MBR對屠宰廢水進行中水回用的工程應用
引言
在水的社會循環中，污水的再生與回用是關鍵的環節。將大部分的廢水經過再生處理后回用，一方面可以緩解水資源短缺的局面，高效地利用有限的淡水資源，同時又減少了排放至自然水體的污染物總量，具有多方面的功效[1,2]。中水之說起源于日本，主要是指城市污水或生活污水經處理后達到一定水質標準，可在一定范圍內重復使用的非飲用水。其水質介于自來水（上水）與排入管道內污水（下水）之間，亦故名為中水[3]。將其處理到非飲用水的標準，主要用于不與人體直接接觸的用水，如便器的沖洗，地面、汽車清洗，綠化澆灑，以及消防等[4]。
膜生物反應器MBR ( Membrane Bioreactor，MBR ) 是由膜分離和生物處理組合而成的一種新型、高效的污水處理技術[5]。它既保留傳統二級生物處理工藝中的生物反應器部分，又用膜組件代替二沉池、砂濾、消毒單元，從而可以簡化流程，提高固液分離效果，改善出水水質用膜取代傳統工藝中的二沉池，使得活性污泥法中體積大于膜的截留分子量的絮體全部被截留[6,7]。
近兩年來，膜生物反應器MBR ( Membrane Bioreactor，MBR ) 在國內已進入了實用化階段[8]。它是一種由膜分離單元與生物處理單元相結合的新型水處理技術，與傳統的生物處理技術相比，它具有出水水質好、設備占地面積小、活性污泥濃度高、剩余污泥產量低，便于自動控制，出水可以直接回用等優點而受到廣泛關注，并成為我國中水回用的首選方案[9]。國外已將該技術成功地應用于污水回用和糞便污水及垃圾滲濾液的處理中，我國還整體處于研究和應用起步階段[10,11]。本文將介紹MBR工藝在對屠宰廢水進行中水回用的工程應用。
1.工程概況
某肉聯廠原具有日處理能力為800m3的污水處理站一座，其主體工藝采用酸化加兩段SBR法，處理后出水水質較好。為了高效地利用有限的淡水資源，緩解水資源短缺的局面，同時減少排放至自然水體的污染物總量，將大部分的廢水經過再生處理后回用，該廠決定將原有的工藝進行改造，建造一座處理能力為每日100 m3的中水回用站。
由于膜生物反應器技術具有許多其它生物處理工藝無法比擬的明顯優勢：工藝流程短、占地面積小、工藝設備集中、小型化系統放置場所不受限制[12]，輕巧、小型的裝置中生物處理機能和膜分離機能實現一體化，省去了二級沉淀池，占地面積約為其他生物處理法的一半[13]；膜的高效截流作用，使微生物完全截流在反應器內，實現了反應器水力停留時間和污泥齡的完全分離，使運行控制更加靈活穩定；反應器內的微生物濃度高，傳氧效率高，節省能耗，耐沖擊負荷，處理裝置容積負荷大，減少占地[14,15]；反應器在高容積負荷、低污泥負荷、長污泥齡下運行，剩余活性污泥量少，比常規活性污泥法少50％～80％，可以大大減少污泥處置費用；系統采用PLC控制，可以實現全程自動化控制[16]。因此，決定采用MBR工藝對該廠的屠宰廢水進行中水回用。
2.工藝的確定及流程的說明
2.1處理工藝的確定
該廠中水回用的進水為原污水處理站的出水，而污水處理站的出水是在SBR池內，通過撇水器排到自然水體中，為了節省大量的資金和用地，將原有的SBR池進行局部改造，在池內增加支架組件，將膜組件安裝在SBR池內，出水用自吸泵吸入清水箱，供全廠回用。
2.2流程的說明
因污水處理站外排水為間斷性排水，為保持后續處理的連續性，要建一個儲水池，儲水池水經水泵提升進入曝氣生物濾池，在此進行進一步的生物處理，曝氣生物濾池出水進入高效精密過濾設備，濾后水進入清水池儲存待用。其工藝流程圖如圖1所示：
圖 1 中水回用工藝流程簡圖
Fig 1 diagram of the water reuse process
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3.主要設備及構筑物說明
3.1儲水池
采用鋼筋砼結構，池體有效容積40 m3，外型尺寸為：9m×3m×3m。池內設有兩臺潛水泵。
3.2生物接觸氧化池
鋼筋混凝土結構，內裝填料，與調節池合建。
3.3膜生物反應器
鋼結構膜組件支架（含集水管） 1個，其結構尺寸：W×L×H =0.8m×4.5m×2.3 m， 膜組件（含曝氣管、集水管） 4套，空氣來自原有鼓風機。
3.4清水池
有效水深：2.0m；有效容積：8.0 m3 ；結構尺寸：W×L×H = 2.0m×2.0m×2.5 m池體為鋼筋砼結構，池內安裝兩臺清水泵，一備一用。
