MBR工艺在北小河污水处理厂改扩建工程中的应用
1、工程概况
北京市北小河污水处理厂改扩建及再生水利用工程是北京市污水处理和资源化的重要工程项目，建设总规模为10万m3/d。该工程分为：改造现状4万m3/d污水处理设施和新建6万m3/d 污水处理设施。改造后的设施出水质量将达到城镇污水处理厂一级B标准，并排入北小河；新建的设施出水水质将达到一次回用要求，并向北小河流域的亚云村、大屯开发区以及奥林匹克公园地区提供城市绿化、住宅区冲厕用水等市政杂用水，向太阳宫热电厂提供工业冷却水，向该区域内的奥运湖、南湖渠公园、太阳宫公园、鸿华绿苑运动休闲园等河湖水系定期提供补、换水，尤其是向奥运公园中心区提供1万m3/d 的高品质再生水。北小河污水处理厂总占地面积6 hm2，扩建部分（6万m3/d）可用地仅1.7 hm2（包括清水池及配水泵房）。该工程的实施对于奥运建设项目、北京市景观水体的建设和污水资源化有着重要的意义。
2、工艺流程
2、1原工艺流程及其改造
原北小河污水处理厂一期设计处理规模4万m3/d，采用A/O工艺。北小河污水处理厂占地面积6万m2，服务面积30km2，其工艺流程见下图。
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改造部分（4万m3/d）是将原有工艺改造成为具有脱氮除磷功能的A2/O工艺（工艺中含化学除磷和UV 消毒），处理后出水达到二级处理的一级标准，排入北小河。
2、2 新建污水处理工艺流程
根据出水6万m3/d 达到一次回用，其中1万m3/d达到高品质再生水的要求，并满足现况北小河污水处理厂占地面积要求，采用能大大节省占地且出水水质能达到一次回用要求的MBR工艺，工艺流程见下图。
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设计中采用了3种消毒工艺，即：紫外线先对MBR膜池出水进行整体消毒，杀灭水中病原微生物；而后，其中的5万m3/d 水量经过臭氧接触池达到脱色、除味和消毒的目的，从而使出水水质在感观上得到进一步改善，另外1万m3/d 的水量经过RO反渗透工艺，使水的品质进一步提高，成为高品质再生水；最后，由于紫外线和臭氧消毒均没有持续杀菌的能力，所以需要加少量氯（采用二氧化氯）消毒，以保持管网的余氯，避免管网的二次污染。
2、3 MBR系统简介
在北小河污水处理厂改造工程及再生水利用工程中，MBR处理部分分为MBR生物池和MBR膜池（包含设备）。其中：MBR 生物池由厌氧池、缺氧池、变化区、好氧池组成；MBR 膜池主要由膜设备及矩形钢筋混凝土池组成。因为MBR膜池对MBR生物池有污泥回流，所以MBR系统可以认为是分体式MBR。MBR膜池也可看成独立的一体式MBR，由其前面的生物池为其进行脱氮除磷和去除有机物的预处理，以减小MBR膜的负荷和清洗难度。浸没式膜组件放在单独的膜池中，在渗透（出水）泵产生的真空条件下，水穿过膜而完成过滤过程，膜池取代了传统二沉池固液分离和颗粒滤料滤池过滤的功能。膜系统共设有8个膜池，每个膜池设计安装38个膜组件，预留4个膜组件，一共可安装42个膜组件。每个膜组件内装有16个MEMCOR 的B30R膜元件，膜元件为PVDF中空纤维膜，单个元件的膜面积为37.6 m2。
2、4 UCT与MBR组合
由于A/A/O工艺中的回流污泥中很难保证不含有硝酸盐及亚硝酸盐，为了彻底排除在磷释放池内硝酸盐及亚硝酸盐的干扰，故MBR生物池采用UCT工艺。UCT工艺不是将污泥回流到磷释放池，而是回流到其后的反硝化池，在反硝化池内排除硝酸盐及亚硝酸盐后，再引入磷释放池与原污水混合。与A/A/O工艺相比，UCT工艺在适当的COD/TKN 比例下，缺氧区的反硝化可使厌氧区回流混合液中硝酸盐含量接近于零。UCT工艺中厌氧区、缺氧区、好氧区是单个反应器，每个反应区都是完全混合的，泥龄13～25d（通常≥20d），工艺过程的典型水力停留时间为24h，UCT与MBR组合工艺流程见下图。UCT工艺为MBR 进水进行预处理，预先脱氮除磷和去除有机物，从而减轻了MBR的运行负荷，提高了MBR寿命和出水水质。
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2、5 MBR与RO组合
从MBR膜池排出的水经UV消毒渠后，1万m3/d的水量直接进入RO反渗透膜系统，反渗透膜几乎能够去除水中全部溶解性物质和微生物等，产生的优质回收（纯）水可满足工业用水和饮用水源补给水的要求。MBR膜池是由微滤（MF）、超滤（UF）或纳滤（NF）膜组件组成，膜池中采用PVDF 中空纤维膜，孔径在超滤范围内，可满足RO对原水预处理的要求。各过滤膜孔径及分离对象情况见下表。将MBR膜池作为RO工艺的预处理并与之结合构成MBR-RO组合工艺，既可有效保证RO系统连续运行、控制膜污染，还可获得高质量的回收水。
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3、结论
在北小河污水处理厂改扩建及污水利用工程中，根据工程的特殊性，大胆采用了2种工艺的组合，即：UCT工艺与MBR工艺组合、MBR工艺与RO工艺组合，这在国内外都极为少见，并且取得很好的效果。MBR-RO系统既充分发挥了MBR工艺的高效生物降解优势，又满足了RO对原水预处理的要求， 为污水回收提供了一种新的选择途径。
在污水处理回用领域中，MBR 作为一种新兴、高效的废水处理技术，受到世界上广泛的关注。在过去的30年中，随着膜组件价格的降低和膜性能的提升，MBR污水处理技术得到了飞速发展。可以预见在不久的将来，随着膜技术的进步，MBR 工艺及其与各种活性污泥法的组合必将在污水、废水处理领域尤其是污水处理厂改扩建工程及中水回用工程中得到更加广泛的运用。
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