選MBR還是MBBR？地下污水處理廠兩大主流工藝對比

污水處理中的一體化污水處理設(shè)備工藝是指在污水處理中，采用厭氧+缺氧+好氧的組合式污水處理工藝。目前一體化污水處理設(shè)備工藝已經(jīng)成為處理高濃度、高懸浮物有機(jī)廢水的主流工藝。大部分發(fā)達(dá)國家，特別是歐洲國家，近20年來其新建的大型城市水質(zhì)凈化廠很多都采用地下式的布置形式。目前，世界上地下污水處理廠已超過 200座。地下污水處理廠主要有MBR和MBBR兩種工藝選擇，對于我國快速建設(shè)中的地下污水處理廠，該如何選擇水處理工藝?一座地下式水質(zhì)凈化廠早在 1932年就誕生于芬蘭，但由于建造技術(shù)上的限制，直到 2O 世紀(jì)80年代人類對地下空間開發(fā)技術(shù)成熟以后才得到迅速的發(fā)展。目前大部分發(fā)達(dá)國家，特別是歐洲，近20年來新建的大型城市水質(zhì)凈化廠很多都采用地下式的布置形式。目前，世界上地下式水質(zhì)凈化廠已超過 200座。隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快和城市的快速擴(kuò)張，過去那 些遙遠(yuǎn)荒蕪的郊區(qū)正逐漸被繁華的城市“吞噬”。在如今土地 資源愈發(fā)“捉襟見肘”的大中型城市，這種問題尤為突出。地下式污水廠因?yàn)槠渖鐣h(huán)境效益好、占地省、噪音少等優(yōu)點(diǎn)成為現(xiàn)在污水廠的選擇趨勢。而在污水廠建設(shè)過程中，主要又有MBR和MBBR兩種工藝選擇。下表是目前國內(nèi)地下污水處理廠所用工藝。

MBR運(yùn)行過程中影響因素、生化過程及污染清洗的控制

工藝處理城市污水和工業(yè)有機(jī)污水，由于其高效、節(jié)能、無相變、無二次污染、產(chǎn)出水水質(zhì)好、占地少、自動化程度高等特點(diǎn)，在污水處理與資源化工程中得到了廣泛的應(yīng)用，并顯示了廣闊的發(fā)展前景。

1、MBR影響因素的控制

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膜生物反應(yīng)器工藝中，膜分離的操作條件類似于傳統(tǒng)膜分離，主要控制因素有進(jìn)水水質(zhì)、膜面流速、溫度、操作壓力、pH 值、MLSS 等。

（1）溫度

膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)宜在 15℃～35℃下運(yùn)行。通常，溫度上升，膜通量增大，這主要是因?yàn)闇囟壬吆蠼档土嘶钚晕勰嗷旌弦旱恼扯?，從而降低了滲透阻力。

（2）操作壓力

在控制活性污泥混合液特性基本不變的情況下，膜通量隨著壓力的增加而增加；但當(dāng)壓力達(dá)到一定值，即濃差極化使膜表面溶質(zhì)濃度達(dá)到極限濃度時，繼續(xù)增大壓力幾乎不能提高膜通量，反而使膜污堵加劇。浸沒式 MBR 的跨膜壓差不宜超過 0.05MPa。

（3） 溶解氧

溶解氧是影響有機(jī)物去除效果的重要因素。特別是在以除磷脫氮為目的的情況下， 溶解氧的濃度控制顯得尤為重要。在不同的膜生物反應(yīng)器工藝類型中，混合液以各種形式在生物反應(yīng)池內(nèi)形成好氧、缺氧及厭氧段。反應(yīng)池各段 DO 的控制范圍為：厭氧段在 0.2mg/L 以下，缺氧段在0.2mg/L～0.5mg/L 之間，好氧段溶解氧濃度宜不小于 2mg/L。

（4）膜面流速

膜面流速與壓力對膜通量的影響是相互關(guān)聯(lián)的。壓力較低時膜面流速對膜通量影響不大，壓力較高時膜面流速對膜通量影響很大。隨著膜面流速的增加，膜通量也增加，尤其是當(dāng)壓力比較高的時候。這是因?yàn)槟っ媪魉俚奶岣咭环矫婵梢栽黾铀鞯募羟辛?，減少污染物在膜表面的沉積；另一方面，流速增大可以提高對流傳質(zhì)系數(shù)，減少邊界層的厚度，減小濃差極化的影響。

另外，膜面流速對膜面沉積層的影響程度還與料液中污泥濃度有關(guān)，在污泥濃度較低時，膜滲透速率與膜面流速呈線性增加。但當(dāng)污泥濃度較高時，膜面流速增加到一定的數(shù)值后，對沉積層的影響減弱，膜通量增加的速度減小。對于外置式 MBR，運(yùn)行條件盡可能控制在低壓、高流速，膜面流速宜保持在 3m/s～5m/s。這樣做不僅有利于保持較高的水通量，而且有利于膜的保養(yǎng)和維護(hù)，減少膜的清洗和更換。

