MBR可在緊湊的空間內(nèi)同時實現(xiàn)微生物對污染物質(zhì)的降解和超濾膜對污染物質(zhì)的分離，而降解與分離之間又存在著協(xié)同作用，是一種高效、實用的污水處理技術。其出水中不含懸浮物，只需投加少量消毒劑避免管道的二次污染，就可以回用，實現(xiàn)污水的資源化。

膜生物反應器（MBR）是將膜技術應用于污水處理的一項新興技術。MBR可在緊湊的空間內(nèi)同時實現(xiàn)微生物對污染物質(zhì)的降解和超濾膜對污染物質(zhì)的分離，而降解與分離之間又存在著協(xié)同作用，是一種高效、實用的污水處理技術。其出水中不含懸浮物，只需投加少量消毒劑避免管道的二次污染，就可以回用，實現(xiàn)污水的資源化。以MBR為核心進行的研究廣而深入，但在國內(nèi)將其應用于工程實際卻還是少數(shù)，這關鍵是由于膜的價格較高，造成工程投資的加大。不過隨著膜技術的成熟、膜組件的大規(guī)模生產(chǎn)，膜的價格在逐年降低。如美國Aquasource公司1999年超濾膜價格幾乎是1989年的1/2。

1中水回用系統(tǒng)的設計

1.1工程概述

大連香格里拉大飯店原有的中水處理設施采用三級處理方法，處理效率低、占地面積大，沒有實現(xiàn)完全的自動化，而且其處理能力遠大于酒店最大回用水量，又無法靈活地調(diào)節(jié)，造成了人力、物力的浪費，增加了成本�，F(xiàn)采用MBR工藝對原有系統(tǒng)進行改造。

1.2水量及水質(zhì)

因處理后中水主要回用于沖廁、綠化、洗車等方面，最大回用水量為60m3/d，確定設計處理水量為60m3/d。來水為優(yōu)質(zhì)雜排水，其水質(zhì)見表1。

表1進水水質(zhì)

參數(shù)               濃度
COD(mg/L)         ≤100
BOD(mg/L)         ≤50
SS(mg/L)          ≤150

大連香格里拉大飯店原有的中水回用系統(tǒng)是以接觸氧化池、沉淀池和砂濾罐為主體，共占地280m2，改造后以MBR為核心的中水回用系統(tǒng)僅占地48m2，是原占地面積的17%，為酒店節(jié)省了寶貴的空間。而且現(xiàn)有的中水回用系統(tǒng)將生物降解、沉淀、過濾集中為一體，減少了設備需求，可使運行成本降低，故障點減少。

酒店回用水量會由于季節(jié)及客流量的變化有很大不同，而MBR系統(tǒng)可通過自吸泵間歇出水時間的調(diào)整以及鼓風機間歇曝氣來進行調(diào)節(jié)并節(jié)省運行成本，具有高度的靈活性。

1.3.1細格柵

細格柵用以除去污水中較大顆粒的雜質(zhì)，防止泵的阻塞和損傷，減輕負荷。酒店來水具有一定的作用水頭，重力自流到細格柵，格柵出水重力自流入調(diào)節(jié)池。因來水為優(yōu)質(zhì)雜排水，水質(zhì)較好，格柵采用無動力式，截流下來的污物沿格柵弧面下滑至下部渣斗，渣斗底部有箅子，污物在渣斗中沉積，含有的水分由箅子自流入調(diào)節(jié)池。

1.3.2調(diào)節(jié)池

調(diào)節(jié)池由原有水池改建而成，用以調(diào)節(jié)水量、均化水質(zhì)，使后續(xù)處理工藝在相對穩(wěn)定的條件下工作，同時調(diào)節(jié)池中風機曝氣除臭降溫，還可防止懸浮物沉積。調(diào)節(jié)池出水由移送泵提升至MBR。

