【环保案例展】昆山市张浦镇农村生活污水处理独立设施:MBR膜工艺

膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor,MBR）是20世纪末发展起来的再生利用高新技术，是膜分离技术和生物技术的高效结合。用膜分离技术取代传统活性污泥法的二沉池和常规过滤单元，其高效固液分离能力使悬浮物和浊度接近于零，水力停留时间（HRT）和泥龄（STR）完全分离，出水水质良好，消毒后可以直接回用。

一、工艺流程

图1 工艺流程图

二、工艺特点

1. MBR高效的固液分离将水中的悬浮物体、胶体物质、生物单元流失的微生物菌群与净化的水分开，不必设立沉淀、过滤等其它固液分离设备、工艺简单、基建费用低。
2. MBR可使生物处理单元内生物量维持高浓度，是容积负荷大大提高，同时膜分离的高效性，使处理单元水力停留时间大大缩短，结构紧凑、占地面积小。系统占地仅为传统方法的三分之一。
3. MBR可以滤除细菌、部分病毒等有害物质，显著节省加药消毒剂的用量提高出水水质的生物安全度、降低运行费用。
4. 膜的高效截污作用，使微生物完全截留在反应期内，防止各种微生物菌群的流失，有利于生长缓慢的细菌的生长，使一些大分子难以降解的有机物停留时间变长，有利于他们的分解从而使系统中各种代谢过程顺利进行。系统抗冲击性强，适用范围广。
5. 可实现反应器水力停留时间（HRT）和污泥龄（STR）的完全分离，通过延时曝气，消耗自身有机物，理论上可无剩余污泥排放，使剩余污泥的处理费用明显降低。
6. 独特的运行方式，使膜表面不易堵塞，膜清洗的间隔时间长且方法简单易行，膜组件能够取出清理维护保养，方便简单，提高设备运行效率。
7. MBR系统布置可集中、可分散，模块式设计，具有灵活性，易于扩容和从传统工艺改进。

三、工艺流程效果图

图2 工艺流程效果图

四、工艺流程说明

生活污水由排水系统收集后，直接进入格栅井，去除大固体颗粒物质后进入提升井，由提升泵将污水提升至调节池，进行均质均量，再经液位控制仪传递信号，由提升泵送至缺氧池。
回流污泥中的反硝化细菌利用原污水中的有机物作为碳源，将回流硝化液中的大量硝氮（NOX-N）还原成N2排放到环境中去，并同时降解去除部分形成COD的有机污染物。
然后污水流入好氧区（MBR膜池），好氧池内设有曝气装置进行曝气，一是通过曝气充氧提供足够的溶解氧浓度，培养较高浓度的好氧微生物和硝化菌群，大量降解去除污水中的有机污染物，并将水中绝大部分的NH4+-N物质降解转化为NO3-和NO2-类物质。二是可以进行膜气水振荡清洗，保存膜表面的清洁。通过回流泵，提高加强了混合和回流作用，提高了硝化/反硝化的效果。
生物降解后的水在自吸泵的抽提作用下通过MBR膜，滤过液经由MBR集水管路汇集到出水池。通过膜的高效截留作用，全部细菌及悬浮物被截留到膜好氧区，可以截留硝化菌，使硝化反应顺利进行，有效去除NH3-N；同时可以截留难于降解的大分子有机物，延长其在生物反应器内的停留时间，使之得到最大限度的降解。
MBR膜至于池内，膜下部设有冲气装置，吹扫动膜片，以缓解MBR周围的污泥浓度积累。
PAC加药系统：为了把处理后水中的磷降到最低因此设置此装置。
自动消毒系统：为使处理后的水能够安全使用，使水体中的细菌、病毒有效地杀死去除，达到排放或回用标准。
在线清洗系统：在系统管道中设置了在线清洗接口。
计量装置：系统中设置了计量水表或流量计。

五、污水系统组成

本污水处理系统主要由以下部分组成：
1. 预处理池
污水在预处理池中进行厌氧反应，降低部分有机污染物，提高污水可生化性，同时沉降比重较大的颗粒物质，防止后续提升泵堵塞，从而减轻后续处理构筑物的负荷。
2. 格栅
污水中经常含有大量杂物为了保证系统的正常运行，必须将纤维、渣物、废纸等拦截在系统之外，因此系统前需要设置格栅，定期将栅渣清除干净。本系统将格栅设置在调节池进水口处。
3. 调节池
收集的污水水量和水质都是随着时间变化的，为保证后续处理系统的正常运行，降低运行负荷，需要对污水的水量和水质进行调节，因此在进入生物处理系统前设置调节池。调节池内设置潜污泵，以额定流量将污水提升至后续处理构筑物。
4. 缺氧池
缺氧池的首要功能是脱氮，在此反应器中，反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将膜池回流污泥中带入的大量NO3-还原为N2并释放达到脱氮的效果。
5. 膜池
膜池为系统的主体部分，利用膜实现泥水分离。一方面截留反应池中的微生物，使池中活性污泥浓度大大增加，使降解有机物的反应 进行的更迅速更彻底；另一方面，由于膜的高过滤精度，使出水水质更优。
6. 除磷加药
为了把处理后水中的磷降到最低，因此设置此装置。
7. 消毒系统：
为使处理后的水能够安全使用，使水体中的细菌、病毒有效地杀死去除，达到排放或回用标准。
8. 回流泵
回流泵有两个回流方向，用两个阀门实现两个回流方向的切换，一般情况下，回流泵将膜池泥水混合回流至缺氧池，实现硝化反硝化反应去除氨氮等有机污染物。当膜池内的污泥浓度过高或是污水处理系统积累含磷絮凝物过多时，关闭缺氧池回流阀门，打开预处理池方向阀门，使膜池泥水混合物回流至预处理池，进行沉淀，污泥再进行统一处理。
9. 搅拌机
为降低水体的氨氮、总氮的含量用搅拌机有序的将水体搅拌起来，加快反应速度，有效地去除。此设置在处理量为30T/d（含）以下时无此设置。
10. 在线清洗
为了方便清洗工作，在膜组件外围设置清洗箱，膜组件需要清洗时，只需打开清洗泵，各电磁阀自动进行状态切换，就可以在线对膜组件进行清洗，免除了很多麻烦。
11. 计量装置
系统中设置了计量水表或流量计。

六、系统特点

MBR膜法是一种先进的集好氧生物处理和微孔过滤为一体的污水处理技术，它出水浊度低，处理效果好，经过消毒之后可直接回用。相比传统沉淀池的固液分离作用，具有无可比拟的优势，省去了建造大容积沉淀池的费用。
系统采用高度自动化设计，只需要每隔4到7天添加一次药剂即可，整个过程由一套PLC系统控制，自动化主要表现在以下几个方面：
1、整机系统自动运行
在进水液位到达一定程度之后，整个污水处理系统会自动开始运行；而在液位低到一定程度之后，主要设备会停止工作。但为了保持生物的活性，曝气风机会间歇的工作。
2、全自动设备保护措施
当液位低到一定程度，为了防止水泵空运转，液位继电器会发出信号，指令水泵停止工作，以保护水泵；膜组件压力自动检测，在膜组件压力达到0.5kgf/cm2时，压力继电器会发出信号，指令抽吸水泵停止工作并发出报警，维护人员就可达到现场排查故障原因。
3、节能运作
这点主要体现在鼓风机的运行上，根据经验数据，风机在每开启12min后，可停止运行3分钟。一是为了节能，再就是为了保护风机。

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