MBR工艺在污水处理厂升级改造工程中的应用

何宝平

摘要：随着环保要求日趋严格，一些老旧污水处理厂面临升级改造。MBR工艺因为其占地面积小、处理效果佳等优点，可用于改造老旧污水处理厂。本文以某生活污水处理厂（原工艺A2O+BAF）为例来阐述MBR工艺在改造工程中的应用。

关键词：升级改造;BAF;MBR;A2/O

近年随着环保要求日趋严格，许多旧有污水处理厂面临升级改造问题。污水处理厂本身是一个完整的水处理系统，其升级改造不可能也不必要推倒重建，而是对部分环节或部分工艺流程作出变更，尽可能保留原有设施设备、建构筑物等，控制改造费用，缩短建设周期。老旧污水处理厂升级改造工程的原则可以总结为“充分利旧、局部改造、费用控制，升级达标”。

不同工艺、不同处理规模的老旧污水集中处理厂的适用改造方案不尽相同，只有选择合适的工艺，才能以较小的投入实现预期目的，并且符合上述原则。

MBR（Membrane Bioreactor）膜生物反应器结合了传统生物处理工艺和膜分离技术[1]，体现了“治理、回用”的理念，可以高效去除各种污染物[2]。同时由于微生物内源呼吸作用使MBR产生的污泥比较少[3]，节省了污泥处置费用。有关单位对MBR应用进行了提升处理效果、稳定系统运行、优化操作条件等探索[4-5]。MBR工艺以其高效去污、稳定达标、易于操作的优点为老旧污水处理厂的升级改造提供了极佳选择。

一、项目概况

某县污水处理厂设计處理规模为8000吨/日，日变化系数为1.5，原采用“A2/O+BAF”工艺，一级处理环节包括粗细格栅及旋流沉砂池，其他主要工艺建构筑物包括初沉池（Φ10.0×5.5m，2座）、A2/O池（40.4×32.4×6.0，1座）、二沉池（Φ16.0×5.5m，2座）、曝气生物滤池（26.0×6.0×6.0m，1座，均分成4格）、设备间（26.0×6.0×6.0m，1座，与曝气生物滤池紧邻）等等。设计出水水质为《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。

其中，A2/O池有效水深为5.0m，有效容积6400 m3，厌氧池、缺氧池、好氧池各段容积比为1：3：4。采用Q=22m3/min，H=5m的风机3台（2用1备）曝气，气水比8.0。设计混合液回流比为100%，设计污泥回流比为50%。曝气生物滤池分为4格，单格尺寸为6.0×6.0×6.0m，目前已停运失效。

该厂设计进水水质及实测进出水水质见表1。

由表1可知，在实际进水水质低于设计进水水质很多的情况下，出水水质依然未能满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002一级A标准，只能达到一级B标准。

二、改造方案

经过分析，决定采用MBR工艺来取代原有的BAF工艺，同时对其他设施设备作配套改造。MBR工艺的核心是膜分离，因此膜池及其中的膜组件是本改造设计的关键所在。经初步计算，需要设置16台膜组件，每台膜组件的尺寸为3.0×1.5×3.0m。

基于充分利旧的考量，有两种改造方案可供选择。一是将二沉池改造成膜池，不用新建池体，如利用原设备间，MBR配套设备与膜组件之间线程过远，如不利用原设备间，则需要新建。二是种是将曝气生物滤池改造成膜池，当前池体当前只够放置8台膜组件，需要增加池体，无需新建设备间。经综合比较，确定采用第二方案。

三、改造设计

（一）膜组件设计

MBR膜的膜通量一般介于0.2～0.8m3/（m2·d），设计值采用0.5 m3/（m2·d），单个膜组件总膜面积为1500 m2，则单个膜组件过水量为750 m3，16台膜组件总过水量为12000m3，可以满足日变化系数为1.5情况下的处理需要。

（二）膜池设计

原曝气生物滤池尺寸为26.0×6.0×6.0m，分为四格，单格尺寸6.0×6.0×6.0 m，与之相连的设备间尺寸为26.0×6.0×6.0m。将曝气生物滤改造成为膜池，盛放膜组件，其配套设备置于设备间。

原滤池池容只能够容纳8座膜组件，因此在原滤池旁边新建一座膜池，尺寸26.0×6.0×4.5m，也分为四格，单格尺寸为6.0×6.0×4.5m。

另外，为了便于使用化学药剂对膜组件进行浸没清洗，需要新建一座清洗池，尺寸为4.0×3.0×4.5m，与新建膜池共壁相邻。

（三） MBR主要配套设备设计

根据污水日变化系数，污水最大处理量为12000吨/日。配置8台自吸泵，4用4备，每一台自吸泵对4台膜组件进行抽滤，则自吸泵规格为Q=125 m3/h，H=15m。

单台膜组件清洗曝气量为8.8Nm3/（ min·台），则全部膜组件需要的通风量为140Nm3/（ min·台），设计配置6台风机，4用2备，则须每台风机规格为Q=35 Nm3/ min，P=4.0mH2O。

另外膜片需要定期清洗，清洗系统设计遵从膜组件厂家要求。

（四）其他设计

A2O池更换混合液回流泵，将混合液回流比提高至200%，从提高TN去除率。新混合液回流泵设置3台，2用1备，规格为Q=330m3/h，H=10m。另外增设化学除磷系统，提高TP去除率。

四、结语：

上述污水处理厂升级改造工程是MBR应用的一个范例，改造设计充分利用原有的建构筑物及设施设备，成功实现 MBR工艺对原BAF工艺的取代，实现优化升级。MBR工艺以其高效以及易于同污水生化处理环节搭配组合的特点，在城镇污水处理厂升级改造应用中值得优先考虑。同时需要指出，具体情况应具体分析，不同的污水处理厂的升级改造不可一概而论，而应该综合考量，选择最优方案。

参考文献：

[1]刘岩，李志东，蒋林时，膜生物反应器（MBR）处理废水的研究进展，长春理工大学学报，2007，30（1）：98-101

[2]张文，膜生物反应器在污水处理中的应用研究，广东化工，2006，33（11）：66-69

[3]魏元送，郑祥，刘俊新，国外膜生物反应器在污水处理中的研究进展，工业水处理，2003，

23（1），1-7

[4]于水利，赵方波，膜生物反应器技术发展沿革与展望，工业用水与废水，2006，37（2），1-6

[5]杨红群，周艳玲，膜生物反应器的技术研究，环境保护科学，2006，32（3），13-15