鄭從交，賴慶才，陳 博，詹鴻俠

(東莞市石鼓污水處理有限公司，廣東 東莞 523770)

MBR又稱為膜生物反應器(Membrane Bio-Reactor)，是活性污泥法與膜分離技術相結合的一種新型污水處理技術。該技術的優(yōu)點包括良好的固液分離、節(jié)省土地面積有效利用空間、增進生物處理單元的效能，提升氮、磷營養(yǎng)鹽及有機物的去除效率，易達到操作穩(wěn)定、可靠、自動控制及整合[1]。隨著研究的不斷深入，應用技術的不斷總結，現在的MBR工藝中的生物處理技術已由最初的傳統活性污泥法擴展到接觸氧化、A2O、氧化溝等工藝[2]。A/MBR工藝就是缺氧池與MBR技術相結合的一種組合工藝，該工藝利用缺氧池的反硝化反應去除總氮及MBR膜技術的過濾功能提高SS的去除率。

由于市政污水管道破損、堵塞、錯接、管網改造施工、以及干旱天氣和污水廠自身設備原因，污水處理廠存在低水量、低負荷的運行狀態(tài)，造成污水處理成本偏高，污染物去除率低。以廣東某城鎮(zhèn)污水處理廠一期提標改造項目(以下簡稱為“一期提標項目”)為例，分析A/MBR膜工藝在低水量的情況下，通過采用階段性運行、輪換性運行及清水養(yǎng)護運行調控方案，出水水質達標且能耗降低。

1 概 述

廣東某城鎮(zhèn)污水處理廠一期設計處理能力為10×104m3/d，采用的是改良AAO+二沉池工藝，一期提標項目處理的是一期尾水，設計處理能力也是10×104m3/d，采用的是A/MBR工藝，主要去除一期尾水的TN、氨氮、TP及SS，一期項目與一期提標項目獨立運營，工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程圖

一期提標項目主要構筑物有二級提升泵房，A/MBR池、紫外消毒池和出水明渠，其中A/MBR池分為兩段，前段為缺氧池，一座兩組，尺寸為22.7×20.5×7.0 m：后段為MBR池，一座兩組，每組3個廊道，每個廊道尺寸為：16.9×6.0× 4.1 m。其平面布置見圖2，剖面圖見圖3。

圖2 平面布置圖

圖3 剖面圖

由于配套市政管網改造施工，一期提標項目來水量低，僅為設計值10%～20%之間，加上來水碳氮磷比失衡，無法滿足C∶N∶P=100∶5∶1[3]，需額外投加碳源、除磷劑等藥劑，因此處理成本高，且TN去除率偏低。通過采用階段性運行、輪換性運行及清水養(yǎng)護運行調控方案后，一期提標改造項目目前出水水質穩(wěn)定達標，能耗降低。

2 A/MBR膜工藝在低水量條件下運營調控方案

2.1 階段性運行

階段性運行就是設置MBR池最低停止運行液位和最高啟動運行液位，MBR池從最低液位上升至最高液位的過程中，關閉MBR池反洗鼓風機和回流泵，從而達到降低能耗，保證缺氧池缺氧環(huán)境。研究表明，在實際活性污泥系統中只需將缺氧池DO控制在0.5 mg/L以下就能夠促進反硝化反應的發(fā)生，實現較好的反硝化效果[4]。

一期提標項目設置MBR池最低停止液位為膜架頂部以上20 cm(正好淹沒管道連接器)，即液位高度為3.6 m；設置最高啟動液位為膜池頂部格柵板向下20 cm(確保不滿溢為準)，即液位高度為4.7 m；當MBR池達到最低停止液位時自動停止產水，待10 min后關閉反洗鼓風機和回流泵，當MBR池液位即將到達啟動液位(即4.6 m)時開啟反洗鼓風機曝氣和膜池回流泵，液位到達啟動液位(即4.7 m)時，開啟產水泵產水運行。設置MBR系統產水9分鐘，停歇1分鐘，6個周期強制水反洗一次，400周期強制酸洗一次，430周期強制堿洗一次，999周期恢復性酸洗一次，1200周期恢復性堿洗一次。

