MBR工艺系统选择关键技术.doc

1、A2O工艺后再设一级1MBR工艺系统选择关键技术1.1MBR工艺系统的分类1.1.1分置式和一体式按生化系统和膜分离系统的相对位置， MBR可分为分置式和一体式两种。分置式MBR是将膜组件放置在单独的膜池内，其特点是膜组件分组明确，运行环境良好，便于独立运行和清洗、检修。一体式MBR则是将膜组件直接放置在生化系统内，其特点是节省占地，但是不利于膜组件的分组和配套管路的敷设。 1.1.2浸没式和管式按膜组件的放置位置，可分为浸没式和管式两种。浸没式是将膜组件浸没于生物反应器或膜池内，管式是将膜元件装填在膜管内，再设置膜架放置膜管。 1.1.3正压式和负压式按过滤推动方式分，可分为正压式MBR和负

2、压式 MBR两种。正压式 MBR一般采用管式膜，通过料液循环错流运行，生物反应器的混合液由泵增压后进入膜组件，在压力作用下滤液成为系统处理出水，活性污泥、大分子物质等则被膜截留。其特点是运行稳定可靠，操作管理方便，易于膜清洗、更换及增设，但动力消耗高。负压式 MBR一般采用浸没式 MBR，通过泵的负压抽吸作用得到膜过滤出水。同时设置膜擦洗曝气，利用曝气时气液向上的剪切力来实现膜面的错流效果，以增加膜表面的紊流和减轻膜表面的污染。其特点是不需要混合液的错流循环系统，能耗较低，且不需复杂的支撑膜架。 1.1.4MBR工艺系统的选择对于城镇污水处理工程，由于规模一般均在万m3/d 以上，考虑到膜组件

3、运行环境、污泥浓度控制、脱氮除磷对DO的控制要求以及降低能耗要求等，一般均采用负压抽吸浸没式分置式MBR工艺。 1.2生化系统的形式由于目前污水排放标准普遍提高了对脱氮除磷的要求，所以几乎所有的传统脱氮除磷工艺都被应用到了MBR工艺中，如 AO、A2 O（包括 A2O氧化沟）、SBR等。1.2.1 SBRMBR工艺将 SBR与 MBR相结合形成的 SBRMBR工艺，除了具有一般 MBR的优点外，对于膜组件本身和 SBR工艺两种程序运行都互有帮助。由于膜组件的截留过滤作用，反应中的微生物能最大限度地增长，利于世代时间较长的硝化及亚硝化细菌的生长繁殖，因此，污泥的生物活性高，吸附和降解有机物的能力

4、较强，同时也具有较好的硝化能力。此外， SBR工作方式为除磷菌的生长创造了条件，同时也满足了脱氮的需要，使得单一反应器内实现同时高效去除氮磷及有机物成为可能。与传统SBR系统相比，一方面 SBRMBR在反应阶段利用膜分离排水，可以减少传统 SBR的循环时间；另一方面，序批式的运行方式可以延缓膜污染。 1.2.2A2OMBR工艺由 A2O工艺与膜分离技术结合而成的具有同步脱氮除磷功能的 A2OMBR工艺，进一步拓展了 MBR的应用范畴。在该工艺中设置有两段回流，一段是膜池的混合液回流至缺氧池实现反硝化脱氮，另一段是缺氧池的混合液回流至厌氧池，实现厌氧释磷。A2OMBR工艺中高浓度的 MLSS、独

5、立控制的水力停留时间和污泥停留时间、回流比及污泥负荷率等都会产生与传统A2O工艺不同的影响，具有较好的脱氮除磷效率。 1.2.3A2O/AMBR工艺 A2O/AMBR工艺是一种强化内源反硝化的新型工艺，利用 MBR内高浓度活性污泥和生物多样性来强化脱氮除磷效果，其内部流程依次为厌氧、缺氧、好氧、缺氧和膜池。该工艺在传统缺氧池，在利用进水快速碳源完成生物除磷和脱氮后，利用第二缺氧池进行内源反硝化，进一步去除 TN后再利用膜池的好氧曝气作用保障出水。 A2O /AMBR工艺是针对进水碳源不足，而同时又有较高脱氮要求的污水处理项目所开发，也是强化脱氮的MBR脱氮除磷工艺。 1.2.4A(2A)OMB

