分析MBR工艺在城市污水处理中的应用

分析MBR工艺在城市污水处理中的应用

覃彩靴

广西博世科环保科技股份有限公司广西南宁530007

摘要：广州某县城污水工程设计规模10000m3/d，污水来水主要为生活污水，根据本工程的进水水质及出水要求，采用MBR工艺进行处理，处理后的出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18915-2002)一级A标准。本文介绍了该工程的概况、MBR工艺原理、工艺流程、设计参数，总结分析了工艺设计的技术特点和要求。

关键字：MBR膜，MBR工艺，城市污水处理

1MBR工艺原理

膜生物反应器（MembraneBio-Reactor）简称MBR，是二十世纪末发展起来的新技术。它是膜分离技术和生物技术的有机结合。它不同于活性污泥法，不使用沉淀池进行固液分离，而是使用微滤膜分离技术取代传统活性污泥法的沉淀池和常规过滤单元，使水力停留时间（HRT）和泥龄（STR）完全分离。因此具有高效固液分离性能，同时利用膜的特性，使活性污泥不随出水流失，在生化池中形成8000－12000mg/L超高浓度的活性污泥浓度，使污染物分解彻底，因此出水水质良好、稳定，出水细菌、悬浮物和浊度接近于零，并可截留粪大肠菌等生物性污染物，处理后出水可直接回用。

2工程概况

广州某县城污水工程处理规模为10000m3/d，总占地面积为18亩。考虑到场地面积不充足及处理出水标准的严格，推荐工艺采用MBR膜生物反应器，尾水采用臭氧消毒工艺，出水能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18915-2002)一级A标准，部分水质指标达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）IV类水体水质要求。

3设计水质和工艺流程

3.1设计进出水水质

表1-设计进出水水质指标表

注：TN出水水质指标按《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）水质指标确定。

4工艺流程示意图

图1工艺流程图示意图

5主要构筑物设计

5.1格栅及进水泵房

提升泵房与粗格栅渠合建，为地下式钢砼结构。设计流量：188.5L/s总变化系数：KZ=1.63，粗格栅集水井：平面净尺寸：2.2×2.0m（1座，地下钢砼结构）池深：5.3m粗格栅渠：平面净尺寸：4.5×0.8m（2格，地下钢砼结构）池深：5.3m格栅间隙：15mm栅前水深：1.0m，提升泵房集水井：平面净尺寸：7.0×7.0m（1座，地下钢砼结构）池深：7.4m，有效水深：2.0m。

5.2细格栅及沉砂池

细格栅渠、曝气沉砂池及膜格栅渠合建，为地上式钢砼结构。设计流量：188.5L/s，总变化系数：KZ=1.63，细格栅集水井：平面净尺寸：3.3×1.2m（1座，半地下钢砼结构，地下2.0m），池深：6.7m，细格栅渠：平面净尺寸：6.6×1.5m（2格）池深：1.55m，格栅间隙：5mm；曝气沉砂池：平面净尺寸：12×1.5m（2格，地上钢砼结构），池深：2.7m，有效水深：1.5m，水力停留时间：4.78min。

5.3MBR反应池

MBR反应池是本工程处理工艺的核心，分为生物池、膜池和膜设备车间三部分。生物池为生化组合池，主要由厌氧区、缺氧区、好氧区组成，其主要功能是去除污水中的有机污染物及氮、磷等污染物。分为2个系列运行，每系列可单独运行。生化组合池为半地下钢砼结构。设计平均流量：115.7L/s设计最大流量：188.5L/s。

A.厌氧区：预处理出水进入配水井，配水井向2系列分别配水，与缺氧区的回流污泥同时进入厌氧区，使饥饿高效的活性污泥会快速吸附原水中的溶解性有机物，并对难降解的有机物起到良好的水解作用。同时，污泥中的磷在厌氧条件下得到有效的释放，活性提高，为好氧条件污泥对磷的大量吸收作准备。

