膜生物反应器(MBR)技术在生活污水处理中的应用项目总结

膜生物反应器（MBR）技术在生活污水处理中的应用项目总结红柳林矿业有限公司二〇一〇年五月目录一、概述 (2)1.1项目提出背景 (2)1.2项目的目的、意义 (3)二、组织单位 (3)三、MBR工艺流程及工艺参数 (3)3.1工艺流程 (3)3.2工艺参数的优化 (4)3.3应用情况及分析 (7)四、工程效益 (8)4.1环境效益 (8)4.2社会、经济效益 (8)五、小结 (9)一、概述1.1项目提出背景目前水资源已成为我国经济发展的重要制约因素，许多地区水资源匮乏，对经济建设造成了重要的影响。

在煤炭企业中这一问题更是十分普遍。

据调查，全国86个大型国有重点煤炭企业中有71%缺水，其中40%属于严重缺水，矿区能源开发与水资源紧张的矛盾已经严重制约了煤炭工业的发展。

红柳林矿区位于人均水资源占有量极低的陕北地区，面临的形势更是十分严峻。

矿区在生产和生活过程中产生大量的污水，过去由于技术手段限制，无法直接应用，大量水资源白白排放，进一步加剧用水紧张的矛盾，同时造成矿区周边地表和地下水体严重污染。

生活污水的污染物质成分、含量相对稳定，可生化性较好，日均水量变化不大。

因此将矿区生活污水采用适宜的工艺技术处理后，达到生活杂用水水质标准，可以作为较为稳定可靠的水源进行回用，具有十分重大的经济和社会效益。

根据红柳林矿区初步设计是确定的生活用水量规模，其中80-90%将以生活污水的形式排出。

由于矿区生产、生活的特点，用水集中，时变化系数较大，因此也造成污水排放集中，不同时段排水量区别较大，为了保证生活污水的处理效果及处理站良好安全运行，核算再生回用水处理站全日污水量设计能力为2500m3/天。

处理站设调节池，调节水量变化，处理构筑物均匀进水，设计计算流量Q=105m3/小时。

生活污水可生化（五日生物需氧量/化学需氧量=0.6）比较好，适用于生物处理方法。

就生物处理法而言，运行比较广的有氧化沟法、A2O法（厌氧-缺氧-好氧法）、AO法（厌氧-好氧法）、生物膜法等。

近些年，随着膜技术的发展，以膜生物反应器（Membrane-Bioreactor,简称MBR）为代表的应用技术在污水处理当中特别是在再生水处理领域中得到了越来越广泛的应用。

MBR是一种将膜分离技术与传统污水生物处理工艺有机结合的新型高效污水处理与回用工艺。

这种集成式组合新工艺把生物反应器的生物降解作用和膜的高效分离技术溶于一体，具有出水水质好且稳定、处理负荷高、装置占地面积小、产泥量小、运行管理应简便、灵活，建设费用和运行费用应相对节约等优点。

1.2项目的目的、意义本项研究的目的在于通过对煤矿生活污水浸入式MBR系统的工艺过程进行研究，优化MBR处理工艺的各个工艺参数及技术指标，为今后浸入式 MBR 污水处理系统在煤矿及相关行业生活污水处理中的应用推广提供技术支持。

污水处理后作为再生水回用将具有很大的市场，一方面污水的深度处理可以降低污染物排放总量，符合国家节能减排的政策需求，另一方面可以满足矿内生产生活需要。

在传统的生活污水二级生物处理工艺基础上，尽管已经开发出了一些具有强化氮磷及悬浮物去除功能的深度处理工艺，但其过程复杂，针对性有限，在煤矿，生活污水具有自身的水质特点，基于此特点开发低耗高效的污水深度处理工艺，使水资源能回用到生产生活中，具有很好的现实意义。

二、组织单位本项目经陕煤化集团红柳林矿业公司、北京华宇工程有限公司以及神府南区生产服务公司等相关专家多次讨论研究后，共同确定研究方案。

由北京华宇公司负责施工建设及运行调试。

三、MBR工艺流程及工艺参数3.1工艺流程MBR系统设计处理能力为2500m3/天，分为A、B两套，单套处理量60m3/小时。

工艺流程如图1所示。

图1 MBR工艺流程图MBR系统内，污水依次经过厌氧区、缺氧区和曝气好氧区，通过各区段内的微生物群落的生物降解，完成对水中大部分有机物和氨氮的去除。

再进入到膜池，所含污染物在膜池内进一步降解，通过膜组件分离出水，产水直接到达到回用水标准。

膜池混合液通过混合液循环泵循环回到前面的厌氧区使浓缩活性污泥分配到整个池中。

本系统采用的是浸没式生物反应器工艺，膜块放在单独的膜池中，浸没在生物反应池的混合液中，安装在曝气器上方，借助曝气流引起的上升的气水混合流擦洗膜表面，并促使累积在膜表面的颗粒脱落。

在抽吸出水泵产生的负压下，产水穿过膜而完成过滤处理。

3.2工艺参数的优化（1）曝气池中活性污泥浓度曝气池中活性污泥的浓度是影响污水处理效果的重要指标，在传统的活性污泥法中曝气池活性污泥的浓度一般控制在4g/L6g/L左右，过低影响生化处理的~效果，有机物降解不彻底，过高可能造成污泥膨胀，影响沉降性能及出水水质。

