MBR工艺处理污水效果及影响因素分析

1、MBR工艺处理污水效果及影响因素分析膜生物反应器(MBR)工艺结合了污水生物处理技术与膜分离技术的特点，在有机物降解和脱氮除磷等方面发挥出独特的技术优势，使处理水质更加稳定优越，可直接达到深度处理效果，适应目前国内污水排放标准逐步提高的趋势和污水回用的基本要求。由于MBR工艺的规模化应用才刚刚起步，其工程设计和实际运行经验均较少。笔者结合某城市污水处理厂的MBR工艺的运行情况，对影响该系统运行效果的重要因素进行研究探讨，以供相关设计人员参考。1、设计简介该污水处理厂地处太湖流域，属环境敏感地区。污水处理厂的处理对象为约含40%工业废水的城市综合污水，处理规模为5104m3/d。根据原水水质并考

2、虑场地因素和处理要求，主体采用膜生物反应器(MBR)工艺。处理工艺流程见图1。原水先经过20mm的粗格栅后，由进水泵提升到配水井用以分配本期工程的污水，再经6mm网孔型阶梯细格栅进入曝气沉砂池。在曝气沉砂池之后设置1座两级精细格栅池，强化预处理，保护MBR膜系统，安装的两级精细格栅，分别为=3mm转鼓式滤孔型超细格栅和=075mm转鼓式格网型精细膜格栅。其出水进入MBR反应池进行生化反应和固液分离，膜过滤出水经臭氧消毒后部分回用、部分外排。图1污水处理厂工艺流程MBR处理系统的设计参数:生物池有效水深为6m，设计水力停留时间为1073h，其中厌氧区为148h，缺氧区为2h，缺氧区为22h，好氧

3、区为505h，设计污泥负荷为0049kgBOD5/(kgMLSSd)，总泥龄为205d。四个分区的设计污泥浓度分别为32、48、64和8g/L，剩余污泥量为7688kgDS/d，好氧区供气量为350m3/min。膜组件采用PVDF中空纤维膜，平均孔径为01m，设计通量为2226L/(m2h)，膜池设计污泥浓度为96g/L，停留时间为204h，总供气量为450m3/min。2、进、出水水质及运行效果根据实测数据，按照一定的保证概率来确定设计进水水质，并针对MBR工艺的特点，进行了趋势性调整和季节性调整4。设计出水水质执行城镇污水处理厂污染物排放标准(GB189182002)一级A标准。MBR系统

4、的实际进、出水水质见表1。表1MBR工艺实际进、出水水质3、影响膜系统运行效果的指标分析影响该系统运行效果的三个重要指标分别是污泥浓度(MLSS)、温度与进水有机物浓度，对其分别进行分析。3.1MLSS对MBR处理效果的影响取污水处理厂稳定运行的2011年7月12月的运行数据进行分析，好氧池与膜池中MLSS的变化及同期COD和NH3N的去除效果如图2、3所示。图2MLSS的变化与COD的去除效果图3MLSS的变化与NH3N的去除效果由图2和图3可知，尽管进水水质波动较大，但是MBR处理系统的出水水质非常稳定，对COD和NH3N的平均去除率分别为919%和981%。这是因为MBR反应池内维持了较

5、高的污泥浓度，好氧池的平均MLSS为84g/L，膜池的平均MLSS可高达1023g/L以上。随着MLSS的增高，微生物量也就增加，对水质水量的变化适应能力加强，抗冲击负荷能力变强。3.2MLSS对污泥性状的影响由于用膜分离取代了传统工艺沉淀池的重力分离，使MBR工艺反应器内可以维持高达10g/L的污泥浓度，而微生物的结构、种类和生物相也发生了改变。图4反映了该厂MBR系统与前期工程传统工艺氧化沟系统中的MLVSS/MLSS比值的变化情况。图4MLVSS/MLSS比值的变化由图4可以看出，MBR系统中的MLVSS/MLSS比值较传统工艺高，这说明其中的有机性固体物质的含量较传统工艺高，加之由于M

6、BR反应池内的MLSS也较高，使系统对有机污染物的去除效率得到了明显提高。3.3温度对MBR处理效果的影响由于MBR系统中设有化学除磷设施，而且硝化反应受温度的影响最大，因此只讨论温度对有机物和氨氮去除的影响。该污水处理厂位于长江中下游太湖流域，尽管气温高于北方地区，但是由于供暖模式的不同，夏季水温高而冬季水温却明显低于北方地区。月均运行温度在98295之间，最低运行水温为57，全年有3个月的平均水温15。生物除碳反应受温度的影响较小而硝化反应受温度的影响较大。这是因为:生物除碳反应的适宜温度为1535，而亚硝酸菌的最佳生长温度为35，硝酸菌的最佳生长温度为3542，较低的温度会影响硝化反应菌

7、群的活性6。不过，尽管NH3N去除率与温度呈一定的相关性，但是总体去除率仍较高，同期对COD的月平均去除率在924%964%之间，对氨氮的去除率在934%986%之间。分析其原因如下:MBR系统中的高污泥浓度使得参加生化反应的活性污泥总量较大，对温度具有较强的抗冲击能力，这与大庆乘风庄污水处理厂和北小河污水处理厂的运行情况一致，在较高的污泥浓度条件下，降低系统的运行负荷，在较低的水温下仍可保持较高的硝化效率。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，对进一步保障出水水质起到了一定的作用。3.4进水有机物浓度对MBR处理效果的影响在MBR工艺中，由于MBR反应器内微生

8、物的结构、种类和生物相的变化使MBR工艺对有机底物的利用不仅仅局限于进水中的BOD5值，对部分COD物质也可以利用，因此采用COD来分析进水有机物浓度对MBR处理效果的影响。由于反硝化菌和聚磷菌均为异养菌，均要利用有机碳源来维持自身生长，因此有机物浓度是制约处理系统去除氮、磷污染物的关键因素。图5、6分别为该厂MBR工艺自试运行初期至稳定运行期(2010年2月2011年12月)的进水COD与TN和TP去除量的关系。图5进水COD浓度对TN去除量的影响图6进水COD浓度对TP去除量的影响由图5、6可知，当进水COD在218795mg/L之间变化时，对TN和TP的去除量也随之变化，并表现出良好的一致性，但进水COD与TN去除量的相关性比对TP去除量的相关性高。这是因为相对于脱氮而言，磷除了通过生物除磷外还可以采用化学加药沉淀的方法予以去除。因此，当进水总氮浓度较高时，应通过进水分配使更多的原水进入到缺氧区，优先保证脱氮所需的有机碳源。4、结论污水处理厂的运行实践表明，MBR工艺运行效果稳定，出水水质优于设计标准，对COD、BOD5、SS、NH3N、TN和TP的平均去除率分别为919%、967%、985%、981%、647%、958%。MBR工艺生物池的高污泥浓度和膜的高效截留作用使MBR工艺对水质水量的变化适应能力强，抗冲击