胡小佳

（湖南省建筑設(shè)計院，湖南 長沙 410000）

膜-生物反應(yīng)器（Membrane Bio-Reactor,MBR）是一種將膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)污水生物處理工藝有機結(jié)合的新型高效污水處理與深度處理回用工藝，近年來在國際水處理技術(shù)領(lǐng)域日益得到廣泛關(guān)注，在國內(nèi)再生水處理工程中也得到了較大的推廣和應(yīng)用。MBR工藝的工作原理：根據(jù)生物處理的工藝要求，建有三個生物反應(yīng)區(qū)（池），分為厭氧區(qū)（除磷）、缺氧區(qū)（反硝化池）、好氧區(qū)（硝化池）。膜組件浸沒于好氧區(qū)內(nèi)，各區(qū)之間通過潛水推進器（水泵）來循環(huán)混合液。通過厭氧、缺氧、好氧實現(xiàn)有機物消除及脫氮除磷功能此后借助MBR膜（膜的孔徑≤0.4μm），針對已經(jīng)凈化后的水以及活性污泥，實施相應(yīng)的固液分離。因為膜中高效固液分離，能夠提高出水水質(zhì)，這時的懸浮物和濁度均會趨近于零，同時還能夠截流大腸桿菌等生物，通過這種方式，確保生物多樣性。為了對膜進行持續(xù)穩(wěn)定的使用，可以在膜的下方位置，通過一定強度的錯流空氣，對膜進行適當?shù)亩秳?，不但能夠為生物氧化提供氧氣，同時還能夠確保活性污泥不會附著在膜的表面位置。

1 MBR工藝特點

（1）膜生物反應(yīng)器采用微濾膜，能夠高效地進行固液分離，出水水質(zhì)標準高，品質(zhì)穩(wěn)定，懸浮物和濁度較低，可直接回用。

（2）膜的高效截流作用，使微生物完全截流在反應(yīng)器內(nèi)，實現(xiàn)了反應(yīng)器水力停留時間（HRT）和污泥齡（SRT）的完全分離，使運行控制更加靈活穩(wěn)定。

（3）解決了傳統(tǒng)活性污泥法造成的沉淀部分對最大生物濃度的限制，反應(yīng)器內(nèi)的微生物濃度高，是傳統(tǒng)方法的2～3倍，達8000～10000毫克/升，對水質(zhì)水量的變化適應(yīng)力強，耐沖擊負荷強。

（4）有利于增殖緩慢的硝化細菌及其它細菌的截流、生長和繁殖，系統(tǒng)硝化效率、COD去除率等各項指標得以提高，反應(yīng)時間也大大縮短；同時大的有機物被截留在池內(nèi)，保證其被繼續(xù)降解。

（5）膜分離使污水中的大分子難降解成分，在體積有限的生物反應(yīng)器內(nèi)有足夠的停留時間，有利于專性菌的培養(yǎng)，大大提高了難降解有機物的降解效率、COD去除率高。

（6）模塊化設(shè)計易于擴容。

（7）系統(tǒng)采用PLC控制，可實現(xiàn)全程自動化控制，運行管理方便。

（8）膜抗污染性強，易清洗，適于污水處理。化學(xué)性能穩(wěn)定，抗氧化性強，可采用常用氧化性藥劑清洗。

（9）污泥齡長，膜分離使污水中的大分子難降解成分在生物反應(yīng)器內(nèi)有足夠的停留時間。反應(yīng)器在高容積負荷、低污泥負荷、長泥齡條件下運行，剩余污泥排放量不到傳統(tǒng)方法的50%。

圖1 典型MBR工藝流程圖（市政污水）

（10）容積負荷高，占地少。啟動快，不受污泥膨脹的影響。圖1為典型MBR工藝流程圖。

2 MBR工藝主要技術(shù)的應(yīng)用以及經(jīng)濟質(zhì)保統(tǒng)計

本研究對我國湖南省某污水處理廠提質(zhì)改造暨中水回用示范工程設(shè)計參數(shù)及具體運行情況等進行研究，結(jié)果顯示，當該工程運行正常情況下，處理廠的出水水質(zhì)可以滿足設(shè)計的《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB 3838—2002）IV類標準。

2.1 工程概況及主要技術(shù)指標

該污水處理廠處理規(guī)模為14×104m3/d。將現(xiàn)狀三索式50mm格柵除污機改為20mm格柵；將現(xiàn)狀15mm循環(huán)式齒耙除污機改為5mm格柵；將現(xiàn)狀6mm回轉(zhuǎn)式格柵改為3mm孔板；將原污泥回流泵房改造為膜格柵間，格柵孔徑1mm。對原有的氧化溝進行改造為厭氧—缺氧池，厭氧區(qū)停留時間0.8h，缺氧池停留時間2.9h。將原有的二沉池拆除后新建好氧池（膜池）、鼓風(fēng)機房。好氧池停留時間為2.4h，膜池停留時間為1.5h。生化段總停留時間為7.6h。該處理廠的處理效果穩(wěn)定，出水生化指標優(yōu)于傳統(tǒng)的活性污泥法，懸浮物指標較低，已經(jīng)達到了地表水IV類標準，處理后的污水經(jīng)消毒后可以將其用作景觀補水。表1為湖南某污水處理廠二期年均進出水水質(zhì)指標。