調(diào)節(jié)池主要設計參數(shù)：有效水深為2.5m；有效容積為48.7m3；HRT為19.5h。

1.3.3MBR

中空纖維膜組件置于MBR中，污水浸沒膜組件，通過自吸泵的抽吸，利用膜絲內(nèi)腔的抽吸負壓來運行。膜組件由日本三菱公司生產(chǎn)，材質(zhì)為聚乙烯。膜組件公稱孔徑為0.4μm，是懸浮固體、膠體等的有效屏障；中空纖維膜絲較細，有較好的柔韌性，能保持較長的壽命，即使有膜絲破損的現(xiàn)象發(fā)生，由于膜絲內(nèi)徑僅為270μm，可被污泥迅速阻住，對處理水質(zhì)完全沒有影響。

鼓風機曝氣，在提供微生物生長所必須的溶解氧之外，還使上升的氣泡及其產(chǎn)生的紊動水流清洗膜絲表面，阻止污泥聚集，保持膜通量穩(wěn)定，設計氣水比為20∶1。MBR中產(chǎn)生的剩余污泥由氣提泵定量提升至污泥濃縮池，污泥在其中濃縮，并使污泥減容，上清液回流至調(diào)節(jié)池。因來水營養(yǎng)物質(zhì)缺乏，為保證活性污泥反應正常進行，調(diào)節(jié)來水的營養(yǎng)平衡，在MBR的進水管道中注入營養(yǎng)劑（由磷酸氫二銨和尿素配制），MBR出水由自吸泵抽送至回用水池。

MBR由原水池改建而成，主要設計參數(shù)：

有效水深為2.7m；
有效容積為34.7m3；
HRT為14h。

1.3.4回用水池

在回用水池的進水管道中注入消毒劑，并使回用水池出水中保持一定量的余氯，避免二次污染。
2中水回用系統(tǒng)的自控設計

酒店污水回用系統(tǒng)的控制全部集成在電控柜中。各設備的運行由電控柜中的PLC控制，PLC由電源、框架、處理器和I/O模板4部分組成，可以和現(xiàn)場的傳感器、變送器、自動化儀表相連，進行數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)管理。如調(diào)節(jié)池和MBR的水位情況通過浮球液位計傳送到PLC，通過PLC控制移送泵和自吸泵的動作。當調(diào)節(jié)池超過一定水位，并且MBR水位在中水位以下時，移送泵開始工作，將污水送至MBR，直到MBR水位達到高水位。當MBR水位在低水位以上時，自吸泵開始間歇工作，抽出的膜處理水送入回用水池，如果MBR的水位降至中水位以下，污水會由移送泵自動補充至高水位，此動作反復進行，直至調(diào)節(jié)池水位下降至低水位，移送泵停止，而MBR水位降至低水位以下時，自吸泵停止工作。

投加消毒劑和營養(yǎng)劑的計量泵分別與移送泵和自吸泵同步，藥劑自動投加。另外，泵與風機均有熱過載和空開過載保護，所有潛水泵均有漏電保護。風機、移送泵、自吸泵均為1用1備，24h自動切換。

改變設備狀態(tài)的界面為電控柜上的觸摸屏。觸摸屏上包括系統(tǒng)中設備的列表，點擊后可以看到相應設備的當前工作狀態(tài)，并可以對設備現(xiàn)有狀態(tài)進行改變；還可以看到當前所有設備的累計工作時間、各水池的水位、系統(tǒng)運行期間出現(xiàn)的報警等等；當有報警發(fā)生時，觸摸屏上有相應的報警畫面出現(xiàn)，同時有解決報警的提示出現(xiàn)。

3MBR中膜污染控制措施

膜污染是影響系統(tǒng)運行的關鍵問題，適當?shù)牟僮鞣椒ǹ梢杂行У乜刂颇の廴�，提高膜的使用性能及壽命�?/p>

本工程采用了低壓、恒流、間歇抽吸出水和空曝氣等方法來延緩膜過濾阻力的增加。

膜面凝膠層會在高的操作壓力下變得更加密實，導致過濾阻力的增加。因此，本工程采用較低的操作壓力，并且調(diào)節(jié)自吸泵出口的閥門，控制流量計的數(shù)值，保持恒定的出水流量，使系統(tǒng)在穩(wěn)定的狀態(tài)下工作。