本项研究中，采用微滤膜取代二沉池，所有悬浮物和胶体都被膜分离截留，污泥的沉降性能不会影响到出水水质。

另一方面，膜分离单元增加了曝气池中活性污泥的浓度，提高了生化处理效果，但污泥浓度对膜组件的滤饼层的动态厚度及黏度都有作用，所以污泥浓度对MBR特性有很大影响，针对膜生物反应器的特点，在不同的活性污泥浓度情况下，对出水水质、膜组件的运行状况及出水量进行研究，结果见表1。

表1 污泥浓度对MBR系统的影响注：运行初期单套运行，12月份以后双套运行；抽吸时间设定7分钟。

结果表明活性污泥浓度适用的范围为5g/L12g/L范围内，出水水质能够达~到回用水的标准，膜组件的运行压差15KPa左右，当活性污泥浓度高于12g/L，出水水质也能够达到要求，但膜组件的运行压差开始迅速上升，水量开始减少，12g/L范围内。

故最好控制活性污泥浓度在5g/L~（2）抽吸水泵间歇抽吸时间设定抽吸水泵若连续抽吸，膜表面会堆积污泥的凝聚体和微粒子，并加快压差的上升，故抽吸时间不仅影响膜的运行状态，对抽吸水泵，真空泵，加药清洗及整个处理系统的影响都是非常大的，抽吸时间与膜池的污泥浓度及膜池鼓风机的设置有关，以膜池污泥浓度达到12g/L，鼓风机风量为100Nm3/(m2h)时作为研究对象，改变抽吸时间，测定膜间压差的变化情况，结果见表2。

表2 抽吸水泵间歇抽吸时间对膜间压差及出水量的影响结论：随着抽吸时间的增加，当抽吸时间大于10分钟时，膜间压力上升很快膜间压力大于15KPa,流量大幅降低，不能满足处理水量的要求，且当抽吸时间大于10分钟时，由于膜间压力升高，系统可能通过管路连接处吸入部分空气，造成真空泵频繁启动，以及抽吸水泵由于进口水流断流，发生气蚀现象。

当抽吸水泵抽吸时间控制在7分钟左右，整个系统能够正常运行，膜间压差控制在15KPa 以内。

（3）曝气方法及曝气量MBR膜池曝气既是为微生物提供必要的氧，也是为了提供足够的水力混合以确保对膜组件表面的擦洗。

基于以上双重目的，曝气量既要满足混合所需的曝气量，又要有理想的气泡尺寸，清洗膜所需要的空气量标准为100150Nm3/(m2h),~设计时依次空气量值为基础，但实际运转时，确认活性污泥的DO值（溶解氧含量）和旋回流的状况后，调整空气量，一般控制DO值（溶解氧含量）在2mg/L。

3.3应用情况及分析生活污水处理站工程在工程部的组织下，经过北京华宇公司严格规范的施工建设，以及监理公司、神府南区服务公司质检站等监督部门检验后，已于2009年8月10日正式投入使用。

至今运行已9个多月，处理生活污水达17万余吨。

处理前后的水质经过榆林市环保局化验（结果见表3），出水达到了生活杂用水水质指标，已回用于矿区绿化、消防、洒水等系统。

核心工艺MBR膜处理系统运行稳定正常，通过每周进行一次的药剂清洗，膜运行压力稳定控制在10KPa左右，处于正常范围。

产水量亦符合设计要求。

表3 MBR系统处理前后水质*回用水指标参考《城市污水再生利用城市杂用水水质标准》（GB/T18920-2002）四、工程效益4.1环境效益工程建成后每年污染物消减量为：生物需氧量（BOD）： 155吨5）： 250吨化学需氧量（CODCR悬浮物（SS）： 90吨总氮（TN）： 20吨总磷(TP): 3.5吨4.2社会、经济效益MBR技术作为具有前沿性的新技术，可以保证良好的出水水质，并且实现了污染物零排放，具有良好的社会效益。

目前，生活污水处理站日处理污水量800m3左右，累积污水处理量17.5万吨，再生水目前主要利用于环境绿化、工业消防等。

回用再生水的回用可以减少新鲜水的补充量，月节约用水费用约9万元，具有良好的经济效益。

随着矿区生产规模的逐步扩大，生产、生活用水的需求量也会随之增长。

而通过MBR处理后的回用水，水源水量稳定，水质安全可靠，将会发挥越来越重要的作用。

五、小结红柳林矿区生活污水处理站MBR膜处理技术科研项目的实施，成功解决了矿区生活污水处理和回用的问题。

一方面保证良好的出水水质，达到了污染物零排放；另一方面再生水的回用可以减少新鲜水的补充量，可以节约宝贵的水资源，同时具有良好的社会经济效益。

同时通过对MBR系统的研究优化了工艺参数，控制活性污泥浓度在5g/L12g/L，抽吸时间设定为7分钟，控制膜池溶解氧浓度在~2mg/L。

通过在实验过程的认真观察，对存在问题的处理与总结，使我们对这一具有前沿性新技术的工程应用有了具体的认识与了解，掌握了第一手的技术资料，培养了一批具有相关专业知识的人才，为日后的广泛应用打下了良好的基础。

陕西标远环境工程有限公司二〇一〇年五月七日。