A2OMBR工艺在市政工程中的应用分析

A2/0-MBR 工艺在市政工程中的应用分析膜生物反应器（MER）作为一种将膜分离技术和生物处理技术结合而成的新型污水处理工 艺，具有占地省，耐冲击性强， 出水水质优等特点，近年来已在我国市政污水处理领域逐步 推广应用。通过介绍A2/O-MBR组合工艺在市政污水处理厂的应用实例，分析其处理效果、工程投入、运行成本及效益等方面内容，探索MBR工艺运行关键参数和控制要点， 为具体工程的运行提供经验参考。1、材料与方法1.1工程概况本文以无锡地区的一家污水处理厂的实例工程为研究对象。该厂扩建工程采用A2/O-MBR工艺，设计处理能力为3 00 0 0 m3/do 污水厂主要处理附近区域的市政污水及部分工业废水，设计进水水质与研究期 （2012年7月2012年12月）实际水质见表1o污水进入厂区后通过格栅、 沉砂池等预处理后重力流入A2/O生化池，经过生化处理后泥水混合液进入膜池， 通过中空纤维膜分离实现出水。出水一部分作为中水回用，另一部分排放自然水体，工艺流程如图1所示。耳in(rng * L l JTPNUh nTNSS说计进朱4121(155b 63550301空即:it %1S2,1, 450.27SO, 15. 53 書 1表1进水水质itflL #Wrf时机池f图1污水处理工艺流程1.2控制参数A2/O-MBR 工艺的生化池水力停留时间（HRT）为10. 9h,其中厌氧池1. 6h,缺氧池4h,好氧池5.3h。缺氧池至厌氧池污泥回流比为100%,膜池回流至缺 氧池回流比为3 0 0 %4 0 0 %。研究期内，好氧池污泥浓度（MLSS）控制在40006000mg/L，溶解氧（DO）控制在14mg/L。膜组件是A2/O-MBRX艺的核心部件，工程膜系统采用加强型中空纤维膜，膜丝的平均孔径为0. 0 4卩血，平均膜通量2 2. 2 8 L/ （m2-h）,抗拉伸强度可达45 kg。整个膜系统分为4座膜池， 每座膜池含有10组膜箱， 每个膜箱由4 8片超滤膜丝装配成的 元件组成。每个膜池的10个膜箱连接在一起形成一个膜列，直接与透过液母管连接， 透过液母管则通过一个透过液泵将过滤水抽出。整个系统运行通过PLC控制，正常产水过程以间隙方式运行，产水1 1min，停1min。为了防止污染物质粘附在膜丝表面，延长膜组件使用年限， 系统设置水反洗和化学药剂清洗2种清洗方式，每隔12min用出水反冲洗膜丝，耗时30s,反冲洗强度34L/ （m2-h）每周间隔对膜组件进行一次短时间的酸式、碱式维护清洗，耗时约4 0min;每3个月间隔进行一次长时间的酸式、碱式恢复性清洗，耗时约6h。整个过程均在膜池内进行，无需离线清洗。1.3检测项目与分析方法本文研究A2/O-MBRX艺的水质处理效果，检测指标有CODCf、BOD5、总磷（TP）、氨氮（N H+4N）、总氮（TN）、固体悬浮物（SS）、粪大肠菌群数等，并在好氧池和膜池分别采样测量污泥浓度（MLSS），分析方法按照国家标准法。2、结果与分析 2.1处理效果分析2.1.1水质处理效果表2为各项检测指标的处理情况，进水CODCr和EOD5值较低，经过处理出水指标分别都降至2 3mg/L和2mg/L以下；NH+4N处理效果较好，因污水经过好氧池和膜池的两次曝气处理，出水浓度基本都在1mg/L以下，去除率在98%以上。 在11月出水浓度有所偏高， 主要是由于冬季进水水温低，硝化菌的活性受到影响， 后通过加大曝气强度，12 月降至0. 