選MBR還是MBBR？地下污水處理廠兩大主流工藝對比

【資料簡介】

選MBR還是MBBR？地下污水處理廠兩大主流工藝對比

污水處理中的一體化污水處理設(shè)備工藝是指在污水處理中，采用厭氧+缺氧+好氧的組合式污水處理工藝。目前一體化污水處理設(shè)備工藝已經(jīng)成為處理高濃度、高懸浮物有機(jī)廢水的主流工藝。大部分發(fā)達(dá)國家，特別是歐洲國家，近20年來其新建的大型城市水質(zhì)凈化廠很多都采用地下式的布置形式。目前，世界上地下污水處理廠已超過 200座。地下污水處理廠主要有MBR和MBBR兩種工藝選擇，對于我國快速建設(shè)中的地下污水處理廠，該如何選擇水處理工藝?一座地下式水質(zhì)凈化廠早在 1932年就誕生于芬蘭，但由于建造技術(shù)上的限制，直到 2O 世紀(jì)80年代人類對地下空間開發(fā)技術(shù)成熟以后才得到迅速的發(fā)展。目前大部分發(fā)達(dá)國家，特別是歐洲，近20年來新建的大型城市水質(zhì)凈化廠很多都采用地下式的布置形式。目前，世界上地下式水質(zhì)凈化廠已超過 200座。隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快和城市的快速擴(kuò)張，過去那 些遙遠(yuǎn)荒蕪的郊區(qū)正逐漸被繁華的城市“吞噬”。在如今土地 資源愈發(fā)“捉襟見肘”的大中型城市，這種問題尤為突出。地下式污水廠因?yàn)槠渖鐣?huì)環(huán)境效益好、占地省、噪音少等優(yōu)點(diǎn)成為現(xiàn)在污水廠的選擇趨勢。而在污水廠建設(shè)過程中，主要又有MBR和MBBR兩種工藝選擇。下表是目前國內(nèi)地下污水處理廠所用工藝。

MBR運(yùn)行過程中影響因素、生化過程及污染清洗的控制

工藝處理城市污水和工業(yè)有機(jī)污水，由于其高效、節(jié)能、無相變、無二次污染、產(chǎn)出水水質(zhì)好、占地少、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，在污水處理與資源化工程中得到了廣泛的應(yīng)用，并顯示了廣闊的發(fā)展前景。

1、MBR影響因素的控制

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膜生物反應(yīng)器工藝中，膜分離的操作條件類似于傳統(tǒng)膜分離，主要控制因素有進(jìn)水水質(zhì)、膜面流速、溫度、操作壓力、pH 值、MLSS 等。

（1）溫度

膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)宜在 15℃～35℃下運(yùn)行。通常，溫度上升，膜通量增大，這主要是因?yàn)闇囟壬吆蠼档土嘶钚晕勰嗷旌弦旱恼扯龋瑥亩档土藵B透阻力。

（2）操作壓力

在控制活性污泥混合液特性基本不變的情況下，膜通量隨著壓力的增加而增加；但當(dāng)壓力達(dá)到一定值，即濃差極化使膜表面溶質(zhì)濃度達(dá)到極限濃度時(shí)，繼續(xù)增大壓力幾乎不能提高膜通量，反而使膜污堵加劇。浸沒式 MBR 的跨膜壓差不宜超過 0.05MPa。

（3） 溶解氧

溶解氧是影響有機(jī)物去除效果的重要因素。特別是在以除磷脫氮為目的的情況下， 溶解氧的濃度控制顯得尤為重要。在不同的膜生物反應(yīng)器工藝類型中，混合液以各種形式在生物反應(yīng)池內(nèi)形成好氧、缺氧及厭氧段。反應(yīng)池各段 DO 的控制范圍為：厭氧段在 0.2mg/L 以下，缺氧段在0.2mg/L～0.5mg/L 之間，好氧段溶解氧濃度宜不小于 2mg/L。

（4）膜面流速

膜面流速與壓力對膜通量的影響是相互關(guān)聯(lián)的。壓力較低時(shí)膜面流速對膜通量影響不大，壓力較高時(shí)膜面流速對膜通量影響很大。隨著膜面流速的增加，膜通量也增加，尤其是當(dāng)壓力比較高的時(shí)候。這是因?yàn)槟っ媪魉俚奶岣咭环矫婵梢栽黾铀鞯募羟辛Γ瑴p少污染物在膜表面的沉積；另一方面，流速增大可以提高對流傳質(zhì)系數(shù)，減少邊界層的厚度，減小濃差極化的影響。

另外，膜面流速對膜面沉積層的影響程度還與料液中污泥濃度有關(guān)，在污泥濃度較低時(shí)，膜滲透速率與膜面流速呈線性增加。但當(dāng)污泥濃度較高時(shí)，膜面流速增加到一定的數(shù)值后，對沉積層的影響減弱，膜通量增加的速度減小。對于外置式 MBR，運(yùn)行條件盡可能控制在低壓、高流速，膜面流速宜保持在 3m/s～5m/s。這樣做不僅有利于保持較高的水通量，而且有利于膜的保養(yǎng)和維護(hù)，減少膜的清洗和更換。

