周黎华
绵津环保科技（上海）有限公司 上海 201206
摘要：在城市不断发展过程中，城市生产与生活污水持续增加，严重影响生态环境。所以，需要有效处理污水问题，对此，本文阐述了膜生物反应技术概念、分析了膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用，介绍了大同市东郊污水处理厂工程实例。
关键词：膜生物反应技术；环境工程；污水处理
前言：处理污水过程中，应该对传统污水处理模式存在的问题予以充分认识，进而结合实际工作情况，对膜生物反应技术进行合理应用。对传统生物技术与前沿技术进行结合，以充分提高污水处理效率。另外，开展实习活动时，应该对各种模式膜分离系统进行充分了解，应该与污水杂物之间独立设置。可以有效提高污水设备运行水平，同时可以促使运行稳定状态更加稳定。对膜反应技术进行科学应用，有效保留污水微生物[1]。
1 膜生物反应技术概念
1.1膜生物反应原理
在膜生物反应技术中，反应器属于关键内容，同时在国内与国外具有广泛应用。反应器主要是以生物污水处理以及膜分离技术为基础发展而来，对两种技术进行有机融合，污水处理性能非常突出，能够充分强化污水处理效果。与传统污水处理方法相比，该技术具有较高科技化水平，也具有较污水处理效率，生态效益非常突出。
1.2膜生物反应方法类型
一般，膜生物反应器主要涵盖萃取、曝气、膜分离等类型。其中，膜分离反应器应用非常普遍。膜分离器主要涵盖一体式反应器和分体式反应器。若是根据是否需氧划分，则涵盖厌氧与好氧两种类型反应器。主要技术涵盖组合式处理、动态内循环、曝气生物滤池以及奥贝尔氧化沟技术等[2]。
2 膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用
2.1曝气生物滤池
在生物反应技术中，曝气生物滤池较为常用。处理污水过程中，合理应用曝气滤池可以有效提高污水处理质量。根据组合优化技术原理，能够对气浮工艺与生物滤池进行有机结合，借助两者科学配合，能够以源头角度对污水污染物进行有效处理，充分减少环境工程污水处理工作中污染物数量。以实际应用角度分析，曝气池可以有效处理胶体以及洗涤剂污染物，同时保证各个污水处理环节均能够保持较高效率。鉴于污水处理工作在负荷方面具有较高需求，通常会产生较多能耗。所以应用该工艺过程中，应该充分考虑能耗问题，促使曝气生物滤池工艺得到有效优化[3]。
2.2动态内循环技术应用
应用该工艺时，膜基底可以选择微网材料，价格便宜。另外，为了防止动态内循环体系发生反应器断流故障，应该选择外筒曝气竖向流动膜技术开展污水处理工作，能够充分保证污水处理质量。
2.3组合式处理技术
开展环境工程污水处理实践时，相关人员应该筛选该技术开展污水处理活动。根据优化组合原理，将BGSB、MBR等新型技术进行有机结合，借助组合技术的手段充分保证污水处理效果。
EGSB即膨胀颗粒污泥床，为3代厌氧反应器，处理污水过程中，可以借助该接触实现第一阶段工作。处理实践中，EGSB装置处理COD过程中极易形成悬浮物，所以可以与MBR设备配合使用。对两种技术进行综合应用，可以促使污泥处理限制问题得到充分弥补，进而充分保证处理质量[4]。
2.4奥贝尔氧化沟（Orbal）
该工艺主要构成部分是同心椭圆沟道，数量为2个，通过外沟道输送污水，和回流淤泥进行混合，之后运输到中心沟道以及内沟道，在不同沟道中能够循环数十次。并由中心岛中可调堰门进行排泄，进入二沉池中，将曝气机安装在所有沟道横跨中，进行供氧，同时可以进行推流搅拌。在整个氧化沟中，外沟道的体积在53%左右；对于内沟道与外沟道具有强化效果。内沟道容积在总容积中比重在47%左右，溶解氧值应该保持在2.0mg/L以上，进而充分去除氨氮以及有机物。