為延緩膜污染速度，延長超濾膜使用周期而采取的措施還包括出水方式。在電控柜中設定自吸泵雙計時器為9min運行，3min停止，自吸泵的運轉(zhuǎn)效率為75%，每日運行時間為18h，從而保證MBR中一定的空曝氣時間。自吸泵的間歇操作可通過定期地停止膜過濾，使混合液流向膜面的流速為零，而由于空曝氣產(chǎn)生的剪切作用，使膜面沉積的污物脫落，膜過濾性能有所恢復。同時，在停抽過程中，由濃差極化引起的膜面有機物積累也會由擴散作用返回混合液主體。

眾多措施的采取，使本工程中膜污染現(xiàn)象得到有效的控制，在污水回用系統(tǒng)啟動迄今3個月時間內(nèi)，MBR操作壓力僅由2kPa上升至6kPa。

4中水回用處理工藝的出水水質(zhì)

中水回用系統(tǒng)于2001年10月正式運轉(zhuǎn)，在3個月的時間內(nèi)MBR出水水質(zhì)見表2(檢驗方法按照《生活雜用水標準檢驗法》（CJ25.2-89）進行檢測)。

表2出水水質(zhì)

由表2可見，系統(tǒng)穩(wěn)定后，MBR出水中COD＜10mg/L，BOD＜1mg/L，并且沒有懸浮物檢出，其水質(zhì)完全達到《生活雜用水水質(zhì)標準》（CJ25.1-89）及日本建設省都市局、住宅局、衛(wèi)生部環(huán)衛(wèi)局提出的生活雜用水水質(zhì)標準，不僅可回用于水洗廁所用水、空調(diào)冷卻水，還可回用于汽車等沖洗用水、灑水、掃地用水以及水池噴水。

5中水回用處理工藝運行成本分析

本工程污泥提升泵為氣提式，不消耗電能，也無污泥回流系統(tǒng)，能耗主要來自移送泵、自吸泵和鼓風機（兩套加藥系統(tǒng)計量泵裝機容量很小，在此忽略）。鼓風機裝機容量為1.5kW，每天24h運轉(zhuǎn)，移送泵和自吸泵的裝機容量分別為0.4kW和0.75kW，每天運行時間按18h計，則該中水回用系統(tǒng)單位能耗為0.945kW·h/m3。由于膜組件公稱孔徑為0.4μm，雖然最小的細菌尺寸在0.3μm左右，但在MBR中細菌通常以菌膠團形式存在，無法透過膜孔，因此MBR出水細菌含量少，可減少消毒劑用量；另外本工程無須看管，省去了人工費。運行成本的具體分析見表3，合計運行成本為1.665元/m3。

表3運行成本分析

注：*凈殘值取4%,折舊年限取10a。

目前大連市旅游業(yè)、商業(yè)等場所的自來水費為5元/m3，顯然賓館、寫字樓等處采用MBR工藝使污水回用是經(jīng)濟可行的。

6結(jié)論

(1)大連香格里拉大飯店中水回用工程采用MBR工藝。自2001年10月投產(chǎn)以來運行性能良好，出水水質(zhì)COD平均6.16mg/L，BOD平均0.57mg/L，SS=0mg/L，其水質(zhì)完全達到《生活雜用水水質(zhì)標準》（CJ25.1-89）。設計規(guī)模為60m3/d的MBR污水回用系統(tǒng)運行成本為1.665元/m3，應用于賓館、寫字樓等處是經(jīng)濟可行的。

(2)MBR除污染效率高，出水水質(zhì)穩(wěn)定，操作簡單，易于管理。

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