一体化MBR工艺处理城镇污水的工程设计

摘要：一体化MBR工艺是活性污泥法和膜分离技术的结合，MBR能维持较高的生物量，有效提高污水处理能力和抗冲击负荷能力，膜组件代替了传统活性污泥工艺中的二沉池，可以进行高效固液分离，克服了传统工艺中出水水质不够稳定、污泥容易膨胀等不足，且出水效果好，消毒后可直接回用。结合工程实例介绍了该新型污水处理工艺的流程及主要技术特点。关键词：一体化MBR工艺；膜组件；臭氧消毒EngineeringDesignofIntegratedMBRProcessforMunicipalWastewaterTreatmentAbstract：IntegratedMBRprocessisacombinationofactivatedsludgeprocessandmembraneseparationtechnology．MBRcanmaintainahighbiomassandeffectivelyimprovethesewagetreatmentcapacityandtheresistancetoimpactload．Themembranemodules，asubstituteofthesecondarysedimentationtankinthetraditionalactivatedsludgeprocess，canperformaneffectivesolid-liquidseparation．Somedefects．suchasunstableeffluentquality，easysludgebulkingandsoonintraditionalprocessesareovercame．Theeffluentqualityisexcellent，anditcanbedirectlyreusedafterdisinfection．Thetechnologicalflowandthemaintechnicalcharacteristicsofthenewsewagetreatmentprocessareintroducedwithanengineeringexample．Keywords：integratedMBRprocess；membranemodules；ozonedisinfection膜生物反应器(MBR)是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术，处理效果高效稳定。无锡市硕放污水处理厂二期工程即采用了先进的一体化MBR工艺。一体化MBR池将生化池、膜池、膜设备间以及消毒池等组合为一体，有效节省了占地面积，并降低了工程造价。1工程概况无锡市硕放污水处理厂一期工程(2．0×104m3／d)已建成投产，用于处理硕放镇区及工业园污水。污水规划调整后，硕放污水处理厂收水范围扩大，本次二期工程新建2．0×104m3／d，建成后规模达4．0×104m3／d，远期规模为7．0×104m3／d。出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)的一级A标准。2设计水质3工艺流程本工程采用预处理／A3／O生化池／膜池／臭氧消毒处理工艺，污泥处理采用污泥浓缩脱水一体化工艺。工艺流程如图1所示。4主要构筑物设计本次工程用地按远期规模统一征用，部分土建及设备安装规模按远期设计。4．1粗格栅及进水泵房粗格栅及进水泵房采用格栅间与进水泵房合建的半地下式湿式泵房，钢筋混凝土结构，平面尺寸为18．9m×11．2m。土建按5×104m3／d规模建成，设备按2．0×104m3／d规模安装。粗格栅2台(1用1备)，栅宽为1200mm，栅距为20mm，安装角度为75°；潜水排污泵3台(2用1备)，流量为625m3／h，扬程为150kPa，功率为35kW；螺旋压榨机1套；起重设备1套。4．2细格栅及曝气沉砂池细格栅及曝气沉砂池采用合建形式，为半地下式钢筋混凝土结构，平面尺寸为(11．6m×4．0m)+(20．2m×7．9m)。土建及设备安装均按5．0×104m3／d规模完成。为保证膜处理系统的运行环境，在曝气沉砂池上设置撇油装置；转鼓细格栅2台(1用1备)，栅宽为1400mm，栅距为5mm，安装角度为35°；鼓风机3台，风量为4．1m3／min，风压为40kPa，功率为5．11kW；冲洗水泵2台，流量为12m3／h，扬程为750kPa，功率为5．5kW；桥式吸砂机1套；砂水分离器1套；无轴螺旋输送机1套。4．3精细格栅池为了避免污水中杂质对后续膜处理系统的影响，设置精细格栅池一座，为半地下式钢筋混凝土结构，平面尺寸为4．8m×11．9m。土建及设备安装均按5．0×104m3／d规模完成。安装2台过滤精度为1mm的转鼓式滤孔型细格栅，转鼓直径为1．8m；冲洗水泵2台，流量为12m3／h，扬程为750kPa，功率为5．5kW；无轴螺旋输送机1套。4．4一体化MBR池一体化MBR生化处理系统是污水处理的核心部分，由生化反应池、膜池、膜设备车间组成，其中生化反应池露天设置，MBR膜组件池和所需膜设备放置在车间内。一体化MBR池采用合建形式，为半地下式钢筋混凝土结构，平面布置见图2，设计参数详见表2，土建及设备安装均按2．0×104m3／d规模完成。4．4．1生化反应池生化反应池主要包括厌氧区、缺氧池I、好氧区以及缺氧区Ⅱ，有效水深为6m，总水力停留时间为17．76h。精细格栅池的出水与缺氧区Ⅱ末端的回流污泥混合进入厌氧区，在厌氧条件下聚磷菌完成磷的释放及其活性的恢复。