MBR 工艺用于露天煤矿生活污水处理工程分析

侯文斌

（霍州煤电集团云厦建筑工程有限公司，山西 霍州 031400）

引言

所谓MBR 工艺，即膜生物反应器，它的组成除了膜分离的系统之外，另有生物处理的系统，它的组合形式是一体化的工艺，换言之，使膜组件被放到生物处理的系统里，经过处理后的污水到达膜生物的反应器中，此时，多数污染物会在活性污泥的影响下降解，利用抽吸泵产生的压差影响，形成膜固液分离来实现出水。

1 工程简况

1.1 工程简要介绍

以某露天煤矿区为例，该煤矿在正常生产过程中地上辅助作业很多，据统计，该单位同时作业约2 000 余人，这些人制造了大量的生活污水。一般来说，煤矿区的生活污水不光有职工办公区域产生的污水，而且会有职工居住和生活区域制造的污水，职工食堂每天也会制造许多污水。对煤矿区职工来说，他们在工作和日常就餐方面使用的多是倒班制度，所以污水水质及水量均带有很强的冲击性。因为饮食结构属于高油饮食结构，所以它的污水的含油量很高[1]。

1.2 对进出水的水质进行设计

污水存在特定浓度的有机物以及表面活性剂，并且其油类物质含量很多，污水污染物指标有CODCr指标、BOD5指标、NH3-N 指标、浊度指标、动植物油指标。已知该露天煤矿区的污水处理工程在设计时规模是800 m3/d。排放CODCr的标准执行《污水综合排放标准》，即为每升污水排放40 mg，NH3-N 为每升污水排放2.0 mg，动植物油类为每升污水排放1.0 mg[2]。

2 处理工艺概述

2.1 机械格栅工艺

生活污水因为来源及种类繁多的缘故，排水综合管理的水准较差，所以生活污水之中会存在很多的生活垃圾，污水中的生活垃圾不能用生物处理的方式降解，因此应该在系统前端截留生活垃圾。机械格栅工艺使用的是粗格栅和细格栅搭配，尤其对设置间隙为1 mm 的细格栅十分关键，从而有效拦截生活污水中的杂物[3]。

2.2 旋流沉砂工艺

在露天煤矿区，污水点源具有分散特点，就污水汇集路径来说，路径分布很广泛，在收集时会有部分泥砂混入其中。泥砂在进至系统之后会形成沉积，会对设备原本具有的功能进行破坏，并且形成磨损。使用旋流沉砂器的优势在于可以对水力旋流模型进行利用，达到使泥砂加速沉淀的目的，把泥砂从污水中分离，确保之后的系统不会被泥砂影响。与平流沉砂相比，旋流沉砂效率更高。

2.3 AAO 工艺

污水之中存在动植物油物质，这些物质会对生化系统在使用溶解氧方面造成不利影响，如果油类物质的浓度太高，此时会对MBR 膜在过滤方面的效果产生影响。AAO 是利用生化段活性污泥的充分反应，做好污泥回流和硝化液回流等环节，能够把污水之中的大部分COD、NH3-N、油类物质和少量悬浮物除掉，该生化段工艺对污染物去除率高，有较好的耐冲击负荷，三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能。

2.4 竖流沉淀工艺

露天煤矿区的污水在前序处理工作结束以后，污水剩余的污染物能够被溶解，污染物始终具有高浓度特点。出于对之后的生化系统压力进行降低的目的，专门对竖流沉淀的工艺进行设置，在对聚凝剂及絮凝剂进行综合利用之后，能够把存在于污水之中的少量溶解性有机物及悬浮物去掉。

2.5 MBR 膜工艺

MBR 使用的中空纤维膜的标称截留孔径很小，仅0.03 μm 左右，使用MBR 膜的好处在于能截留污水之中的活性污泥，以使系统的容积效率得到提升，能够防止发生活性微生物流失问题，导致系统污泥龄得到延长，对微生物生长十分有利，能帮硝化细菌持续成长，有机物可在反应器长久留存，最后通过分解的方式除去。此外，使用MBR 膜能截留大肠杆菌，相关消毒设施被设置在系统尾端。

3 具体设计参数

3.1 机械格栅设计参数

将机械格栅安装在调节池前的格栅渠上。调节池使用的结构是钢砼结构，其长宽高分别是12 m、6 m、4.5 m，总容积是324 m3，格栅渠的数量为一座，钢砼结构的机械格栅的长度为3.5 m，机械格栅宽1.2 m，而机械格栅的高度是3 m，机械格栅的容积是12.6 m3。总共有两台，一用一备，回转式格栅，使用的材质为304 不锈钢，每台机械格栅的宽度为1 m，栅条的间隙为10 mm。另制作两台筛板式细格栅，筛板采用SS304，间隙1.0 mm。选用三台提升泵，两用一备，材质为铸铁，流量为20 m3/h，扬程为25 m，功率为2.2 kW，超声波液位计的数量为一套。

