MBR膜工藝在黑臭水體旁路應(yīng)急處理中的應(yīng)用

丁素云，孟冠華, ，劉寶河

（1.安徽工業(yè)大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院；2.教育部生物膜法水質(zhì)凈化及利用技術(shù)工程研究中心，安徽馬鞍山 243000）

前言

安徽省某風(fēng)景湖位于市區(qū)公園境內(nèi)，占地77 000 m2，雨水匯水面積約650 hm2，周邊住宅小區(qū)眾多，存在大批雨污混接管道。長期以來，雨季大量混合污水溢流進(jìn)入湖內(nèi)，造成湖水嚴(yán)重污染。在市黑臭水體排查行動中，該風(fēng)景湖被認(rèn)定為輕度黑臭水體，相關(guān)部門采取了截污納管、雨污分流、環(huán)保清淤、活水循環(huán)、曝氣復(fù)氧和生態(tài)修復(fù)等措施對其進(jìn)行綜合治理。由于湖體周圍部分小區(qū)內(nèi)雨污管道混接、錯(cuò)接現(xiàn)象較為嚴(yán)重，管網(wǎng)改造工程十分復(fù)雜，短期內(nèi)無法徹底實(shí)現(xiàn)雨污分流，因此設(shè)計(jì)新建一座調(diào)蓄池，在風(fēng)景湖周邊管網(wǎng)改造完成后專門收集儲存雨季降水，旱季時(shí)給風(fēng)景湖提供補(bǔ)給，而在管網(wǎng)改造期間則主要儲存雨污混合污水，并泵提至市政污水管網(wǎng)進(jìn)行處理，以免湖水再受污染返黑返臭，同時(shí)提升水體透明度，促進(jìn)湖內(nèi)水生態(tài)構(gòu)建。

調(diào)蓄池運(yùn)行結(jié)果顯示，旱季其可收納約3 000 m3/d 的污水并排至市政污水管網(wǎng)。而雨季，特別是大雨、暴雨后，周邊市政污水管網(wǎng)負(fù)荷過高無法及時(shí)排水，導(dǎo)致調(diào)蓄池內(nèi)污水直接溢流入湖，嚴(yán)重影響了湖內(nèi)水質(zhì)及水生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建。因此，有必要設(shè)置一套旁路應(yīng)急處理系統(tǒng)，在公園外圍管網(wǎng)改造完成前，雨季時(shí)處理調(diào)蓄池內(nèi)雨污混合污水，控制溢流污染，改善水體水質(zhì)，保障湖內(nèi)水體穩(wěn)定消除黑臭；旱季時(shí)繼續(xù)運(yùn)行，處理池內(nèi)收集的生活污水，減輕下游污水處理廠的負(fù)荷。在管網(wǎng)改造完成后，該系統(tǒng)可移至湖體水質(zhì)較差處繼續(xù)進(jìn)行應(yīng)急處理，提升水質(zhì)。

1 處理規(guī)模及設(shè)計(jì)水質(zhì)

1.1 處理規(guī)模

調(diào)蓄池有效容積為10 000 m3，由于現(xiàn)場用地十分緊張，結(jié)合雨季和旱季調(diào)蓄池實(shí)際運(yùn)行情況，確定本項(xiàng)目處理規(guī)模為2 500 m3/d。

1.2 設(shè)計(jì)水質(zhì)

在雨季，由于降水對地面及管道沉積物的沖刷作用，初期雨水中常含有大量懸浮物及顆粒物，污染較為嚴(yán)重，而后期雨水污染程度較輕，因此，溢流混合污水水質(zhì)變化范圍通常比較大[1,2]。對調(diào)蓄池內(nèi)混合污水進(jìn)行連續(xù)多次取樣檢測，在確保污染負(fù)荷達(dá)到最大時(shí)設(shè)備仍能正常運(yùn)行的條件下，確定本項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)，如表1 所列。

風(fēng)景湖屬于輕度黑臭水體，治理目標(biāo)為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。本項(xiàng)目出水作為風(fēng)景湖的補(bǔ)充水源，需保障水體消除黑臭及提升水體透明度，結(jié)合進(jìn)水水質(zhì)，綜合考慮用地面積及經(jīng)濟(jì)效益等因素，在湖塘周圍管網(wǎng)改造完成前，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)出水水質(zhì)指標(biāo)參考《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）一級A標(biāo)準(zhǔn)（除TN）。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)

