MBR膜生物反应器在城镇污水处理厂中的应用

廖敏 贺琦 王洪艳

摘 要：MBR膜生物反应器是活性污泥法和膜分离技术的结合，MBR能维持较高的生物量，有效提高污水处理能力和抗冲击负荷能力，膜组件代替了传统活性污泥工艺中的二沉池，可以进行高效固液分离，克服了传统工艺中出水水质不够稳定、污泥容易膨胀等不足，且出水效果好，消毒后可直接回用。本文结合工程实例介绍了该工艺的城市污水运行特性。最后对该方法在城镇污水广阔的应用前景做了展望。

关键词：MBR膜生物反应器；城镇污水处理

中图分类号：U664文献标识码： A

引 言

膜生物反应器(MBR)工艺结合了污水生物处理技术与膜分离技术的特点，在有机物降解和脱氮除磷等方面发挥出独特的技术优势，使得出水水质更加稳定优越，可直接达到深度处理效果，正适合目前国内污水排放标准逐步提高的趋势和污水回用的基本要求。而随着膜制造成本的不断降低，膜生物反应器工艺不仅节省占地，而且经济上也越来越有竞争力，因此今后的应用潜力巨大。本文主要对国内近几年MBR膜生物反应器在城镇污水处理厂工程应用进行综述分析，并对该方法今后的发展趋势和应用前景做了展望。

1 MBR膜生物反应器工艺简介及特点

膜生物反应器(Membrane Bio—Reactor，MBR)是一种膜分离技术与生物处理技术有机结合之新型态废水处理技术：(1)是用膜组件取代活性污泥池中的二沉池。(2)在生物反应器中保持高活性污泥浓度。(3)通过保持低污泥负荷减少污泥量。作为新兴的水处理技术，它首先利用生化技术降解水中的有机物，驯养优势菌类、阻隔细菌．然后利用膜技术过滤悬浮物和水溶性大分子物质，降低水浊度，达到排放标准。膜生物反应器技术可广泛用于污水处理和中水回用等领域。[1]

膜生物反应器工艺以膜组件取代传统生物处理技术末端二沉池，在生物反应器中保持高活性污泥浓度，提高生物处理有机负荷，从而减少污水处理设施占地面积，并通过保持低污泥负荷减少剩余污泥量。主要利用沉浸于好氧生物池内之膜分离设备截留槽内的活性污泥与大分子有机物MBR 由于采用膜技术，大大缩短了工艺的流程和通过先进的电脑控制技术，使设备高度集成化、智能化，能够达到污水处理的进出水水质设计要求，是目前为止，国内自动化程度最高的中水回用设备。根据环境保护部发布的《2013年国家鼓励发展的环境保护技术目录》，膜生物反应器(MBR)处理工艺作为鼓励发展的城镇污水处理技术之一，适用于生活污水深度处理、小区中水回用。

2MBR在城镇污水处理厂中的应用实例

近年来，我国大部分污水处理厂采用氧化沟、循环式活性污泥(CASS)工艺等传统的活性污泥处理方法，出水按照《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级B标准排放。而2005、2006年，国家环境保护总局先后以司发文和发布公告的方式，要求城镇污水处理厂出水排人国家和省确定的重点流域及湖泊、水库等封闭、半封闭水域时，执行GB 18918—2002一级A标准。因此，各污水处理厂在污水处理工艺上都进行了新的探索，以使出水满足更严格的排放标准。

2.1广州京溪污水处理厂运行实例

作为我国首座全地埋式膜生物反应器(MBR)工艺的大型市政污水处理厂，广州京溪污水处理厂于2010年10月建成运行。京溪污水处理厂改变常规的分数布局模式，将各种设备间、处理构筑物组团化、集成化，组拼成预处理区、泥区、生化区、膜区六个矩形模块。 [4]

（1）工艺流程及主要构筑物设计

污水由厂外京溪泵站提升、经压力管输送进入厂区，经处理达到 (GB18918—2002)的一级A标准及《广东省地方标准水污染物排放限值》(DB44/26-2001)一级标准后就近排入沙河涌做支流，作为沙河涌景观补充水。污水处理采用MBR工艺，污泥处理采用机械一体化污泥离心浓缩脱水机，消毒采用紫外线消毒工艺、除臭采用微生物除臭工艺。

京溪污水处理厂细格栅、曝气沉砂池与精细格栅合建， MBR生化池采用改良型A2/O生化池。膜池采用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维帘式膜,对生化后污水进行泥水分离。设计对该厂采用全面除臭，预处理区、生化处理区及污泥处理区均进行臭气收集，分区集中除臭，采用填料式生物除臭系统。[5]

