

2 A/MBR膜工艺在低水量条件下运营调控方案

2.1 阶段性运行

阶段性运行就是设置MBR池最低停止运行液位和最高启动运行液位，MBR池从最低液位上升至最高液位的过程中，关闭MBR池反洗鼓风机和回流泵，从而达到降低能耗，保证缺氧池缺氧环境。研究表明，在实际活性污泥系统中只需将缺氧池DO控制在0.5 mg/L以下就能够促进反硝化反应的发生，实现较好的反硝化效果[4]。

一期提标项目设置MBR池最低停止液位为膜架顶部以上20 cm(正好淹没管道连接器)，即液位高度为3.6 m；设置最高启动液位为膜池顶部格栅板向下20 cm(确保不满溢为准)，即液位高度为4.7 m；当MBR池达到最低停止液位时自动停止产水，待10 min后关闭反洗鼓风机和回流泵，当MBR池液位即将到达启动液位(即4.6 m)时开启反洗鼓风机曝气和膜池回流泵，液位到达启动液位(即4.7 m)时，开启产水泵产水运行。设置MBR系统产水9分钟，停歇1分钟，6个周期强制水反洗一次，400周期强制酸洗一次，430周期强制碱洗一次，999周期恢复性酸洗一次，1200周期恢复性碱洗一次。

该调控方案的优点：缩短反洗鼓风机及回流泵开启时间，降低能耗，更加容易控制缺氧池DO在0.5 mg/L以下，营造缺氧反硝化环境，延长反硝化反应时间，有效降低TN，出水水质达标排放。缺点是：操作不当易造成溢水现象；反洗鼓风机及回流泵处于频繁停启状态，影响设备使用寿命；膜池污泥在池底淤积导致MBR膜曝气管堵塞。不建议采用阶段性运行方案，如果采用，在条件允许的情况下定期放空膜池，降低污泥淤积堵塞曝气管的风险。

2.2 轮换性运行

轮换性运行就是关闭MBR池部分廊道的进出水闸门和曝气风管阀门，暂停投入使用，剩余廊道正常运行，间隔一定时间后将原暂停使用的两个廊道进出水阀门和曝气风管阀门开启，重新投入使用，关闭另外两个廊道的进出水闸门和曝气风管阀门，以此循环，从而降低能耗和营造缺氧池缺氧环境，提高TN去除率。

一期提标项目共6个廊道，采取轮换性运行方案，先关闭一半廊道(1#、2#、3#)曝气管道手阀和进出水闸门，另一半廊道(4#、5#、6#)设置产水泵低频(设计通量一半以下)产水，且将产水周期由原来的开9 min停歇1 min更改为开6～8 min停歇2～4 min，每8 h置换一次廊道运行。设置产水廊道在24 h内做强制水反洗一次，再根据跨膜压差情况做强制酸碱洗。定期(1～2天内)开启所有廊道，憋高MBR池液位(4.3 m)，实施强制水反洗和酸碱洗工作。MBR膜系统跨膜压差表现为初期短暂升高、稳定期缓慢上升和后期急剧升高的三阶段变化特征[5]，因此，定期根据跨膜压差变化对MBR膜进行反洗和酸碱洗，可有效减缓MBR膜污染。

该调控方案的优点是减少鼓风机风量和MBR池回流泵开启台数，节省能耗，营造缺氧池缺氧环境，有效降低TN。缺点是操作不当，如产水廊道曝气风管手动阀门未开就开启产水泵，易造成膜丝严重积泥污堵现象，若要彻底恢复，需人工拆片清洗。所以切记关闭曝气风管手阀的廊道恢复运行前，一定要确认曝气风管手阀处于开启状态，避免无曝气产水造成成膜丝严重污堵。一期提标项目采用避免操作不当方法就是将运行廊道的跨膜压差报警和停止设置在较低值，即跨膜压差大于-15 kPa时就发出报警信号，当跨膜压差大于-20 kPa时停止产水。

2.3 清水养护运行

清水养护运行就是关闭部分廊道进出水闸门，通过排空系统，把膜池混合液全部放空，并开启清水反冲洗，将MBR膜组件和廊道内的污泥清洗干净后，往池内注入清水，定期投加次氯酸钠溶液，保持膜池里面有0.05%[6]的次氯酸钠浸泡MBR膜组件，避免MBR膜丝滋生细菌。

该调控方案可以减少MBR池部分廊道投入使用，将多余的膜组件暂时清水养护起来，延长膜组件的使用寿命，同时由于投入使用的廊道数量减少，曝气风量也同步减少，能耗降低。与以上两种调控方案对比，此方案操作简单，无需频繁切换阀门，但需要消耗次氯酸钠药剂养护。

3 运行效果及经营指标

经采用以上三种低水量运行调控方案后，一期提标项目出水水质稳定达到广东省地方标准《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)第二时段一级标准和《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级标准的A类要求的较严值。一提标项目低水量期间进出水质如表1所示。一期提标低水量期间平均处理负荷为设计值的44.22%，吨水电耗减少39.66%，运营成本仅为0.3443元/m3。

表1 一期提标项目进出水实测水质

4 结 论

若项目来水量仅为设计水量的20%以下时，可采用阶段性运行方案、轮换性运行方案或清水养护方案；若来水量在设计水量的20%～60%时，尽可能采用轮换性运行方案；若来水量在60%以上，为避免阀门、风机等频繁启动，尽量采用正常的自动控制运行方案；若来水量仅为设计值的10%，在能满足反洗泵启动条件的运行廊道数下，将剩余廊道采用清水养护方案养护；若项目来水量为零时，可选择清水养护运行方案，将所有膜架用方案三养护。