MBR工藝在農(nóng)村生活污水處理中的研究進(jìn)展

吳峰

摘 要：農(nóng)村生活污水的氮元素及磷元素含量較高，需要引入高效的處理工藝不斷提高污水處理的質(zhì)量。文章主要敘述了MBR工藝在農(nóng)村生活污水處理過程中的重要應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：MBR工藝;農(nóng)村生活污水處理;研究現(xiàn)狀;未來展望

中圖分類號(hào)：X703.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1064（2021）09-0-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.09.048

1 農(nóng)村生活污水的特征及處理要求

農(nóng)村生活污水主要來源于餐廚、洗浴、糞便沖洗等過程。除此之外，一些養(yǎng)殖戶排放的污水也是農(nóng)村生活污水的重要組成部分，主要包含COD、氮元素、磷元素、細(xì)菌等成分，若不經(jīng)過專門處理，容易對(duì)居民及生活環(huán)境產(chǎn)生較大污染。在排放方式上，農(nóng)村生活污水主要呈現(xiàn)出水量小，多數(shù)污水規(guī)模小于500 m?/d、變化量較大，峰值集中，難以收集，多數(shù)收集率不足60%、水質(zhì)差異大、雨污混流等特點(diǎn)，但是具備較強(qiáng)的再處理性，能夠滿足各個(gè)部門規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。

在處理農(nóng)村污水時(shí)，各省市制定了各自的排放標(biāo)準(zhǔn)，使污水排放受到水域分區(qū)功能的限制，根據(jù)其中的污染物含量及指標(biāo)，采取分區(qū)分級(jí)排放的方式。在處理污水時(shí)，通常需要采用集中處理的方式，在經(jīng)過專門處理及運(yùn)輸后進(jìn)行再利用，減少生活污水對(duì)居民環(huán)境的影響，解決處理困難、出水水質(zhì)差等一系列的問題，在提效節(jié)能方面具有較為重要的應(yīng)用。

2 農(nóng)村生活污水處理現(xiàn)狀分析

2.1 農(nóng)村環(huán)?；A(chǔ)薄弱

環(huán)保積極性不足。通常來講，農(nóng)村居民的知識(shí)水平較低，環(huán)保意識(shí)薄弱，因收入等原因，對(duì)環(huán)保投入較為淡漠。在施工過程中，其會(huì)因影響日常生活生產(chǎn)而產(chǎn)生抗拒心理，導(dǎo)致農(nóng)村污水處理工程的推進(jìn)較為困難。

基礎(chǔ)設(shè)施不足。由于對(duì)農(nóng)村污水處理的關(guān)注與投入不足，我國現(xiàn)階段90%以上的農(nóng)村地區(qū)未實(shí)現(xiàn)雨污分流，管網(wǎng)布置混亂。特別是管網(wǎng)方面，管徑及高差差異巨大，無法對(duì)現(xiàn)有管路直接并網(wǎng)，自動(dòng)引流至污水廠。

運(yùn)行管理能力不足。污水處理是一項(xiàng)跨多學(xué)科的處理工程，需有環(huán)保、微生物、機(jī)械及水力等相關(guān)專業(yè)人士管理指導(dǎo)。現(xiàn)農(nóng)村污水廠的管理人士多為非相關(guān)專業(yè)人士，在水質(zhì)變化等突發(fā)情況時(shí)處理能力不足。

2.2 污水處理標(biāo)準(zhǔn)尚不完善

目前，大多數(shù)省市都制定了各自的農(nóng)村生活污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)排放環(huán)境的不同，將排放標(biāo)準(zhǔn)劃分為一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，甚至三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。由于農(nóng)村以離散型分布為主，各村落污水量大小差異巨大，多數(shù)為50 m?/d～500 m?/d，且農(nóng)村污水存在的主要問題是富營養(yǎng)化嚴(yán)重，氮元素及磷元素含量較高。為了降低處理成本，還需要根據(jù)不同的處理量來進(jìn)一步優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)，確保污水處理過程所需的成本在可控范圍內(nèi)，以促進(jìn)農(nóng)村污水處理持續(xù)發(fā)展。

2.3 污水處理技術(shù)