（5）MLSS

浸沒式 MBR 好氧區(qū)（池）污泥濃度宜控制在 3000mg/L～20000mg/L。一般來說，在一定的膜面流速下，當(dāng)料液中污泥濃度增加時，由于污泥濃度過高，污泥易在膜表面沉積形成厚的污泥層，導(dǎo)致過濾阻力增加，使膜通量下降。但是，料液中污泥濃度也不能太低，否則污染物質(zhì)降解速率低，同時活性污泥對溶解性有機(jī)物的吸附和降解能力減弱，使得混合液上清液中溶解性有機(jī)物濃度增加，易被膜表面吸附，導(dǎo)致過濾阻力增加，膜通量下降。因此，應(yīng)當(dāng)維持料液中適中的污泥濃度，過高或過低都會使水通量減小。

（6）pH 值

膜生物反應(yīng)池進(jìn)水 pH 值宜為 6～9。

2、MBR生化過程控制

進(jìn)水水溫低于 8℃時，活性污泥的活性受到一定的影響，此時要適當(dāng)降低出水量，保證污水中有機(jī)物在反應(yīng)池內(nèi)得到充分的降解，從而確保出水水質(zhì)，減緩膜堵塞。

在氣溫發(fā)生突變的季節(jié)中尤其要注意觀察出水水質(zhì)，如出水水質(zhì)有突變時，要減少適當(dāng)出水量、增加曝氣時間。

正常運(yùn)行時，應(yīng)極力避免對微生物新陳代謝有抑制作用的消毒液、消毒劑混入生物反應(yīng)池中。防止設(shè)備中微生物的正常生物機(jī)理受到破壞，導(dǎo)致出水惡化。

當(dāng)污水中含有大量的合成洗滌劑或其他起泡物質(zhì)時，膜生物反應(yīng)池會出現(xiàn)大量泡沫，此時可采取噴水的方法解決，但不要向反應(yīng)池內(nèi)加入含有油性物質(zhì)的消泡劑來去除泡沫。也不可使用硅膠系列消泡劑。硅膠系列消泡劑被吸附到膜表面，會加快膜間差壓的上升，使膜堵塞。此時，即使用藥液清洗也很難恢復(fù)壓差，需要更換膜。

MBR法工藝系統(tǒng)應(yīng)定期排放一定量的剩余污泥。排泥量可根據(jù)污泥沉降比、混合液污泥濃度、活性污泥的有機(jī)負(fù)荷或污泥齡來確定。

3、MBR膜污染與清洗的控制

膜污染是污水中的懸浮顆粒、膠體等在膜表面沉積，造成膜孔堵塞的現(xiàn)象。膜一旦與料液接觸，污染即開始，由于溶質(zhì)與膜之間相互作用產(chǎn)生吸附，開始改變膜特性。對于微濾膜，這一影響不十分明顯，以溶質(zhì)粒子的聚集與堵孔為主；而對于超濾，如膜材料選擇不當(dāng)，影響相當(dāng)大，與初始純水通量相比，可降低 20%～40%。尤其在低流速、高溶質(zhì)濃度情況下，溶質(zhì)在膜表面達(dá)到或超過飽和溶解度時，便有凝膠層形成，導(dǎo)致膜的透過量不依賴于所加壓力，引起膜透過量的急劇降低，因此在此種狀態(tài)下運(yùn)行的膜，使用后必須清洗，以恢復(fù)其性能。

控制膜污染的措施有：

（1）對膜生物反應(yīng)池系統(tǒng)進(jìn)水進(jìn)行預(yù)處理，去除其中的粗大顆粒；

（2）選擇合適的操作壓力；

（3）縮短出水泵抽吸時間或延長停吸時間和增加曝氣量均有利于減緩膜污染。

對膜進(jìn)行空氣清洗可以除去表面雜質(zhì)，孔中的雜質(zhì)可用水反洗將其排出。水反洗是用過濾水從反洗罐中泵到抽水管中，根據(jù)膜種類的不同，一般每 10 分鐘～24 小時反洗一次。

當(dāng)水反洗無效果時，為了保持膜的良好性能，有必要使用化學(xué)清洗方法去除污染物。膜的化學(xué)清洗依據(jù)污染物的具體情況有所不同，使用的清洗藥劑也不一樣?；瘜W(xué)清洗時，選擇化學(xué)藥品的原則一是不能與膜及其他組件材質(zhì)發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)，二是不能因?yàn)槭褂没瘜W(xué)藥品而引起二次污染。