MBR工艺市政污水处理系统工程应用研究
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摘要：以四川某城市污水处理厂的提标改造工程为依托，取污水处理厂生化系统的进水采用“A2/O +MBR”工艺对污水做进一步的后续处理，使MBR出水达到《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》。通过本次现场连续进水试验，将验证MBR膜处理技术可行性，为工艺的优化设计以及运营提供参数。
关键词：MBR工艺；市政污水；化学需氧量；总氮；总磷
引言
随着城镇化建设的不断推进，城镇污水量和污水水质对城镇污水处理厂产生巨大的冲击，污水处理设施面临着巨大的压力，环境问题也不断凸显。为了提高生态环境质量，改善投资环境以及保护群众身心健康，将城市建设成为环境优美、清洁卫生、人与自然和谐相处的生态环境城市。按照国务院发布《水污染防治行动计划》（国发〔2015〕17 号）相关要求，同时严格贯彻执行《岷江、沱江流域水污染物排放标准》（DB51/2311-2016），结合城市排水专项规划，提出污水处理厂改扩建方案，切实指导“十三五”污水处理厂及管网的建设工作。
一、试验目的及内容
（一）试验目的：根据四川某污水厂运行情况，用“A2/O +MBR”工艺对污水厂进水做深度处理，通过生化与MBR相结合的工艺，提高可生化性，改善出水水质，中试设备稳定运行，使MBR出水达到《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》。通过本次现场连续进水试验，将验证MBR膜处理技术可行性，为工艺的优化设计以及运营提供参数。
（二）试验内容：在试验运行过程中通过对膜集成系统的运行通量、运行方式和进水量等运行参数调进行整，考察分析“A2/O +MBR”设备的运行结果，确定优化的工艺流程和较佳运行参数，为工业化项目提供数据支撑。
二、试验工艺介绍
结合污水厂的具体运行情况，为了最终使技改工程体现“现代化、科技化”，采用技术先进，成熟可靠，运行费用低、自动化程度较高的工艺路线，对原水进行处理，达到外排标准。污水厂原运行工艺及中试改造工艺流程如下：
污水站技改设计生化阶段水力停留时间大概15h。中试设备主体采用“A2/O +MBR”工艺，集装箱内部设备共分为三个同样大小的独立箱体，箱体总有效容积大概3.9立方米，集装箱外部设置前置搅拌水箱，有效积大概1立方米，设备总有效容积大概5立方米，计划最终产水流量达到330-417L/h，中试水力停留时间大约12-15h。中试采用5片FMBR-10型可拆卸膜片，总膜面积50平方米。
从现场细格栅出水经潜污泵提升进入中试设备，设备内部加入好氧池污泥，设备第一个箱体与第二个水箱，设为缺氧环境，好氧水箱及膜池产水箱设为好氧环境，并通过污泥回流泵进行回流。设备内部另设有两台曝气风机及一台产水自吸泵，并设置产水箱，作为产水收集及反洗用水。同时，投加葡萄糖作为反硝化补充碳源，除磷药剂用作除磷。
中试设备运行方式为：产水8分钟，反洗2分钟，如此反复连续运行。并根据污水站工业化污水处理量，以及设备连续运行状况，对设备产水流量及时间做适当调整，以保持设备运行稳定连续且效果良好。
三、试验过程及结果
此次中试试验设备使用的是5片FMBR-10型膜片，总膜面积50m2（可拆卸为30m2）。通过对连续产水的COD、氨氮、TN、TP、浊度等水质指标的检测数据的分析，以及运行压力和反洗时长等参数的考察，确定适合的工艺处理操作，验证系统运行的可行性。考察该工艺运行的稳定性。
本次试验可分为三个阶段：
① 第一阶段：2018年4月28日至5月7日，初步试验阶段
设备运行产水流量为240l/h，总停留时间大概21h，缺氧停留时间大概10h，好氧停留时间大概11h。
② 第二阶段：2018年5月8日至5月12日，水量提升试验阶段
设备运行产水流量为280l/h，总停留时间大概18h，缺氧停留时间大概9h，好氧停留时间大概9h。