6、R工艺A(2A)OMBR工艺是两段缺氧 A2O工艺与 MBR工艺的结合，其特点是在传统的A2O工艺中设置了两段缺氧区（缺氧区和缺氧区II ），在缺氧区 I 内从好氧区回流的 NO- 完全被还3原，实现完全反硝化；而在缺氧区II 内实现内源反硝化，节省外加碳源的投加。大大提高了污水的生物脱氮效率，同时避免了外加碳源，节约运行费用，因此具有很高的价值。 1.2.53AMBR工艺 3AMBR是依据生物脱氮除磷机理，结合膜生物反应器技术特点而形成的具有高效脱氮除磷性能的新型污水处理工艺。其内部流程依次是第I 缺氧池、厌氧池、第 II缺氧池、好氧池和膜池，膜池混合液分别回流至第I 缺氧池和第 II缺氧池

7、。第 I 缺氧池利用进水碳源和回流硝化液进行快速反硝化；接着混合液进入厌氧池进行厌氧释磷，减少了硝酸盐对释磷的影响；第II 缺氧池再利用污水中剩余的碳源和回流的硝化液进一步反硝化脱氮；好氧池内同步发生有机物降解、好氧吸磷和好氧硝化等多种反应，彻底去除污水中的污染物；混合液再经膜过滤出水，实现了对污水中有机物和氮磷的去除。 3AMBR工艺合理地组合了有机物降解和脱氮除磷等各处理单元，协调了各种生物降解功能的发挥，达到了同步去除各污染指标的目的，具有较高的推广应用价值。 1.2.6A/ A2 O MBR工艺 A/A2OMBR工艺属 3AMBR工艺的改进工艺，设置有第I 缺氧区、厌氧区、第 II 缺

8、氧区、好氧区和膜池共5 个处理单元。预处理后的污水首先按比例分配流量分别进入第 I 缺氧区和厌氧区，然后依次重力流入第II 缺氧区、好氧区和膜池，最后通过膜过滤抽吸出水。根据脱氮除磷需要设置有两级回流，第一级回流是膜池的混合液回流到好氧区前端，第二级回流是好氧区的混合液分别回流到第I 缺氧区和第 II 缺氧区，两者之间的流量比例通过回流渠道和调节堰来分配。前置的第I缺氧区，优先最大限度地利用进水碳源快速完成反硝化过程，去除大部分的硝态氮。在第II缺氧区内与部分从好氧区回流过来的富硝酸盐混合液再次混合，在长时间的缺氧条件下，可以发生内源反硝化反应，进一步地去除了污水中的硝态氮。此外，将厌氧区放在

9、第 I 缺氧区之后，使得回流液中硝态氮被充分反硝化，减少了其对聚磷菌的抑制，提高除磷效果。 1.2.7 生化系统形式的选择生化系统形式的选择主要应考虑以下几方面：进水水质情况（如难生物降解有机物浓度、碳氮比、碳磷比等） ；出水水质要求（尤其是对脱氮除磷的效果要求等） ；进水水质水量波动情况；气候条件等。从目前应用的工程经验来看，A2O及其变形强化工艺是众多应用在MBR脱氮除磷工艺中处理效果最为突出，运行管理最为方便，也是最稳定可靠的一类。表 1 介绍了目前各种形式的 A2 O及其改进型的 MBR脱氮除磷组合工艺的应用情况。表 1A2O及其改进型的 MBR组合工艺应用情况工艺内进水工艺形式部流程

