某全地下污水厂的MBR工艺设计

某全地下污水厂的 MBR工艺设计

辛培霞

青岛市市政工程设计研究院有限责任公司，青岛 26607

摘要：目前在建和已建的全地下污水处理厂中，绝大部分采用MBR工艺。结合具体工程案例，探讨MBR工艺用于全地下污水处理厂的设计特点，包括膜组器的主要参数、膜起吊方式、膜清洗及加药系统。

关键词：全地下污水处理厂；MBR工艺；设计参数

引言

在目前城市市区用地趋于紧张、空间利用率要求也不断提高，人们对城市生活环境水平要求也不断提升的背景下，地下污水处理厂建设迎来了新的发展机遇，其景观环境好、臭味少噪音小的特点，使其在国外很多发达国家得到了应用；近年来，我国北京、桂林、广州、深圳、苏州、昆明、烟台、青岛、合肥等地也陆续建设了地下污水处理厂，其中绝大部分全地下污水处理厂采用MBR工艺。本文总结了MBR工艺在本工程中的设计要点，为今后MBR工艺在全地下污水处理厂的设计提供参考和经验。

1、工程概况

本污水处理厂设计规模5万m³/d，占地2.0ha，采用预处理+AAO-MBR工艺。箱体分两层建设，地下一层为设备间，地下二层为污水处理池体，箱体总深度15米，平均覆土2.0米左右，局部覆土0.7米，地面做景观设计。本污水厂主要污水来源为生活污水，出水直接排海。

表1 污水处理厂设计进出水水质表（mg/L）

2、MBR池设计

结合结构箱体及柱网布置，本工程MBR池共分10组。每两组共用一个管廊，管廊内吹扫管道、清洗管道、产水管道，三种管道分三层布置。MBR池尺寸及管廊内管道布置如下图：

图1 MBR池管廊布置图

2.1MBR工艺主要参数

本污水处理厂由于深处地下，水厂全部由箱体包裹，水温基本恒定，计膜通量略高于地上式污水处理厂（16～20L/（㎡·h）），具体参数见下表：

表2 MBR工艺主要参数表

2.2MBR膜组器起吊方式

受地下箱体柱网的影响，本工程没有设计电动单梁，设计了U型单轨电动葫芦吊，起重重量2t，起吊高度9m，行程42m,4.5+0.4kW,转弯半径1.5m，在膜池每个廊道附近设置冲洗水管，对膜组器进行冲洗，将污泥打落，以减轻其起吊重量。

2.3 MBR膜系统清洗及加药系统设计

本工程MBR膜清洗采用PLC全自动控制原位正清洗技术，此方式不需要人干预环节，优化清洗设计，去除了反洗操作，节省清洗设备，采用大气泡吹扫及原位浸泡清洗，可以有效防止膜堵塞，不积泥。

（1）过滤运行周期

每个运行周期包括9分钟产水和1分钟气洗。在正常运行时，8个膜操作单元全部开启。空气吹扫系统提供吹扫空气以保证膜丝抖动和膜池中的固液混合，以减少膜表面的浓差极化，保持膜的清洁。MBR系统采用恒流量的过滤方式运行。

（2）膜清洗

膜清洗包括维护性清洗和恢复性清洗。

为阻止污染物在膜表面积聚，即将经过一段时间后在膜丝表面积累的生物污泥、可溶性微生物产物（SMP）和胞外聚合物（EPS）有效去除。一般2～5天系统自动进行一次维护性清洗，每次维护性清洗持续35-40分钟。针对本系统建议3天进行一次维护性清洗。

维护性清洗是在膜池内进行的。清洗时，首先排空膜池，再将膜池内充满滤后水并同时通过加药泵注入次氯酸钠药剂，在膜池中形成200ppm的次氯酸钠溶液进行膜组件清洗。

恢复性清洗是当维护性清洗对于定期清除膜表面无机物污染、通量恢复效果不明显或者跨膜压差持续升高时进行。

恢复性清洗同样在膜池内进行。清洗时，首先排空膜池，再将膜池内充满滤后水并同时通过加药泵注入化学药剂。在进行完维护性清洗后，使用1%柠檬酸进行恢复性清洗，如果膜污染严重，则在进行酸洗前先用400ppm的次氯酸钠溶液进行清洗。

系统轮流对单个膜池进行维护性清洗或恢复性清洗，不影响MBR系统的总体运行。每年进行1～2次恢复性清洗，如系统前端铁盐的加入量较多，建议系统每月进行一次恢复性清洗，具体清洗周期在运行阶段根据实际情况进行调试确定。

（3）化学清洗设计计算

表3 MBR膜维护性清洗设计计算表

表4 MBR 膜恢复性清洗设计计算表

药剂采购：

次氯酸钠建议采购10%次氯酸钠溶液；

柠檬酸建议采购50%柠檬酸溶液（质量分数）。

加药系统设备：

次氯酸钠加药泵：流量1.28m³/h，2台，维护性性清洗时1用1备，恢复性清洗时2用。

次氯酸钠储罐：10m³（半个月药剂用量）。

柠檬酸加药泵：流量11.03m

³/h，1台。

柠檬酸储罐：10m³（可清洗5个膜池）。

2.4 MBR池除臭工艺

本工程MBR池采用Gelor-BT高能离子除臭技术，它是一种高新空气净化技术，采用先进的高能离子技术，模拟自然界空气自净过程的氧粒离子发生器产生高能粒子，不添加任何化学物质就能彻底、全面消除空气中的各种异味，杀灭空气中的细菌，去除可吸入颗粒物等有害物质，且安全、可靠，无二次污染。

Gelor-BT高能离子除臭系统主要由新鲜空气过滤段、氧离子发生段、除臭箱段等组成，其工艺流程图见下图：

图3 Gelor-BT高能离子除臭系统工艺流程图

考虑到MBR池内膜组器需要吊装，而且膜组器沿整个池长布置，不方便留固定检修孔和观察孔，本工程除臭密封采用双轨道滑盖设计，透明玻璃钢盖板，这既方便膜组器起吊，又可以随时观察池内情况。

2.5小结

本工程已经稳定运行接近2年，除总氮外，出水水质可以达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中的V类标准，本次设计中的MBR工艺设计有以下几点可供参考：

1.运行膜通量18L/（㎡·h）左右。

2.膜组器起吊采用U型单轨电动葫芦吊，起吊重量2t。

3.MBR膜清洗采用PLC全自动控制原位正清洗技术，尽量减少和避免离线清洗，减少膜组器起吊次数。

4.除臭密封采用双轨道滑盖设计，透明玻璃钢盖板，这既方便膜组器起吊，又可以随时观察池内情况。

参考文献：

[1] 刘绪为，尤颖，王利剑，林蔓，殷冠华 MBR工艺应用于全地下污水处理厂的设计特点 中国给水排水，2015,31（2）：62-65

[2] 马皆文，张雁秋，华素兰MBR的工艺优势及应用发展，能源环境保护，2005,19（2）：20-23

作者简介：辛培霞，女，青岛人，工程师，主要从事城镇污水处理厂设计工作

邮箱：xpx0539@126.com