（5）MLSS

浸沒式 MBR 好氧區(qū)（池）污泥濃度宜控制在 3000mg/L～20000mg/L。一般來說，在一定的膜面流速下，當(dāng)料液中污泥濃度增加時(shí)，由于污泥濃度過高，污泥易在膜表面沉積形成厚的污泥層，導(dǎo)致過濾阻力增加，使膜通量下降。但是，料液中污泥濃度也不能太低，否則污染物質(zhì)降解速率低，同時(shí)活性污泥對溶解性有機(jī)物的吸附和降解能力減弱，使得混合液上清液中溶解性有機(jī)物濃度增加，易被膜表面吸附，導(dǎo)致過濾阻力增加，膜通量下降。因此，應(yīng)當(dāng)維持料液中適中的污泥濃度，過高或過低都會(huì)使水通量減小。

（6）pH 值

膜生物反應(yīng)池進(jìn)水 pH 值宜為 6～9。

2、MBR生化過程控制

進(jìn)水水溫低于 8℃時(shí)，活性污泥的活性受到一定的影響，此時(shí)要適當(dāng)降低出水量，保證污水中有機(jī)物在反應(yīng)池內(nèi)得到充分的降解，從而確保出水水質(zhì)，減緩膜堵塞。

在氣溫發(fā)生突變的季節(jié)中尤其要注意觀察出水水質(zhì)，如出水水質(zhì)有突變時(shí)，要減少適當(dāng)出水量、增加曝氣時(shí)間。

正常運(yùn)行時(shí)，應(yīng)極力避免對微生物新陳代謝有抑制作用的消毒液、消毒劑混入生物反應(yīng)池中。防止設(shè)備中微生物的正常生物機(jī)理受到破壞，導(dǎo)致出水惡化。

當(dāng)污水中含有大量的合成洗滌劑或其他起泡物質(zhì)時(shí)，膜生物反應(yīng)池會(huì)出現(xiàn)大量泡沫，此時(shí)可采取噴水的方法解決，但不要向反應(yīng)池內(nèi)加入含有油性物質(zhì)的消泡劑來去除泡沫。也不可使用硅膠系列消泡劑。硅膠系列消泡劑被吸附到膜表面，會(huì)加快膜間差壓的上升，使膜堵塞。此時(shí)，即使用藥液清洗也很難恢復(fù)壓差，需要更換膜。

MBR法工藝系統(tǒng)應(yīng)定期排放一定量的剩余污泥。排泥量可根據(jù)污泥沉降比、混合液污泥濃度、活性污泥的有機(jī)負(fù)荷或污泥齡來確定。

3、MBR膜污染與清洗的控制

膜污染是污水中的懸浮顆粒、膠體等在膜表面沉積，造成膜孔堵塞的現(xiàn)象。膜一旦與料液接觸，污染即開始，由于溶質(zhì)與膜之間相互作用產(chǎn)生吸附，開始改變膜特性。對于微濾膜，這一影響不十分明顯，以溶質(zhì)粒子的聚集與堵孔為主；而對于超濾，如膜材料選擇不當(dāng)，影響相當(dāng)大，與初始純水通量相比，可降低 20%～40%。尤其在低流速、高溶質(zhì)濃度情況下，溶質(zhì)在膜表面達(dá)到或超過飽和溶解度時(shí)，便有凝膠層形成，導(dǎo)致膜的透過量不依賴于所加壓力，引起膜透過量的急劇降低，因此在此種狀態(tài)下運(yùn)行的膜，使用后必須清洗，以恢復(fù)其性能。

控制膜污染的措施有：

（1）對膜生物反應(yīng)池系統(tǒng)進(jìn)水進(jìn)行預(yù)處理，去除其中的粗大顆粒；

（2）選擇合適的操作壓力；

（3）縮短出水泵抽吸時(shí)間或延長停吸時(shí)間和增加曝氣量均有利于減緩膜污染。

對膜進(jìn)行空氣清洗可以除去表面雜質(zhì)，孔中的雜質(zhì)可用水反洗將其排出。水反洗是用過濾水從反洗罐中泵到抽水管中，根據(jù)膜種類的不同，一般每 10 分鐘～24 小時(shí)反洗一次。

當(dāng)水反洗無效果時(shí)，為了保持膜的良好性能，有必要使用化學(xué)清洗方法去除污染物。膜的化學(xué)清洗依據(jù)污染物的具體情況有所不同，使用的清洗藥劑也不一樣。化學(xué)清洗時(shí)，選擇化學(xué)藥品的原則一是不能與膜及其他組件材質(zhì)發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)，二是不能因?yàn)槭褂没瘜W(xué)藥品而引起二次污染。