1、14 工程前沿 2023 年 第 02 期 总第 130 期 工程技术研究某污水处理厂 MBR 膜生物反应器工艺分析冷 雪1，高 源21.中国市政工程中南设计研究总院有限公司第十二设计院，天津 3000002.中国市政工程华北设计研究总院有限公司，天津 300000摘要：在科学技术的发展下，MBR 工艺作为应用于污水处理中的新工艺，其充分融合生物反应器以及膜过滤技术，尽可能保障污泥量。与传统工艺相比，在出水水质完全相同的状况下，MBR 工艺具备更高的容积负荷，能够充分节约生化池占地。文章围绕某污水处理厂 MBR 膜生物反应器工艺进行探讨，首先介绍了工艺的基本概念和应用优势，然后具体对该工艺中重
2、要的两个部分，即 A/A/O 生物反应池和 MBR 膜池的设计展开分析，希望为相关人员带来一些参考。关键词：污水处理厂；MBR 膜生物反应器；污泥浓度Abstract:With the development of science and technology,MBR process,as a new process applied in sewage treatment,fully integrates bioreactor and membrane filtration technology to ensure the amount of sludge as much as possibl
3、e.Compared with the traditional process,the MBR process has a higher volume load and can fully save the floor space of the biochemical tank under the same effluent quality.This paper discusses the MBR membrane bioreactor process of a sewage treatment plant.Firstly,it introduces the basic concept and
4、 application advantages of the process.Then,it analyzes the design of two important parts of the process,namely,A/A/O biological reaction tank and MBR membrane tank,hoping to provide some reference for relevant personnel.Key Words:sewage treatment plant;MBR membrane bioreactor;sludge concentration分类
5、号：X703Analysis of MBR Membrane Bioreactor Process in a Sewage Treatment Plant LENG Xue1,GAO Yuan21.The 12th Design Institute of Central&Southern China Municipal Engineering Design and Research Institute Co.,Ltd.,Tianjin 300000,China2.North China Municipal Engineering Design&Research Institute Co.,Lt
6、d.,Tianjin 300000,China005.DOI:10.19537/ki.2096-2789.2023.02.作者简介：冷雪，女，硕士，工程师，研究方向为市政给排水。在城市化发展进程持续加快的今天，城市市政管网等基础建设在持续完善，这导致城市区域收集的污水量持续增长。根据相关调查，现阶段某污水处理厂的实际进水量逐渐开始满负荷、超负荷运转。在这一情况下，某污水处理厂决定进行扩建，计划扩建后处理规模达到 20 万 m3/d，其总变化系数为 1.3，实际设计出水标准达到准四类水体标准。1 MBR 工艺概述1.1 基本概念MBR 工艺，是现阶段广泛应用的污水处理工艺，它能够充分融合生物反应
7、器、膜过滤功能，实现独立的生物反应器或独立膜过滤无法实现的功能，它对于一些无法降解的悬浮物、有机污染物有着出色的处理效果。在传统污水处理工艺中，泥水分离更多是凭借沉淀池展开，而 MBR 工艺是利用膜分离工艺，以此发挥出原本活性污泥法二沉池的作用，并有效分离生物培养液中的微生物，确保生化反应池内的微生物得以留存，使出水中的微生物及悬浮物相对较少。对于MBR 工艺而言，其核心特征在于有效分离生物反应器内污泥量、水力停留时间，在停留时间尽可能小的条件下保障污泥量较高1。这也意味着，该项工艺为氮污染物、有机污染物降解提供了有力保障。1.2 工艺特征MBR 工艺是利用混合液浸泡专业膜组件，同时借助水泵压
8、差助推作用、抽吸作用等，经由微孔薄膜将 工程前沿15工程技术研究 第 8 卷 总第 130 期 2023 年 1 月水有序排入生化反应池以外的区域。而淹没式 MBR 的核心特征在于操作压力相对较低，不高出 50 kPa 的跨膜阻力2。另外，该工艺主要利用低渗透通量设计、低压差等，在对膜表面进行一定扰动后，合理减慢该过程。1.3 应用优势现阶段，投入大规模应用的 MBR 膜，主要包含PVDF 材质内的平板膜、中空纤维膜等几种3。在这几种材质中，中空纤维膜相对较为出色，其具有更好的透水性能及膜机械强度，应用成本较为低廉，具备大面积推广的可能性。利用膜组件取代了以往的二沉池，MBR 工艺能够实现充分
