AAO-MBR生活污处理水工艺应用研究及运行分析

AAO-MBR生活污处理水工艺应用研究及运行分析

石天宏

陕西能源赵石畔煤电有限公司      陕西省榆林市    719000

摘要：随着人们生活用水量的不断增加，生活污水的种类也逐渐增多，并且成分也变得更加复杂，加之环境政策性约束越来越严，生活污水处理成为了一个重要的课题。应用AAO-MBR工艺将生活污水全面处理，尽可能进行回收利用或达标排放，是生活污水处理工艺需要进一步研究的新课题。本文主要围绕AAO-MBR生活污水处理工艺，研究污水处理应用中存在的问题和解决办法等内容，同时展开运行分析，保证整体污水处理效果良好，提高运行的稳定性、可靠性和经济性。

关键词：生活污水；AAO-MBR工艺；应用研究；运行分析

引言：工业的发展带动经济的发展，经济的发展促进城市化进程的加快。工业和城市用水量的逐渐增加，使得水资源更加紧缺。工业企业生产伴生的耗水量和废水排放量大，污废水排放污染物的来源和成分相对复杂，水质的波动范围等问题，进一步加剧了污废水处理和水资源节约难度。MBR膜处理工艺在生活污水和工业废水的处理中的应用，充分发挥了其技术优势，对工业企业在污水处理和回收利用，减少水污染和新鲜水取用，改善生态环境质量等方面能够起到至关重要的作用，同时具有环境保护和节约水资源的双重效益。

一、MBR膜原理及其特点

(一)MBR膜原理
   膜生物反应器集生物反应器的生物降解和膜的高效分离于一体，是膜技术和污水生物处理技术有机结合产生的新型高效污水生物处理工艺。其工作原理是利用反应器的好氧微生物降解污水中的有机污染物。同时，利用反应器内的硝化细菌转化污水中的氨氮，以去除污水中产生的异味（污水中的异味主要由氨氮产生）。最后，通过中空纤维膜进行高效的固液分离出净水。膜生物反应器工艺通过膜分离技术大大强化了生物反应器的功能，与传统的生物处理方法相比，具有生化效率高、抗负荷冲击能力强、出水水质稳定、占地面积小、排泥周期长、易实现自动控制等优点，是一种新型高效的污水回用处理技术。目前污废水系统在用的MBR膜的形式，以中空纤维膜居多。中空纤维膜丝为管状，管壁上有微孔,能够截留住活性污泥以及绝大多数的悬浮物，出水清澈透明。为使膜能够长期连续稳定的运行，在膜的下方要进行一定量的曝气，这样，既满足生物需氧量，又使膜丝不断抖动，防止活性污泥附着在膜的表面造成污染。

(二)MBR膜的优缺点

1. MBR膜的优点：

1)膜生物反应器采用PVDF膜，其管表面孔径只有0.1-0.4微米，能够高效地进行固液分离，出水水质标准高，品质稳定，悬浮物和浊度接近于零，可直接回用；

2)膜的高效截流作用，使微生物完全截流在反应器内，实现了反应器水力停留时间(HRT)和污泥龄(SRT)的完全分离，使运行控制更加灵活稳定;

3)解决了传统活性污泥法造成的沉淀部分对最大生物浓度的限制，反应器内的微生物浓度高，是传统方法的2-3倍，达8000-10000毫克/升，对水质水量的变化适应力强，耐冲击负荷；

4)有利于增殖缓慢的硝化细菌及其它细菌的截流、生长和繁殖，系统硝化效率、COD去除率等各项指标得以提高，反应时间也大大缩短；同时大的有机物被截留在池内，保证其被继续降解；

5)膜分离使污水中的大分子难降解成分，在体积有限的生物反应器内有足够的停留时间，有利于专性菌的培养，大大提高了难降解有机物的降解效率，COD去除率高；

6)模块化设计易于扩容；系统采用PLC控制、可实现全程自动化控制，运行管理方便；

7)膜材质为聚偏氟乙烯，抗污染性强，易清洗，适于污水处理。化学性能稳定，抗氧化性强，可采用常用氧化性药剂清洗；

8)污泥龄长，膜分离使污水中的大分子难降解成分在生物反应器内有足够的停留时间。反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄条件下运行，剩余污泥排放量不到传统方法的50%；

9)容积负荷高，占地少；启动快，不受污泥膨胀的影响口。

MBR膜的缺点：

1)生物膜的材质为聚偏氟乙烯（PVDF），管壁微孔孔径（约0.2um）很小，过滤层会吸附小颗粒杂质，形成深层嵌入式污染，反洗清洗不能完全去除和恢复，影响膜的使用效率和寿命。