2 工藝設(shè)計(jì)

2.1 工藝流程

根據(jù)本工程的實(shí)際情況，經(jīng)過多次比選，最終確定采用抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、出水水質(zhì)穩(wěn)定、SS 去除率高、同時(shí)占地面積小的AO+MBR 膜法為主體處理工藝，具體流程見圖1。調(diào)蓄池污水經(jīng)泵提升至過濾系統(tǒng)，首先截留較大懸浮物及顆粒物，保護(hù)后續(xù)處理單元正常運(yùn)行。過濾后污水自流進(jìn)入生物處理單元，包括缺氧池、好氧池和MBR 膜池，在MBR 膜池前投加PAC 藥劑，可在生物處理單元同時(shí)實(shí)現(xiàn)有機(jī)污染物的降解、氨氮的硝化及總磷的去除，處理出水達(dá)標(biāo)排放至湖內(nèi)。膜池混合液部分回流至缺氧池，剩余污泥通過糞車定期抽吸運(yùn)送至附近污水處理廠進(jìn)行脫水處理。

圖1 工藝流程圖

2.2 設(shè)計(jì)參數(shù)及特點(diǎn)

配置5 套一體化設(shè)備，單套處理量為500 m3/d，設(shè)計(jì)尺寸16.0 m × 3.0 m × 3.0 m，HRT：5.6 h，污泥濃度6 000 mg/L，回流比100%。

采用新型生物過濾填料代替?zhèn)鹘y(tǒng)格柵，攔截較大漂浮物和固體顆粒物，避免砂礫及一些較硬的懸浮物損壞膜元件。生物過濾填料安裝方便節(jié)省空間，同時(shí)兼具吸附除臭的作用，不會影響公園周圍的環(huán)境。主體處理工藝為AO+MBR 膜法，采用膜分離技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)二沉池，可實(shí)現(xiàn)高效固液分離，出水SS 及濁度較低[3,4]，可有效提升水體透明度，促進(jìn)湖內(nèi)水生植物生長。MBR 池中的膜組件可高效截留微生物，維持好氧池中較高的污泥濃度，延長污泥齡，提高有機(jī)污染物及氨氮的降解效率，同時(shí)減少污泥產(chǎn)量[5]。

3 工程投資及應(yīng)用效果

一體化設(shè)備正常運(yùn)行費(fèi)用142.42 萬元/年，主要包括電費(fèi)、藥劑費(fèi)、人工費(fèi)、污泥處置費(fèi)及維護(hù)費(fèi)等，噸水處理費(fèi)用為1.56 元。

投入使用半年多以來，一體化設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，對雨季及旱季較大的水質(zhì)變化具有較好的適應(yīng)性，系統(tǒng)出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到設(shè)計(jì)要求，其中COD 及NH3-N 濃度在旱季達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，而雨季則可達(dá)到Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，具體數(shù)據(jù)見表2。本應(yīng)急處理設(shè)施建成后，實(shí)際污泥產(chǎn)量較少，主要通過糞車每月抽吸一次運(yùn)至附近污水處理廠進(jìn)行脫水處置，待含水率降至80% 以下后運(yùn)至城市污泥處置中心處理。MBR 膜運(yùn)行狀態(tài)良好，可半年采用檸檬酸和次氯酸鈉對其清洗一次，檸檬酸和次氯酸鈉的用量分別為2 mg/L 水及4 mg/L 水。除磷藥劑PAC用量為20 mg/L水。

表2 旁路應(yīng)急處理設(shè)備實(shí)際進(jìn)、出水水質(zhì)

4 結(jié)論及建議

采用AO+MBR 一體化設(shè)備對風(fēng)景湖旁調(diào)蓄池內(nèi)混合污水進(jìn)行旁路應(yīng)急處理，系統(tǒng)運(yùn)行效果良好，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，極大地改善了入湖水質(zhì)，并減輕了下游污水處理廠的負(fù)荷。

根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)提出如下幾點(diǎn)建議：

（1）冬季MBR 膜的運(yùn)行水量會下降20% 左右，運(yùn)維人員需加強(qiáng)日常維護(hù)。

（2）設(shè)備移動過程中應(yīng)著重注意對膜的保護(hù)。

（3）生物過濾系統(tǒng)需定期通過放空管排放截留的懸浮物。