模块化膜生物反应器(MBR)在农村污水处理中的实践分析

来源:用户上传      作者:张金

　　摘要：在新农村建设不断加快的进程中，农村污水处理安全问题日益突出。本文以农村污水处理为切入点，介绍了MBR的原理和内涵，以及模块化设备的生产应用。并结合农村污水处理项目，对模块化MBR在农村污水处理中的重要性和实践应用进行了简要的分析。
　　关键词：膜生物反应器;MBR;模块化;农村污水处理
　　中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）09-00-01
　　DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.09.022
　　Practice analysis of modular membrane bioreactor （MBR） in rural wastewater treatment
　　Zhang Jin
　　（Fujian Lanshen Environmental Protection Technology Co.，Ltd.，Fuzhou  Fujian 350003，China）
　　Abstract：In the process of accelerating the construction of new countryside， the problems of river pollution and drinking water safety of rural residents have become increasingly prominent. Taking rural sewage treatment as an entry point， this paper introduces the principle and connotation of MBR，and the production and application of modular equipment. Combining with specific rural sewage treatment projects， the importance and practical application of modular MBR in rural sewage treatment are briefly analyzed.
　　Key words：Membrane bioreactor;MBR;Modularization;Rural sewage treatment
　　膜生物反應器（Membrane bioreactor， MBR）是一种新型高效的污水处理工艺。目前已广泛应用于农村污水处理领域。MBR的原理是将污水固体与液体分离，利用微孔膜传递介质，促使污水中的污泥回流至生物反应器中，随后通过生物反应器中氧气的高效利用将污泥分解，最终同水一起排到外界;在MBR的应用中，可装配的模块化MBR在农村污水处理中具有突出的优势。为充分发挥MBR的优良作用，对其在农村污水处理中的应用进行适当分析是必要的。
　　1 MBR的概述
　　MBR主要包括生物反应器、膜组件、泵三个模块。其中膜组件是MBR的核心模块，其功能的差异直接影响了MBR的应用效果。其种类分为萃取MBR和分离MBR等[1]。
　　2 基于MBR的农村污水处理项目概述
　　项目地仰恩大学毗邻泉州市北郊洛江区，与仙公山、仰恩湖相连。总建筑面积约50多万m2。该校区内没有宽阔的道路网路、排水设施较陈旧。虽然在前期污水处理规划期间按照严格要求保护水体。但现阶段该校区污水在没有经过处理的前提下，直接排放，导致该校区周边监测点水体的高锰酸钾指数、溶解氧、BOD5、大肠菌群、总氮、总磷含量严重超标。
　　3 MBR在农村污水处理中的实践
　　3.1 MBR在农村污水处理中应用流程
　　工艺流程及原理：根据本工程污水的性质和污水排放标准要求，在MBR应用过程中，本工程采用化粪池——粗细格栅（8mm+2mm）——厌缺氧组合池——生物接触氧化池——膜生物反应器——人工湿地——消毒——清水池——排放的顺序，进行各构筑物的模块化污水处理设计，依托于成品设备（如：玻璃钢、碳钢等）的定制化生产，应用于农村污水领域。其中厌缺氧组合池在实际应用中，主要包含水解阶段、酸化阶段和反硝化阶段[2]。水解阶段可以将农村污水中含有的复杂高分子有机物转化为小分子物质，通过微生物体外淀粉酶将淀粉分解为麦芽糖及葡萄糖，而酸化阶段可以将小分子物质转化为简单化合物，如醇类、二氧化碳等;反硝化阶段起到反硝化脱氮的功能即将硝酸根和亚硝酸根离子转成氮气;生物接触氧化池主要是利用池内填充填料上的生物膜，经生物氧化作用，将污水中有机物氧化分解。
