倒置A2／O+MBR處理礦區(qū)生活污水的運(yùn)行特性

趙曙光1，姜志琛2，樊耀波·，吳瓊3，魏源送，，劉曉霞。

(1．中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心，北京100085； 2．中國(guó)礦業(yè)大學(xué)dE京)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，北京100083
3一E京碧水源科技有限公司，北京102206； 4．汾西宜興煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西孝義032302)

摘要：介紹了倒置A2／O+MBR工藝處理礦區(qū)生活污水工程的設(shè)計(jì)與調(diào)試，考察了工藝的運(yùn)行特性、膜污染控制方
法及效果。結(jié)果表明，倒置A2／O+MBR X-藝處理生活污水的效果穩(wěn)定高效，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，出水COD、SS、
NH，一N、TN、TP、BOD；等主要水質(zhì)指標(biāo)可達(dá)到和優(yōu)于國(guó)家城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB 18918--2002)一級(jí)
A標(biāo)準(zhǔn)；MLSS質(zhì)量濃度在9 000 mg／L以下，保持SRT為30 d條件下，在線清洗和體外化學(xué)清洗可保證污水處理系
統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。倒置A2／O+MBR工藝處理礦區(qū)生活污水具有較大的適用性，可大規(guī)模推廣應(yīng)用。

關(guān)徹：倒置A2／O；MBR；礦區(qū)生活污水；膜污染


中圖分類號(hào)：X799．3；TQ028．8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1
000—3770(2013)06—0121．004


與常規(guī)A210(厭／缺／好氧)工藝相比，倒置
A2／O工藝(缺／厭／好)具有更優(yōu)的脫氮除磷效果，
并且由于只有一個(gè)污泥回流，可大大減小運(yùn)行能耗。
倒置A2／O工藝已應(yīng)用于實(shí)際工程的改造，取得了良
好的經(jīng)濟(jì)效益[14]。
倒置A2／O—MBR(厭／缺／好氧一膜生物反應(yīng)
器)組合工藝，具有結(jié)合倒置Az／O和MBR兩工藝
優(yōu)勢(shì)、彌補(bǔ)相互自身不足、可取得更好處理效果和減
少工程占地面積的特點(diǎn)。在生活區(qū)用地緊張，污染源
復(fù)雜且嚴(yán)重，排放標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格的礦區(qū)尤其具有適
用性。但目前此工藝研究大多處在小試階段，倒置
A2／O—MBR工藝在煤礦礦區(qū)生活污水的應(yīng)用尚未見(jiàn)
報(bào)道。本文就倒置A2／O—MBR組合工藝處理礦區(qū)生
活污水設(shè)計(jì)、調(diào)試、運(yùn)行、膜污染控制方法及效果進(jìn)
行探討，對(duì)排泥和膜清洗技術(shù)維護(hù)系統(tǒng)的正常穩(wěn)定
運(yùn)行效果進(jìn)行了考察lSl，獲得了該工藝的關(guān)鍵設(shè)計(jì)、
運(yùn)行和膜污染控制參數(shù)。研究結(jié)果可為倒置
A2／O—MBR工藝研究及在礦區(qū)生活污水處理中的規(guī)
�；�推廣應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)參考。


1廢水來(lái)源及水質(zhì)水量
本文研究的倒置A2／O—MBR工程設(shè)計(jì)污水處
理能力：450 m3／d，設(shè)計(jì)平均運(yùn)行流量20 m3／h；原水
來(lái)自某礦區(qū)的生活污水，水質(zhì)指標(biāo)：COD為350～
400 mg／L；BOD5為150～200 rag／L；NH3-N質(zhì)量濃
度為15～30 mg／L：TP質(zhì)量濃度為1～3 mgm；SS質(zhì)
量濃度為1004200 mgm；pH為6．5～9。出水經(jīng)紫
外消毒后的水質(zhì)要求達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[6]中的一級(jí)A標(biāo)
準(zhǔn)，可回用于廠區(qū)綠化、沖洗地面等雜用水。
2工藝設(shè)計(jì)
2．1工藝渡程
廢水處理的工藝流程圖如圖1所示。
污泥排出及處置污泥回流唾}咂殛圈崞—砷l。謇徽，
籬渠—豳慳型圃一匝圃卜鹵
f哩寸麗閌鱉叮
圖1 倒置A2／O—MBR礦區(qū)生活污水工藝流程
Fig．1 Flow diagram ofthe inverted A2／O—MBR process for
treatment ofdomestic sewage in a mining area
工藝流程：生活污水經(jīng)自動(dòng)機(jī)械格柵機(jī)后進(jìn)入
集水井內(nèi)，集水井的污水經(jīng)一級(jí)提升泵進(jìn)入設(shè)有水
下攪拌機(jī)的調(diào)節(jié)池，再經(jīng)二級(jí)提升泵，通過(guò)毛發(fā)聚集
器與MBR池回流污泥匯入DN400管道混合器，經(jīng)
充分混合后流入缺氧池前端，再經(jīng)厭氧處理后進(jìn)入

