榨菜廢水處理MBR工藝
膜生物反應器(MBR)是膜分離技術和傳統活性污泥法相結合的一種新型廢水處理技術。由于膜的截留作用，反應器中的生物完全被截留在反應器中，實現了水力停留時間和污泥齡的完全分離，同時使反應器內保持較高的MLSS，對污染物的去除率高，出水SS和濁度很低，細菌和微生物則完全被去除，出水水質較好。并且膜代替了傳統的二沉池設備結構緊湊，占地面積小，因此MBR已被廣泛應用于實際污水處理工程中。榨菜廢水是一種含高濃度氨氮、鹽度和難降解有機物、成分非常復雜的廢水。其中高鹽度會抑制微生物活性，造成污泥沉降性變差，而導致生化法在對其進行高效處理時難度較大，因此該類廢水的高效處理目前環境工程領域的難點之一。MBR工藝由于其具有強制截留微生物以及不受污泥沉降性的限制而為生物法高效處理含鹽廢水提供了可行路線。為此本文重點以介四川省某工業園區典型榨菜廢水MBR工程為例，介紹了MBR工藝的設計參數以及穩定運行效果，為MBR工藝的工程化應用提供借鑒和參考。
1、工程概況
四川省某工業園區生產廢水主要由榨菜生產廢水組成，廢水污染物指標中COD，NH3-N，BOD5，磷酸鹽和氯離子較高。榨菜廢水處理廠工程項目包括：①總設計規模2×104m3/d的出水處理廠一座(含場內管網);②配套的廠外管網共計7700m，其中污水干管總長度4100m，管徑為d500~d800mm，壓力尾水排放管長度3600m，管徑為DN600mm。
2、廢水處理工藝
2.1 廢水處理工藝流程
本工程進水主要為榨菜廢水，出水水質GB18918—2002一級A排放標準，主要設計進、出水水質見表1。工藝主體采用“改良型調節池+水解酸化池+A2/O+MBR膜系”的三級處理工藝，工藝流程見圖1。整體工藝主要分為預處理、生物處理、深度處理以及污泥處理4個部分。預處理包括進水提升、粗細格柵、旋流沉砂池、調節池以及水解酸化池;生物處理部分為A2/O生物反應池;深度處理單元設置MBR池，膜池出水經紫外消毒后送出。
2.2 工藝特點
(1)榨菜廢水經車間廢水收集系統后進入調節池，初步去除水中懸浮物調節水質水量。出水進入水解酸化池。水解酸化過程可以提高廢水的可生化性及系統耐沖擊負荷能力。在大量水解細菌、酸化菌作用下廢水中不溶性有機物水解為溶解性有機物，同時難生物降解的大分子物質轉化為易生物降解的小分子物質，從而改善廢水的可生化性，為后續處理奠定基礎。該段溶解氧質量濃度控制在0.2mg/L以下。后續采用A2/O+MBR工藝進行處理，污水依次進入厭氧池、缺氧池、好氧池和膜池，通過MBR的作用強化生物脫氮除磷效果。膜池污泥濃度高，針對水質水量的變化具有很強的適應性及耐沖擊負荷能力，保證出水水質達標。
(2)采用聚四氟乙烯(PTFE)材質的膜，該材質C-F鍵能很大，化學穩定性和抗腐蝕性優越，且具有高孔隙率、高通量以及高強度等優點。與傳統的PVDF材質的膜相比，PTFE具有使用壽命長、耐酸堿、抗污染能力強、清洗后通量恢復徹底和產水通量高等優勢。
(3)膜池在運行期間進行連續曝氣，氣液兩相呈錯流形式上升，形成對膜表面的沖刷，以減輕活性污泥在膜表面的沉積，延緩膜污染的發生。同時每個膜池抽吸泵獨立控制，可實現獨立的在線維護與清洗，便于日常維修養護。
3、主要建(構)筑物及設計參數
3.1 預處理
(1)粗格柵和提升泵房。
粗格柵間1座，設置2條渠道，尺寸為0.9m×0.8m×7.1m;粗格柵孔徑為Φ15mm，傾斜角度為75°，耙齒高度(H)=2.0m。提升泵房配備潛污泵4臺，單泵流量(Q)=400m3/h，H=15m，N=30kW。
(2)細格柵和旋流沉砂池。
細格柵與旋流沉砂池合建，用以去除水中大顆粒懸浮物和無機砂礫。細格柵設置2條渠道，尺寸為0.8m×1.2m×1.7m，孔徑Φ2mm;旋流沉砂池2座，單座池內設置旋流沉砂器1臺，H=3.5m，N=1.1kW;砂水分離器1臺，Q=15m3/s，N=0.75kW。
(3)調節池和水解酸化池。
調節池1座，容積7200m3;池內設置潛水推流器8臺，葉輪直徑為2500mm，N=7.5kW;設置潛污泵3臺(2用1備)，單臺Q=420m3/h，H=8m，N=5.5kW。水解酸化池1座，容積7200m3;池內設置多點布水器24套，單套Q=40m3/h;同時在池內設置生物填料，懸掛間距300mm，傾斜角度75°。
3.2 A2/O生化池
生化池由厭氧池，缺氧池及好氧池組成，采用推流式。主要設計參數如下:設計流量為0.25m3/s，污泥負荷0.08kg/(kg·d);各區污泥濃度：厭氧池為3500mg/L，缺氧池為5500mg/L,好氧池為6600mg/L，各段水力停留時間厭氧∶缺氧∶好氧=1.52∶3.85∶6.69，內回流比為200%，外回流比為100%。設置中速潛水攪拌器6臺，葉輪直徑580mm，N=4kW;低速潛水推流器4臺，葉輪直徑2200mm，N=5kW;污泥回流泵5臺(4用1備)，單泵Q=210m3/h，H=0.5m，N=1.5kW;硝化液回流泵5臺(4用1備)，單泵Q=800m3/h，H=1.5m，N=10kW;盤式微孔曝氣器3600個，單個供氣量≥4m3/h。