平面净尺寸：19.2×2.7×7.0m（2座，半地下式钢砼结构）

B.缺氧区：厌氧区出水进入缺氧区，同时进入的还有好氧区的回流混合液。反硝化菌在缺氧的环境下，利用污水中的有机污染物作为碳源，将回流混合液中大量的硝态氮还原成氮气，完成脱氮过程。与此同时，BOD5浓度下降。

平面净尺寸：缺氧区1:19.2×3.2×7.0m（2座，半地下式钢砼结构，地下4.0m）；

缺氧区2:13.6×4.3m（2座，半地下式钢砼结构，地下4.0m），水力停留时间：3.53h，缺氧区污泥回流比：200%。

C.好氧区：缺氧区出水进入好氧区，同时进入的还有膜池的回流污泥。好氧区中大量繁殖的活性污泥微生物，降解和吸附水中有机污染物质，以达到净化水质的目的。好氧区内设曝气器。

平面净尺寸：好氧区：13.6×10.5×7.0m（2座，半地下式钢砼结构，地下4.0m）；兼氧区：13.6×3.9×7.0m（2座，半地下式钢砼结构，地下4.0m），水力停留时间：5.56h，好氧区混合液回流比：400%，BOD5污泥负荷：0.064kgBOD5/kgMLSS.d，曝气量：2500Nm3/h，气水比：6:1。

D.MBR膜池：MBR膜池是利用膜对反应池内含泥污水进行过滤，实现泥水分离，同时强化系统生化功能。一方面，膜截留了反应池中的微生物，池中的活性污泥浓度大大增加，使降解污水的生化反应进行得更迅速更彻底；另一方面，由于膜的高过滤精度，保证了出水清澈透明，得到高质量的出水。

膜池平面净尺寸：膜池（含配水渠）：20.8×13.5×5m（1座，膜池共分4格，半地下式钢砼结构）回流渠：49.2×2.0×5m（2座，半地下式钢砼结构），清洗池及出水池：13.5×4.5×5m（1座，内部共分4格）半地下式钢砼结构。水力停留时间：1.68h，膜池污泥回流比：500%，膜池系列数：4列，每系列可单独运行，每系列膜箱数：3组，并预留2个空位膜吹扫风量：5522.4Nm3/h，气水比：13.25:1，膜组器：PVDF中空纤维带衬膜，12组，平均产水量834m3/d?组。

D.MBR膜设备间：

MBR膜设备间主要用于放置产水泵、CIP（在线清洗）泵、剩余污泥泵、在线化学清洗加药系统以及其他辅助设备。产水泵：Q=167m3/h,H=10m,N=7.5kw，5台。产水专用罐：Φ500×1500mm，SS304，4套；压缩空气系统2套，一用一备，CIP加药系统1套，含NaClO加药装置及柠檬酸加药装置。

5.4臭氧消毒池

臭氧发生间内设置发生器、空压机、冷干机、储气罐、冷却泵、热交换器、尾气破坏装置等设备。其中臭氧发生器1套，Q=2Kg/h，臭氧产生浓度2.3%，设计接触反应时间20min。

6设计特点

（1）充分结合场地面积受限的条件，采用膜生物反应器（MBR）核心工艺，同时将多个处理构筑物采取合建方式，简化工艺流程，节省占地。

（2）预处理段采用曝气沉砂池和细格栅、膜格栅相结合的强化措施，对进水中的悬浮物进行有效的筛选分离，预处理后的污水进入MBR反应池后可以得到高效的处理，同时也保证了MBR系统运行的安全和稳定。

参考文献

[1]胡邦.蒋岚岚.张万里《MBR工艺在城市污水处理厂的工程应用》，给水排水,VoL.35No.112009

[2]顾国雄.何义亮.膜生物反应器在污水处理中的研究和应用.北京：化学工业出版社,2002