3.5設備間
建在生物接觸氧化池膜和生物反應器池之上，建筑面積30m2。主要作為控制室。根據工藝要求，運行控制室內需安裝如下設備：自吸引水泵1臺（格蘭富）；電氣控制柜 1臺；電磁閥、轉子流量計、液位計等控制儀表若干。
4.水質水量的確定
該廠中水回用的進水水質與原污水處理站的出水水質相同，回用水水源取自肉聯廠原有污水處理站的二級處理出水，由于回用水主要用于綠化、沖洗廁所、洗車沖洗地面等雜用水，根據城市雜用水水質標準（試行）要求,確定其日平均污水流量：100m3/d ， 平均小時流量：4.2m3/h；其進出水水質指標如表1所示:
表1 進出水水質指標
Table 1 access to water indicators
| CODcr | BOD5 | SS | pH值 | 溶解氧 | |
| 進水水質指標 | 80mg/l | 30mg/l | 80mg/l | —— | —— |
| 出水水質指標 | ≤50mg/l | ≤15mg/l | ≤15mg/l | 6.5-9.0 | ≥1.0mg/l |
5、操作說明
5.1關于電控條件：
MBR空氣供給與SBR聯動，SBR處于沉淀期和排水期時，MBR停止曝氣。MBR出水由時間繼電器和電磁閥控制，正常情況下，15分鐘為1個周期，出水12分鐘，停止出水3分鐘。出水量由流量計控制。清水池內設液位計一套，在最高液位時停止MBR出水。以上控制在正常情況下為全自動運行，但電磁閥和自吸泵都考慮手動操作。
5.2關于調試步驟：
a.通水試驗：設備安裝完后，SBR池內水位恢復正常，開啟MBR出水系統，檢查連接管道有無滲漏，水泵、電磁閥、自控系統工作是否正常。
b.調試階段：測定SBR池混合液污泥濃度，根據MBR工作要求，MLSS應該在3000mg/L以上。手動開啟MBR出水系統，調整出水流量，測定MBR出水水質，確定最佳操作參數。
c.正常運行：調試結束后，可開始全自動連續運行，隨時檢查并調整出水流量。每天監測COD，pH，水溫等常規水質指標。
5.3關于膜生物反應器的操作說明
FP-AI型簾式中空纖維膜片由天津膜天膜工程技術有限公司制造，微孔孔徑0.2μm，外形尺寸：W×H＝530mm×1010 mm，中空纖維內徑0.65mm，中空纖維外徑1.0mm，膜面積12.5m2，設計產水量187.5L/p.h。曝氣強度：氣：水＝20:1~30:1。MBR裝置曝氣量為40 m3/h ~60m3/h。采用定量出水方式延續MBR裝置的產水周期。任何情況下，出水量不得大于設計產水量。
6.處理效果
試運行后，對中水回用裝置的進、出水水質進行了監測，其長時間的運行及監測結果分別如表2及表3所示：
表2 運行結果
Table 2 operating results
| 項目 | 處理前 | 處理后 | 去除率 |
| CODcr(mg/L) | 80~100 | 15~40 | ≥94.4% |
| BOD5(mg/L) | 5~25 | 5~10 | ≥97.6% |
| SS(mg/L) | 6~22 | 2~10 | ≥98.6% |
表3 監測結果
Table 3 monitoring results
| 項目 | pH | SS | CODcr | BOD5 | 動植物油 |
| 處理前 | 7.83 | 61 | 84 | 22 | 2.1 |
| 處理后 | 7.5 | 13 | 38 | 9 | 0.7 |
| 去除率% | —— | 98.8 | 94.7 | 97.9 | 99.8 |
結果表明，出水達到了排放標準，CODcr和BOD5的去除率可分別高達94.4%和97.6%。
7.結論
經過試運行后，對中水回用裝置的進、出水水質進行了監測，從長時間的監測結果看，出水水質良好，懸浮物和濁度接近零，出水符合三級處理標準，可直接回用，實現了屠宰廢水的資源化。
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作者簡介：肖麗光（1982- ）漢，碩士，主要從事污水處理及其資源化的研究。撫順礦業集團工程技術研究中心
E-mail:xiaoliguang1982526@126.com
※張洪林，遼寧石油化工大學教授。研究領域：“三廢”治理及資源化。
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