城市应急污水处理设施工艺MBR技术和RPIR技术的对比

郑森乔

（汕头市生态环境局金平分局，广东 汕头 515041）

1 MBR技术和RPIR技术工艺原理

1.1 MRB技术原理

该技术的工艺原理采用格栅井+调节池的方式，能够有效应对水质水量不均衡、日变化比较大的特点，应急处理城市污水效果较好，进一步提高生物处理的效率和运行稳定性。在实际应用过程中，调节池可有效调节污水水质和水量。同时，在调节池的前端设置相应的格栅，从而更好的将大颗粒物以及悬浮物进行拦截。一般情况下可利用原修建池体改造使用。另外，应用MRB技术需建设一体化污水设备，首先则是建设生化反应池，主要包括缺氧好氧池、缺氧池等部分[1]。并在缺氧段异养菌，促使将污水中含有的淀粉、纤维以及碳水化合物等在缺氧条件下，可良好发生厌氧反应，将悬浮污染物以及不可溶性的有机物分解为具有可溶性的小分子有机物，则可提高污水处理效率。另外，在好氧池供养条件充足时，可利用自养菌的硝化作用，促使污水中的污染物发生氧化作用，并控制混合液顺利回流到缺氧池，基于缺氧条件下的异养菌反硝化作用，将NO2-以及NO3-等还原为分子液态，促使C、N、O等形成生态循环，完成污水无害化处理。

而对于缺氧池和好氧池的处理设施，则应按照以下要点建设布置。

（1）缺氧池。在池中需填充聚烯烃类以及聚酰胺类弹性材料，目的是对污水中含有的悬浮物进行预过滤处理，同时基于水解和产酸菌的作用，促使不可溶性的有机物能够水解为溶解性物质，将大分子物质分解为小分子，进一步提高污水可生化性。另外，利用反硝化细菌在缺氧装下还原硝酸盐，从而释放出分子液态以及一氧化二氮，实现良好脱氮效果。

（2）好氧池。其是通过对污水进行曝气，以便于提供更高浓度的溶解氧，利用好氧菌降解污水中的有机污染物。

（3）MBR膜池。将处理过后的污水通过浸没式超滤，然后促使产水进入到吸附除磷区域。这一过程需要保障超滤膜的材料选择为PVDF，并在浸没式超滤组件的下方安装曝气管道，确保水体中含有的好氧细菌能够在高浓度溶解氧中，实时清洗膜表面，确保膜通量具有稳定性[2]。

1.2 RPIR 技术原理

该项技术在城市污水应急处理中，则是以反应沉淀一体式矩形环流生物反应器为核心，通过反应、沉淀以及出水一体化等，对可生化的污水进行处理和回用。在实际实施过程中，主要是利用经典化工传质理论，对生化反应器结构机械进行优化，并基于导流装置整合生化反应区和污泥沉淀区，以提高氧传质效率。同时可借助反应区底部的曝气所产生的气升动力，以保证污水和污泥等可充分混合，在完全接触的条件下促使污泥的无动力回流，能够对微生物进行高效截留，促使反应器内的微生物数量和质量得到提升，进而实现高效、有序的生物降解[3]。该技术作为城市应急处理设施工艺，有利于推动污水处理新技术的开发，并对生态环境的可持续发展具有重要价值。

2 建模选用的MBR和RPIR工艺流程简介

为有效研究MBR与RPIP技术的应用优势，比较二者在城市污水应急处理设施工艺中的特点，需从流程入手。首先选用的MBR工艺主要是通过格栅后进入厌氧池和好氧池处理形成反应与沉淀，最后进入MBR模块，通过MBR滤膜过滤后直接排放的工艺。该工艺占地面积小，自由组合，但对MBR膜的要求高，需要及时养护，日常通过反冲洗等工艺定期维护。对其应用时，需结合城市污水处理需求以及原处理设施的可利用情况。见图1。

图1 MBR技术工艺图

其次，RPIR工艺主要是将曝气池与二沉池合二为一，形成反应与沉淀一体式的高效生化反应器，不需要污泥回流，缩短了污水处理的工艺流程；RPIR的核心装备是RPIR标准模块，它耦合了化工的气升环流技术与沉淀分离技术，具有独特的结构形式，是一种拼装式组合模块。它是一种改进了的、较为接近传统的污水处理工艺模式，占地面积比MBR技术大，但运营成本比较低，目前应用较为广泛。见图2。

图2 RPIR技术工艺图

3 建模选用的四个不同进水特点的污水应急处理场站

甲场站日常进水是纯生活污水，日设计处理量约为10 000 t，使用RPIR处理模式；乙场站日常进水是纯生活污水，日设计处理量约为2 000 t，使用MBR处理模式；丙场站日常进水是生活污水夹杂有部分工业污水，日设计处理量约为5 000 t，使用MBR处理模式；丁场站日常进水是生活污水夹杂有部分工业污水，日设计处理量约为20 000 t，使用RPIR处理模式；

通过近1年时间对这四个场站的进出水主要控制指标（CODcr、氨氮、总磷、BOD5、悬浮物）进行监测，详见表1数据。

表1 四个场站的进出水主要控制指标情况

根据监测结果得出各场站污染因子去除率走势图（图3），我们可以发现；当污水应急处理场站的进水不稳定，污染指标浓度高时，使用MBR处理模式的处理效果比较差，无法达到处理要求。在发现相关情况后笔者通过实地踏勘丙场站发现该场站的MBR膜在遇到波动较大的来水冲击时，无法建立缓冲区域，污水直接破坏整套污水处理生态系统，最后直接对MBR滤膜造成不可逆的损坏，在高浓度水过滤后对滤膜反冲洗时发现，滤膜滤孔已被撑大，达不到过滤效果，需更换滤膜。而对比丁场站，在遇到波动较大的来水冲击时，通过调节工艺时长，增加污水的曝气和沉淀时间，污水处理去除率能达到较为满意的结果。

图3 各场站污染因子去除率走势图

通过近1年的跟踪监测和对MBR技术和RPIR技术的研究对比发现，在该建模模式下，当进水为纯生活污水污染因子波动不大的情况下，可根据用地实际情况选用MBR技术和RPIR技术和应急污水处理设施，均能达到较为处理要求。当进水夹杂有工业污水的情况下，MBR技术的抗冲击能力较RPIR技术处理模式的抗冲击能力差，运维成本高，处理效果不理想，不推荐使用MBR技术的应急污水处理设施。

4 结论

综上所述，在实际处理城市应急污水运用过程中，需要充分把握两种技术的原理和工艺流程。并基于建模试验，对不同场站对不同技术的适应性进行研究和分析。从中可以发现，如果进水为污染因子波动不大的纯生活污水，则可按照实地现状，任意选用两种技术之一。而如果进水中掺有工业污水，则应当选择抗冲击能力相对加强、运维成本较低的RPIP技术，以此提高污水应急处理效果。