10、方式回流方式应用情况厌氧- 缺氧- 好氧- 膜两段回流膜池回流43无锡梅村水处理厂二期工程（ 3.0 10 m/d ）池厌氧单点进水或厌氧、缺氧硝化液、无锡新城污水处理厂二期工程（ 6.0 104 32m/A OMBR或缺氧 -厌氧 - 好氧 -两点进水或三段回流好氧区d）、无锡胡埭污水处理厂二期工程（ 2.3 10膜池回流硝化液43m/d ）厌氧-缺氧 I- 好氧-缺三段两点回流好氧无锡新区硕放污水处理厂二期工程（ 2.0 10 42厌氧、缺氧 I 两点进水区回流硝化液至缺氧3A O/AMBR氧 II -膜池I 和缺氧 IIm/d ）三段两点回流好氧无锡城北污水处理厂四期工程（7.0 104

11、3厌氧-缺氧 I- 缺氧 IIm/dA(2A)OMBR厌氧、缺氧 I 两点进水区回流硝化液至缺氧43-好氧 - 膜池）、四川绵竹汉旺污水处理厂（ 0.8 10m/dI 和缺氧 II）缺氧 I- 厌氧 -缺氧单段两点回流膜池43北京密云再生水厂（3AMBR缺氧 I 、厌氧两点进水回流硝化液至缺氧 I4.5 10 m/d ）、北京怀II-好氧 -膜池43和缺氧 II柔再生水厂（ 3.5 10m/d ）缺氧 I- 厌氧 -缺氧两段两点回流好氧2缺氧 I 、厌氧两点进水区回流硝化液至缺氧无锡太湖国家旅游度假区污水处理厂三期工程A/A OMBRII-好氧 -膜池43I 和缺氧 II（1.75 10 m/

12、d ）2 MBR工艺生化系统参数设计关键技术2.1污泥浓度由于后续通过膜来实现泥水分离，因此较传统活性污泥法可选取较高的 MLSS值。但是，在实际工程应用中发现：在实际进水有机物浓度低于设计进水水质情况下， MLSS值难以达到设计值，通过减少排泥来维持 MLSS值时会造成 MLVSS/MLSS值偏低，导致生化池表面产生大量的浮泥，而且反而降低了生物活性，影响处理效率；由于 MLSS是最基本的设计参数，当实际值与设计值偏差较大时会影响相关设计参数（如 SRT、空气量）的准确度，从而影响了实际运行效果。因此，对于进水有机物浓度较高的工业废水，可选取较高的污泥浓度值（ 10g/L ）以尽量增大有机物

13、去除能力；而对于城镇综合污水处理工程而言，由于进水浓度相对不高，宜选取较低的污泥浓度（ 68 g/L ）。2.2 泥龄对于有脱氮要求的城镇综合污水处理工程， SRT宜根据硝化泥龄和反硝化泥龄来计算确定。需要注意的是：由于系统内的MLSS较高，因此 MBR工艺的泥龄通常较传统工艺长。但实践表明：过长（ 30d）或过短的泥龄均会使膜的TMP增势加剧，而泥龄在20 d左右时 ,跨膜压差增长趋势变缓。因此，泥龄不宜太长，以20 d 左右为宜。2.3污泥负荷对于传统活性污泥工艺而言，通常采用基于 BOD5的污泥负荷作为设计参数，但是，在MBR工艺中，由于 MBR反应器内微生物的结构、种类和生物相的变化使

14、 MBR工艺对有机底物的利用不仅仅局限于进水中的 BOD值，对部分表现为 COD的物质也可以利用，因此采用 MBR工艺处理城市污水时，5Cr不宜采用污泥负荷参数作为设计依据，而应将MLSS和 SRT作为 MBR工艺生物处理单元的主要设计参数。而由 MLSS和 SRT推算出的污泥负荷往往仅为传统活性污泥法污泥负荷的一半左右。较低的污泥负荷一方面说明系统抗进水水质冲击的能力较强，另一方面也说明采用 MBR工艺处理城镇污水时污泥负荷不宜作为主要的设计指标。 2.4水力停留时间（ HRT）由于 MBR系统的 MLSS较高，以 SRT计算确定的生物池的容积较小，相应的所需HRT较短（ 710h）。实践证