　　3.2 MBR在农村污水处理中的应用要点
　　首先，在MBR应用中，为保证MBR的应用效果，推荐按平面布置。利用1985国家高程标准，借助重力，促使处理后的污水流经各构筑物。结合站区高程设计及防洪措施同步实施，促使MBR处理阶段水头损失最小。同时为避免管线设置对MBR地面有效利用空间的影响，应优先采用地埋的方式，沿绿化带进行合理设置。
　　其次，在MBR粗细格栅井设置过程中，为保证MBR粗细格栅井可以有效拦截进入生化系统的大块浮渣、杂质、纤维物质等，可在1.98m×1.08m×1.2m的砖混结构格栅构筑物中，进行0.6m×0.8m栅条间隙为8mm的粗格栅、高宽为0.6m×0.8m的栅条间隙为2mm的细格栅的分布设置。
　　再次，在MBR调节池设置的过程中，基于MBR调节池波动水量、不稳定水质的调节功能，可用总有效容积为198m2作为依据，用玻璃钢结构，进行调节池的合理设置。并配置24m3/h的调节池提升泵、液位控制器、调节池流量控制器、调节池搅拌系统等装置。 　　最后，在一体化生化池泥水分离系统的设置过程中，由于其在一定程度上可替代二沉池，且具有增大活性污泥的浓度和停留时间的作用。因此，可设定一体化生化池总有效容积在60 m3左右，水力停留时间在3*60min左右。一体化生化池内部主要设备为MBR膜池微孔曝气系统、MBR膜组件、25m3/hMBR膜池自吸泵、24m3/hMBR膜池回流泵、MBR膜池液位控制器、MBR膜池反冲洗和药洗装置（0.5%盐酸洗和0.5%次氯酸钠洗）[3]。在这个基础上，进行砖混结构的人工湿地、玻璃钢结构的清水池及玻璃钢立式结构的污泥浓缩池的合理设置，并配置鼓风及水泵设备。需要注意的是，在水泵的选择中，应以水泵入水安全、安装便捷、维护费用小等为依据，选择合理的水泵。而在鼓风设备的选择中，应选择具有强制输气功能，且输送时介质不含油、振动频率较小的风机。
　　3.3 装配式模块化设计在农村污水处理实际应用中的要点
　　在实际应用过程中，模块化设备应根据设备容器规格进行流体布水设计;相比于大型污水处理厂，农村污水处理构筑物的各个单元较小，水流的缓流区域占比需要重视，实际应用中有可能会出现设计的厌氧池、缺氧池、好氧池、MBR等单元配水不均，达不到应有的过流时间，导致处理效果不佳;因此，在实际应用中，要考虑沿程均匀布水，引管至构筑物的边角区域，加速该区域水流更替，并依靠水流自身的扰动，加速整体模块单元内水流的均匀交替推流。模块化设备在农村污水处理的实际应用中，应具有“规模效应”。特别是在规模化应用场景下，出厂设备质检是重要环节，对模块化设备应进行严格的出厂试验和抽检。模块化的设备质量（如防水性、设备安装质量等）的稳定;有利于批量化应用于农村污水处理工程，并促进行业及相关部门推行统一的质检标准，加快推行农村污水处理的批量化设计、施工以及运行。
　　3.4 MBR在农村污水处理中应用效果
　　（1）从膜分离过程特点进行分析，物理节流、筛滤等是MBR浊度去除的主要依据。利用生物膜、膜层协同作用，可以有效的去除农村污水浊度。（2）通过生物调节池大分子有机物的降解、MBR浊度物质的截留，可以优化活性污泥去除效果，从而提高有機物去除率。（3）由于MBR阻截了微生物流失，延长了污泥应用效率，使整个污水处理系统具有良好的排泥效果。（4）MBR特有的污泥截留作用，可以削弱异样细菌对溶解氧的消耗。同时利用剪切流动作用，将MBR微生物絮体进行细碎处理，从而有效的去除去氨氮，使污水达标排放。
　　4 总结
　　综上所述，模块化MBR在农村污水处理中的应用具有抗污染、化学性质稳定、易清洁、能耗低、施工快、安装调试方便以及出水效果稳定等优良特点。因此，在农村污水处理项目中相关项目专业人员应结合区域情况，进行以模块化MBR为核心的农村污水处理设施的构建。通过粗细格栅井、调节池、污泥浓缩池、清水池、规范排口等设施的模块化单元的构建，结合水泵、鼓风设备、MBR膜的合理配置，可保证农村污水的有效处理。
　　参考文献
　　[1]武泽轩.膜生物反应器在我国污水处理中应用概述[J].科学技术创新， 2017（29）：84-85.
　　[2]黄向辉.关于膜生物反应器用于农村生活污水处理及回用的分析[J].低碳世界，2017（33）：9-10.
　　[3]樊鹏军，王彦斌，郭晓洁，等.一体化膜生物反应器在生活污水处理中的应用研究[J].内蒙古石油化工， 2017（2）：7-9.
　　收稿日期：2019-06-18
　　作者简介：张金（1983-），男，汉族，本科学历，中级工程师，研究方向为环境工程建设与管理。
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