厌氧区出水与好氧区回流污泥混合进入缺氧区I进行反硝化反应完成TN的去除，同时BOD5得到快速降解。缺氧区I出水进入好氧区，并与膜池回流污泥混合，在好氧环境下有机污染物被大量降解、氨氮得以硝化，聚磷菌在此完成对磷的过量吸收。好氧区的出水富含大量NO2-和NO3-进入缺氧区Ⅱ，由于该区外碳源耗尽，反硝化菌以微生物内源代谢为碳源进行内源反硝化，进一步保障TN的去除，出水进入膜池。厌氧区设低速推流器4台，功率为3kW；缺氧区I设低速推流器8台，其中6台功率为3kW，2台功率为4kW；好氧区设低速推流器8台，功率为4kW；缺氧区Ⅱ设低速推流器8台，功率为4kW。缺氧区Ⅱ与厌氧区之间设回流泵2台，流量为860m3／h，扬程为5kPa，功率为2．5kW；好氧区与缺氧区I之间设回流泵2台，流量为1670m3／h，扬程为5kPa，功率为4kW；好氧区设微孔曝气器2090套，通气量为3～5m3／(h&S226;套)。4．4．2膜池膜池设计4格，并列运行，有效水深为4．0m，单格平面尺寸为15．8m×6．25m，前后分别设置进水渠道和回流渠道。缺氧区Ⅱ的出水进入膜池，膜出水汇入集水管中由抽吸泵排出，实现泥水分离。为保证膜组件的正常过水能力，设置3格膜清洗池，以对膜组件进行定期清洗。同时在日常运行过程中对膜组件鼓风，使其周围气水振荡，保持膜表面清洁，同时起到曝气的作用。膜池内共安装膜组件20箱，单个膜箱产水量为1000m3／d、膜面积为1500m2；膜池回流渠道内安装回流泵2台，流量为2000m3／h，扬程为6kPa，功率为7．5kW；剩余污泥泵2台，流量为30m3／h，扬程为188kPa，功率为3．7kW。4．4．3膜设备车间膜设备车间与配电间、臭氧发生间合建，内设抽吸泵、反冲洗泵、CIP泵、真空泵、压缩空气系统、次氯酸钠投加系统、柠檬酸投加系统等配套设备。产水抽吸泵4台，流量为240m3／h，扬程为100kPa，功率为11kW；离心反洗水泵2台，流量为280m3／h，扬程为140kPa，功率为15kW；真空泵2台，流量为120m3／h，压力为5kPa，功率为4kW；空压机2台，流量为0．67m3／min，压力为0．8MPa，功率为5．5kW；压缩空气罐2个，容量为1m3，压力为0．8MPa；冷干机1台，流量为0．8m3／min，功率为0．21kW；CIP泵2台，流量为40m3／h，扬程为150kPa，功率为5．5kW；冷却泵2台，流量为10．8m3／h，扬程为240kPa，功率为1．5kW；柠檬酸、次氯酸钠加药系统各1套；起重设备2套。4．5臭氧消毒池本次工程采用臭氧接触消毒工艺，空气源现场制备臭氧，按2×104m3／d流量配置臭氧发生器1套，设计接触反应时间为20min。设臭氧发生器1台，发生量为2kg／h，臭氧产生浓度为2．3％，功率为34kW；吸附干燥系统l套，流量为4m3／min；冷冻干燥机1台，流量为7rn3／min，功率为1．17kW；空气压缩机1台，流量为2．68m3／min，功率为15kW；储气罐1个，有效容积为0．3m3，工作压力为0．8MPa；接触消毒池上设置尾气破坏系统1套。臭氧发生间和接触消毒池均与一体化MBR池合建。4．6鼓风机房鼓风机房为地面式砖混结构，土建按5．0×104m3／d完成，设备按2．0×104m3／d安装，平面尺寸为63．2m×9．2m。生化池鼓风机3台(2用1备)，风量为75m3／min，风压为75kPa，功率为132kW；膜池鼓风机3台(2用1备)，风量为75m3／min，风压为55kPa，功率为110kW；除磷加药系统1套；起重设备l套。4．7贮泥池贮泥池为半地下式钢筋混凝土结构，土建按5×104m3／d规模建成，设备按2．0×104m3／d安装，平面尺寸为18．9m×9．6m。潜水搅拌器l台，功率为4．0kW。4．8脱水机房脱水机房为地面式砖混结构，土建按5×104m3／d规模建成，设备按2．0×104m3／d安装，平面尺寸为(29．3m×15．2m)+(16．2m×10．4m)。带式浓缩脱水一体机1台，带宽为2m，流量为40～80m3／h，功率为3kW；污泥螺杆泵2台，流量为40～80m3／h，扬程为200kPa，功率为7．5kW；反冲洗泵2台，流量为28m3／h，扬程为600kPa，功率为11kW；水平、倾斜螺旋输送机各1台；污泥料仓1个，容量为40m3；起重设备1套。4．9变电所变电所为地面式砖混结构。新建变电所远期为整个厂区7．0×104m3／d规模供电，近期为一期老厂区及二期新建厂区供电，建成后取消一期现状临时变压箱。变电所设2台1600kVA–10／0．4kV干式变压器。5工艺设计特点①在膜处理系统前设置精细格栅池，并在曝气沉砂池上设置撇油装置，可以保证后期膜处理系统良好的运行环境和处理效果。②本工程生化处理部分采用强化内源反硝化的脱氮除磷A3／O工艺，该工艺在原A2／O基础上增加了第二段缺氧区，第二段缺氧区主要以微生物内源代谢作为碳源进行反硝化，从而保障出水TN值达标。③将生化池、膜池、消毒池合建，改善了水力条件，减小了水头损失，并有效节省了用地面积，降低了工程造价。6工程投资分析本工程总投资为8604．96万元，其中工程直接费为6410．26万元；污水处理厂总运行成本为1．66元／m3，其中经营成本为1．30元／m3。7结论无锡市硕放污水处理厂二期工程已建设完成，目前正在调试运行当中，出水水质稳定达到一级A标准。相对于传统工艺而言，MBR工艺拥有更加高效稳定的处理效果，在污水处理工程中将得到日益广泛的应用。参考文献：[1]王阿华．城镇污水处理厂提标改造的若干问题探讨[J]．中国给水排水，2010，26(2)：19–22．