MBR对屠宰废水进行中水回用的工程应用
引言
在水的社会循环中，污水的再生与回用是关键的环节。将大部分的废水经过再生处理后回用，一方面可以缓解水资源短缺的局面，高效地利用有限的淡水资源，同时又减少了排放至自然水体的污染物总量，具有多方面的功效[1,2]。中水之说起源于日本，主要是指城市污水或生活污水经处理后达到一定水质标准，可在一定范围内重复使用的非饮用水。其水质介于自来水（上水）与排入管道内污水（下水）之间，亦故名为中水[3]。将其处理到非饮用水的标准，主要用于不与人体直接接触的用水，如便器的冲洗，地面、汽车清洗，绿化浇洒，以及消防等[4]。
膜生物反应器MBR ( Membrane Bioreactor，MBR ) 是由膜分离和生物处理组合而成的一种新型、高效的污水处理技术[5]。它既保留传统二级生物处理工艺中的生物反应器部分，又用膜组件代替二沉池、砂滤、消毒单元，从而可以简化流程，提高固液分离效果，改善出水水质用膜取代传统工艺中的二沉池，使得活性污泥法中体积大于膜的截留分子量的絮体全部被截留[6,7]。
近两年来，膜生物反应器MBR ( Membrane Bioreactor，MBR ) 在国内已进入了实用化阶段[8]。它是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术，与传统的生物处理技术相比，它具有出水水质好、设备占地面积小、活性污泥浓度高、剩余污泥产量低，便于自动控制，出水可以直接回用等优点而受到广泛关注，并成为我国中水回用的首选方案[9]。国外已将该技术成功地应用于污水回用和粪便污水及垃圾渗滤液的处理中，我国还整体处于研究和应用起步阶段[10,11]。本文将介绍MBR工艺在对屠宰废水进行中水回用的工程应用。
1.工程概况
某肉联厂原具有日处理能力为800m3的污水处理站一座，其主体工艺采用酸化加两段SBR法，处理后出水水质较好。为了高效地利用有限的淡水资源，缓解水资源短缺的局面，同时减少排放至自然水体的污染物总量，将大部分的废水经过再生处理后回用，该厂决定将原有的工艺进行改造，建造一座处理能力为每日100 m3的中水回用站。
由于膜生物反应器技术具有许多其它生物处理工艺无法比拟的明显优势：工艺流程短、占地面积小、工艺设备集中、小型化系统放置场所不受限制[12]，轻巧、小型的装置中生物处理机能和膜分离机能实现一体化，省去了二级沉淀池，占地面积约为其他生物处理法的一半[13]；膜的高效截流作用，使微生物完全截流在反应器内，实现了反应器水力停留时间和污泥龄的完全分离，使运行控制更加灵活稳定；反应器内的微生物浓度高，传氧效率高，节省能耗，耐冲击负荷，处理装置容积负荷大，减少占地[14,15]；反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长污泥龄下运行，剩余活性污泥量少，比常规活性污泥法少50％～80％，可以大大减少污泥处置费用；系统采用PLC控制，可以实现全程自动化控制[16]。因此，决定采用MBR工艺对该厂的屠宰废水进行中水回用。
2.工艺的确定及流程的说明
2.1处理工艺的确定
该厂中水回用的进水为原污水处理站的出水，而污水处理站的出水是在SBR池内，通过撇水器排到自然水体中，为了节省大量的资金和用地，将原有的SBR池进行局部改造，在池内增加支架组件，将膜组件安装在SBR池内，出水用自吸泵吸入清水箱，供全厂回用。
2.2流程的说明
因污水处理站外排水为间断性排水，为保持后续处理的连续性，要建一个储水池，储水池水经水泵提升进入曝气生物滤池，在此进行进一步的生物处理，曝气生物滤池出水进入高效精密过滤设备，滤后水进入清水池储存待用。其工艺流程图如图1所示：
图 1 中水回用工艺流程简图
Fig 1 diagram of the water reuse process
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3.主要设备及构筑物说明
3.1储水池
采用钢筋砼结构，池体有效容积40 m3，外型尺寸为：9m×3m×3m。池内设有两台潜水泵。
3.2生物接触氧化池
钢筋混凝土结构，内装填料，与调节池合建。
3.3膜生物反应器
钢结构膜组件支架（含集水管） 1个，其结构尺寸：W×L×H =0.8m×4.5m×2.3 m， 膜组件（含曝气管、集水管） 4套，空气来自原有鼓风机。
