浅谈膜生物反应器技术在中水回用中的应用

2011-08-15王凤

山西建筑 2011年11期

王凤

膜生物反应器(Membrane Bioreactor，简称MBR)水处理技术是一种生物技术与膜技术相结合的高效水处理技术，由于膜的过滤作用，生物完全被截留在生物反应器中，使生物反应器内保持较高的MLSS。该技术省掉二沉池，实现了水力停留时间和污泥龄的彻底分离，使其水力停留时间(HRT)和污泥停留时间(SRT)可以分别控制。其处理流程为：原水→格栅→调节池→毛发聚集器→膜生物反应器→消毒→出水。水处理中的膜生物反应器是由生物反应器与微滤、超滤、纳滤或反渗透膜系统组成。因而分为微滤膜生物反应器、超滤膜生物反应器……根据膜系统与生物反应器组合的方式和位置，膜生物反应器又可分为循环式(分置式)和浸没式(一体式)两种。循环式膜生物反应器中，生化后反应器的废水经加压泵送入膜组件。过滤液可用于道路及绿化浇洒，或冲洗大便器，浓缩液返回反应器中进一步生化降解或部分经循环泵加压后再返回膜组件中。浸没式膜生物反应器中，膜组件直接浸泡于反应器中，反应器下方有曝气装置，将空压机送来的空气形成上浮的微气泡，在曝气的同时又使膜表面产生一剪切应力，利于膜表面除污，过滤液在抽吸泵的负压下流出膜组件。

1 处理设施

1)进水井：进水井里设置溢流口和进水阀门，在来水量超过系统负荷或者处理系统发生事故的情况下，关闭进水阀门，废水直接通过溢流口就近排入河道或者市政管网。2)格栅：废水中经常含有大量杂物，为了保证膜生物反应器的正常运行，必须将各种纤维、渣物、废纸等杂物拦截在系统之外，因此在膜生物反应器前设置格栅，定期将栅渣清理干净。格栅宜采用机械式，栅条的空隙宽度不大于10 mm;格栅的流速为0.6 m/s～1.0 m/s。3)原水调节池：收集的废水水量和水质都是随着时间变化的，为了保证后续处理系统的正常运行，降低运行负荷，需要对废水的水量和水质进行调节，因此在进入生物处理系统前设计调节池。调节池内需要定期清理沉淀物。调节池一般设置溢流，在负荷过大的情况下，保证系统的运行正常。调节池的调节容积按原水水量及处理量的变化曲线求得，当缺乏资料时可按日处理水量的35%～50%(连续运行时)计算，若是间歇运行时，可按一个运行周期的处理量计算。4)毛发聚集器：以洗浴废水为原水的中水系统，其含有少量的毛发和纤维，不清理干净，会对水泵和膜生物反应器造成堵塞，降低处理效率，并可能最终造成整个系统的瘫痪，因此在中水处理系统内需要设置毛发过滤器。其毛发过滤网的有效过水面积应大于连接管截面面积的2倍;过滤网的孔径宜采用3 mm。5)膜生物反应器：在膜生物反应器反应池里进行着有机污染物的降解和泥水的分离。作为处理系统的核心部分，反应池里面包括微生物菌落、膜组件、集水系统、出水系统、曝气系统。反应池的容积负荷一般为1 kg COD/(m3·d)～4 kg COD/(m3·d)，其污泥负荷一般为0.05 kg COD/(kg·d)～0.2 kg COD/(kg·d);水力停留时间为：当采用杂排水为原水时，停留时间不应小于2 h，当以生活污水为原水时，水力停留时间不应小于3 h。6)消毒装置：根据出水的要求，膜生物反应器设计有消毒装置，可自动控制加药量。消毒剂宜采用次氯酸钠、二氧化氯、二氯异氰尿酸钠等;当采用氯化消毒剂时，加氯量一般为5 mg/L～8 mg/L(有效氯)，消毒时间应大于30 min。7)计量装置：为了能够保证系统运行良好，需要采用一定的计量装置进行系统的参数控制。计量控制仪器包括流量计和水表等。8)膜生物反应器电控装置：电控箱安装于设备机房内。主要控制进水泵、风机和抽吸泵。控制有手动控制和自动控制两种形式。进水泵在PLC控制下，根据各反应池水位情况，自动运行。抽吸泵运行按预设时间周期间歇控制，当膜生物反应器反应池低水位时，抽吸泵自动停止，以保护膜组器。

2 工艺的特点

1)出水水质好，稳定性高，膜过度出水使得膜生物反应器内获得比普通活性污泥法高得多的生物浓度，极大地提高了生物降解能力和抗负荷冲击能力。同时，污泥停留时间较长，这也为难降解有机物分解菌和硝化菌等增殖速度慢的微生物得以在反应器内繁殖富集，特别是对难降解有机物和氨氮的去除可以取得理想效果。另一方面，膜生物反应器膜分离对小于膜孔径有机大分子物质的截留作用，能够确保滤后出水在除菌、消除悬浮物和降低BOD方面很稳定。2)由于膜生物反应器可以维持较高的污泥浓度，通常MLSS为8 g/L～20 g/L，是传统生物处理的2.5倍～5倍，同时系统省去了二沉池和污泥回流设备，因而节约占地面积，节省土建投资。3)利于硝化细菌的截留和繁殖，系统硝化效率高。通过运行方式的改变亦可有脱氨和除磷功能。4)管理维护简单，膜生物反应器操作维护简单膜分离单元工艺简单，出水和运行不受污泥膨胀等因素的影响，操作维护简单方便，且易于实现自动控制管理。5)运行费用低，膜生物反应器一般都在高容积负荷、低污泥负荷下运行，剩余污泥产量低。6)膜组件长时间使用后，膜容易受到污染，不易清理，使用寿命有限。而膜的清洗对稳定膜的通量、保证其寿命至关重要，通常污染物的性质和膜的性质采用物理和化学方法进行清洗。对循环式膜生物反应器多采用反冲洗加定期化学清洗;对浸没式膜生物反应器，在池中加入少量粉末活性炭等，在曝气的同时可更新膜表层。膜生物反应器(MBR)主要应用于城市污水的回收净化，污、废水经MBR处理后，出水水质已达到建设部《生活杂用水水质标准》，可直接用于绿化、冲洗、消防、楼房中水回用补充观赏水体等非饮用水的目的，随着中水在民用建筑中越来越普遍的应用，MBR技术的使用也会越来越普遍。