MBR工艺在高校校园污水处理与中水回用中的应用

田佳　任碧芸

摘 要：随着我国高等教育的普及与人民大众对教育重视程度的加强，高校校园建设规划日益完善，校区建设热潮涌现。在国家大力进行生态文明建设的大背景下，高校作为社会公共场所，对污水的达标处理乃至回用成为校园环境保护与治理的关键性举措之一，各高校建设的污水处理站多采用以MBR工艺为核心的处理过程。MBR工艺是一种良好的污水处理工艺，具有污水处理效果好、处理流程简单、运行稳定、占地小、便于自动化控制等优点，能满足学校污水处理的要求并实现中水回用。本文对近年来MBR工艺在高校校园规模污水处理中的应用进行简要归纳和论述。

关键词：MBR工艺;高校校园;污水处理;中水回用

中图分类号：X703.1文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）11-0141-03

Application of MBR Process in Wastewater Treatment and

Reclaimed Water Reuse of University Campus

TIAN Jia REN Biyun

（Yangling Vocational & Technical College，Yangling Shaanxi 712100）

Abstract： With the popularity of higher education and the increasing emphasis on it， college and university campus planning is being perfected increasingly and construction of new campus is booming. In the context of ecological civilization construction， as a public premises， treating and recycling sewage in accordance with the standard has been one of the essential measures to protect and manage university campus environment. Most sewage treatment plants in many universities adopt MBR technique as treating process. MBR technique is a good sewage treatment technique， with the advantages of high efficiency， simple operation， steady functioning， compact construction and easy to operate automatically. The technique can meet sewage treatment demands and realize grey water reuse in universities. The paper made a review and illustrates the application of MBR technique to large-scale sewage treatment in universities in recent years.

Keywords： MBR technique;university campus;sewage treatment;grey water reuse

1 MBR工艺概述

膜生物反应（Membrance Bio-reactor，MBR）工艺是现代膜分离技术与生物技术有机结合的一种新型废水生物处理技术。把膜分离技术中的超微滤技术与污水处理中的传统活性污泥法相结合，用膜组件代替活性污泥法中的二沉池，就构成了MBR工艺。该工艺能达到污染物降解和泥水分离的目的，减少占地和造价，流程简单、运行稳定、结构紧凑，具有良好的应用前景[1]。MBR技术在2011年被列入《国家鼓励发展的重大环保技术装备目录》，其已成为我国水处理技术的重点发展方向。

考虑到MBR工艺在同步脱氮除磷及膜污染控制方面还有待进行深入研究，近年来，很多研究人员将MBR与传统的生物脱氮除磷工艺相结合，形成了新型污水处理组合工艺，例如，A2/O-MBR、SBR-MBR等，并且取得了较好的处理效果[2]。在利用MBR工艺处理污水的基础上，研究人员还在中水回用方面进行了大量实践探索，部分高校已经进行了中水回用工程建设，提供了丰富的工程设计、建设运行的经验和数据[3-5]。

2 MBR工艺运行原理

MBR工藝是一种结合了膜高效分离技术与传统活性污泥法的新型高效污水处理工艺，利用膜分离设备截留生化反应池中的活性污泥和大分子，极大地减少了剩余污泥的产量，并且可以省去传统活性污泥法的二沉池构造，节省占地和成本。MBR工艺强化了生物反应程度，提高了活性污泥浓度，还能控制水力停留时间（Hydraulic Retention Time，HRT）和污泥停留时间（Sludge Retention Time，SRT），增强了固液分离效率，使难以降解的物质通过在反应器中不断反应而增强降解程度[6]。

在MBR工艺中，膜组件是最主要的核心部件，它由某种形式组装的膜为基本单元。膜的过滤精度通常都很高，一般分离区间在0.01～0.1 μm[7]。多个高精度分膜共同组成膜组件，实现过滤效果。

3 利用MBR工艺处理高校校园污水

3.1 高校校园污水的特点

高校校园污水主要为校园生活污水和校园雨水。生活污水主要包括宿舍洗漱、洗涤、厕所及食堂废水等有机污水。校园雨水由单独设置的雨水管道直接排入市政雨水管网，而校园生活污水则需要进行处理后排入市政排水管网或回用。校园生活污水较市政污水成分单一，较工业、医疗废水毒性小。污染指标主要为化学需氧量（COD）和可溶性固体物质（SS），且一般BOD5/CODCr>0.66[8]，可生化性较好，利于生物处理。由于高校人口数量多、密度大、作息活动时间规律，因此，校园污水的排放时段和区域都较为集中，且用水量往往高于普通居民生活区，不宜简单套用市政污水处理模式[9]。