收稿日期：2012．12—12


基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金“MBR流場(chǎng)、傳質(zhì)與能耗的相互關(guān)系研究”(51278483)；院地合作項(xiàng)目“新型低能耗膜生物反應(yīng)器污水資
源化工程應(yīng)用”(50678168)
作者簡(jiǎn)介：趙曙光(1975--)，男，博士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)榈V井水處理及MBR技術(shù)的工程應(yīng)用；E-mail：zs92509@126．com
聯(lián)系作者：樊耀波，研究員；E—mail：ybfan@rcees．a(chǎn)c．ca


122 水處理技術(shù)第39卷第6期
好氧MBR池，形成倒置A2／O工藝流程。
2．2主要構(gòu)筑物
主要構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1，其中地下設(shè)備
間為供水設(shè)備安放之處。工程占地總面積為121 m2，
處理噸水占地面積僅為O．27 m2／d。
表l倒置A2／O-MB主要單元設(shè)計(jì)參數(shù)
Tab．1 The structural parameters of main tanks in the inverted
A2／O—MBR process
2．3主蔓設(shè)魯
機(jī)械格柵：HF300，流量30 m3／11，1個(gè)，進(jìn)水口，1
用；毛發(fā)聚集器：MF．50，流量50 m3／h；2個(gè)，調(diào)節(jié)池
頂，l用1各；一級(jí)提升泵：WQ2120．202，流量20
m3／h，楊程9m，功率1．1kW，2個(gè)，集水井內(nèi)，1用1各；
二級(jí)提升泵：WQ2120．202，流量20m3／h，楊程9 m，功
率1．1 kW，2個(gè)，調(diào)節(jié)池內(nèi)，1用1備；混合液回流泵：
WQ2175．412，流量80 m3，11，楊程9 m，功率4 kW，2
個(gè)，MBR池內(nèi)，l用1備；污泥泵：WQ2120．201，流
量10 m3／h，楊程9 m，功率1．1 kW，2個(gè)，MBR池內(nèi)，
l用1備；膜抽吸泵：GMP31—50，流量12 m3／h，楊程
8 m，功率0．75 kW，4個(gè)，清水池頂，2用2各；膜組
件：SADFl5，1．2mxl．4mx2．5m，2組，MBR池，2用；在
線清洗裝置：SZ037，中1．1 mxl．2 m，PE，2座，厭氧池
頂，1用1備；PAC加藥裝置：AHA32，多1．1 mxl．2 m，
PE，2個(gè)，厭氧池頂，1用1備；鼓風(fēng)機(jī)：XSR一80，流量
3．5 m3／min，ap=49 kPa，功率5．5 kW，3個(gè)，缺氧池
頂，2用1備；紫外消毒器：UTX．WWM一18V，流量
50m3／h，1個(gè)，清水池頂，1用。
2．4主要處理系統(tǒng)
2．4．1預(yù)處理系統(tǒng)
預(yù)處理系統(tǒng)包括自動(dòng)機(jī)械格柵和毛發(fā)聚集器。
自動(dòng)格柵柵條間隔5～6 mlYl，可將大塊雜質(zhì)攔截，
毛發(fā)聚集器內(nèi)過(guò)濾孔徑為2 mm，可清除污水中的
大部分毛發(fā)絲。預(yù)處理系統(tǒng)是為了防止細(xì)小纖維絲
及毛發(fā)纏繞在膜絲上而嚴(yán)重影響MBR系統(tǒng)的正常