③ 第三阶段：2018年5月13日至6月2日，水量提升，水力停留时间缩短至与技改工程设计一致
设备运行产水流量为330l/h，总停留时间大概15h，缺氧停留时间大概7h，好氧停留时间大概8h。
设备三个阶段一直保持连续稳定运行。刚开始在较长水力停留时间情况下，稳定改善出水效果，然后提高产水流量，缩短停留时间，最终与技改工程设计一致，用于模拟实际工业化处理情况，设备保持运行正常，产水指标良好。
（一）中试设备及水厂CASS工艺CODcr处理效果对比
从图表可以看出，经过三个阶段的连续运行，中试设备CODcr去除率始终保持在较高水平，去除率基本在80%以上，并且设备产水CODcr并没有因缩短停留时间，进水水质异常升高，而出现较大幅度波动。
从以上数据对比可以看出检测结果较为平稳，产水CODcr稳定在30mg/l以下，去除率在90%以上。
（二）中试設备及水厂CASS工艺氨氮处理效果对比
从以上数据可以看出，中试设备出水氨氮效果明显优于水厂CASS工艺出水，设备出水氨氮数值大部分在1mg/l以下，氨氮去除率基本在98%以上，经过长时间连续运行，稳定达到排放标准以下，只有四次数据在1.5mg/l以上。设备在5月17日至5月20日期间，由于膜池曝气量降低，曝气不均匀，导致膜池内部出现未曝气区域，导致硝化效果不明显，氨氮出水数据有所升高，但是去除率仍然保持在较高水平。经改善膜池曝气环境之后，出水氨氮立即恢复到正常水平，从侧面说明了中试设备及工艺高效的处理效果。
（三）中试设备TN处理效果
从以上图表可以看出，经过长时间的稳定运行，“A2/O +MBR”工艺具有较高的TN处理效果，去除率基本在70%以上，前期水厂进水TN严重超标，基本在70mg/l以上，最高时将近100mg/l，设备产水稳定在20mg/l左右。进水TN不超标时，设备产水TN基本在10mg/l以下，达到排放要求。 （四）中试设备及水厂CASS工艺TP处理效果对比
经过长时间运行，设备每天排泥量较小，除磷效果不明显，加入除磷药剂后，设备产水TP得到明显改善，稳定在0.1mg/l左右。设备在5月17日以后，一方面由于长期没有排泥，另一方面由于膜池曝气量降低，曝气不均匀，导致膜池内部出现未曝气区域，存在厌氧释磷现象，导致设备产水TP有所升高，加大处理药剂投加量之后，效果逐步改善。
（五）中试设备进出水浊度检测结果
设备进水是从细格栅出水渠，用潜水泵抽入设备，悬浮物及泥渣量较大，设备进水浊度很高，通过设备膜过滤后，产水稳定，浊度能降至0.5NTU以下。
（六）中试设备运行流量及压力
设备经长时间运行，流量及压力未存在异常波动，运行稳定。5月25号对设备膜片进行调整，拆除部分膜片，减少膜片总面积，膜通量到15LMH以上，运行压力正常，说明了MBR膜优良的稳定性，抗冲击性强，不易堵膜，运行效果好。
四、结论
设备经过一个多月的连续稳定運行，试验结果总结如下：
（一）中试设备的运行压力和流量没有出现大幅度波动，整个系统具有较好的稳定性，产水水质稳定，膜运行通量较高，满足使用需求。
（二）“A2/O +MBR”工艺处理效果显著，抗冲击性强，出水效果能稳定达到排放标准以下。
（三）MBR膜出水，水质清晰，无悬浮物，产水浊度达到0.5NTU以下，更能省去出水沉淀环节，提升处理效率。
（四）此次中试水处理量稳定在330l/h，水力停留时间与技改工程停留时间一致，中试期间设备保持稳定运行，最终通量达到15L/h·m2以上。
综上所述，“A2/O +MBR” 水力停留时间在和技改工程停留时间一致的情况下，中试期间设备保持稳定运行，出水满足准四类要求，其结果具有肯定性的参考价值。MBR膜在运行的一个月中，未出现显著的污染，产水量和压力均表现稳定，出水浊度恒定。
参考文献
[1]黄建源，MBR新工艺设计，北京，化学工业出版社，2015
[2]杜雅/张淑谦，现代膜技术运行工程案例，北京，化学工业出版社，2014
（作者单位：浙江开创环保科技股份有限公司）
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