摘要：城镇污水处理MBR工艺生化系统的设计关键技术具备其明显特征。合适的生物段形式是MBR工艺污水处理工程生化系统设计前所必须考虑的因素，同时也是合理确定生化系统工艺设计参数的关键因素。各段流态及回流、进水、提升方式，也是生化系统布局结合进、出水水质要求所需要充分考虑的因素，在此基础上因地制宜选择安全耐用的设备型号。
关键词：城镇污水处理；MBR工艺；工程设计；关键技术
一、MBR工艺系统构成及分类
膜分离技术和悬浮培养生物处理法(活性污泥法)能够有助于膜生物反应器(MBR)开发出新型水处理工艺。MBR工艺系统主要由膜分离系统和生化系统两部分组成。
1、MBR工艺系统的分类
1.1分置式和一体式
根据膜分离系统和生化系统的相对位置，膜生物反应器可以分为一体式MBR和分置式MBR两种。一体式MBR是将膜组件直接放置在生化系统内，优势是能够节省占地，劣势是不利于膜组件的分组和配套管路的敷设。分置式MBR是将膜组件放置在生化系统之外的单 独的膜池内，优势是运行环境良好，膜组件分组明确，便于独立运行和清洗、检修。
1.2浸没式和管式
管式和浸没式是根据放置位置而定义的两种膜组件。管式是将膜元件装填在膜管内，再设置膜架放置膜管。浸没式是将膜组件浸没于生物反应器或膜池内。
1.3正压式和负压式
负压式MBR和正压式MBR是根据过度推动方式定义的两种MBR工艺系统形式。负压式MBR一般采用浸没式MBR，通过泵的负压抽吸作用得到膜过滤出水。负压式MBR会设置膜擦洗曝气，膜面的错流效果利用曝气时气液向上的剪切力来实现，这样可以减轻膜表面的污染、增加膜表面的紊流。负压式MBR的特点是能耗较低，不需要复杂的支撑膜架，也不需要混合液的错流循环系统。正压式MBR一般采用管式膜，通过料液循环错流运行，泵增压后使生物反应器的混合液进入膜组件，系统处理出水是膜滤液在压力作用下形成，大分子物质和活性污泥会被膜截留。正压式MBR的特点是操作管理方便，运行稳定可靠，容易增设、更换和清洗，缺点是动力消耗较高。
二、MBR工艺膜运行特点
1、进水方式
由于A2/O的厌氧、缺氧、好氧工艺对除磷脱氮处理效果最为突出，为了满足脱氮或者生物除磷对进水碳源的需要，MBR生物反应池一般采用两点进水。即在生物池前设置进水分配渠道，污水进入分配渠道后，通过两套调节堰门可以将原水按照一定比例分配到厌氧区和缺氧区前端，增加系统的灵活性。
2、回流方式
MBR工艺技术是采用硝化液与污泥回流合并的膜分离技术，因此回流比高于传统工艺。在本设计中采用三段回流，即第一段从膜池回流混合液至好氧区前端，第二段将好氧区末端的硝化液回流至缺氧区前端，第三段将缺氧区末端的反硝化液回流至厌氧区前端。由于膜池回流的混合液富含大量氧气，如果采用膜池硝化液直接回流至缺氧区，会破坏缺氧区缺氧环境，导致反硝化反应不充分，因此在这两个工程中均采用三段回流。
3、提升方式
MBR工艺的混合液回流提升方式有两种:第一，前提升系统。即好氧池出水由泵提升至膜池，膜池的混合液重力回流至生物池；第二，后提升系统，即由于膜池有效水深较生化池浅，好氧池出水自流至膜池，膜池的混合液通过回流泵提升至生物池。由于后提升系统较前提升系统提升混合液的流量小、能耗少，因此在这两个实际工程中经过综合比较确定采用后提升系统；第四，由于从膜池回流至好氧区的大比例混合液含有高浓度的DO，需要实现快速混合，同时为了减小因剪切造成的污泥颗粒破碎和提高曝气设备的充氧速率，好氧区内的混合液需保持悬浮状态和良好的紊流状态，因此MBR工艺，其好氧区宜设计成完全混合式。由于城镇综合污水处理工程对脱氮有要求，因此MBR工艺的泥龄通常较传统工艺长。SRT宜根据硝化泥龄和反硝化泥龄来计算确定。
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4、MBR膜池的工艺特性
MBR膜池采用空气擦洗来改变膜丝表面液体的流态，可以防止膜的表面污堵，因此膜池内的溶解氧浓度很高，故从膜池大比例回流到生化池的混合液中含大量溶解氧，使生化池所需的曝气风量降低。同时MBR工艺采用的MLSS浓度较高，故混合液的液膜厚度、污泥粘滞度等与传统工艺不同，参数α、β和C0值在计算供气量时应进行调整，因此MBR工艺的实际生化池供气量小于计算量。
