膜生物反應器(MBR)采用膜組件代替二沉池進行固液分離，污泥濃度可高達普通活性污泥法的3~4倍,，污泥齡長,，污泥負荷低，有利于降解廢水中各類有機污染物和氨氮,，近年來被廣泛應用于有機廢水處理,、有機廢水脫氮等方面。

　　不同類型的膜組件處理印染等廢水的對比研究已有報道,，但多為實驗室研究,，應用于煤化工廢水實際項目的案例較少。筆者以陜西某煤化工廢水處理項目為例,，介紹了MBR工藝在煤間接液化廢水處理項目中的應用情況,，并對比了傳統(tǒng)簾式和海藻式膜生物反應器的設計與運行參數，以期為同類工程提供參考,。

　　1,、工程概況

　　陜西某煤間接液化工業(yè)示范裝置以煤為原料，生產液化油品,。該項目排放的生產,、生活廢水經污水處理裝置集中處理后再進行深度處理，大部分產水作為循環(huán)水站補水回用,，深度處理產生的濃鹽水排入濃水處理裝置的蒸發(fā)結晶單元進行最終處理,。

　　污水處理裝置主工藝采用多級A/O+MBR組合工藝，其中MBR單元分別采用傳統(tǒng)簾式和海藻式MBR系統(tǒng)，2套系統(tǒng)獨立運行,，各占50%處理能力,，處理水量均為370m3/h。

　　2,、工程設計

　　2.1 進,、出水水質

　　裝置污水主要由氣化污水、合成高濃度污水,、含硫污水等組成,，廢水水質、水量波動大,，氨氮,、有機物濃度高，并含有一定濃度的油,、硫化物等,。根據分質分流的處理原則，各股廢水分別經預處理后匯入調節(jié)池,，后經多級A/O+MBR工藝處理,，出水進入回用水裝置進行軟化脫鹽。本項目污水出水要求在《黃河流域(陜西段)污水綜合排放標準》(DB61/224―2011)一級標準基礎上執(zhí)行更嚴格的控制指標,。進,、出水設計水質見表1。

　　2.2 工藝選擇

　　污水處理工藝流程如圖1所示,。

　　2.2.1 預處理系統(tǒng)

　　氣化污水硬度較高,，影響后續(xù)工藝設備的運行，在初沉池前投加除硬劑,，可去除水中的硬度和部分懸浮物,。高濃度污水含有一定濃度的有機酸，首先進入中和池,，投加堿液使廢水近中性,，后經渦凹、溶氣兩級氣浮除油,，再經UASB降解大部分有機物,。含硫污水先經溶氣氣浮除油，后經化學沉淀法除硫化物(投加硫酸亞鐵溶液),。以上預處理后的3股廢水進入調節(jié)池均質混合,。

　　2.2.2 生化處理系統(tǒng)

　　該項目處理規(guī)模大，同時含有較高濃度的氨氮和COD,，因此選用A/O變型工藝――多級A/O工藝作為生化工藝,，該工藝可根據進水狀況靈活調節(jié)各段的回流比等參數,，適合與后端的MBR池有機結合。

　　2.2.3 MBR系統(tǒng)

　　采用處理規(guī)模相同的傳統(tǒng)簾式和海藻式MBR2組系統(tǒng),，參數對比如表2所示,。

　　傳統(tǒng)簾式MBR兩端固定在出水口，產水時通過抽吸泵產生的負壓作用,，使混合液中的水往膜內滲透,，經過膜的中空管收集，最后進入兩端的出水收集管中,。由于它的膜絲比較穩(wěn)定，附著在膜絲上的生物不易被曝氣吹走,，所以附著生物較多,，可以更有效地去除污水中的各種有害物質。

　　海藻式MBR則由底部固定在出水口,、上部不固定的膜絲組件組成的,。其主要特點是不固定的一端隨著曝氣的進行不停抖動，有利于去除膜表面污染物質,，尤其可避免頂部毛發(fā)纖維的纏繞,，大大降低了膜的污染程度。且在膜單元中間曝氣,，優(yōu)化了曝氣位置,，減少了污泥在底部的沉積。

　　3,、MBR單元主要設計參數

　　3.1 生化池

　　生化反應池采用多級A/O工藝,，其中一級O池停留時間67h，分2格,，每格尺寸68.0m×60.0m×7.0m,，有效水深6.2m，每格設5個廊道,，污泥質量濃度4g/L,，池底設置旋流式曝氣器。