隨著我國對(duì)農(nóng)村生活污水的不斷重視與投入，農(nóng)村生活污水處理技術(shù)也在不斷改進(jìn)。根據(jù)農(nóng)村生活污水的特性，我國發(fā)展出了十多種處理技術(shù)及5種主要處理工藝。包括地埋A/O-人工濕地工藝、地埋A/O-生態(tài)塘工藝、地埋A2/O-人工濕地工藝、生物滴濾-人工濕地工藝、一體化MBR工藝等。

以上幾種主流工藝，均能很好地處理污水，使污水達(dá)標(biāo)排放。但人工濕地及生態(tài)塘工藝對(duì)地形及土地的要求較高，一體化MBR工藝對(duì)自控與設(shè)備管理的要求較高[1]。

3 MBR工藝農(nóng)村污水處理程序探析

3.1 污水處理涉及的構(gòu)造物

MBR工藝一般流程的構(gòu)造物為粗細(xì)格柵井、初沉池、調(diào)節(jié)池、提升池、缺氧厭氧池、MBR好氧膜池、污泥池、脫水間、輔助設(shè)備房等。

農(nóng)村污水由于處理量少，早中晚瞬時(shí)流量量大，在構(gòu)造物的選擇上需要考慮抗沖擊能力與后續(xù)連續(xù)運(yùn)行能力。根據(jù)目前多數(shù)小型污水廠的經(jīng)驗(yàn)，一般將初沉池設(shè)計(jì)為氣浮+沉砂+調(diào)蓄池模式。在處理工藝構(gòu)筑物上，可采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、玻璃鋼結(jié)構(gòu)、工程塑料等高強(qiáng)度耐腐蝕結(jié)構(gòu)形式。構(gòu)筑物的排布可根據(jù)工藝流程及地形進(jìn)行合理布置，可將若干個(gè)相關(guān)構(gòu)筑物合成一個(gè)大構(gòu)筑物或一個(gè)設(shè)備，以減少連接管路等。

構(gòu)造物宜采用地埋式或半地埋式，且每個(gè)處理單元宜采用封閉式或半封閉式，既可以減少溫度等環(huán)境對(duì)處理工藝的影響，又可以減少構(gòu)造物對(duì)周圍環(huán)境的影響。

由于農(nóng)村污水廠管理水平的限制，MBR工藝污水廠設(shè)備宜采用操作簡(jiǎn)易或可遠(yuǎn)程監(jiān)控的全自控形式。設(shè)備操作簡(jiǎn)單易懂，在現(xiàn)場(chǎng)人員協(xié)助下，可由專業(yè)人員遠(yuǎn)程操控。

3.2 農(nóng)村生活污水處理過程中的MBR工藝探析

MBR工藝運(yùn)用膜單元分離和生物處理的過程，完成對(duì)農(nóng)村污水的凈化，在污水處理領(lǐng)域具有極為重要的應(yīng)用。農(nóng)村生活污水處理因各類條件限制，宜采用倒置A2O+MBR膜工藝模式。MBR工藝一般流程如圖1所示。

MBR工藝在城鎮(zhèn)污水處理中具有較好的處理效果，在農(nóng)村污水中采用類似工藝流程也將會(huì)有不錯(cuò)的效果。但城鎮(zhèn)污水相較于農(nóng)村污水，資金投入更多，管理更強(qiáng)，設(shè)備更先進(jìn)。因而在農(nóng)村污水的應(yīng)用中不能照搬城鎮(zhèn)污水工藝，需要對(duì)有些工藝節(jié)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化或強(qiáng)化，以更適應(yīng)農(nóng)村污水特色及更節(jié)約成本。

我國農(nóng)村普遍存在自建化糞池?；S池具有一定的水解酸化功能，可作為最初的預(yù)處理階段，可在初期有效降低COD、氮元素、磷元素濃度及減少大型固體污染物，防止管網(wǎng)堵塞，有利于污水廠的集中收集與來水水質(zhì)的穩(wěn)定。

