周軍1，甘一萍1，李藝2，龍安平2
（1. 北京城市排水集團(tuán)有限責(zé)任公司，北京 100061；2. 北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院 100045） 1 前言 膜生物反應(yīng)器（Membrane Bioreactor，縮寫(xiě)MBR）是將膜處理技術(shù)與活性污泥法相結(jié)合的一種新型工藝，在過(guò)去的30年中技術(shù)上取得了巨大的進(jìn)步[1]。工程技術(shù)人員對(duì)MBR中污染物的去除機(jī)理、膜污染的機(jī)理掌握得越來(lái)越深入[2～6]，對(duì)工藝參數(shù)的選擇也更加熟練[7～12]。目前，MBR的處理對(duì)象已經(jīng)包括了絕大多數(shù)種類(lèi)的污水，處理規(guī)模由小試逐步發(fā)展為每天數(shù)萬(wàn)噸以上[13～15]。
MBR采用的膜類(lèi)型一般分中空纖維和板式兩種。加拿大Zenon公司開(kāi)發(fā)的Zeeweed系統(tǒng)是全球最大的中空纖維膜生物反應(yīng)器生產(chǎn)廠商之一，目前世界上已有上百座采用加拿大Zenon公司Zeeweed工藝的MBR工藝的污水廠[16]。最大的兩座分別位于德國(guó)Nordkanal/Kaarst（處理能力44300 m3/d）和意大利Verziano的Brescia污水廠（處理能力41800 m3/d）。美國(guó)西雅圖市將采用此系統(tǒng)在兩年內(nèi)建造迄今最大的MBR污水廠，處理能力高達(dá)17萬(wàn)m3/d。本文介紹位于美國(guó)加利福尼亞州采用MBR工藝的Corona污水廠（City of Corona Wastewater Reclamation Plant No.3）工藝及運(yùn)行狀況。 2 建設(shè)背景 Corona市污水廠2001年12月投入運(yùn)行，目的是處理該市Eagle Glen社區(qū)（截至2003年5月，社區(qū)共有居民1377戶）的生活污水。出水主要回用于Eagle Glen高爾夫球場(chǎng)以及周?chē)鷮W(xué)校、公園的綠化，出水要求達(dá)到加利福尼亞州22號(hào)條例（Title 22）所規(guī)定的再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也達(dá)到了排入臨近水體（Temescal Wash河）的標(biāo)準(zhǔn)。該MBR污水廠采用Zenon公司0.035微米超濾膜，處理水量4000 m3/d。基本處理流程是污水經(jīng)粗格柵后潛水泵提升，經(jīng)3 mm真空轉(zhuǎn)鼓格柵進(jìn)入曝氣池，出水加氯消毒后經(jīng)清水池打到高爾夫球場(chǎng)。 3 進(jìn)出水水質(zhì) 表1 2003年7月1日～15日進(jìn)出水平均值 | 項(xiàng)目 | BOD
(mg/L) | SS
(mg/L) | 濁度
(NTU) | NH3-N
(mg/L) | 總無(wú)機(jī)氮
(mg/L) | 大腸桿菌
(MPN) | | 進(jìn)水 | 480 | 814 | | 47.6 | | | | 出水 | 0.67 | 2.2 | 0.085 | 0.03 | 2.11 | 0 | | 水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) | 20 | 20 | | 4.5 | 10 | |
由表1的結(jié)果可以看出，該廠出水不僅SS和濁度很低，而且出水BOD、大腸桿菌遠(yuǎn)低于普通二級(jí)污水處理廠，這體現(xiàn)了MBR工藝與普通生物處理出水水質(zhì)的巨大差別。 4 工藝流程 處理工藝流程見(jiàn)圖1。 
圖1 工藝流程圖
5 曝氣池結(jié)構(gòu) 曝氣池結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。 
圖2 曝氣池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
6 運(yùn)行參數(shù) 曝氣池采用穿孔管曝氣，使用變頻羅茨鼓風(fēng)機(jī)。曝氣池污泥濃度11 g/L，溶解氧5 ～ 7 mg/L，泥齡8 ～ 10 d，設(shè)計(jì)污泥回流比100% ～ 400%，一般控制為200%。采用2臺(tái)自動(dòng)排泥泵瞬時(shí)排泥，每天排泥54.5 m3。
超濾膜共2組，每組9框，每框22個(gè)膜組件，每個(gè)膜組件長(zhǎng)約1.5米。總膜面積450 m2。膜透過(guò)壓力（transmembrane pressure，TMP）為3.4 ～ 10.3 kPa，每10秒切換一次。超濾膜每2年采用鹽酸和12.5%的次氯酸鈉溶液清洗一次。消毒采用次氯酸鈉，投加量為10 ～ 15 mg/L，接觸時(shí)間2小時(shí)，余氯控制在5 mg/L。如出水排入河道，必須使用SO2進(jìn)行脫氯處理。
此處理廠僅對(duì)格柵處進(jìn)行生物除臭。臭氣經(jīng)填滿碎樹(shù)皮的除臭池，除臭池尺寸3 m×5 m×1.5 m。另外將污泥消味劑打入污泥中除臭。處理廠另備用600 kW發(fā)電機(jī)。 7 經(jīng)濟(jì)分析 表2 不同工藝污水處理廠投資估算 | 工藝 | 投資費(fèi)用（百萬(wàn)美元） | 年運(yùn)行費(fèi)（美元/m3） | 占地面積（m2） | | 二沉后加石灰（不含石灰再生） | 161 | 0.53 | 160 000 | | 二沉后微濾 | 145 | 0.45 | 150 000 | | 二沉后加鋁鹽 | 137 | 0.43 | 130 000 | | MBR+活性炭 | 133 | 0.47 | 40 000 | | 處理水量 (m3/d) | 45 400 |
表3 污水處理廠經(jīng)濟(jì)分析 單位：美元 | 土建費(fèi)用 | 夏季月電力費(fèi)用 | 冬季月電力費(fèi)用 | 制水成本（/m3） | 處理水量（m3/d） | | 9500 000 | 21 000 | 11 000 | 0.30 | 4000 |
8 小結(jié) 通過(guò)此實(shí)例，我們將MBR的特點(diǎn)歸納如下：
① 高效固液分離，分離效果大大高于傳統(tǒng)沉淀池；
② 有效除菌，減少消毒劑的投加；
③ 反應(yīng)器水力停留時(shí)間與污泥齡的完全分離，運(yùn)行控制更加靈活；
④ 占地面積小，投資及運(yùn)行費(fèi)適中。 參考文獻(xiàn) [1] Tom Stephenson, Simon Judd, Bruce Jefferson, Keith Brindle. 張樹(shù)國(guó), 李詠梅譯. 膜生物反應(yīng)器污水處理技術(shù). 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社 環(huán)境科學(xué)與工程出版中心, 2003.
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