運(yùn)行。預(yù)處理是保證膜系統(tǒng)正常運(yùn)行較關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
2．4．2倒置A2／O系統(tǒng)
倒置A2／O水處理系統(tǒng)包括缺氧、厭氧、好氧三
部分，是脫氮除磷的核心部分。MBR池內(nèi)設(shè)回流泵
和排泥泵，可使活性污泥回流和控制MBR池內(nèi)的
污泥濃度，好氧MBR池內(nèi)安裝了2套膜組件。缺氧
池內(nèi)設(shè)間歇曝氣可防止污泥在其底部大量沉積。
2．4．3 MBR系統(tǒng)
MBR系統(tǒng)包括膜組件、曝氣裝置及出水系統(tǒng)。
設(shè)兩套膜組件，每套含15片膜片，膜的總面積為
900 m2，設(shè)計(jì)的膜通量為22L／(m：·h)，膜材質(zhì)為PVDF；
公稱孔徑為0．4¨m；膜絲內(nèi)徑／’外徑：1．0 mm／2．8
mm；組件尺寸2 mxl．25 rex0．3 m；面積為30 m2／
片；膜絲長(zhǎng)度2m。采用了浸沒(méi)一體式MBR，膜組件
內(nèi)曝氣引起其內(nèi)外混合液密度差異形成了循環(huán)水力
流態(tài)，不僅使可降解的污染物與富氧的活性污泥不
斷地充分接觸而得到有效降解，并且使膜絲周圍水
力流態(tài)由靜態(tài)變?yōu)閯?dòng)態(tài)，使死端過(guò)濾變?yōu)殄e(cuò)流過(guò)濾
大大延緩膜污染上升速度。
在抽吸泵的作用下，混合液經(jīng)膜完成泥水分離，
清水進(jìn)入清水池。抽吸泵采用的是普通的離心泵，其
位置比MBR池正常運(yùn)行液位高出2 m以上，膜組件
出水系統(tǒng)啟動(dòng)至正常運(yùn)行相當(dāng)困難。在集水總管與抽
吸泵的進(jìn)水管路之間安裝了專利技術(shù)[7】裝置，可解決
了膜組件出水系統(tǒng)的快速啟動(dòng)與穩(wěn)定運(yùn)行問(wèn)題。
2．4．4清洗系統(tǒng)
本工程采用2套在線清洗系統(tǒng)和一個(gè)膜清洗池，
每套在線清洗系統(tǒng)包括一個(gè)貯液桶，一臺(tái)攪拌機(jī)、一
臺(tái)白吸泵及其與抽吸泵前的吸水管路相連的加藥管
道。按一定的操作程序，在線清洗系統(tǒng)可把藥液反向
注入膜組件內(nèi)，達(dá)到在線清洗的目的。另外，MBR池
上方設(shè)置了起重裝置，用于膜組件的提升便于膜片拆
卸。膜片拆下后可放入膜清洗池內(nèi)進(jìn)行浸沒(méi)清洗。
2．4．5控制系統(tǒng)
當(dāng)每臺(tái)設(shè)備可就地控制、集中控制和遠(yuǎn)程控制。
集中控制有自動(dòng)、手動(dòng)兩種控制方式。自動(dòng)控制程序
由集中控制柜內(nèi)的PLC設(shè)定，而PLC的數(shù)據(jù)和指
令經(jīng)以太網(wǎng)與工控機(jī)交互通訊可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。
3工程調(diào)試及運(yùn)行特性
3．1工程調(diào)試及運(yùn)行
首先進(jìn)行清水調(diào)試，處理好有滲漏的池子，每臺(tái)
設(shè)備經(jīng)單機(jī)試運(yùn)轉(zhuǎn)排除故障后處于正常狀態(tài)。清水
調(diào)試后，好氧池內(nèi)充入生活污水，并投入接種的活性
污泥，使池內(nèi)的MLSS的質(zhì)量濃度不低于1 000