3.2 旋流沉砂设计参数

单台旋流沉砂器可处理25 m2/h，两台旋流沉砂器的材质是碳钢防腐，旋流沉砂器的池径能够达到1.8 m，旋流沉砂器配备了提砂器，配置了螺旋输送机。

3.3 AAO 设计参数

根据《厌氧-缺氧-好氧活性污泥法污水处理工程技术规范》中相关规定，设计，厌氧池容积约80 m3，安装潜水搅拌机1.1 kW 一台，缺氧池容积约120 m3，安装潜水搅拌机1.1 kW一台，好氧池容积约320 m3，配套安装两台鼓风机7.5 kW（一用一备），好氧池末端设两台硝化液回流泵Q=40 m3/h（一用一备）。

3.4 竖流沉淀设计参数

露天矿生活污水处理工程利用了两座钢砼结构的竖流沉淀池，竖流沉淀池，每小时的表面负荷为1.1 m，对PAC 加药装置来说，药液最大容量是200 L，加药装置每小时能够加100 L 药，对PAM 加药装置来说，其药液最大容量也是两百升，加药装置每小时也能够加100 L 药。竖流沉淀系统中有两台电动闸阀，程序对自动排泥功能进行了设定。

3.5 MBR 系统设计参数

MBR 系统拥有一座碳钢防腐的一体化反应池，反应池的长、宽、高分别是15 m、5 m、5 m，总体积能够达到375 m3，材质为SS304，每升污水含有约5 000 mg污泥，系统配置了曝气风机，曝气装置具备穿孔管，MBR 系统中具备2 台抽吸泵，管道上配阀门，可根据实际调整抽吸泵产水量，一用一备，材质为铸铁，一台流量为每小时40 m3，扬程为10 m，而功率为3 kW。MBR 系统配备了两台污泥泵，一用一备，材质为铸铁，一台流量为每小时10 m3，扬程为8 m，而功率为0.75 kW，反洗泵的台数为两台，一用一备，反洗泵是铸铁材质，单台反洗泵的流量每小时是20 m3，一台反洗泵的扬程是20 m，并且反洗泵的功率是2.2 kW，MBR 系统配置了清洗加药的系统、配置了超声波的液位计、系统配置了溶氧仪，并且这些设备的套数均为二，将次氯酸钠的两台投加系统配置于系统的末端。对污泥处理系统的设计参数来说，设置的污泥浓缩池的数量为一座，使用结构是钢砼结构，浓缩池的长、宽、高分别是4.5 m、4.5 m、5 m，浓缩池总容积为100 m3，设置的污泥泵的数量为两台，一用一备，一台Q=15 m3/h，而扬程为60 m。污泥处理系统末端安装两台叠螺污泥脱水机，要求日均处理至少约0.3 t 的污泥，脱水后污泥交由当地垃圾填埋场规范化处置。

4 运行效果

调试时期把污泥引入到生化系统中，按培养污泥的方法进行闷曝，进行低负荷和正常负荷的过水，在调试结束之后，污泥的浓度不会超过每升5 000 mg，各环节的溶解氧符合规范要求，工作人员在检测夏季当月污染物浓度的过程中发现进水CODCr保持在每升350 mg，高峰时可以上涨到每升400mg，系统的去除率能够达到90%，进水BOD5保持在每升200 mg，高峰时可上涨到每升220 mg，系统的去除率能够保持在95%，进水NH3-N 保持在每升40 mg，高峰时可上涨到每升48 mg，去除率为95%。就进水浊度来说，能固定在180，对出水浓度来说，可稳定在5，而每升进水及出水的动植物油而言，分别为35 mg 和1 mg。

MBR 生化系统在调试之后可以稳定运行，对污水来说，其进水质量浓度为180 mg/L，通过AAO 生化系统以及竖流沉淀后，污水浊度可固定在20 mg/L，而在通过生化系统处理及生化系统过滤后，污水浊度能维持于5 mg/L，对一升污水来说，其进水动植物油在质量浓度方面是35 mg/L，而在AAO 生化段以及竖流沉淀中，其质量浓度为2 mg/L，利用生化系统进行处理，并使用MBR 膜来固液分离过滤后，动植物油的浓度能保持在每升1 mg 以下，在评估后，表明该含油浓度影响污染膜系统较小，在长时间运行之后能够利用化学清洗方式对膜性能进行恢复。

5 结语

使用机械格栅工艺、旋流沉砂工艺、AAO 工艺、MBR 工艺等对露天煤矿产生的生活污水进行处理，使得出水CODCr不超过40 mg/L，BOD5不超过10 mg/L，而NH3-N 不超过2 mg/L，SS 不超过10 mg/L，可以符合相关规定中关于道路清扫的标准与消防用水的标准。MBR 膜容易受到污染，在运行时需要对恰当的清洗药剂进行选择，选用合适的清洗周期，以此保障系统符合设计水平，使系统在稳定的状态下持续运行。