一体化SP-MBR反应器处理农村污水

在建设美丽乡村的需求背景下，农村污水处理的市场发展空间巨大。膜生物反应器技术具有水质标准高、土建工程占地面积小、污染物降解效率高、剩余污泥量少、模块化设计集成度高、自动化程度高等优点，在农村得到广泛应用污水处理。MBR产品的稳定通量、抗污染性能、使用寿命、储存方式等因素是MBR技术在农村污水中应用的关键，也在一定程度上限制了MBR技术在农村污水中的广泛应用。目前，农村污水MBR工艺中使用的膜材料有PVDF、PES、PVC等。常见问题包括无法脱水保存、使用寿命短、通量衰减率高、清洗回收不彻底、离线清洗复杂等。一体化SP-MBR反应器是一种适用于农村地区污水处理的一体化设备。其核心膜材料采用进口PTFE中空纤维膜作为MBR的分离膜，具有通量大、寿命长、脱水保鲜、污染完全回收等特点。本实验研究了该工艺对农村污水的水质去除效果，论证了PTFE膜产品的通量稳定性，为该工艺的广泛推广提供了理论依据。

1.检测方法

1.1水质

综合试验设备进水为云南某污水处理厂沉砂池出水，COD范围为150~350mg/L，BOD5/COD范围为0.4~0.6，NH+4-N浓度范围为30~40mg/L，TP浓度范围为3 ~ 5 mg/L，综合反应器接种污泥采用该污水处理厂好氧池回流污泥。

1.2测试设备

试验设备采用一体化容器试验装置，设计处理50吨/日的水，采用SP-MBR工艺。缺氧池、好氧池、膜池和设备操作室在20英寸的容器内用钢板隔开，装置流程图如图1所示。

1.3聚四氟乙烯膜组件

一体化SP-MBR中的膜组件采用日本住友的浸没式PTFE膜组件，膜组件的性能参数见表1。

1.4水质检测方法

一体化SP-MBR反应器进水、膜池混合液和膜系统出水的COD、TP、NH+4-N均采用标准方法检测。

通过用膜面积转换电磁流量计的读数，获得膜系统运行期间的瞬时通量。

膜运行过程中的跨膜压力由负压传感器和液位计的读数计算。

2.研究内容

2.1 SP-MBR工艺污染物去除率

一体化SP-MBR反应器对COD污染物的去除效果如图2所示。

从图2可以看出，即使进水COD在150~350mg/L之间波动，SP-MBR反应器的出水水质也相当稳定，COD平均去除率达到92%，MBR膜出水COD在10~35mg/L范围内，基本达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002的一级A排放标准。

从图3可以看出，在试运行的初始阶段，NH+4-N的出水是不稳定的。之后，即使反应器进水NH+4-N发生明显变化，SPMBR反应器对NH+4-N的去除率仍在95%以上，出水NH+4-N浓度基本稳定在1.50mg/L以下，充分说明膜分离浓缩了生长期较长的硝化菌，因此得以保留。

从图4可以看出，SP-MBR反应器对T-P的去除效果比较稳定，去除率在90%左右波动，主要是因为在反应器的进水口投加了0.25mol/T的聚合硫酸铁辅助化学除磷。当进水TP质量浓度为2.5~4.5mg/L时，出水中T-P浓度低于0.5mg/L，SP-MBR反应器出水中总磷仅依赖生化作用。

2.2聚四氟乙烯膜的操作

操作条件

参考膜制造商提供的基本膜性能参数，一体化SP-MBR反应器的设计运行通量为25L/(m2？h)，恒流运行，其他运行参数见表2。

2.2.2运行情况

一体化SP-MBR反应器从2017年10月10日开始连续运行，到2018年1月20日已经连续运行100天。膜系统具有接近-50kPa的高跨膜压差，在膜系统运行的第100天进行在线恢复性化学清洗。

整个试验持续120天，PTFE膜组件在此期间的运行性能如图5所示。

采用NaClO和NaOH混合溶液清洗，浸泡温度为20℃，静置时间为6小时，TMP从清洗前的-60kPa恢复到-8kPa，基本恢复到新膜运行初期的TMP值。在碱性环境下，NaClO的氧化作用更加突出，可以更好地去除膜表面的微生物污染物，所以NaClO和NaOH混合清洗效果更好。

市场上常见的MBR膜产品一般采用PVDF材质，PVDF不耐强碱，所以常规PVDF膜在强碱条件下无法清洗，而PTFE MBR膜具有较强的耐碱性，耐受的pH范围为0~14，所以在化学清洗过程中可以使用强碱清洗有机污染物，达到良好的清洗效果。

3.结论

(1)通过在农村污水中的试验，分析出一体化SP-MBR反应器对COD、NH4+-N、TP等关键指标的平均去除率分别可达92%、96%、91%，说明对水污染物的去除效果良好。

(2)试验结果表明，一体化SP-MBR反应器中PTFE膜组件的实际瞬时通量可稳定达到25L/(m2？h)，并能保证在线恢复性清洗周期不低于3个月。

(3)农村污水中膜污染的主要类型是微生物有机污染。在本实验中，当500mg/LNaClO和0.5%NaOH混合进行在线恢复性化学清洗时，膜性能基本上可以恢复到100%。(来源:苏州苏科环保科技有限公司)

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