表1 湖南某污水處理廠二期年均進出水水質(zhì)指標

2.2 主要經(jīng)濟指標

該污水處理廠為提質(zhì)改造項目（以下簡稱為X廠），為更好的了解MBR工藝的經(jīng)濟指標，選取另外兩個擴建工程與本工程進行對比（以下簡稱為S廠及M廠）。

表2 各廠基建和能耗分析

從表2可以看出，MBR工藝的工程投資及能耗較高，若為提質(zhì)改造工程，其工程費用約1000元/m3/d污水。若為擴建工程，則工程費用達3300～4300元/ m3/d污水，其電耗也遠高于傳統(tǒng)的污水處理工藝電耗（一級A標準出水電耗通常為 0.3·0.5kW·h/m3。

2.3 MBR工藝消毒處理方式的選擇

MBR工藝出水若要進行回用，需對水中細菌進行控制，防止其進一步繁殖，因此需要對水進行適當?shù)南咎幚?。對污水進行消毒主要采用兩種方式，分別為物理方式和化學(xué)方法。物理方法主要為紫外線消毒方式，化學(xué)方式主要是借助不同類型的化學(xué)藥劑進行消毒，當前被廣泛應(yīng)用的主要有氯及二氧化氯、臭氧等。由于紫外線消毒及臭氧消毒的持續(xù)性不佳，污水廠采用哪種消毒方式，還取決于污水處理廠尾水的用途。在《城市污水再生利用·分類》系列標準里規(guī)定：污水再生利用作為城市雜用水、景觀環(huán)境補水、工業(yè)用水、綠地灌溉用水時，其接觸30min后及管網(wǎng)末端水中的總余氯有不同要求。

在氯消毒劑當中，其中二氧化氯中的含氯量最高，其產(chǎn)生的消毒效果也最好。對此，大多使用二氧化氯進行消毒。但是，二氧化氯發(fā)生器應(yīng)用過程中，存在不穩(wěn)定情況，對二氧化氯進行制取，所應(yīng)用的材料當中，鹽酸屬于一種危險化學(xué)品，對該種化學(xué)品進行采購、儲存和保管等工作均具有一定難度，因此都采用的是現(xiàn)場制備，同時需要采取一定措施例如泄漏報警等。

2.4 MBR工藝中污泥和固體廢棄物處理

在對污水進行處理過程中，會產(chǎn)生大量副產(chǎn)品，如污泥。處理廢水后，需對污泥進行進一步處理，主要目的在于，對污泥中的有毒有害物質(zhì)進行進一步消除，避免出現(xiàn)二次污染。孫寶盛在實驗室對比研究了MBR工藝和傳統(tǒng)活性污泥法污泥過濾阻力差異，結(jié)果表明，MBR工藝污泥混合液的過濾阻力達到傳統(tǒng)活性污泥法阻力的2～3倍。劉吉寶等以北京某大型污水處理廠A2O工藝和A2O—MBR工藝污泥脫水為對象，采用離心脫水機進行脫水，研究發(fā)現(xiàn)A2O—MBR脫水電耗及絮凝劑成本高于A2O工藝。A2O—MBR工藝的污泥脫水絮凝劑成本為204.76元/t，用電成本為231.61元/t。A2O工藝污泥脫水絮凝劑成本為175.00元/t，用電成本為84.86元/t，推測其原因是A2O—MBR工藝中離心脫水機的運行扭矩及差速高于A2O工藝。

2.5 MBR工藝噪音控制

在中水處理站中，產(chǎn)生噪聲的聲源有鼓風(fēng)機、水泵等方面的動力設(shè)備，可以借助以下方案適當降低噪音。設(shè)備選型中，可以選擇具有低噪音源的動力設(shè)備，始終保持動力設(shè)備處于正常運行狀態(tài)下，從源頭上降低噪音。在具體施工過程中，在風(fēng)機進出口位置設(shè)置相應(yīng)消音器，通過這種方式降低噪音。對該風(fēng)機進行具體安裝時，可以使用邊境管道對其進行適當?shù)倪B通，從而促使供氣氣管的氣流速度被降低。同時還需要在該設(shè)備的底部位置，設(shè)置相應(yīng)的柔性接頭，同時安裝隔震墊，降低運行時的噪聲。

3 結(jié)語

MBR工藝的使用主要是建立在經(jīng)典A2/O工藝上的，該工藝具備MBR的多樣性生物相、固液分離效果好等特點，此外還具備較強的生物脫氮功能。該系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，操作起來簡單，但是設(shè)備費用及運行費用較高，適宜現(xiàn)狀污水處理廠提標改造、污水處理廠用地極為緊張、出水水質(zhì)要求高的情況，由于其流程短、布局緊湊等優(yōu)點，尤其適用于地埋式污水處理廠。