城鎮(zhèn)污水處理MBR工藝系統(tǒng)選擇關(guān)鍵技術(shù)

1、MBR工藝系統(tǒng)的分類(lèi)

        1.1分置式和一體式

        按生化系統(tǒng)和膜分離系統(tǒng)的相對(duì)位置，MBR可分為分置式和一體式兩種。分置式MBR是將膜組件放置在單獨(dú)的膜池內(nèi)，其特點(diǎn)是膜組件分組明確，運(yùn)行環(huán)境良好，便于獨(dú)立運(yùn)行和清洗、檢修。一體式MBR則是將膜組件直接放置在生化系統(tǒng)內(nèi)，其特點(diǎn)是節(jié)省占地，但是不利于膜組件的分組和配套管路的敷設(shè)。

       1.2浸沒(méi)式和管式

       按膜組件的放置位置，可分為浸沒(méi)式和管式兩種。浸沒(méi)式是將膜組件浸沒(méi)于生物反應(yīng)器或膜池內(nèi)，管式是將膜元件裝填在膜管內(nèi)，再設(shè)置膜架放置膜管。

      1.3正壓式和負(fù)壓式

       按過(guò)濾推動(dòng)方式分，可分為正壓式MBR和負(fù)壓式MBR兩種。正壓式MBR一般采用管式膜，通過(guò)料液循環(huán)錯(cuò)流運(yùn)行，生物反應(yīng)器的混合液由泵增壓后進(jìn)入膜組件，在壓力作用下濾液成為系統(tǒng)處理出水，活性污泥、大分子物質(zhì)等則被膜截留。

其特點(diǎn)是運(yùn)行穩(wěn)定可靠，操作管理方便，易于膜清洗、更換及增設(shè)，但動(dòng)力消耗高。負(fù)壓式MBR一般采用浸沒(méi)式MBR，通過(guò)泵的負(fù)壓抽吸作用得到膜過(guò)濾出水。同時(shí)設(shè)置膜擦洗曝氣，利用曝氣時(shí)氣液向上的剪切力來(lái)實(shí)現(xiàn)膜面的錯(cuò)流效果，以增加膜表面的紊流和減輕膜表面的污染。其特點(diǎn)是不需要混合液的錯(cuò)流循環(huán)系統(tǒng)，能耗較低，且不需復(fù)雜的支撐膜架。

      1.4MBR工藝系統(tǒng)的選擇

對(duì)于城鎮(zhèn)污水處理工程，由于規(guī)模一般均在萬(wàn)m3/d以上，考慮到膜組件運(yùn)行環(huán)境、污泥濃度控制、脫氮除磷對(duì)DO的控制要求以及降低能耗要求等，一般均采用負(fù)壓抽吸浸沒(méi)式分置式MBR工藝。

2、生化系統(tǒng)的形式

       由于目前污水排放標(biāo)準(zhǔn)普遍提高了對(duì)脫氮除磷的要求，所以幾乎所有的傳統(tǒng)脫氮除磷工藝都被應(yīng)用到了MBR工藝中，如AO、A2O(包括A2O氧化溝)、SBR等。

       2.1SBRMBR工藝

       將SBR與MBR相結(jié)合形成的SBRMBR工藝，除了具有一般MBR的優(yōu)點(diǎn)外，對(duì)于膜組件本身和SBR工藝兩種程序運(yùn)行都互有幫助。由于膜組件的截留過(guò)濾作用，反應(yīng)中的微生物能*大限度地增長(zhǎng)，利于世代時(shí)間較長(zhǎng)的硝化及亞硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖，因此，污泥的生物活性高，吸附和降解有機(jī)物的能力較強(qiáng)，同時(shí)也具有較好的硝化能力。

       此外，SBR工作方式為除磷菌的生長(zhǎng)創(chuàng)造了條件，同時(shí)也滿(mǎn)足了脫氮的需要，使得單一反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)同時(shí)高效去除氮磷及有機(jī)物成為可能。與傳統(tǒng)SBR系統(tǒng)相比，一方面SBRMBR在反應(yīng)階段利用膜分離排水，可以減少傳統(tǒng)SBR的循環(huán)時(shí)間;另一方面，序批式的運(yùn)行方式可以延緩膜污染。

       2.2A2OMBR工藝

       由A2O工藝與膜分離技術(shù)結(jié)合而成的具有同步脫氮除磷功能的A2OMBR工藝，進(jìn)一步拓展了MBR的應(yīng)用范疇。在該工藝中設(shè)置有兩段回流，一段是膜池的混合液回流至缺氧池實(shí)現(xiàn)反硝化脫氮，另一段是缺氧池的混合液回流至厭氧池，實(shí)現(xiàn)厭氧釋磷。

A2OMBR工藝中高濃度的MLSS、獨(dú)立控制的水力停留時(shí)間和污泥停留時(shí)間、回流比及污泥負(fù)荷率等都會(huì)產(chǎn)生與傳統(tǒng)A2O工藝不同的影響，具有較好的脫氮除磷效率。