3.3 MBR池
生化池出水流入膜池，膜池總設計容積為25400m3，分為4格。膜池設計通量25L/(m2·h)，采用膜孔徑為0.1μm中空纖維膜共40組，總膜面積為33345m2。膜材質為聚四氟乙烯(PTFE)，該膜具有使用壽命長，抗污染性強，耐酸堿易清洗等特點。膜吹掃風量為194m3/min，膜分離池混合液回流到好氧池，回流比為200%，膜池MLSS為9000mg/L。同時配套建設產水設備間，間內設置系統中控室，抽真空系統、CIP加藥系統，包括次氯酸鈉、檸檬酸投加及存儲裝置、自吸產水泵等和其他輔助設備。系統設置產水泵5臺(4用1備)，單臺泵流量為378m3/h，H=10m，N=15kW;配套穿墻回流泵2臺，單臺泵Q=100m3/h，N=7.5kW。液位真空泵2臺(1用1備)，Q=165m3/h，最大正空度為84%，N=4kW。CIP水泵2臺(1用1備)，Q=200m3/h，H=12m，N=11kW。
3.4 紫外消毒池
系統設置紫外消毒池1座，容積243m3，設計過水量1000m3/h。消毒池內設置7個紫外線消毒模塊，N=9.6kW。
3.5 除臭系統
除臭采用等離子除臭工藝，設置生物除臭裝置一座，尺寸為18m×10m×4.5m。離子發生器17臺，其中生化系統配置8臺，調節池水解池配置5臺，格柵配置4臺。廢棄集中處理箱3套;送風機3臺，單臺Q=10800m3/h，N=4kW;
3.6 鼓風機房
鼓風機房用于安裝鼓風機及其他輔助設備。機房內設置曝氣風機和膜吹掃風機各3臺，2用1備。曝氣風機單機風量為85m3/min，風壓50kPa。膜吹掃風機單機風量80m3/min，風壓70kPa。
3.7 污泥脫水機房
污泥濃縮脫水間尺寸為26.5m×9m×6.5m，設置污泥螺桿泵2臺，單泵Q=40m3/h，H=200kPa，N=7.5kW;離心脫水機2臺，單臺Q=30m3/h，N=48kW。泥餅輸送泵2臺，單臺Q=3m3/h，N=11kW;同時配備PAM加藥泵以及FeCl3加藥泵各2臺，PAM加藥泵流量為1.7m3/h，H=20m，N=0.55kW;FeCl3加藥泵流量為200L/h，H=20m，N=0.25kW。
4、系統運行效果及膜污染分析
4.1 系統運行效果分析
該污水處理廠自投產以來，工藝運行穩定，設備運轉正常，2017年污水處理廠的運行數據見表2。
榨菜廢水中較高的鹽度會對微生物活性造成抑制，主要原因在于：①高濃度氯離子對細菌具有毒害作用;②鹽濃度容易引起滲透壓增大，并導致微生物細胞脫水;③鹽析作用抑制細胞脫氫酶活性;而采用MBR工藝，由于膜的強制截留效果，使得膜池內微生物質量濃度維持在9000mg/L的高濃度。高的污泥濃度以及豐富的微生物種類，使工藝在面對高鹽度時仍能保持較高的抗沖擊能力，使系統保持穩定和較好的處理效果。此外，膜孔的截留作用、膜的吸附作用以及膜表面沉積層的篩濾、吸附作用將難降解的有機物截留于反應器中并繼續降解，從而保證了良好的出水COD及SS去除效果。由表2可以看出，污水廠整體工藝運行穩定，對各污染物去除效果明顯。進水BOD5的質量濃度波動范圍為115~212mg/L，COD質量濃度為483~652mg/L，兩者的平均去除率均可以分別達到97.9%和96%，SS的去除率高達98.2%。系統對NH3-N表現出了良好的去除能力，NH3-N的去除率達到了98.1%，主要是由于硝化菌是自養菌，生長速率較慢(與異養菌相比，生長速率要小一個數量級)。因此硝化菌需要更長的時間才能適應含鹽環境。而膜的截留作用使硝化菌這類泥齡較長的菌種在池內有效富集，使硝化菌對含鹽環境的抗沖擊力及適應性不斷增強。經過1年多的運行，廢水經處理后可以穩定達到GB18918—2002一級A排放標準，且系統運行穩定，表明采用生物法與MBR相結合的工藝，針對含鹽廢水具有很好的應用性。
4.2 膜污染與清洗
在實際工程應用中，相比處理普通污水，處理含鹽工業廢水的MBR膜組件面臨著更嚴重的膜污染問題，具體表現為：膜表面聚集大量的沉積污泥和大小不等的顆粒物質，附著層中有懸浮物、膠體物質及微生物形成的濾餅層以及溶解性有機物濃縮后形成的凝膠層，并導致膜組件產水性能降低。因此在運行中每月都會對膜絲進行一次維護性清洗，采用質量濃度為300mg/L的NaOH與NaClO混合液從產水端進入膜絲內部浸潤至膜絲外壁進行清洗。清洗后，TMP可由污染前的8.5kPa降至4.3kPa。該項目自2016年12月運行至2017年11月，膜系統的產水通量范圍為19～23L/(m2·h)，基本維持穩定。通過定期的化學清洗，可以有效的維持膜的產水性能。
