膜生物反应器技术在大型地埋式市政污水处理厂的应用

鲁旭萍

摘要：经过多年的发展，我国的市政污水处理技术水平已经取得了长足的进步，现阶段市政污水水利技术方法多种多样，其中膜生物反应器自投运以来，在市政领域的应用价值越来越高。下文就膜生物反应器（MBR）技术在大型地埋式市政污水处理厂的应用作了具体阐述。

关键词：膜生物反应器；大型地埋式；市政污水；应用

引言

与世界污水处理技术水平相比，我国污水处理厂的污水处理技术水平相对落后。由于社会经济的发展，我国前些年兴起的诸多化工产业对我国的水资源造成了长时间的恶劣影响。目前，我国有待于采取措施提高污水处理厂的运行效率，通过提高膜生物反应器技术在大型地埋式市政污水处理厂的应用水平，有利于提高污染物的降解率。

1膜生物反应器在国内的应用研究现状

我国的膜生物反应器技术的研发虽晚于国外，但是最近几年在技术应用方面与国外几乎同步，并且在部分领域里处于世界领先水平。与此同时，随着膜材料的不断发展，生物反应器新工艺的开发和研究工作不断深入，出现了许多新型的膜生物反应器，处理污水的范围也在不断扩大。

图1描述了自从2006年以来中国膜生物反应器在市政领域的总处理能力的增长和大规模的膜生物反应器的积累。由图可知，2010年底时总处理能力接近100万m3/d。2014年底，投入运行的MBR系统累计理能力已近350万m3//d。预计到2015年底，投入运行或在建的MBR系统累计处理能力将超过600万m3//d。

2 MBR在大型地埋式市政污水处理厂的应用

2.1MBR工程废水处理类型

截至2014年，市政污水占总处理规模的74%，工业废水和受污染地表水则分别占18%和8%。可见目前市政污水仍是我国大型MBR的主要应用领域。在市政污水处理领域，大型MBR工程所采取的主流工艺为厌氧/缺氧/好氧-膜生物反应器（A2/O-MBR）工艺及其变形，以适应同步生物脱氮除磷的要求。A2/O-MBR工艺的变形包括UCT-MBR、分流式UCT-MBR与多级UCT-MBR等，主要是通过变换A/O池的排布方式、混合液的回流线路以及进水的分配方式而衍生得到。针对市政污水普遍C/N比偏低的问题，工艺设计的一大优化方向是通过节约碳源好氧消耗、增加内源碳利用，提升反硝化效率。当MBR工艺污泥龄较长、生物除磷不足以满足要求时，往往辅以化学除磷。当MBR出水需要进一步深度去除COD时，由于MBR对BOD的充分利用导致出水可生化性不足，可采用臭氧等物化方式降解COD或提升其可生化性，以利于后续工艺（如曝气生物滤池、反渗透等）的处理。在工业废水领域，MBR技术被广泛用于电厂、精细化工、石油化工、印染、煤化工和食品加工等多种废水的处理。

2.2MBR在市政工业污水处理中的发展

2010年以前的大型MBR工业废水处理工程主要集中在石化领域，广东惠州大亚湾石化区污水处理厂（2.5万吨/日，2006年投运）是典型代表。在实践中，工业废水处理MBR整体工艺主要由MBR单元与配套的前处理及后处理工艺组成。MBR发挥生物降解和膜截留的双重耦合效果。前处理主要用于去除颗粒物、油脂和毒性物质，降低污染物浓度，并调节废水pH和可生化性等指标，从而保障MBR的运行有条不紊；后处理则是根据最终出水要求，通过高级氧化、曝气生物滤池、纳滤、反渗透等工艺进一步去除MBR出水中的污染物和无机盐。

在实践中，根据水质的不同，前处理及后处理工艺有所区别。比如，污水处理厂通过油水分离器、气浮等方式去除炼油废水和屠宰废水中的油类物质，通过酸碱调节去除电子废水中的重金属，通过水解酸化、UASB等厌氧工艺预先降低食品、烟草等高浓度有机废水中的污染物浓度并提高其可生化性，通过混凝、吸附等方式降低石化废水、煤化工废水和精细化工废水中的无机污染物和毒性物质浓度。

2.3膜生物反应器工艺流程

随着城镇化速度的加快，土地资源紧张，很难在污染较为严重的河道附近拿出大面积的土地来建设污水处理厂，不得已在居民区之中选址，所以在发展过程中，地埋式市政污水厂具有很大的应用潜力，在满足使用功能的前提下，能够减少对周围居民的负面影响。在实践中，考虑到现实条件的不同，地埋式污水处理厂的膜生物反应器工艺流程有所不同。比如，某市采用膜生物反應器污水处理工艺，全部工艺构筑物采用全地埋式布置，不仅可以节省占地面积，还提高了工程的环保效益。

在该工艺流程中，污水依次经过格栅、沉砂池、精细格栅、生化池、膜池处理，最后由产水泵提升、经紫外消毒后外排。生化池由厌氧池，缺氧池，好氧池和缺氧池组成。其具体工艺流程如图2所示。该工艺设计的特点为多点进水，多点回流，可实现较高的脱氮率，可以实现对池容的高效利用，有利于提高污水处理厂的运行效率。

2.4A2/O膜生物反应器技术的优势

A2/O膜生物反应器技术是一种应用价值比较高的技术，其优势表现在以下几方面：第一，根据进、出水的水质特点，将传统的A2/O处理工艺与膜分离技术进行有机的结合，从而达到高标准的出水目标；第二，污水厂全部建于地下，占地面积小，不到相同规模传统工艺污水处理厂占地的四分之一；第三，膜系统采用具有国际先进水平的膜组件清洗技术，大大降低了能耗，并全部采用装配式模块化设计，便于日常的管理维护；第四，通过膜的截留作用，实现微生物富集和共代谢作用，大大提高了生化效率，缩短了水力停留时间。由于生物处理后的泥水分离采用膜分离技术，因此出水水质优异、稳定；第五，生化池型及曝气系统设计构思巧妙，尽可能地降低各种能耗，大量使用节能降耗机电产品，有效降低了污水厂的整体能耗；第六，设置完备的引风除臭系统，最大限度地避免对周围环境造成二次污染，有比较高的环保效益。

结束语

污水处理工作是保护生态环境的重要手段，利于早日达成我国的可持续发展的战略目标。从可持续发展的角度出发，污水处理厂在工作实践中，不仅要求达到国家排放标准，还要在最大程度上实现废水循环利用。基于此，大型地埋式市政污水处理厂应该优化利用膜生物反应器技术，并不断提高其应用水平与价值，以提升污水处理厂的环保效益。

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