根據(jù)農(nóng)村污水特點(diǎn)，初沉池應(yīng)采用氣浮+沉砂+調(diào)蓄池模式。農(nóng)村污水中會(huì)存在少量的油污，油污中往往含有機(jī)油、礦物油等難溶解降解的工業(yè)油。這類油污會(huì)粘附在膜表面或生物膜表面，降低膜通量與生物膜活性。油污還會(huì)與膜表面無機(jī)鹽垢結(jié)合成膠黏性油垢，進(jìn)一步降低膜的處理效率。在一個(gè)周期內(nèi)，膜通量可降低60%以上，簡(jiǎn)易反洗后，膜通量也無法100%恢復(fù)。采用氣浮+沉砂+調(diào)蓄池模式的初沉池，可減少油污及鐵離子對(duì)MBR膜的污染，減少膜壽命的衰減與沖洗頻率。含氣的初沉水進(jìn)入調(diào)節(jié)池內(nèi)，使調(diào)節(jié)池具備了部分缺氧池功能，可有效降低后面缺氧池的容積[2]。

pH值對(duì)微生物降解具有重要影響，需對(duì)每個(gè)階段的pH值進(jìn)行監(jiān)控。在厭氧段，適宜的pH值為6～8;在缺氧段，適宜的pH值為6.5～7.5;在好氧段，適宜的pH值為7.5～8.5。特別是在MBR好氧段，適宜的pH值可以減少微生物胞外聚合物在膜上的沉積，可減少膜的污染。

4 污染物重點(diǎn)處理過程研究

4.1 關(guān)于強(qiáng)效脫氮除磷的相關(guān)研究分析

倒置A2O+MBR膜模式，充分結(jié)合了倒置A2O的脫氮除磷功能和膜池的硝化過濾能力，展現(xiàn)出了極大的優(yōu)勢(shì)。目前，污水處理標(biāo)準(zhǔn)變得不斷嚴(yán)格，需要不斷深入研究MBR技術(shù)，獲得更好的處理效果。由于生活污水中C/N比較低，往往低于8，脫氮除磷效率受到極大阻礙。為了能夠使脫氮除磷效率滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，需要合理利用碳源，提高碳的循環(huán)利用效率，并選擇合理的水力停留時(shí)間、曝氣強(qiáng)度及回流比，以達(dá)到更好的脫氮效果。

4.2 關(guān)于膜清洗的相關(guān)研究分析

在應(yīng)用MBR技術(shù)時(shí)，容易產(chǎn)生膜污染現(xiàn)象，所以高效的膜清洗對(duì)提高污水處理效率及質(zhì)量來說具有重要作用。目前，主要分為常規(guī)物理清洗和定期化學(xué)藥洗。物理清洗采用水反洗、氣水反洗、空曝氣振洗、物理搓洗等多種方法。在遇到重度污染問題時(shí)，需運(yùn)用化學(xué)清洗方法，在酸、堿、活性劑及絡(luò)合劑等各種藥劑的作用下完成強(qiáng)效清洗。藥洗時(shí)，往往采用1%左右的檸檬酸，0.5%左右的次氯酸鈉，0.5%左右的氫氧化鈉對(duì)膜組進(jìn)行浸泡清洗。在進(jìn)行維護(hù)清洗時(shí)，應(yīng)避免拆除膜組件，避免反洗廢水的二次污染，使用高效清潔的清洗劑和更高效的物理方法，使MBR膜在高滲透性效用下工作，不斷提高微生物的工作能力，延長生物膜的使用時(shí)間。

5 MBR技術(shù)在農(nóng)村生活污水處理中的展望分析

MBR技術(shù)能夠使農(nóng)村污水經(jīng)過處理后具有穩(wěn)定的水質(zhì)，有效降低難降解有機(jī)物的含量，提高處理質(zhì)量。同時(shí)，該工藝所需的設(shè)備均具有小型特點(diǎn)，占地面積較小，且具有較高的智能化，能完成自動(dòng)化控制過程。該技術(shù)通常需要在一體化設(shè)施的幫助下完成，提高了排放污水的質(zhì)量，使其具有良好的特性。但是，目前MBR技術(shù)耗能較高，膜污染發(fā)生的可能性較大，技術(shù)人員需要加大研發(fā)力度，不斷完善并擴(kuò)大該技術(shù)的應(yīng)用范圍[3]。

6 結(jié)語

綜上所述，MBR技術(shù)在處理農(nóng)村生活污水過程中具有重要作用，具有較強(qiáng)的抗沖擊能力，能夠確保出水水質(zhì)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在處理時(shí)，可以根據(jù)不同地區(qū)的實(shí)際情況選擇相應(yīng)的膜處理方法，提高處理污水的質(zhì)量，降低處理成本，提高處理過程的簡(jiǎn)便性，擴(kuò)大該技術(shù)的運(yùn)用范圍，充分發(fā)揮其潛力。

參考文獻(xiàn)

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