3 案例分析
3.1工程概况
大同市东郊污水处理厂位于大同市平城区，主要服务北起北环路，西起北同蒲铁路、魏都大道，东至御河西岸，南至开源桥，区域规划的主要是居住用地，没有工业用地，规划建设用地面积3285公顷。
本区域服务人口约45万人口，人均综合用水量220L/d，日综合用水量为9.9万m3/d，污水处理量为8.91万m3/d，考虑到未预见水量，设计日处理水量10万m3/d.处理后出水要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》地表V类水排放标准，总氮执行一级A排放标准。
3.2项目遇到的问题
污水处理设施分为一期和二期两次完成，一期处理水量6万吨/天，两套并联运行的奥贝尔氧化沟，共用一间污泥选择池和二沉池以及污泥回流设施；二期同样采用奥贝尔氧化沟工艺，处理量4万吨/天；经过处理后的污水进入深度处理装置继续处理，然后外排入受纳自然水体。进水水量负荷达到80%以后，二期奥贝尔氧化沟中、内沟道溶解氧始终处于低位状态，影响硝化反应和总氮的去除，高负荷或者低温季节由于溶氧问题，系统存在超标风险。一期二沉池中心岛转动的圆形集泥筒与静止的回流泥管间的缝隙采用橡胶板封水，由于运行时间长，橡胶板磨损脱落，致使产生缝隙，大量上清液混入其中，降低了回流污泥浓度，影响回流效果。
为了确保御河利仁皂国考断面水质，保证大同市东郊污水处理厂出水水质持续稳定达标排放，大同市东郊污水处理厂拟实施氧化沟、二沉池局部工艺设备改造项目，计划对现有污水处理厂二期氧化沟曝气系统进行技术改造，同时对一期西二沉池的矩形集泥槽和圆形集泥筒进行改造，改造期和改造完，确保污水处理厂总排口COD、氨氮、总磷等指标达到地表V类水排放标准，总氮达到一级A排放标准。
综上所述，为了冬季低温气候、尤其春节前后大水量期间保障出水的各项污染物浓度达标，而改造的时候，系统又必须连续24小时运行，不能影响系统整体运行，整个改造项目需要合理协调工艺操作及施工工作。满足不停产施工。
3.3解决方案
经过充分论证和比对，实施方案操作中，检修前逐渐增加二期工艺进水量，相应减少一期进水量，目的是让二期工艺逐步适应水量冲击负荷，同时配合投加药剂确保出水水质达标。一期二沉池检修期间采用减少进入一期工艺处理水量，单组运行，增加二期工艺进水量。检修期间储备足量的除磷、降氨氮等药剂，防止部分水质指标超标。
一期二沉刮泥机改造完成，经过工艺调整系统稳定后再进行二期底曝改造。采取不停水改造，考虑到能耗、施工周期、充氧效果，最终确定选择插管式微孔曝气盘；不废弃原先氧化沟使用的转碟设备，另行加入磁悬浮风机，空气管线根据现场走向，灵活布置，外沟厌氧、缺氧状态，而中沟、内沟增设曝气盘进行曝气。
施工期间，所有的曝气管线采取厂房内焊接预制，氧化沟上施工作业安装防护网，确保工程改造既安全又节省时间。为防止施工期间水质问题，我们制定了应急预案，不仅限于水量、负荷高峰和波谷的分配，二沉池泥位测定，应急药剂的预备等工作。最终确保了整个工程改造的顺利实施。具体情况如下：
（1）处理工艺。该工程中工艺流程见下图。
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图1 S工程污水处理工艺流程
