全地下式MBR 在高校生活污水处理中的应用

金炎龙屠朝辉魏正义

（1中国汽车工业工程有限公司 天津 300113 2洛阳规划建筑设计有限公司 河南洛阳 471000 3博天环境集团股份有限公司 陕西西安 710001）

根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》，2015年我国高等教育及高等职业教育的在校生人数将达到4470万人[1]，人均用水量93～133L/（人·d）[2]，预计高校用水量将达到415.71万立方米，废水回用将会大大节省水资源的消耗量。

高校用水的特点是学生用水量受季节、温度影响较大，最大日用水量在9-10月，最大时用水量在晚上9：00-10：00[3]，日变化系数为2.6左右。校园生活污水主要污染物为COD、N、P等污染物[4]，废水中的污染物浓度具有一定的不均匀性，秋冬季较高，春夏季较低，浓度高峰值主要集中在中午和午夜，清晨和傍晚浓度较低[5]。

某高校集中设置有8栋学生公寓、2个食堂，作为污水处理站的主要收水区域。所收集废水以学生宿舍盥洗间洗涤水、学生澡堂洗浴水和学生食堂所排废水为主，废水排放量约为500m3/d。

针对废水特性及废水处理后的回用用途，采用MBR工艺对该部分生活污水进行处理，出水水质达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T 18920-2002)的水质标准[6]。

膜生物反应器（(Membrane Bioreactor，MBR)是把传统活性污泥法和膜分离工艺结合起来的污水处理方法，用膜分离技术取代传统的活性污泥法二次沉淀池，利用膜分离的截留作用提高活性污泥浓度。MBR工艺具有负荷高、水力停留时间短，出水效果好，产泥量低特点。

1 处理工艺

污水处理具体工艺流程图见图1。

图1 工艺流程

2 设计水质及主要构筑物

2.1 设计水量、水质

所排生活污水水质指标如表1:

表1 生活污水水质表

污水站建成投入运行以来，一直满负荷运行。2012年6月进行了工程验收监测，监测结果显示各项指标均达到城市杂用水水质指标(见表 2)。

表2 水质检测结果

出水水质中的TN浓度较高，主要由于调节池中采用曝气搅拌，增大了缺氧池进水DO浓度，导致脱氮效果较差；对出水TP要求较高的场合，需结合化学除磷措施。

2.2 主要构筑物设计参数

主要构筑物参数见表3。

表3 构筑物及参数

2.2.1 格栅井、集水池

在污水站进口格栅井设置了粗、细两道格栅，粗格栅采用栅隙为10mm，细格栅采用栅隙为3mm；格栅后设置提升水泵，水泵出口设置Y型过滤器，防止毛发进入膜生物反应器内。

2.2.2 调节池

调节池设计为全地下式，有效容积为560m3。在调节池中使用鼓风机鼓风曝气搅拌，用于增强污水混合效果，防止固体沉淀，水力停留时间28h。

2.2.3 缺氧池

缺氧池设计为全地下式，有效容积为87.5m3，水力停留时间为4.375h。缺氧池中中设置潜水搅拌机两台，用于回流液与进水混合。在缺氧的环境下，污水的硝酸盐氮通过反硝化反应得以去除；之后污水自流进入好氧池。潜水搅拌器2台，功率分别为1.5kw，设计功率为 34.3W/m3。

2.2.4 好氧池

好氧池设计为全地下式，有效容积为175m3，分为相同的三格，每格有效容积为87.5m3，水力停留时间共为8.75h。池内设置高效微孔曝气器，保证好氧池中DO浓度在2mg/L以上。

2.2.5 MBR池

MBR池设计为全地下式，有效容积为118m3。MBR池放置的是专用于MBR的帘式膜组件，共设置10套膜组件，每套膜组件的膜面积为20m2，纤维膜丝内径为0.7mm，外径为1.2mm，设计膜产水量为2.4m3(水)/m2(膜面积).d。膜组件出水通过真空泵抽吸，抽吸操作间隔时间为20min。MBR池的污泥回流至缺氧池，少量的剩余污泥经干化处理后用于林木施肥。

设置硝化液回流泵，两台，流量为40m3/h，一用一备，硝化液回流比为200%。

系统共设置三台鼓风机，每台风量为8.32m3/min，两用一备。一台用于调节池搅拌，另一台用于好氧池曝气及膜组件冲刷。

2.2.6 消毒池

消毒池设计为全地下式，有效容积为10.78m3，水力停留时间为0.54h。MBR膜组件出水经过紫外消毒后进入消毒池。紫外消毒器采用型号为浸入式紫外消毒器UV3000PTP，共4根灯管，紫外辐射强度90μW/cm2，总功率176W，辐射时间为16.4s，流速0.4m/s。

2.2.7 清水池

清水池设计为全地下式，有效容积为420m3。经消毒处理后的清水排入清水池储存，然后通过恒压变频供水装置供给校区中水管网。

3 运行成本分析

中水处理成本包括日常运转费(电费、药剂费等)和设备维修费等，不计人工费。

3.1 电费：耗电量为570(kW·h)/d，以 0.56元 /(kW·h)计，则电费为320元 /d。

3.2 设备维修费：50元/d计。

3.3 设备折旧费：设备投资320万元，设备折旧年限以10年计，则设备折旧费为876元/d。

综上，总费用：1246元/d，吨水处理费：2.49元。

4 经济效益与环境效益

该地区自来水费用为3.35元/m3，回用水处理成本为2.49元/m3，吨水可获益0.86元，按500m3/d计，可获益12.9万元/a，并节约水资源1.5×105m3/a。

5 结语

采用全地下式构筑物能够减少地面噪声，同时能够绿化美化周围环境。MBR技术处理高校生活污水，对CODCr和BOD5的去除效果较好，出水水质优于《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)标准。污水调节池采用鼓风搅拌方式影响了脱氮效果，对于磷要求较高的场合需结合采取化学除磷措施。中水处理效益显著，吨水处理费为2.49元，每年产生经济效益12.9万元。

[1]中共中央、国务院.《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》[M],人民出版社,2010.

[2]刘英,穆东雪,周建芝等.天津市普通高校综合用水定额编制研究[J].给水排水,2010,36(6):78-81.

[3]叶霞,胡孟柳,肖光雨等.高校学生公寓用水量调查分析[J].给水排水.2011,37(3):79-81.

[4]邓特刚,刘洪波,张宏伟等.中水回用工程在生态校园中的应用研究[J].环境科学与管理，2007,32（12）：82-85.

[5]时晓燕,黄钰铃,陈明曦,姚云鹏.校园生活污水水质变化规律研究[J].三峡大学学报(自然科学版).2005,27(6):535-538.

[6]周理君,曾石,杨奕.池晓峰生活污水回用工程MBR工艺设计及运行[J].污染防治技术.2010,23(5):103-105.