      2.3A2O/AMBR工藝

       A2O/AMBR工藝是一種強(qiáng)化內(nèi)源反硝化的新型工藝，利用MBR內(nèi)高濃度活性污泥和生物多樣性來(lái)強(qiáng)化脫氮除磷效果，其內(nèi)部流程依次為厭氧、缺氧、好氧、缺氧和膜池。該工藝在傳統(tǒng)A2O工藝后再設(shè)一級(jí)缺氧池，在利用進(jìn)水快速碳源完成生物除磷和脫氮后，利用第二缺氧池進(jìn)行內(nèi)源反硝化，進(jìn)一步去除TN后再利用膜池的好氧曝氣作用保障出水。A2O/AMBR工藝是針對(duì)進(jìn)水碳源不足，而同時(shí)又有較高脫氮要求的污水處理項(xiàng)目所開(kāi)發(fā)，也是強(qiáng)化脫氮的MBR脫氮除磷工藝。

        2.4A(2A)OMBR工藝

        A(2A)OMBR工藝是兩段缺氧A2O工藝與MBR工藝的結(jié)合，其特點(diǎn)是在傳統(tǒng)的A2O工藝中設(shè)置了兩段缺氧區(qū)(缺氧區(qū)Ⅰ和缺氧區(qū)II)，在缺氧區(qū)I內(nèi)從好氧區(qū)回流的NO3-完全被還原，實(shí)現(xiàn)完全反硝化;而在缺氧區(qū)II內(nèi)實(shí)現(xiàn)內(nèi)源反硝化，節(jié)省外加碳源的投加。大大提高了污水的生物脫氮效率，同時(shí)避免了外加碳源，節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用，因此具有很高的價(jià)值。

       2.53AMBR工藝

       3AMBR是依據(jù)生物脫氮除磷機(jī)理，結(jié)合膜生物反應(yīng)器技術(shù)特點(diǎn)而形成的具有高效脫氮除磷性能的新型污水處理工藝。其內(nèi)部流程依次是第I缺氧池、厭氧池、第II缺氧池、好氧池和膜池，膜池混合液分別回流至第I缺氧池和第II缺氧池。

       第I缺氧池利用進(jìn)水碳源和回流硝化液進(jìn)行快速反硝化;接著混合液進(jìn)入?yún)捬醭剡M(jìn)行厭氧釋磷，減少了硝酸鹽對(duì)釋磷的影響;第II缺氧池再利用污水中剩余的碳源和回流的硝化液進(jìn)一步反硝化脫氮;好氧池內(nèi)同步發(fā)生有機(jī)物降解、好氧吸磷和好氧硝化等多種反應(yīng)，徹底去除污水中的污染物;混合液再經(jīng)膜過(guò)濾出水，實(shí)現(xiàn)了對(duì)污水中有機(jī)物和氮磷的去除。3AMBR工藝合理地組合了有機(jī)物降解和脫氮除磷等各處理單元，協(xié)調(diào)了各種生物降解功能的發(fā)揮，達(dá)到了同步去除各污染指標(biāo)的目的，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

      2.6A/A2OMBR工藝

       A/A2OMBR工藝屬3AMBR工藝的改進(jìn)工藝，設(shè)置有第I缺氧區(qū)、厭氧區(qū)、第II缺氧區(qū)、好氧區(qū)和膜池共5個(gè)處理單元。預(yù)處理后的污水首先按比例分配流量分別進(jìn)入第I缺氧區(qū)和厭氧區(qū)，然后依次重力流入第II缺氧區(qū)、好氧區(qū)和膜池，*后通過(guò)膜過(guò)濾抽吸出水。

         根據(jù)脫氮除磷需要設(shè)置有兩級(jí)回流，*級(jí)回流是膜池的混合液回流到好氧區(qū)前端，第二級(jí)回流是好氧區(qū)的混合液分別回流到第I缺氧區(qū)和第II缺氧區(qū)，兩者之間的流量比例通過(guò)回流渠道和調(diào)節(jié)堰來(lái)分配。

        前置的第I缺氧區(qū)，優(yōu)先*大限度地利用進(jìn)水碳源快速完成反硝化過(guò)程，去除大部分的硝態(tài)氮。在第II缺氧區(qū)內(nèi)與部分從好氧區(qū)回流過(guò)來(lái)的富硝酸鹽混合液再次混合，在長(zhǎng)時(shí)間的缺氧條件下，可以發(fā)生內(nèi)源反硝化反應(yīng)，進(jìn)一步地去除了污水中的硝態(tài)氮。此外，將厭氧區(qū)放在第I缺氧區(qū)之后，使得回流液中硝態(tài)氮被充分反硝化，減少了其對(duì)聚磷菌的抑制，提高除磷效果。

2.7生化系統(tǒng)形式的選擇

       生化系統(tǒng)形式的選擇主要應(yīng)考慮以下幾方面：

      ①進(jìn)水水質(zhì)情況(如難生物降解有機(jī)物濃度、碳氮比、碳磷比等);

      ②出水水質(zhì)要求(尤其是對(duì)脫氮除磷的效果要求等);

     ③進(jìn)水水質(zhì)水量波動(dòng)情況;

     ④氣候條件等。

       從目前應(yīng)用的工程經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，A2O及其變形強(qiáng)化工藝是眾多應(yīng)用在MBR脫氮除磷工藝中處理效果*為突出，運(yùn)行管理*為方便，也是*穩(wěn)定可靠的一類(lèi)。表1介紹了目前各種形式的A2O及其改進(jìn)型的MBR脫氮除磷組合工藝的應(yīng)用情況。