3.4清水池
有效水深：2.0m；有效容积：8.0 m3 ；结构尺寸：W×L×H = 2.0m×2.0m×2.5 m池体为钢筋砼结构，池内安装两台清水泵，一备一用。
3.5设备间
建在生物接触氧化池膜和生物反应器池之上，建筑面积30m2。主要作为控制室。根据工艺要求，运行控制室内需安装如下设备：自吸引水泵1台（格兰富）；电气控制柜 1台；电磁阀、转子流量计、液位计等控制仪表若干。
4.水质水量的确定
该厂中水回用的进水水质与原污水处理站的出水水质相同，回用水水源取自肉联厂原有污水处理站的二级处理出水，由于回用水主要用于绿化、冲洗厕所、洗车冲洗地面等杂用水，根据城市杂用水水质标准（试行）要求,确定其日平均污水流量：100m3/d ， 平均小时流量：4.2m3/h；其进出水水质指标如表1所示:
表1 进出水水质指标
Table 1 access to water indicators
| CODcr | BOD5 | SS | pH值 | 溶解氧 | |
| 进水水质指标 | 80mg/l | 30mg/l | 80mg/l | —— | —— |
| 出水水质指标 | ≤50mg/l | ≤15mg/l | ≤15mg/l | 6.5-9.0 | ≥1.0mg/l |
5、操作说明
5.1关于电控条件：
MBR空气供给与SBR联动，SBR处于沉淀期和排水期时，MBR停止曝气。MBR出水由时间继电器和电磁阀控制，正常情况下，15分钟为1个周期，出水12分钟，停止出水3分钟。出水量由流量计控制。清水池内设液位计一套，在最高液位时停止MBR出水。以上控制在正常情况下为全自动运行，但电磁阀和自吸泵都考虑手动操作。
5.2关于调试步骤：
a.通水试验：设备安装完后，SBR池内水位恢复正常，开启MBR出水系统，检查连接管道有无渗漏，水泵、电磁阀、自控系统工作是否正常。
b.调试阶段：测定SBR池混合液污泥浓度，根据MBR工作要求，MLSS应该在3000mg/L以上。手动开启MBR出水系统，调整出水流量，测定MBR出水水质，确定最佳操作参数。
c.正常运行：调试结束后，可开始全自动连续运行，随时检查并调整出水流量。每天监测COD，pH，水温等常规水质指标。
5.3关于膜生物反应器的操作说明
FP-AI型帘式中空纤维膜片由天津膜天膜工程技术有限公司制造，微孔孔径0.2μm，外形尺寸：W×H＝530mm×1010 mm，中空纤维内径0.65mm，中空纤维外径1.0mm，膜面积12.5m2，设计产水量187.5L/p.h。曝气强度：气：水＝20:1~30:1。MBR装置曝气量为40 m3/h ~60m3/h。采用定量出水方式延续MBR装置的产水周期。任何情况下，出水量不得大于设计产水量。
6.处理效果
试运行后，对中水回用装置的进、出水水质进行了监测，其长时间的运行及监测结果分别如表2及表3所示：
表2 运行结果
Table 2 operating results
| 项目 | 处理前 | 处理后 | 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 监测结果
Table 3 monitoring results
| 项目 | pH | SS | CODcr | BOD5 | 动植物油 |
| 处理前 | 7.83 | 61 | 84 | 22 | 2.1 |
| 处理后 | 7.5 | 13 | 38 | 9 | 0.7 |
| 去除率% | —— | 98.8 | 94.7 | 97.9 | 99.8 |
结果表明，出水达到了排放标准，CODcr和BOD5的去除率可分别高达94.4%和97.6%。
7.结论
经过试运行后，对中水回用装置的进、出水水质进行了监测，从长时间的监测结果看，出水水质良好，悬浮物和浊度接近零，出水符合三级处理标准，可直接回用，实现了屠宰废水的资源化。
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作者简介：肖丽光（1982- ）汉，硕士，主要从事污水处理及其资源化的研究。抚顺矿业集团工程技术研究中心
E-mail:xiaoliguang1982526@126.com
※张洪林，辽宁石油化工大学教授。研究领域：“三废”治理及资源化。
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