由于高校在每年1—2月和7—8月为寒暑假期，因此，此时段内校园生活污水量急剧下降，水处理微生物在无法获取到生命活动所需的营养物质和环境条件时将大批死亡，污水生物处理系统无法正常运行，需要以一定条件对驯化成熟的微生物、活性污泥等进行保存。在每次开学前期，需要提前对活性污泥进行活化、富集培养和驯化，但此恢复时间一般较长，期间系统的出水达不到标准，基本无法实现回用[10]。

3.2 MBR工艺应用于高校校园污水处理的实例

由于MBR工艺具有较强的抗冲击能力，因此，被广泛应用于高校校园污水处理系统中，以应对短时的水量变化——通过短时间内加大膜通过流量以缓解冲击;而当污水水质发生变化时，可由较高的污泥浓度实现缓解冲击的效果[6]。

MBR工艺根据膜组件和生物反应器组合方式的不同一般分为分置式、一体式和复合式。分置式MBR工艺运行流程见图1。琚冉等将分置式间歇运行膜生物反应器工艺设计假设为校园住宿区污水处理回用。通过经济分析综合考察分置式膜生物反应器、一体式膜生物反应器水处理构筑物的经济效能。通过污水处理工程假设，计算建造分置式膜生物反应器工艺的投资费用、运行成本以及与处理相同水量、水质的一体式膜生物反应器及其他水处理工艺对比，考察分置式膜生物反应器的经济效益[11]。

一体式MBR工艺流程见图2。史晨等以某研究院生活污水为处理对象，采用倒置A2O（缺氧-厌氧-好氧）工艺的一体式膜生物反应器，考察了水力停留时间、回流比等重要参数对污染物去除效率的影响，并确定最佳工艺参数[12]。

复合式MBR工艺流程见图3。李军等采用以粉末活性炭作为填料的复合式膜生物反应器处理北方某大学教工宿舍化粪池中的生活污水。该反应器在不人为排泥，不对膜进行任何处理（不空曝、不清洗）的情况下，连续运行100 d。结果表明，系统运行稳定，出水水质优良（COD<25 mg/L，NH4+-N<0.6 mg/L，无色无味，无SS，没有检测出大肠杆菌）[13]。

全国各地的高校均有校园污水处理站的建设。根据杨露等对全国28个地区89所高校的统计，MBR工艺和A2/O工艺的应用最广泛，其次是人工湿地等其他处理工艺。在关于MBR工艺与其他工艺组合应用的探索实践中，陕西省西安市某高校建设了规模为2 000 m3/d的A2/O-MBR组合工艺，实现了校园生活污水的处理与回用，获得了较好的经济效益和环境效益[2]。河北省保定市某拥有2万余学生的高校在一系列的方案比选中确定了A2/O-MBR组合工艺，经过7个月的中试试运行，出水水质各项指标均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）中一级标准要求。天津市某高校以宿舍生活污水和食堂废水为处理对象，以A2/O-MBR的聯合为污水处理站处理工艺，出水指标满足《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T 18920—2002）标准，能够用作绿地灌溉和校园景观湖补充水源[10]。

4 MBR工艺处理高校校园污水的前景

根据现有的高校校园污水处理站的实践及中试等模拟实验结果可知，MBR工艺能够满足高校校园污水处理的水质要求，并且能实现中水回用。随着高校的扩招、扩建及大量新校区建设，高校校园污水处理系统的实践研究方兴未艾。MBR工艺因具有水处理效果好、运行稳定、剩余污泥量小、占地面积小等优势，必将继续作为高校污水处理站的主流处理工艺，但MBR工艺也存在能耗高、投资大、膜污染清洗烦琐、膜寿命及更换频繁等缺点，亟待后续进行研究和探索。在脱氮除磷和膜污染控制方面，可以沿用不同处理工艺组合的形式，增强优势，克服缺点。特别是A2/O-MBR组合工艺的优化和完善具有较高的研究价值。

5 结论

MBR工艺具有出水水质良好、运行便利、剩余污泥量小、免去二沉池建设从而减小占地面积的优点，是一种能满足高校校园污水处理的工艺。为了解决脱氮除磷和减轻膜污染问题，研究人员在MBR工艺的基础上积极探索与其他工艺联合运行的组合工艺，根据大量实践与实验结果，A2/O-MBR组合工艺表现出优良的处理效果，是未来高校校园污水处理系统的有效选择。

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