2)MBR膜使用寿命短，需要频繁维护性清洗和增强性清洗等操作，操作维护较为复杂和麻烦。

二、MBR膜技术在生活污水处理的应用

(一)MBR膜技术在污水处理工程的应用

目前MBR膜技术在市政污水处理厂的提标改造工程中应用的较多。为了能够更好的保护改善生态环境，我国污水排放水质标准日趋严格，已建成的大部分老旧的污水处理厂的工艺，无法达到新的环保排放水质要求。因此，大型污水处理厂采取MBR膜技术进行提标改造是一个总体趋势。市政污水处理厂的污水来源和成分相对比较复杂，加大了污水处理的难度。传统的生活污水处理工艺，很难达到一级A的排放标准。为了满足达标排放的要求，好多污水处理厂都通过采用MBR膜新技术和工艺路线的技术改造，充分发挥MBR膜的技术优势，保证COD、氨氮和浊度等出水指标达到城市污水排放一级A标准，保留进一步可以满足准Ⅳ类标准的裕度。一些工业企业的污水处理站，为了提高污废水处理和回收利用的效率，也采用了MBR膜处理工艺。从应用的情况来看，取得了良好的效果和效益。

(二)MBR膜技术在工业企业生活污水系统的应用

1. 系统设计情况：

1) 设计进水水质：

生活污水处理站设计进水水质如下表：

表2-1   设计进水水质

2) 出水水质

本期生活污水处理系统出水水质指标执行《GB18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标准》一级 A 标准和《DB61 /224—2018陕西省黄河流域污水综合排放标准》中 B 标准二者，具体污染物指标如下：

表2-2  设计出水水质

2. 工艺流程

污水首先经过新建粗、细格栅，去除污水中的大的漂浮物、悬浮物。然后自流进入系统原有调节池，污水在调节池内充分调节稳定水质后，经提升泵提升至旋流沉砂池去除污水中的沙砾。旋流沉砂池出水进入配水箱，经配水箱均匀分配至四套AAO+MBR一体化设备中。

在AAO+MBR一体化设备中污水依次经过厌氧池、缺氧池、好氧池、MBR膜池，去除污水中的有机物和脱氮除磷，出水再进入MBR反应池进行深度处理，MBR出水经产水泵输送至清水池，在清水池投加次氯酸钠对出水进行消毒后，即可达标排放或回用。

MBR池污泥经污泥回流泵回流至好氧池。好氧池混合液经混合液回流泵输送至缺氧池，缺氧池混合液回流到厌氧池。

粗格栅、细格栅的栅渣单独收集后，集中外运处理。

MBR池和好氧池产生的剩余污泥排至污泥池。初步浓缩后的污泥经污泥泵输送至叠螺式污泥脱水机脱水处理后定期外运。污泥池上清液及叠螺式污泥脱水机滤液回流至前端重新处理，以确保污水达标排放。

为了保证出水效果，系统设置化学加强除磷装置，化学加强除磷主要是通过除磷药剂的絮凝作用将磷固定在剩余污泥内，这部分磷随着剩余污泥排出进行后续处理，从而使出水磷含量达标。

3. 主要设备设施配置

1)调节池：调节池的主要功能为调节来水的水质与水量，保证生化处理系统的稳定运行。调节池有效容积为900m3，水停留时间为10.8h，可满足设计要求，调节池提升泵采用自吸泵。

2)提升泵：数量：3台（两用一备）

3)旋流沉砂池：旋流沉砂池的主要功能是去除水中的含砂污染物，保证后续生化处理系统的正常运行。

4) AAO+MBR一体化设备

AAO+MBR一体化设备包含厌氧池、缺氧池、好氧池（MBR膜池），在厌氧区，聚磷菌进行释磷，形成PHB；在缺氧区，回流液中的硝态氮（或亚硝态氮）利用来水的有机物，在反硝化菌的作用下，将硝态氮（或亚硝态氮）转化为氮气排出，达到脱氮的作用；在好氧区，活性污泥通过呼吸作用，将污水中的有机物与氨氮进行去除，同时PHB进行有氧呼吸，产生的能量吸收水中的磷酸盐，从而达到生物除磷的目的，混合液通过回流泵回流至缺氧区；在膜区内，主要进行泥水分离。整套处理系统中设置了化学除磷设施，主要是通过添加PAC药剂与污水中的含磷污染物生成非溶解性的物质，通过絮凝作用，沉淀后随剩余污泥排出。