該調控方案的優(yōu)點：縮短反洗鼓風機及回流泵開啟時間，降低能耗，更加容易控制缺氧池DO在0.5 mg/L以下，營造缺氧反硝化環(huán)境，延長反硝化反應時間，有效降低TN，出水水質達標排放。缺點是：操作不當易造成溢水現象；反洗鼓風機及回流泵處于頻繁停啟狀態(tài)，影響設備使用壽命；膜池污泥在池底淤積導致MBR膜曝氣管堵塞。不建議采用階段性運行方案，如果采用，在條件允許的情況下定期放空膜池，降低污泥淤積堵塞曝氣管的風險。

2.2 輪換性運行

輪換性運行就是關閉MBR池部分廊道的進出水閘門和曝氣風管閥門，暫停投入使用，剩余廊道正常運行，間隔一定時間后將原暫停使用的兩個廊道進出水閥門和曝氣風管閥門開啟，重新投入使用，關閉另外兩個廊道的進出水閘門和曝氣風管閥門，以此循環(huán)，從而降低能耗和營造缺氧池缺氧環(huán)境，提高TN去除率。

一期提標項目共6個廊道，采取輪換性運行方案，先關閉一半廊道(1#、2#、3#)曝氣管道手閥和進出水閘門，另一半廊道(4#、5#、6#)設置產水泵低頻(設計通量一半以下)產水，且將產水周期由原來的開9 min停歇1 min更改為開6～8 min停歇2～4 min，每8 h置換一次廊道運行。設置產水廊道在24 h內做強制水反洗一次，再根據跨膜壓差情況做強制酸堿洗。定期(1～2天內)開啟所有廊道，憋高MBR池液位(4.3 m)，實施強制水反洗和酸堿洗工作。MBR膜系統跨膜壓差表現為初期短暫升高、穩(wěn)定期緩慢上升和后期急劇升高的三階段變化特征[5]，因此，定期根據跨膜壓差變化對MBR膜進行反洗和酸堿洗，可有效減緩MBR膜污染。

該調控方案的優(yōu)點是減少鼓風機風量和MBR池回流泵開啟臺數，節(jié)省能耗，營造缺氧池缺氧環(huán)境，有效降低TN。缺點是操作不當，如產水廊道曝氣風管手動閥門未開就開啟產水泵，易造成膜絲嚴重積泥污堵現象，若要徹底恢復，需人工拆片清洗。所以切記關閉曝氣風管手閥的廊道恢復運行前，一定要確認曝氣風管手閥處于開啟狀態(tài)，避免無曝氣產水造成成膜絲嚴重污堵。一期提標項目采用避免操作不當方法就是將運行廊道的跨膜壓差報警和停止設置在較低值，即跨膜壓差大于-15 kPa時就發(fā)出報警信號，當跨膜壓差大于-20 kPa時停止產水。

2.3 清水養(yǎng)護運行

清水養(yǎng)護運行就是關閉部分廊道進出水閘門，通過排空系統，把膜池混合液全部放空，并開啟清水反沖洗，將MBR膜組件和廊道內的污泥清洗干凈后，往池內注入清水，定期投加次氯酸鈉溶液，保持膜池里面有0.05%[6]的次氯酸鈉浸泡MBR膜組件，避免MBR膜絲滋生細菌。

該調控方案可以減少MBR池部分廊道投入使用，將多余的膜組件暫時清水養(yǎng)護起來，延長膜組件的使用壽命，同時由于投入使用的廊道數量減少，曝氣風量也同步減少，能耗降低。與以上兩種調控方案對比，此方案操作簡單，無需頻繁切換閥門，但需要消耗次氯酸鈉藥劑養(yǎng)護。

3 運行效果及經營指標

經采用以上三種低水量運行調控方案后，一期提標項目出水水質穩(wěn)定達到廣東省地方標準《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)第二時段一級標準和《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級標準的A類要求的較嚴值。一提標項目低水量期間進出水質如表1所示。一期提標低水量期間平均處理負荷為設計值的44.22%，噸水電耗減少39.66%，運營成本僅為0.3443元/m3。

表1 一期提標項目進出水實測水質

4 結 論

若項目來水量僅為設計水量的20%以下時，可采用階段性運行方案、輪換性運行方案或清水養(yǎng)護方案；若來水量在設計水量的20%～60%時，盡可能采用輪換性運行方案；若來水量在60%以上，為避免閥門、風機等頻繁啟動，盡量采用正常的自動控制運行方案；若來水量僅為設計值的10%，在能滿足反洗泵啟動條件的運行廊道數下，將剩余廊道采用清水養(yǎng)護方案養(yǎng)護；若項目來水量為零時，可選擇清水養(yǎng)護運行方案，將所有膜架用方案三養(yǎng)護。