（2）应用效果

从京溪污水处理厂建成后的运行结果来看，污水厂出水COD长期稳定在20毫克/升左右,氨氮稳定在2毫克/升左右,总氮维持在12毫克/升左右。由于在项目的设计及设备造型中大量采用的节能降耗的机电产品，对系统进行了合理的分区,特别是采取了诺卫公司独有的膜系统空气清洗方式，全厂吨水能耗约为0.4Kw·h，达到国际先进的水平。[6]

2.2无锡城北污水处理厂四期工程运行实例

无锡市城北污水处理厂四期工程规模为5×104m3/d，是改善太湖水质的保证工程。四期工程采用MBR工艺，于2010年1月28日投入试运行。

（1）工艺流程及主要构筑物设计

污水首先经一级机械处理、二级生化处理后，再通过PVDF中空纤维膜进行泥水分离，经臭氧消毒脱色后排放。出水水质执行(GB18918—2002)的一级A标准，尾水部分回用于厂内，其余均排人附近的北兴塘河湿地，用于改善河道水环境。

无锡城北污水处理厂四期工程在曝气沉砂池之后设置两级精细格栅池，强化预处理，保护MBR膜系统，MBR生物反应池采用两段缺氧A3/O工艺，在第I缺氧区内利用进水碳源实现完全反硝化，第Ⅱ缺氧区内实现内源反硝化强化脱氮，同时节省外碳源的投加。膜池设计污泥浓度为9.6g/L，停留时间为2.04h，膜组件采用PVDF中空纤维膜。膜过滤出水经消毒后部分回用，部分外排。处理系统中设有碳源投加和化学除磷设施。

（2）应用效果

从无锡城北污水处理厂四期工程建成后的运行结果来看，污水厂出水COD长期稳定在18毫克/升左右,氨氮稳定在0.5毫克/升左右,总氮维持在12毫克/升左右。在运行过程中，通过对生化段MLSS、DO等参数的合理控制，并且对抽吸泵、回流泵等主要设备采取变频控制，无锡城北污水处理厂四期工程投运来平均吨水电耗仅为0.7 kw·h(包括污水提升、预处理及污泥处理) [7]，相对京溪污水处理厂吨水电耗较高。

3展望

膜生物反应器(MBR)工艺结合了污水生物处理技术与膜分离技术的特点，在有机物降解和脱氮除磷等方面发挥出独特的技术优势，使得出水水质更加稳定优越，可直接达到深度处理效果，正适合目前国内污水排放标准逐步提高的趋势和污水回用的基本要求。而随着膜制造成本的不断降低，膜生物反应器工艺不仅节省占地，而且经济上也越来越有竞争力，因此今后的应用潜力巨大。

MBR未来的研究重点如下：(1)膜污染的机理及防治。(2)MBR工艺流程形式及运行条件的优化。(3)MBR污泥产率与运行条件的关系，以合理减少污泥产量，降低污泥处理费用。(4)MBR生物反应器内微生物的代谢特性及其对出水水质、污泥活性等的影响。(5)MBR工艺经济性研究。(6)以节能、处理特殊水质对象、兼具脱氮除磷、操作维护简便、可以长期稳定运行等为目标，开发新型的膜生物反应器。

参考文献

[1] 章祖良.MBR膜生物反应器在污水处理中的发展及应用[J].科技咨询2011 (4):148.

[2] 黄霞,桂萍.膜生物反应器废水处理工艺的研究进展[J].环境科学研究,1998,l 1(1):40～44.

[3] 吴宗义,吴鑫.膜生物反应器及其应用研究进展[J].山西建筑,2009(35):18.

[4] 邱维.广州京溪污水处理厂的创新设计与经验总结[J]. 2011全国工程设计技术创新大会论文集,2011:115-122.

[5] 陈贻龙.地下式MBR工艺在广州京溪污水处理厂的应用[J].给水排水, 2010,36(7):51~54.

[6] 李力, MBR在大型地埋式市政污水处理厂的应用[J].给水排水, 2010,36(7):51~54.

[7] 杨薇兰,陈豪,陈虎. MBR工艺在无锡城北污水处理厂的应用[J].给水排水, 2012,28(22):117~120.

[8] 胡邦,蒋岚岚, 张万里,等. MBR工艺在城市污水处理厂中的工程应用[J]. .给水排水, 2009,35(11):22~24.

[9] 城镇污水处理厂MBR工程调试运行及分析[J]. .给水排水, 2013,29(4):103~108.

[10] 岚岚,胡邦,羊鹏程.膜生物反应器工艺污水处理厂设计进水水质的确定[J].环境污染与防治,2011,33(1)：61—66.