9、的固液分离，优化原有工艺中水质不稳定、污泥出现膨胀等问题，并且其在实践运行中还具备以下优势。（1）MBR 工艺的应用，克服了传统工艺中沉淀所带来的生物浓度的局限性。MBR 工艺反应器内部的微生物浓度，接近传统形式的 2 3 倍，其规格在 8 10 g/L4。相较于传统工艺，在出水水质完全相同的条件下，MBR 工艺具备更高的容积负荷，可以有效节省生化池占地，最终占地面积是传统工艺的 1/5 1/3。（2）膜生物反应器采用的 PVDF 膜，其部分表面孔径仅为 0.03 0.40 m，可以有效地实现固液分离，其本身具备相对较强的抗冲击负荷能力，并且出水水质稳定，与之相对应的浊度、浓度等趋近于 0，并
10、且对病毒和细菌的截留效果较为出色，出水能够达到国家相关标准，可直接投入循环利用，省去了传统工艺中的深度处理环节。2 MBR 工艺设计某污水处理厂拟新建一座 MBR 生物反应池，实际设计规模达到 8.0 m3/d。在处理污水过程中，MBR 常与 A/A/O（活性污泥工艺）连用，共同构成生物处理系统部分。生物处理系统采用 A/A/O（活性污泥工艺）降解污水中的 COD、BOD、氨氮、总氮和磷等污染物，膜系统对生物处理系统后的混合液进行固液分离，替代传统活性污泥工艺中的二沉池和深度处理工艺的介质过滤设施，截留悬浮物、胶体等。MBR 出水可排放到水质要求较高的水域，并满足回用要求。因此，此次建设中，拟
11、计划建设一座 A/A/O 生物反应池，以完善污水处理厂 MBR 膜生物反应器工艺。2.1 A/A/O 生物反应池此次施工建设中计划建造一座 A/A/O 生物反应池，该反应池的实际设计规模为 80 000 m3/d5。此次工程待建设的 A/A/O 生物反应池为一座二池，该反应池实际有效水深在 9 m 左右，其中总体的有效容积可以达到61 667 m3，预计停留时间在 18.5 h 左右。该生物反应池中主要包含缺氧区、厌氧区、好氧区等多个部分，其核心功能在于清除存在于污水内部的磷、氮、有机污染物等6。（1）厌氧区。通过利用具备高度饥饿的活性污泥，可以实现对原水内溶解有机物的快速吸附，通过这一举措可
12、以使原本难以降解的有机物发挥出色的水解作用。与此同时，厌氧条件下，存在于污泥内的磷可以全面释放，大幅度提升其活性，为后续好氧条件下污泥大量吸收磷提供坚实的基础。（2）缺氧区。厌氧区出水，会有序进入缺氧区内，与其共同进入的还包括好氧区的回流混合液。在缺氧的条件下，反硝化菌可以将污水中存在的有机污染物当做碳源，以此使回流混合液中的硝态氮转变为氮气，最终完成完整的脱氮过程。在这一过程中，BOD5 的实际浓度大幅度下降。（3）好氧区。缺氧区出水过后会进入好氧区内，与其同步进入的还包括膜池中的回流污泥。在好氧条件下，污水当中的污染物质会被微生物吸附降解，同时氨氮也会由于消化细菌的影响最终转变为硝态氮，同
13、时将其有序传递到缺氧区域内，在反硝化作用下达到彻底脱氮的目的。而聚磷菌通过运用厌氧区内部储存的 PHB，进行大量磷的提取，以此大幅度降低污水磷浓度，随后在排放剩余污泥过后，实现完全去除磷的效果。（4）主要设计参数。主要设计参数如表 1 所示。2.2 MBR 膜池此次工程建设中计划建设一座 MBR 膜池，该膜池实际设计规模为 80 000 m3/d。设计规模/（m3d-1）有效水深/m总停留时间/h缺氧区停留时间/h厌氧区停留时间/h好氧区停留时间/h污泥产率 kgDS/kgBOD污泥浓度/（g L-1）剩余污泥量/（kgd-1）污泥回流比气水比缺氧至厌氧混合液回流比好氧至缺氧混合液回流比80
14、000918.510.51.56.50.66 810 080400%500%6.8 1 100%200%200%300%表 1 A/A/O 生物反应池主要设计参数16 工程前沿 2023 年 第 02 期 总第 130 期 工程技术研究沉没式膜组件是 MBR 工艺中的主要部分。依据截流、机械筛分等相关作用形式，膜组件可以针对污泥混合液、废水等做出系统性的固液分离7。在完成浓缩过后，一些大分子物质将会返回到生物反应器内部，以此尽可能避免微生物的流失。通过膜分离组件、生物处理系统的充分融合，可以大幅度提升系统运转稳定、出水水质，并在无形中提升生物反应器内部难降解大分子物质的水力停留时长，确保系统难
15、降解物质去除效果达到预期8。生物池好氧区出水进入 MBR 膜池内，其污泥浓度高、膜生物相丰富，污水可以获得更好的净化。并依据 MBR 膜池工艺处理，使总氮、BOD、总磷等获得充分降解，确保其可以达到预期中的出水标准。在此次工程项目中，MBR 膜池设备为性能包设备，与之相对应的配套设备，主要包含膜鼓风机、产水泵等9。MBR 膜池主要设计参数如表 2 所示。染控制环节中，酌情设置检测仪表，对膜的运行情况做出记录、监督，确保污水处理有序开展。在处理污水过程中，MBR 常与活性污泥工艺（常用 A/A/O）连用，共同构成生物处理系统部分。文章以实际工程为基础，围绕 MBR 工艺进行介绍分析，通过参数分析
16、、工艺解析，分享污水处理 MBR 膜生物反应器工艺的应用经验，希望为我国后续污水处理厂中的 MBR 膜工艺设计工作提供一定参考，但文章篇幅有限，希望学术界相关人员提出宝贵意见。参考文献1 冯月霞,程方,张景丽,等.膜生物反应器处理含盐有机废水研究进展J.水处理技术,2022,48(6):34-39.2 许桃,刘鹏举,梁潇,等.染料类型对膜生物反应器性能的影响J.环境工程学报,2022,16(4):1381-1390.3 吕浩田,卞晓峥,黄健平,等.膜生物反应器强化生物除磷工艺及影响因素J.河南化工,2022,39(4):1-4.4 朱海燕,王侯兵,国瑞峰,等.膜生物反应器(MBR)处理餐厨沼液存停留时间/h设计规模/（m3d-1）膜通量/L（m3h）-1设计平均膜通量/Q（24NnS）-1气水比污泥浓度/（gL-1）设计最高水温/设计最低水温/1.580 000151 00010 1103012表 2 MBR 膜池主要设计参数表 3 膜廊道设计参数（1）膜廊道设计参数选择。具体设计参数如表 3所示。膜廊道数/道单个廊道预留备用膜箱数量/个模组总数/台单片膜组件面积/m2组器膜面积/m2
