采用MBR处理工艺的再生水回用项目应用实例

2015-03-16陈彬

净水技术 2015年3期

陈彬

(上海复旦规划建筑设计研究院，上海200433)

太湖水体日趋严重的富营养化问题已成为全社会广泛关注的环境问题，环太湖流域的昆山市陆家镇用水量及排水量逐年增加，水资源的供需矛盾愈加尖锐，因此升级扩建现有昆山市陆家镇污水厂显得迫在眉睫。

1 工程概况

昆山陆家污水处理厂位于夏驾河与沪宁高速的夹角处，原设计总规模为2．50×104m3/d，一期已实施1．25×104m3/d，采用A/A/O工艺，设计出水水质为一级B标准。考虑到陆家镇近年污水量增加迅速，太湖流域水环境容量接近饱和及可利用水资源日益紧缺，二期工程设计规模扩大至1．50×104m3/d，出水作为陆家镇市政、景观和工业用水水源。

2 设计进、出水水质

二期工程设计进水水质参照现状进水水质确定，设计出水水质为《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准，以满足回用水水质要求，二期工程的设计进出水水质如表1所示。

表1 设计进、出水水质Tab．1 Design Quality of Influent and Effluent

3 总体设计思路

二期工程可用占地面积只有1公顷左右，因此采用占地省、出水水质可靠的 MBR工艺是优先选择［1］。

生物处理工艺采用多模式A/A/O工艺，多模式A/A/O工艺可灵活调整运行模式，通过不同的回流比、回流点和进水点的组合，可实现传统A/A/O、分点进水倒置A/A/O、改良A/A/O等运行模式，具有运行灵活、对水质变化适应性强，在工程应用中有极大的灵活性［2］，如在青岛、厦门等城市的工程实例中取得了良好运行效果［3，4］，同时在 MBR 工艺应用研究领域也得到多方的肯定［5］。

出水总氮指标是达到一级A水质的主要难点［6］。为了进一步强化二期工程的脱氮效果，保证出水总氮的达标排放，在多模式A/A/O工艺基础上，二期工程在生化池特别增设一个兼氧池，兼氧池同时设置曝气管和搅拌机，这样可根据进出水水质的变化灵活调整运行状态，可好氧曝气，也可缺氧脱氮或低氧同步进行硝化反硝化。MBR工艺生物池活性污泥浓度高，对于进行低氧同步硝化反硝化有很大的优势，因此二期工程兼氧池常态不曝气或少量曝气并保持搅拌状态，控制溶解氧浓度在1 mg/L左右，设置碳源补充装置，在碳源不足时间歇补充易降解碳源，并延长污泥龄至25 d，为兼氧池实现低氧同步硝化反硝化创造良好的微环境［7］。

二期工程预留加药除磷装置，在生物除磷难以达标的情况下补充化学除磷以保证出水总磷达标。

经过平均孔径为0．04 μm的膜组件过滤后的出水细菌指标已可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准，无需另行消毒杀菌［8］。工艺流程末端设置臭氧接触池对MBR出水进行臭氧氧化以保证出水水质的稳定性和高品质。

4 工艺流程

2．75×104m3/d的原水通过进水泵房提升后经沉砂池配水，1．25×104m3/d进原一期A/A/O生化处理系统，1．5×104m3/d经膜格栅池后进入 MBR工艺处理单元进行生化处理和泥水分离，MBR出水进行臭氧氧化后最终出水作为陆家镇再生水回用水源，具体工艺流程如图1所示。

图1 二期工程处理工艺流程Fig．1 Flow Chart of Treatment Processes of Phase II Project

5 工程设计

5．1 进水泵房

进水泵房和一期工程合用，新增2台潜水泵，性能参数:Q=500 m3/h、H=12 m、N=30 kW。

5．2 曝气沉砂池

二期工程采用MBR工艺，对污水预处理要求高，原旋流沉砂池没有足够的运行水头来满足污水预处理的要求，故需新建曝气沉砂池1座，处理规模为2．75 ×104m3/d，平面尺寸为 26．5 m ×7．7 m，有效水深为2 m，设计停留时间约5．0 min，设计曝气量为 6．1 m3/min。

5．3 膜格栅池

为避免污水中杂质对膜的损伤，在沉砂池后增设膜格栅池，进一步过滤污水中的细微固体杂质，设计尺寸为9．5 m×3．65 m，设置板式膜格栅机2台，B=1 200 mm，筛选孔直径为 2 mm，N=1．1 kW，配套冲洗水泵 2 台，Q=21．6 m3/h、H=50 m、N=7．5 kW，1用1备。

5．4 MBR 工艺

MBR工艺主要设计参数如表2所示。

表2 MBR工艺主要设计参数Tab．2 Main Design Parameters of MBR Process

续表

膜分离池主要功能是进行泥水分离，设置MBR膜组件系统及配套的出水、反洗、清洗、曝气、吊装等系统。MBR膜池内的曝气有两个用途:一是用于膜组件周围的气水振荡，保持膜表面清洁;二是提供生物降解所需要的氧气。生物降解后的水在滤液自吸泵的抽提作用下通过MBR膜组件，滤过液经由MBR集水管汇集送到臭氧接触池。通过膜的高效截留作用，全部细菌及悬浮物均被截流在膜池中，可以有效截留硝化菌，使硝化反应顺利彻底进行，最大限度地去除氨氮;同时可以截留难以降解的大分子有机物，延长其在反应器中的停留时间，使之得到最大限度的降解。MBR膜组件下部设置专用的曝气系统，吹扫抖动膜元件，以缓解膜元件周边的污泥浓度累积。

剩余污泥通过剩余污泥泵定期排出，可控制生化系统内活性污泥的浓度和污泥龄。为了保证MBR膜组件有长期稳定的水通量，设定了专有的清水反洗、化学反洗及化学清洗程序对膜组件进行定时清洗。

膜系统主要设备组成如下。

膜过滤单元:中空纤维膜组件 20套，Q=750 m3/h，孔径为 0．04 μm;透过液抽吸泵 4 台，Q=228 m3/h、H=11．5 m、N=11 kW，变频控制;污泥回流泵4 台，Q=625 m3/h、H=5．0m、N=15 kW，变频控制;化学清洗单元:反冲洗水泵2台，Q=350 m3/h、H=12．5 m、N=18．5 kW，变频控制;化学药剂储存及投加单元:柠檬酸、次氯酸钠、醋酸钠、三氯化铁加药系统各1套;压缩空气单元:1套，Q=1．68 m3/min、P=0．75 MPa、N=11 kW。