4mg/L;TN 出水基本在1314mg/L，难以进一步 降低，主要原因是进水BOD5/TN比低，在1 .31.9，反硝化效果受到影响；半年间进水TP月均值低于2mg/L,出水TP基本在0.2mg/L以下，只有11月略高，期间厂区向曝气池投加除磷药剂以防进水TP过高；此外，出水SS均低于检测限，因为膜孔径在0.040.10m，颗粒物基本被截留；每周测定的出水粪大肠菌群数也 未检出。项忡7月8 J -I9 H10 J|M ii12 JJ逍水於 COU)20. aitk 2氏92L 222. HCOT 除率 %82.5熬690. 186. 58789.5进水 /ji BOT 】 L 1 J44.34& 345, 25049. 152* 1出水il)i.:n.34L &51,丸1. K7L7a 臨琵%97忆296. 856. 2进水(ttig* ID25,4J1 1130, 53337. 434出水样 NHf-N) me，L_l)0. 1Z心170. 56D651.070. 4除率99. 599. 32989L 29&呂进水 TN)j (mg L_1)28.725.4迪935. 137. 8畑7岀水 (TN) (inf!)12.713.15.014. 113. 513.6TN去陈奉/ %irr00, /48. 454.459. 8鈕964,8进水 p(TF(mg * L_1)】.31L5L5L6L8出水 p(TP) (mg * L )0.12(】05於).J 6ti ZK0t 2TP夬除率%90. S594. 189. 3昭5朋日111 木SSi mg L-1 127&271231272270267出水 M SS mg L 1)表2进出水水质说明：SS出水低于检测限。由上述分析可知，出水水质不仅能稳定达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GE189 1 8 - 2 0 0 2 ) 一级A 标准，还基本达到了城市污水再生利用城市杂用水水质(GB/T 18920-2002 )的要求，部分指标优于规范标准。2.1.2剩余污泥处置由于MBR工艺没有沉淀池， 膜池内的混合液作为剩余污泥直接进入脱水流程。 MLSS过 低会给脱水带来困难， 实际运行中膜池MLSS控制在8000mg/L左右。剩余污泥由膜池污泥泵抽出经调节再采用带式压滤机进行压滤处理，脱水后外运堆肥。出厂污泥含水率均在8 0%左右，半年时间产生污泥约8 6 0 0 m3。2.2费用分析 2.2. 1建设费用该项工程建设投资约9 3 0 0万元，其中膜组件费用近3 0 0 0万元。 折合单位投资3 100元/m3,高于传统工艺投资1000150 0元/m3。因为膜工艺比传统工艺新增膜组件、膜格栅等装置， 常规的鼓风机、污泥回流泵等设备数量也多于传统工艺，设备安装调试较复杂。2.2.2运行维护费用该工程污水处理的运行维护费用约0.9 8元/m3,各项费用统计见表3。由表3可知MBRX艺主要费支出用为电耗，占57%。因膜擦洗需要额外能耗， 强化脱氮除磷的多段回流系统也增加了动力消耗。项目电耗污泥费用设备维修费人工费其他费用成本元(X 566 2山140.070 01表3运行费用统计2.2.3药剂费用药剂消耗主要为系统碳源投加和膜组件的化学药剂清洗2部分。由进水数据可知实际进水CODCr和BOD5浓度偏低， 碳源不足，为保证脱氮效果， 需要外加碳源。在当日出水T N浓度偏高时，厂方会安排人员向系统的缺氧单元投加浓度为9 8.5%的冰醋酸以确保出水达标。研究期内累计投加8 8 2 5 0 kg，折合吨水药耗0. 0 4 9元。