15、明，如果考虑到系统有较高的硝化和反硝化处理效果要求时，过短的 HRT将难以保证，因此应适当加大系统的HRT（12h），同时可相应降低 SRT，有利于控制膜污染。 2.5需氧量和供气量由于 MBR反应器内的 MLSS较传统工艺高，其混合液的液膜厚度、污泥粘滞度等会发生变化，由需氧量计算供气量时应调整、 和 C0值，因此， MBR工艺的理论供气量计算值应大于传统工艺。但是，大量工程实践发现，实际生化池供气量小于计算量。分析其主要原因是：为了控制膜表面污堵，需要采用空气擦洗来改变膜丝表面液体的流态，大量的擦洗空气使得膜池内的溶解氧极高（通常其DO值可达 810mg/L）而大比例从膜池到生化池的回流（

16、通常为 400%500%）使生化池所需的曝气风量下降；当实际进水有机物浓度低于设计值时，会造成计算需氧量和实际 MLSS值均低于设计值，实际供气量则会远低于计算值。因此在计算供气量时应充分考虑这些因素，给出一个供气量的区间值，便于进行鼓风机的配置和风量调节控制。3 MBR工艺生化系统布局设计关键技术3.1回流方式根据生化系统形式、硝化液回流的方式和位置不同，MBR的回流有各种不同的方式，见表 1。综合各种回流方式的实际效果，建议：采用膜池回流混合液至好氧区，再由好氧区回流硝化液至缺氧区，因为如果采用膜池回流硝化液至缺氧区的方式，由于混合液富含大量氧气，破坏缺氧条件，导致反硝化反应不充分；如果采

17、用两段缺氧生化工艺，宜采用两点回流方式，因为尽管增加了相应的管渠，但是两区的回流比例可以按照实际运行情况进行分配，以便于充分有效地利用原水碳源和内源碳源来提高系统脱氮效果，减少外加碳源的用量。3.2进水方式由于在城镇污水处理工程中均有较高的除磷脱氮要求，因此大多采用了厌氧 - 缺氧 - 好氧工艺，对于 MBR工艺而言，生物反应池建议采用两点进水方式，即在生物池前设置进水分配渠道和分配调节堰，污水进入到分配渠道后，通过两套调节堰门将原水按照一定比例分配到厌氧区和缺氧区，从而选择优先满足生物脱氮还是生物除磷对进水碳源的需要，而且各区的分配比例还可以根据不同水质条件下生物脱氮和生物除磷所需碳源的变化

18、进行灵活调节。 3.3提升方式由于膜池有效水深较生物池浅，混合液回流有两种提升方式：采用前提升系统，即好氧池出水由泵提升至膜池，膜池的混合液重力回流至生物池；采用后提升系统，即好氧池出水自流至膜池，膜池的混合液通过回流泵提升至生物池。后提升系统较前提升系统提升混合液的流量小，回流泵分别对应各组膜池便于独立检修，但管路系统较为复杂；前提升系统管路系统较为简单，检修维护工作量小，提升扬程较低。在现有的 MBR系统中两种回流方式均有应用。实际工程应用时应根据水位差、膜池分组情况、进水水质和膜组件形式等综合比较确定。3.4好氧区形式传统活性污泥 A2O系统的好氧区构型多为长方形廊道的推流式形式。对于 MBR工艺，其好氧区宜设计成完全混合式，一方面有利于混合液处于良好的紊动，保持悬浮状态，减小因剪切造成的污泥颗粒破解，并提高曝气设备的充氧速率；另一方面，从膜池回流至好氧区的大比例混合液可以实