三、MBＲ工艺膜系统设计
1、工艺膜的原材料属性
对组成工艺膜来说最主要的无非是材料部分，它也具有处理污水的最基本职能。工艺膜原材料质量决定着膜系统功能强大与否以及膜系统的完整性。当今的膜材料大多由两种材料组成，分为有机与无机，这两种材料的优点都具有不同的表现形式，并且对污水的处理颇具成效，前者因为是聚合物，比较容易获得，所以其成本基本不高，合成工艺的相对简单使其在制造过程不用浪费大量人力物力，并且在技术方面较为完善，已经具有较强的工业体系，但是有机膜由于自身构成特点，在污水处理过程中会对膜系统组织内部造成一定污染，使其利用率降低，不能反复使用。而无机膜的材料结构组成较为严密，在污水处理中可以抵御污水的腐蚀性以及外在条件对其的破坏，并且具有适应高温的特点，不会因为温度过高而损坏，所以在其强大的构造条件下，无机膜的应用范围基本是污水处理难度较大的工业污水。在我国的技术发展下，已经拥有大批的经过改良合成的稳定性极强的有机膜，并在污水处理中不断加强技术改进，达到对工艺膜原材料的针对性合理利用。
2、膜片的特点
第一，膜片最应该具备的特点就是抗腐蚀性，在膜片的使用过程中要经过大量的冲洗，在冲洗过程中稳定性一定要强大才能避免其损坏；第二，应该具备高密度组成，具有良好的抗冲击能力，在被污水的反复撞击以及空气灌入摩擦时，能够完全适应并不发生损坏。膜片的质量高低可以通过膜系统的损坏程度进行判定，在膜发生破裂时，其强度代表了膜片抵御外来氧化清洗强度，是膜片质量的重要代表。而有机膜与无机膜具有的特点严重影响着膜的质量优劣程度。
3、膜的分类
由于膜的孔径大小的差异，膜分为超滤膜以及微滤膜两种。在MBR系统中，没有一定的数值是固定的，也并不是用来规定孔径大小的，其孔径的衡量并并不是由直径长度决定的，是由膜片对污水的过滤程度决定的，是一个模糊的概念组成。在当代技术发展的同时，并没有任何文件及专业人员可以规定孔径的大小，所以孔径的概念并不重要，重要的是膜片对污水的排污能力。膜片对污水处理具有的形式也是不仅相同的：可以通过膜的构造对污染物进行吸附沉淀，也就是当膜在使用过程中，膜本身形成的分层现象会将无法排出或分解的污染物进行截流并将其固定在网部上方，便于发现及打捞。
4、膜的实际应用
膜在实际应用中，进入污水内部进行处理是最常见的现象之一。中空纤维膜与平板膜是其主要应用技术。其中中空纤维膜的应用范围大多是城市建设中大型工程污水处理，它的优势是稳定性强，占地面积相对较小，合成过程较为简单并成本控制合理等，而劣势也随之而来，此膜的应用需要在进行污水处理之前进行高效能的准备工作，加大了工作难度，在实际运用过程中经过高强度的撞击，其阻力会大大减小，对工作效率具有一定影响。而对平板膜的使用通常频率不高，其优势为平板之间间隙较小，对排污工作可以进行有效控制，对于污染物造成的堵塞现象能力较强，对准备工作要求不高，而缺点是稳定性不高，在使用过程中占用空间较 ，在成本方面对于费用应用增多。
5、膜组件的功能
膜组件是一个系统中的主要组成部分，其组件的构成要考虑的因素很多，其中包括污水处理系统的循环功能，水及空气系统的转换等，这之间
的影响力往往不被大多数人重视。在泥土混杂的污水中，泥土的含量相对较高，膜在一定程度上会被泥土残渣所堵塞，只要通过对膜组件有针对性的进行构造设计，可以减轻这种现象的发生，对此种现象进行有效控制。由此看来，膜组件的合理设计是至关重要的，更需在日后的工作中加强管理，使膜组件内部结构更加优化，并保持泥土的可流动性，使其能够在污水处理过程中不堵塞膜池。
结束语
综上所述，MBR在实际工程中的应用受到膜制造成本偏高以及能耗高这些问题的限制，因此在实际工程中要通过详细的技术经济比较再做出合理的选择。
参考文献
[1]蒋岚岚，张万里，胡邦，等.城镇污水处理工程MBR工艺膜系统设计关键技术[J].中国给水排水,2011(27).
[2]蒋岚岚，胡邦，张万里.MBR工艺在太湖流域污水处理工程中的应用[J].给水排水,20101(1).
论文作者:黎润洪,乔曙光
论文发表刊物:《基层建设》2017年第23期
论文发表时间:2017/11/9
标签：系统论文; 工艺论文; 混合液论文; 污水处理论文; 膜片论文; 生化论文; 组件论文; 《基层建设》2017年第23期论文;