　　一級A池停留時間67h,，分2格,，每格尺寸68.0m×60.0m×7.0m，有效水深6.2m,，設置推流式攪拌器共16臺,，設2臺一級A池至一級O池的混合液回流泵，回流比200%,。

　　二級A池停留時間12h,，分2格，每格尺寸32.0m×22.0m×7.0m，有效水深6.2m,，設置推流式攪拌器共4臺,。

　　二級O池停留時間7h，分2格,，每格尺寸20m×22m×7.0m,，有效水深6.2m，污泥質量濃度4g/L,，池底設置旋流式曝氣器,，配6臺從二級O池回流至一級A池的硝化液回流泵，回流比800%,。

　　3.2 MBR設備間

　　為方便設備維護,、管理，MBR池設置在MBR設備間內,。MBR設備間內設置產水泵,、反洗泵、污泥回流泵,、曝氣風機及膜清洗設備等,。

　　膜池共設8格，其中海藻式MBR和傳統(tǒng)簾式MBR各設4組規(guī)格相同的膜池,。單組膜池尺寸11.0m×3.2m×4.3m,，有效水深3.4m。每組膜池安裝膜組件5套,，共40套,。每套膜組件過濾面積1500m2，總過濾面積30000m2,。膜池設計平均膜通量13L/(m2?h),，最大時膜通量15L/(m2?h)，設計污泥質量濃度8.0g/L,。2套MBR系統(tǒng)共用1座產水池,，尺寸16.0m×11.0m×4.3m，有效水深3.8m,，停留時間0.9h,。

　　每套膜池對應1臺產水泵及污泥回流泵。其中產水泵采用臥式離心泵,，變頻控制,，以實現(xiàn)不同工況下產水量的靈活控制。海藻式MBR系統(tǒng)的產水泵流量比傳統(tǒng)簾式MBR系統(tǒng)大1倍,，以實現(xiàn)定期大流量抽吸,，去除膜絲頂部積累的空氣,。與膜池一對一的污泥回流泵可以靈活控制各組膜池的回流量，以保證污泥濃度均勻,，污泥回流比為400%,。

　　傳統(tǒng)簾式和海藻式MBR各設1套反洗泵，變頻控制,，反洗水采用產水池出水,，反沖洗通量30~34L/(m2?h)。

　　傳統(tǒng)簾式MBR采用常規(guī)的連續(xù)曝氣,，曝氣風機采用2臺單級高速離心風機(1用1備),，單臺風機Q=141m3/min，p=50kPa,，P=220kW,。海藻式MBR采用間歇曝氣，即4組膜池依次曝氣,，曝氣量占總風量的25%，曝氣風機采用2臺羅茨風機(1用1備),，單臺風機Q=83m3/min,，p=50kPa，P=110kW,。通過管路上設置的電動蝶閥控制每組膜池曝氣開閉,。為避免曝氣管道上的銹渣進入膜池損壞膜絲，MBR曝氣管道均采用不銹鋼材質,，另風機均采用無油風機,，避免帶入油分。

　　由于產水抽吸時會有空氣進入膜絲中,，2套MBR系統(tǒng)在產水管頂部設置真空水射器定期抽吸去除積累的空氣,，抽吸工況在每個產水周期前進行1次，持續(xù)時間10~30s,。

　　采用檸檬酸和次氯酸鈉作為化學清洗劑,，清洗方式均采用清水+化學藥劑，不同的是,，傳統(tǒng)簾式MBR采用反洗泵作為清洗泵,，而海藻式MBR單獨設置清洗水泵。2套膜系統(tǒng)分別設置檸檬酸及次氯酸鈉的清洗裝置各1套,，分別供維護性清洗及恢復性清洗使用,。所有清洗裝置單獨放置在MBR加藥間內?；謴托郧逑丛谀こ刂羞M行,，無需將膜組件吊出,，減少了人工工作量。

　　MBR產水管均采用UPVC管,，MBR曝氣管道采用不銹鋼(SS304)材質,，避免銹渣等雜質進入系統(tǒng)，損壞膜絲,。

　　4,、運行效果

　　4.1 MBR的啟動調試

　　MBR系統(tǒng)正常運行的前提是前端A/O池活性污泥系統(tǒng)的成功啟動，一般建議膜池污泥質量濃度>3g/L時再啟動產水程序,。該裝置自2016年初開始調試運行,，在A/O池分次投加某市政污水廠活性污泥，同時逐漸增加廢水比例,，直至污泥質量濃度增加至3g/L左右,，廢水進入MBR系統(tǒng)并開始正常產水。