a)潜水搅拌机

数量：1台（安装在厌氧池内）

导轨式安装，主机碳钢，导流罩与导杆304不锈钢。

b)潜水搅拌机

数量：2台（安装在缺氧池内）

导轨式安装，主机碳钢，导流罩与导杆304不锈钢。

c)潜水搅拌机

数量：1台（安装在好氧池内）

导轨式安装，主机碳钢，导流罩与导杆304不锈钢。

d)缺氧池回流泵

数量：1台

e)好氧池回流泵

数量：1台

f)膜池回流泵

数量：1台

g)排泥泵

数量：1台

h)旋混曝气器

通气量：2-3m³/h

i)膜组件

数量：2套，单套膜面积：800m2，

j)膜曝气风机

数量：1台，出口卧式消音器。

5)清水池：形式：地上款，参数：V=63m3

6)清水泵：离心式，数量：1台

三、MBR膜技术在生活污水处理应用效果和运行分析

(一)实际应用效果：

实际运行过程中，从实际运行水质来看，出水指标远低于控制标准，水质非常优良。MBR膜技术在生活污水处理运行实际运行水质见下表

表3-1 实际运行进、出水水质

(二)调试和运行分析：

生活污水工程安装完成后，对系统进行调试工作，在设备运行时间里，控制好污泥的浓度在4000到6000mg/L，运行出水水质要达到规定的标准。系统运行方式，产水泵运行8min间歇2min。当运行达到6月左右，需要进行一次离线清洗工作，以恢复膜的性能。分析污水站主要来水情况，生活污水是企业常住人口在日常生活中所用过，并为生活废料所污染的水。包括从厕所、浴室、盥洗室、厨房、食堂和洗衣房等处排出的污水。生活污水含有较多的有机物，如蛋白质、动植物脂肪、碳水化合物、尿素和氨氮，还含有肥皂和合成洗涤剂，以及粪便中的病原菌微生物（如寄生虫和肠系传染病菌）等。主要是生产区的生活污水，行政生活区和食堂的洗漱、煤矿洗浴排水、冲厕所等生活污水。从实际水质指标看，工业企业生活污水有机污染物浓度较小，水中污染物成分相对简单。但是雨水冲刷泥沙、煤尘等杂质通过检查井进入生活污水处理系统；还有煤矿洗浴排水，这部分污水水量大且煤质悬浮物含量较高进入系统，使得水质成分与常规生活污水又存在一定差别，因此，系统运行，要及时进行调整，防止含有泥沙和煤尘的不均匀排水造成对系统的冲击，造成微生物菌群死亡，水质不合格；

BOD5/COD 值是判定污水可生化性的重要指标。一般认为：BOD5/COD＞0.4可生化性较好，BOD5/COD＞0.3可生化，BOD5/COD＜0.3较难生化，BOD5/COD＜0.25不易生化。本工程污水处理厂进水BOD5/COD为0.5，因此该污水可采用生化处理工艺。运行中需要定期分析水质，发现生化指数不符合要求，通过调整碳源的加入量，保证微生物菌群的活性。

此污水处理系统应用时，采用的是AAO-MBR系统，利用特定的出水方式，采用负压轴吸出水，采用的设备为地埋形式，安排产水泵时，应该比设备内液面高，大约数值为2m，当产水泵处于未工作状态时，关于泵前负压表的数值，大约为-25kPa，由于运行时间在不断增加，在系统中污泥浓度出现了改变，整体浓度逐渐增高，带动负压表变化，从正常产水负压值-20kPa开始上升，一直到-40kPa，而且，分析出水总磷浓度，已经超出了标准，影响了MBR膜，导致其通量慢慢降低，产水量也开始降低，当污泥龄达到一定程度时，数值为16天时，进行排泥处理，改变系统状态，还原为正常运行情况。依照污泥龄，达到16天时，可以看出系统中污泥浓度有了变化，可以达到6800mg/L，观察负压表，为-40kPa，经过系统作用，实现排泥处理之后，纵观污泥的浓度，开始明显降低，达到4000mg/L，观察负压表，降低到了-20kPa，系统的产水量也开始变化，逐渐回升。通过上述分析可以得到，当污泥龄处于20天，观察污泥回流比，达到了70%，分析硝化液回流比，达到了200%，分析污泥浓度，当其处于4200到4700mg/L时，整体系统运行状态最好，在出水时，各个污染物指标更加平稳，水平上也达到了标准，保证整体污水处理效果良好，促进运行的稳定性，更好的处理生活污水。

四、结束语

MBR膜技术现阶段已经在污水处理领域发挥重要作用，但是在应用过程中依旧存在许多问题，为了能够更好的使用MBR膜技术进行污水的处理，便需要针对该MBR膜技术在使用过程当中的问题进行分析研究和判断，不断优化系统运行工况和参数，为节约水资源和保护生态环境方面发挥更大的作用。

参考文献：

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