膜生物反应技术在环境工程分散式农村生活污水处理中的应用

李文杰

（潜江市生态环境局，湖北 潜江 433100）

引言

膜生物反应技术作为一种现代化废水处理技术，可以解决传统的环境工程中的一些问题，从而改善水质，达到更加优化的环保效果。但市场调研发现，目前国内的膜生物反应技术还没有完全推广到分散式农村生活污水处理工作中，与之相关的污水集中治理方案仍存在未解决的问题与缺陷。为实现相关工程的优化，科研单位加大了对膜生物反应技术的研究，通过将膜组件与生物单元相结合，辅助二次沉淀技术，形成一种新型的分散式农村生活污水处理系统[1]。与常规污水处理工艺相比，此项技术具有以下优点：（1）减少污泥产量。反应器能够完全拦截污泥，达到废水中污泥零排放的目的。（2）提高污水的含氧率。在反应器内安装充气设备，采用新型隔膜可以减少传质的阻力，确保分散式农村生活污水处理过程中供氧系统的正常运行，提高废水利用率。（3）防止废水中硝化菌的损失。使废水硝化菌浓度保持在一个较高水平，加速废水的硝化速率，从源头上保证污水治理效果，提高水质的转化率[2]。为使此项技术在实际应用中获得更高的经济效益，本文将在此次研究中，以某环境工程为例，进行分散式农村生活污水处理方法的设计，旨在通过此次设计，为今后环境工程的发展提供技术帮助，提高污水治理综合水平，促进我国的生态文明建设。

1 膜生物反应技术中的主要构筑物

鉴于分散式农村生活污水处理规模较小，农村地区人口分散、社会经济条件较差，并且住所之间距离较远等因素，为满足环境工程分散式农村生活污水处理需求，引入膜生物反应技术，处理分散式农村生活污水。在开展相关研究前，先进行膜生物反应中主要构筑物的设计[3]。构筑物的设计需要符合分散式农村生活污水处理低成本、高灵活性以及减少生活污水对环境的污染等要求。

环境工程中膜生物反应技术处理分散式农村生活污水的过程中，污水首先进入调节池，调节池采用钢筋混凝土结构设计，有效体积为50～65 m3，液压停留时间为10 h。在此基础上，污水进入成套反应器中，其中包括空氧槽、MBR膜槽等，整体采用一体化设计。装置采用玻璃钢结构，有效体积为35～45 m3，总水力滞留时间为6 h（2 h为低氧，4 h为好氧）[4]。最后进入干化池、中水池，此构筑物采用砖砌结构设计，内部铺设碎石进行污水的过滤处理，有效体积为35～45 m3，总水力滞留时间为6 h。按照上述内容完成膜生物反应技术中主要构筑物的设计。

2 分散式农村生活污水处理中生物膜性能参数的设计

膜生物反应技术结合环境工程中分散式农村生活污水处理工作的实际需要，装置整体采用间歇式进水方式，在此过程中明确膜生物反应技术的主要装置为一体化生物膜。为确保生物膜在分散式农村生活污水处理中发挥预期的污水处理效果，在预设膜生物反应容器容积为90 L的条件下，按表1进行生物膜性能参数的设计。

表1 生物膜性能参数设计

3 分散式农村生活污水的净化与过滤

在处理过程中，农村生活污水经过反应池，与水体中的有机物和分离式污染物进行反应，此步骤发生在第一道处理工序中。当污水中含有大分子污染物时，第一道反应工序可以实现将水体的SS值、T-N指标降至一个较低水平[5]。此步骤主要利用处理池的活性氧化能力，氧化能力越强，说明反应池对污水的处理效果越好。对污水处理池氧化能力的有效性进行计算，计算公式如式（1）。

在式（1）中：W表示污水处理池氧化能力的有效性；R表示处理池中的正离子数量；N表示可溶解有机物数量；F表示曝气程度；i表示污水指标。完成上述处理后，考虑农村卫生设施不完善、细菌污染等问题，让水体进入二次反应池，此环节主要用于去除污水中的细菌，利用硝化基细菌进行水体的净化处理，处理量可用式（2）计算。

在式（2）中：W1表示硝化基细菌处理量。在此基础上，对污水进行一次综合反应，去除水中的大分子有机物。同时，经过6次生物膜对水体的过滤，即可实现对环境工程分散式农村生活污水的净化处理。

4 实例应用分析

上文从三个方面，对分散式农村生活污水处理方法展开设计，为实现对该方法应用效果的检验，下述将以某地区环境工程项目为例，检验膜生物反应技术的实际应用效果。为确保相关工作达到预期效果，由专业技术人员进行分散式农村生活污水的采样，安排实验室对原水水质进行检测，掌握原水水质信息。

在此基础上，使用本文设计的方法，进行环境工程分散式农村生活污水处理。在此过程中考虑到原水含盐量偏高，所以实验中采取1：1的比例稀释原水和自来水。实验中的膜生物反应技术应用可划分为预处理工艺和MBR工艺。预处理方法以酸碱中和为主，具有混凝、沉淀等作用。根据实验需求，进行膜生物反应中主要构筑物的设计，参照环境工程分散式农村生活污水水质，设置生物膜性能参数，将分散式农村生活污水倒入反应装置，净化与过滤污水。

完成上述处理后，鉴于分散式农村生活污水中COD含量是该污水中最重要的处理指标，因此，选择膜生物反应装置出水中水质COD指标作为评价本文设计方法可行性的关键。提取膜生物反应装置中沉淀层COD含量、上层清液COD含量、出水COD含量，相关内容如图1所示。

图1 膜生物反应后沉淀层、上层清液、出水COD含量

从图1所示结果可以看出，膜生物反应装置与环境工程分散式农村生活污水的处理，显著降低了出水中的COD含量，说明本文设计的膜生物反应技术在实际应用中，对分散式农村生活污水具有一定净化效果。

完成该方法可靠性的检验后，以环境工程分散式农村生活污水处理进水作为参照，检验膜生物反应技术应用后的污水出水情况，将其作为分析本文方法污水处理效果的依据。统计实验结果，如表2所示。

表2 环境工程分散式农村生活污水处理效果

根据表2所示实验结果可以看出，应用膜生物反应技术后，环境工程分散式农村生活污水各项指标呈现下降趋势，对应的COD含量基本控制在1 000 mg/L范围内，SS含量降至0 g/L，pH值稳定在中性水平。检测证明了处理后的环境工程分散式农村生活污水达到排放标准。因此，在完成上述实验后，得到如下结论：本文提出的膜生物反应技术可以实现对分散式农村生活污水的有效治理，降低了污水中COD、SS、色度、NH3-N、pH值、含盐率等多项指标，避免了由于污水排放导致的多种环境污染问题。

5 结论

在新形势下，各单位已经注意到加大对分散式农村生活污水治理的投入十分必要。为进一步落实此项工作，本文通过对膜生物反应中主要构筑物的设计与设备选型、生物膜性能参数设计、分散式农村生活污水的净化与过滤，以某环境工程为例，完成了分散式农村生活污水处理方法的设计。设计方法经实例检验后证明其可以降低分散式农村生活污水中COD、SS、色度、NH3-N、pH值、含盐率等多项指标，从而减少了污水排放对生态环境的负面影响与干扰。