化学药剂清洗指通过柠檬酸酸洗和次氯酸钠碱清洗分别清除膜丝表面的有机、无机污染物以增加膜丝透水性能，延长组件使用寿命。 根据膜供应商提供的清洗方案，每一周间隔进行一次维护性酸洗、碱洗以保持膜的透水性能，酸洗使用浓度为2 0 0 0 mg/L的柠檬酸，碱洗采用浓度为2 0 0 mg/L的次氯酸钠；每3个月间隔进行一次高浓度的恢复性酸洗、碱 洗以恢复膜的透水性能， 柠檬酸浓度为2 0 0 0 mg/L, 次氯酸钠浓度为1 0 0 0 mg/L。研究期内累计使用次氯酸钠3 6 0 0 L, 柠檬酸1 9 8 0 kg，折合吨水药耗0.4元。在研究期半年内膜系统清洗效果良好， 组件过膜压差（TMP） 值维持在30kPa 左右的正常水平。在冬季水温偏低， 泥水混合液的粘滞性大， 膜丝易污堵，厂方则会相应延 长清洗时间至8h,确保冬季膜组件的清洗效果。2.3效益分析2.3. 1水处理收费该项工程设计期2 5a, 项目投资回收期15a, 平均污水处理费应达2元/m3才能实现 预期回报。区政府为推广回用水示范工程，在财政上给予一定支持，污水处理费定为2.3 8元/m3，来保证污水厂长期正常运转。2.3.2回用效益投产运行后，厂区的生产用水和大部分办公用水均使用MER出水，自来水用量较投产前节省近4 0%, 2 0 12年下半年节约水费2.5万元。2 0 12年污水厂与附近的一家企业正式签供水合同，每日供水2 0 0 0 m3作为生产冷却用水，协议水价0. 2元/m3，研究期半年内回收水费7.3万元，截止目前已累计供水15 0万m3,在一定程度上加快投资回收。厂方还与区政府签订协议，MER出水用于附近园区道路冲洗和绿化浇灌，已起到良好的示范作用。2.3.3运行节能本工程电耗费用0. 5 6元/m3,较常规城市污水二级处理工艺而言，费用较高，如能合 理控制曝气量可以一定程度降低成本。 该工艺膜池曝气系统设计有双台风机曝气和单台风机 曝气两种模式。采用前者，膜池内DO值经常高于8mg/L,回流液至缺氧池会破坏缺氧环境，影响TN去除。采用后者可以节约能耗，但膜擦洗强度不够易使膜丝堵塞。经过长时间调试，可根据季节不同来调整曝气模式。夏季用一台风机曝气就能满足膜擦洗强度要求。冬季水温低、污泥粘度大，膜丝易污堵，需要两台风机，同时需要降低膜池至缺氧池回流比 来保证脱氮效果，还应减小好氧池的曝气强度。厂方采用这种交替的曝气模式节约电耗。3、结论与建议1）采用A2/OMER工艺处理污水，可使出水稳定达到GB/T 18920-2002的要求。出水可用于冷却、冲洗、浇灌等方面，在缓解水资源短缺方面具有示范作用。2）MBR工艺基建和运行成本高于传统工艺，出水回用能产生效益， 优化运行管理可以降低能耗，是万吨以上规模的MBR市政工程加快投资回收的关键。3）膜系统的管理维护对于MBR工艺的运行至关重要。在实际生产运行中，MBR系统全由PLC自动控制， 设备仪表多出现故障概率大，其中有的故障自控系统中无法显示难以预警，需要定期设备巡检并制定应急预案。同时，诸如出水浊度、TMP值等关键数据则需要实时监控，当出现异常要及时排查尽早解决，避免膜组件出现不可恢复的污堵。此外，水质、设备、人员等因素时有变化，在运行管理过程中不宜完全按照设计参数或供应商建议的方案实施，可在其基础上结合实际，探索适合本污水厂发展的方案。4）规模化MBR工艺在国内推广应用的时间不长，各污水厂的外部条件、 工艺参数各有不同，可借鉴生产经验少。运行参数、水质数据、能耗药耗的分析，与传统污水处理工艺的比 较研究，同类工艺污水厂之间的经验交流学习，对于工程控本节能有着重要意义。