趙曙光等，倒置A2／O+MBR處理礦區(qū)生活污水的運(yùn)行特性123
merlE。調(diào)節(jié)膜組件的曝氣強(qiáng)度為35．7 Nm3·／(m2．h1，
2 d后，啟動(dòng)運(yùn)行l(wèi)套膜組件的出水系統(tǒng)，運(yùn)行流量
為4 m3／h，膜通量為8．8 L／(m2·h)；監(jiān)測(cè)污泥濃度、
NH3一N的變化情況。隨時(shí)間推移，MBR池內(nèi)污泥的
顏色由黑變淺灰再到深灰色，絮狀污泥在不斷增加，
投入的黑臭的污泥漸漸變?yōu)樯�發(fā)土腥昧的成熟污
泥。運(yùn)行11 d后，污泥質(zhì)量濃度達(dá)到3 000 m璣以
上，NH，一N降至l mg／L以下，此時(shí)出現(xiàn)大量的后生
動(dòng)物，活性污泥的培養(yǎng)基本完成。啟動(dòng)2套膜出水系
統(tǒng)，運(yùn)行流量為7．2 m3／h(膜實(shí)際運(yùn)行平均通量為
16 L／(mz·h))左右，開(kāi)啟污泥回流泵形成倒置A2／O
的工藝狀態(tài)。監(jiān)測(cè)污水進(jìn)出水水質(zhì)、MBR污泥性
狀、污泥濃度及TMP，根據(jù)結(jié)果隨時(shí)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，
保證系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。
3．2運(yùn)行特性
3．2．1運(yùn)行處理效果
2010年11月開(kāi)始調(diào)試與運(yùn)行，2011年3月水
質(zhì)指標(biāo)方可檢測(cè)，該工程已經(jīng)運(yùn)行了130 d。以下的
數(shù)據(jù)為201 1年3月至201 1年12月的數(shù)據(jù)。COD、
SS、NH，一N的去除效果如圖2～圖4所示。去除效果
統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2，TN、TP、BOD，的去除效果見(jiàn)表3。結(jié)果
表明，倒置A2／O+MBR工藝處理生活污水效果穩(wěn)定
高效，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，其處理后的出水水質(zhì)指標(biāo)
基本達(dá)到或優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)16]的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到了
設(shè)計(jì)要求。
1000
—80()
矗600
o 40()
U
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fl 20
一
矗90
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否60
o
≈30
0
運(yùn)行時(shí)問(wèn)／d
圖2 COD去除效果
Fig 2 The removal effect ofCOD
運(yùn)行時(shí)州／d
圖3 SS去除效果
Fig．3 The removal effect ofSS
100
80
亭
6()霉
塑
40粕
2()
0
0
運(yùn)行時(shí)間，d
圖4 NH，．N去除效果
Fig．4 The removal effect ofNH3一N
表2 COD、SS、NH3．N的去除效果
Tab．2 The statistics ofremoval effect ofCOD，SS and NHs—N
項(xiàng)目
COD／
(mg·L。)
范圍餐
p(NH3一N)／
(mg·L-1)
范圍握
p(SS)／
(mg·L。1)
范圍磬
進(jìn)水144～705 348．3 23．8～28．6 25．3 2～141 27．6
出水6．9～58．3 32．5 0．1～12．5 O．46 0～1．5 <1
去除率脫84．5～98．7 89．3 65．5～98．6 97．9 99．5～99．8 99．7
表3 TN、TP、BOD，處理效果
Tab．3 The removal effect ofTN，TP and BOD5
3．2．2污泥特性
當(dāng)MBR池內(nèi)的污泥質(zhì)量濃度大于9 000 mg／L
時(shí)，啟動(dòng)排泥泵控制MBR池內(nèi)的污泥質(zhì)量濃度在
9000mg／L以下，經(jīng)計(jì)算，SRT應(yīng)保持在30d。對(duì)污
泥的MLSS、SV、SVI監(jiān)測(cè)的結(jié)果如圖5和圖6所
示。SV和SVl分別為51％--99％和51～158 mL／g。
500(1
712000
二900()
∽
三600(I
3()0{：
00 50 200 250 300 350 40(1 450
運(yùn)行時(shí)間／d
圖5 MLSS的變化
Fig．5 The variation ofMLSS
3．2．3膜污染發(fā)展及控制
TMP是表征膜污染程度的指標(biāo)，TMP超過(guò)30
kPa后，需對(duì)膜組件進(jìn)行體外浸沒(méi)化學(xué)清洗。TMP的
奉、簪籃峭
Ⅲ
∞
㈤
蛐
加
oo
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
124 查塑墊查笙!!堂篁!塑
—————————————————————————————————————————————————————————————————————————————一一——
運(yùn)j J。時(shí)M／d
圖6 SV、SVl的變化
Fig．6 The variation ofSV，SVI
變化見(jiàn)圖7，圖中A、B是指2次體外浸沒(méi)化學(xué)清洗
點(diǎn)，時(shí)間間隔為半年，藥劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)O．3％的次氯
酸鈉溶液。由A、B前后TMP變化可知，體外浸沒(méi)清
洗比較徹底。A．B間采用在線清洗方式，清洗藥劑采
用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0．03％的次氯酸鈉溶液，藥劑量按2
L／m：膜面積計(jì)算，頻率為l周1次。比較A—B與A
之前(未在線清洗)的TMP發(fā)展情況可知在線清洗
作為日常維護(hù)的措施對(duì)膜污染控制有顯著的效果。
運(yùn)ij時(shí)劃／d
圖7 TMP的變化
Fig．7 The variation ofTMP
4經(jīng)濟(jì)效益分析
人工費(fèi)0．89元／t；電費(fèi)0．46元／t；藥劑費(fèi)0．05
元／t；合計(jì)1．4元／t。處理生活污水的噸水運(yùn)行成本
為1．4元，礦區(qū)的自來(lái)水按1．6元／t計(jì)算，不計(jì)算排
污費(fèi)，直接產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益0．2元／t水。