　　由于進水不含生活污水,，因此工藝前端未設計配置膜格柵,。運行一段時間后發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)簾式MBR的膜絲尤其是上部出水端纏繞了部分絲狀纖維等雜質，分析原因認為,，由于生化池調試時采用市政污水廠污泥作為接種污泥,，其中混有較多絲狀物，纏繞在膜絲上難以分離,。另外,，由于生化池露天設計，池面漂浮的雜質也會進入膜池,，影響膜組件的運行,。后期在生化池出水口設置1~2mm的人工篩網，并定期打撈生化池表面的雜物,，并對膜組件進行離線人工清理,，纏繞物的影響得以消除。而海藻式MBR的膜絲上未發(fā)現(xiàn)明顯的纏繞物,，也體現(xiàn)了該膜結構的優(yōu)勢,。

　　4.2 實際進出水水質

　　至今2套MBR系統(tǒng)運行良好。檢測常規(guī)進出水水質如表3所示,。

　　在進水COD,、氨氮濃度較高且水質波動較大的條件下，2套MBR系統(tǒng)均保持了較高的污染物去除率,，MBR系統(tǒng)可截留生化混合液中的硝化菌及優(yōu)勢菌種,，使生化系統(tǒng)維持在較高的污泥濃度下運行，保證了氨氮和有機物的去除效果,。

　　相比傳統(tǒng)簾式MBR,，海藻式MBR對總氮的去除效果更佳,，這得益于該系統(tǒng)采用的循環(huán)曝氣模式，增加了缺氧反應時間,，但其氨氮去除率相對較低,。傳統(tǒng)簾式MBR去除有機物的效果更佳。

　　4.3 清洗頻率對比

　　項目通過控制化學清洗的頻率,，有效控制MBR膜污染,。總結運行經驗后對清洗頻率進行推薦,，結果見表4,。

　　相比傳統(tǒng)簾式MBR，海藻式MBR維護性清洗頻率略高,，這是由于該系統(tǒng)采用循環(huán)曝氣方式,，膜曝氣擦洗空氣量較低，但曝氣的總體能耗更低,。

　　2套系統(tǒng)的檸檬酸清洗頻率相比其他廢水較高,，是因為氣化廢水所含硬度較高，經分析,，硬度以碳酸鹽為主,，后期化學清洗通過輔助投加鹽酸以保證碳酸鹽的徹底去除。

　　4.4 MBR運行成本

　　相比化學清洗藥劑費用,，MBR系統(tǒng)的運行成本主要體現(xiàn)在能耗上,。傳統(tǒng)簾式MBR運行電費為0.57元/m3,，而海藻式MBR運行電費為0.45元/m3,，這是由于海藻式MBR采用間歇曝氣方式，選用的風機功率更小,。

　　5,、結論與建議

　　將MBR工藝應用于煤間接液化廢水處理，克服了廢水水質波動大,，COD,、氨氮濃度高的影響，出水水質優(yōu)良,，完全滿足設計要求,。其中，海藻式MBR受進水絲狀雜質影響較小,，去除總氮效果更佳,，化學清洗頻率略高，總體運行能耗較低;傳統(tǒng)簾式MBR去除有機物的效果更佳,，運行更穩(wěn)定,。實際工程中應根據進水水質情況,，結合投資、能耗等,，綜合考慮選擇合適的膜組件類型,。

　　考慮到煤化工廢水含有較高濃度的油、硬度,、重金屬離子,，前端預處理單元應保證運行穩(wěn)定，避免對膜系統(tǒng)造成不可逆影響,。應根據進水水質變化及時調整MBR運行參數及清洗周期,。同時提高運營管理水平，堅持膜的定期清洗策略,，使膜污染得到合理控制,。今后需重點考慮MBR系統(tǒng)與生化處理的有機結合(如將硝化液回流與污泥回流合并)，采用更經濟有效的MBR曝氣方式以減少能耗,，并研發(fā)可用于煤化工廢水的親水性強,、更耐污染的膜材料。