城镇污水处理MBR工艺系统选择关键技术

1、MBR工艺系统的分类

        1.1分置式和一体式

        按生化系统和膜分离系统的相对位置，MBR可分为分置式和一体式两种。分置式MBR是将膜组件放置在单独的膜池内，其特点是膜组件分组明确，运行环境良好，便于独立运行和清洗、检修。一体式MBR则是将膜组件直接放置在生化系统内，其特点是节省占地，但是不利于膜组件的分组和配套管路的敷设。

       1.2浸没式和管式

       按膜组件的放置位置，可分为浸没式和管式两种。浸没式是将膜组件浸没于生物反应器或膜池内，管式是将膜元件装填在膜管内，再设置膜架放置膜管。

      1.3正压式和负压式

       按过滤推动方式分，可分为正压式MBR和负压式MBR两种。正压式MBR一般采用管式膜，通过料液循环错流运行，生物反应器的混合液由泵增压后进入膜组件，在压力作用下滤液成为系统处理出水，活性污泥、大分子物质等则被膜截留。

其特点是运行稳定可靠，操作管理方便，易于膜清洗、更换及增设，但动力消耗高。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。同时设置膜擦洗曝气，利用曝气时气液向上的剪切力来实现膜面的错流效果，以增加膜表面的紊流和减轻膜表面的污染。其特点是不需要混合液的错流循环系统，能耗较低，且不需复杂的支撑膜架。

      1.4MBR工艺系统的选择

对于城镇污水处理工程，由于规模一般均在万m3/d以上，考虑到膜组件运行环境、污泥浓度控制、脱氮除磷对DO的控制要求以及降低能耗要求等，一般均采用负压抽吸浸没式分置式MBR工艺。

2、生化系统的形式

       由于目前污水排放标准普遍提高了对脱氮除磷的要求，所以几乎所有的传统脱氮除磷工艺都被应用到了MBR工艺中，如AO、A2O(包括A2O氧化沟)、SBR等。

       2.1SBRMBR工艺

       将SBR与MBR相结合形成的SBRMBR工艺，除了具有一般MBR的优点外，对于膜组件本身和SBR工艺两种程序运行都互有帮助。由于膜组件的截留过滤作用，反应中的微生物能*大限度地增长，利于世代时间较长的硝化及亚硝化细菌的生长繁殖，因此，污泥的生物活性高，吸附和降解有机物的能力较强，同时也具有较好的硝化能力。

       此外，SBR工作方式为除磷菌的生长创造了条件，同时也满足了脱氮的需要，使得单一反应器内实现同时高效去除氮磷及有机物成为可能。与传统SBR系统相比，一方面SBRMBR在反应阶段利用膜分离排水，可以减少传统SBR的循环时间;另一方面，序批式的运行方式可以延缓膜污染。

       2.2A2OMBR工艺

       由A2O工艺与膜分离技术结合而成的具有同步脱氮除磷功能的A2OMBR工艺，进一步拓展了MBR的应用范畴。在该工艺中设置有两段回流，一段是膜池的混合液回流至缺氧池实现反硝化脱氮，另一段是缺氧池的混合液回流至厌氧池，实现厌氧释磷。

A2OMBR工艺中高浓度的MLSS、独立控制的水力停留时间和污泥停留时间、回流比及污泥负荷率等都会产生与传统A2O工艺不同的影响，具有较好的脱氮除磷效率。

      2.3A2O/AMBR工艺

       A2O/AMBR工艺是一种强化内源反硝化的新型工艺，利用MBR内高浓度活性污泥和生物多样性来强化脱氮除磷效果，其内部流程依次为厌氧、缺氧、好氧、缺氧和膜池。该工艺在传统A2O工艺后再设一级缺氧池，在利用进水快速碳源完成生物除磷和脱氮后，利用第二缺氧池进行内源反硝化，进一步去除TN后再利用膜池的好氧曝气作用保障出水。A2O/AMBR工艺是针对进水碳源不足，而同时又有较高脱氮要求的污水处理项目所开发，也是强化脱氮的MBR脱氮除磷工艺。

        2.4A(2A)OMBR工艺

        A(2A)OMBR工艺是两段缺氧A2O工艺与MBR工艺的结合，其特点是在传统的A2O工艺中设置了两段缺氧区(缺氧区Ⅰ和缺氧区II)，在缺氧区I内从好氧区回流的NO3-完全被还原，实现完全反硝化;而在缺氧区II内实现内源反硝化，节省外加碳源的投加。大大提高了污水的生物脱氮效率，同时避免了外加碳源，节约运行费用，因此具有很高的价值。

       2.53AMBR工艺

       3AMBR是依据生物脱氮除磷机理，结合膜生物反应器技术特点而形成的具有高效脱氮除磷性能的新型污水处理工艺。其内部流程依次是第I缺氧池、厌氧池、第II缺氧池、好氧池和膜池，膜池混合液分别回流至第I缺氧池和第II缺氧池。

       第I缺氧池利用进水碳源和回流硝化液进行快速反硝化;接着混合液进入厌氧池进行厌氧释磷，减少了硝酸盐对释磷的影响;第II缺氧池再利用污水中剩余的碳源和回流的硝化液进一步反硝化脱氮;好氧池内同步发生有机物降解、好氧吸磷和好氧硝化等多种反应，彻底去除污水中的污染物;混合液再经膜过滤出水，实现了对污水中有机物和氮磷的去除。3AMBR工艺合理地组合了有机物降解和脱氮除磷等各处理单元，协调了各种生物降解功能的发挥，达到了同步去除各污染指标的目的，具有较高的推广应用价值。

      2.6A/A2OMBR工艺

       A/A2OMBR工艺属3AMBR工艺的改进工艺，设置有第I缺氧区、厌氧区、第II缺氧区、好氧区和膜池共5个处理单元。预处理后的污水首先按比例分配流量分别进入第I缺氧区和厌氧区，然后依次重力流入第II缺氧区、好氧区和膜池，*后通过膜过滤抽吸出水。

         根据脱氮除磷需要设置有两级回流，*级回流是膜池的混合液回流到好氧区前端，第二级回流是好氧区的混合液分别回流到第I缺氧区和第II缺氧区，两者之间的流量比例通过回流渠道和调节堰来分配。

        前置的第I缺氧区，优先*大限度地利用进水碳源快速完成反硝化过程，去除大部分的硝态氮。在第II缺氧区内与部分从好氧区回流过来的富硝酸盐混合液再次混合，在长时间的缺氧条件下，可以发生内源反硝化反应，进一步地去除了污水中的硝态氮。此外，将厌氧区放在第I缺氧区之后，使得回流液中硝态氮被充分反硝化，减少了其对聚磷菌的抑制，提高除磷效果。

2.7生化系统形式的选择

       生化系统形式的选择主要应考虑以下几方面：

      ①进水水质情况(如难生物降解有机物浓度、碳氮比、碳磷比等);

      ②出水水质要求(尤其是对脱氮除磷的效果要求等);

     ③进水水质水量波动情况;

     ④气候条件等。

       从目前应用的工程经验来看，A2O及其变形强化工艺是众多应用在MBR脱氮除磷工艺中处理效果*为突出，运行管理*为方便，也是*稳定可靠的一类。表1介绍了目前各种形式的A2O及其改进型的MBR脱氮除磷组合工艺的应用情况。