5結(jié)論與建議
倒置A2／O+MBR工藝處理生活污水效果穩(wěn)定
高效，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，出水COD、SS、NH3一N、
TN、TP、BOD，等主要水質(zhì)指標(biāo)可達(dá)到和優(yōu)于國(guó)家
城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB 18918—
2002)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。倒置A2／O+MBR工藝處理礦區(qū)
生活污水具有較大的適用性，可大規(guī)模推廣應(yīng)用。
控制MLSS質(zhì)量濃度在9 000 mg／L以下，保持
SRT為30 d，并進(jìn)行在線清洗和體外化學(xué)清洗，可
保證水處理系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。
建議對(duì)排泥改變污泥特性延緩膜污染的機(jī)理進(jìn)
行更系統(tǒng)與深入的研究，可探索排泥控制膜污染技
術(shù)的理論問(wèn)題，為MBR工程應(yīng)用的膜污染控制提
供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。


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APPLICATION OF REVERSED A2／O COMBINED MBR PROCESS FOR TREATMENT OF DOMESⅨSEⅥ乃蛾玳A刪G AREA
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miningarea．Theoperatingcharacteristicofthisprocess，controlmethodsandeffectofmembranefoulingwerealsoinvestigated．The resuIts showedthatthe
performance ofthe A2／O·MBR process was stable，efficient and with strong resistance to impact load．The quality ofeffluent(COD,SS,NH3．N,TN,TP,BODs)
metorbetterthanthenational standardclass 1Acriteriaspecifiedindischarge standardofpollutantsformunicipalwastewatertreatmentplant(GB 18918--
2002)． When the MLSS<9 000 mg／L and SRT=30 d， on-line cleaning and in vitro chemical cleaning can guarantee the normal and stable oDeration of
A2／O—MBRsystem．Itis shownthattheA：／O·MBRprocessisapromisingtechnologytobeappliedintreatmentofthedomestic sewageintheminin2area
Keyword：reversed A2／O；MBR；domestic sewage in mining area；membrane fouling


第39卷第6期
2013年6月
水處理技術(shù)
TECHNOLOGY OF WATER TREATMENT
V01．39 No．6
Jun．，2013 12l