城市管网所输送的污水首先进入到细格栅间，对树叶以及其他小垃圾进行分离。之后进入到沉砂池，促使泥类与沙类垃圾充分沉淀。基于Orbal工艺，微生物记住新陈代谢有效讲解有机污染物，之后成为泥状体，并实现生物除磷脱氧处理。借助二沉池展开固液分离工作，向脱水间输送大块污泥与泥状沉淀，并浓缩脱水处理，制作为泥饼之后进行外运处理。剩余污泥向污泥泵房运输，借助污泥泵展开提升处理并向储泥池运输，之后借助螺杆泵进行加压处理，混合混凝剂，向污泥浓缩脱水设备中运输展开浓缩以及脱水处理，污泥浓缩之后含水率为80%，其中干泥进行外运处理，污水完成处理之后通过水水泵站向江河排泄[5]。
（2）Orbal。该工程污水处理选择Orbal工艺，充分保证生物除磷的效率，并通过化学除磷进行辅助。①工艺说明。在本工程中，Orbal工艺主要设置2道同心圆沟道，各个沟道均属于连续回路混合反应器，在该系统中，能够实现推流反应以及完全混合作用。通过外沟道输送污水，和回流污泥进行有效混合，并通过外沟道向内沟道进行运输，借助水平旋转开展充氧、混合以及推流等操作，在不同沟道中循环次数能够超出数百次，并由中心岛中可调堰门进行排泄，进入二沉池中。在该过程中，对混合液展开数百次循环流动处理，之后借助中心岛中出水溢流堰和可调闸门向澄清池输送，其浸没孔口以及双重出水堰可以互相配合，进而对调节池水位进行合理调节，进而对充氧量进行有效调节，并不需要进行电动出水堰设置。同时，将曝气机安装于外沟道横跨中，数量为3台；将2台曝气机安装于内沟道横跨，实现供氧目标，脱硝搅拌效果较为突出[6]。见下图。
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图2 Orbal结构
Orbal工艺的脱氮效果较为突出，外外沟道产生大区域缺氧以及交替耗氧环境，进而充分形成同时硝化反硝化反应。为了充分保证Orbal工艺除磷性能，将厌氧池增设于上游位置，可以有效吸收磷元素，进而为过度吸收磷提供良好场所，并且充分强化污泥沉降功能。
同时，Orbal具有完全混合与推流式两种流态。以各个沟道角度分析，混合液流态主要以完全混合式为主，抗冲击负荷水平较为突出，以2个沟道角度分析，不同沟道之间流态主要以推流式为主，其污泥负荷以及溶解浓度存在较大差异，涵盖多沟道串联特征，可以促进有机物降解与去除，同时能够降低污泥膨胀问题。Orbal工艺选择曝气转碟，在表面设置大量三角形齿轮凸起，在接触水体过程中，可以打碎污水，进而产生细密水花，动力效率以及充氧能力较强。借助对曝气机浸水深度、开停数量、转速以及旋转方向进行调整，即可以实现电耗以及供氧能力调整。
②工艺特点。该污水厂中，污水水质较为稳定，SS、BOD5等并无较大波动，对于后续微生物以及处理单元并无较大冲击与影响，本设计将初沉池的生物泥处理过程省去，污水通过格栅以及沉砂池向氧化沟与厌氧沟直接流入，充分降低占地面积，充分降低建设成本，并实现减少能耗的目标。
将搅拌器设置在厌氧池中，和回流污泥均匀、快速混合，悬浮污染物质会发展为生物载体，有利于产生菌胶团。微生物群体非常庞大，在其处于饥饿状态之后会摄取大量污水有机物，以满足自身营养需求，基于厌氧池厌氧/兼氧状态，微生物借助有机物能够进行新细胞物质合成，其他有机物会被分解为水与二氧化碳，同时产生能量。微生物能够进行多糖聚合物分泌，充分吸附粘合细菌，并提高菌胶团规模，充分保证沉降性能[7]。
（3）应用效果分析。该工程已经试运行数月，其中污泥浓度是3.8g/L，内沟道与外沟道溶解氧分配均值是1.85与0.98。见下表。
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通过实践验证，Orbal工艺在污染物去除方面的效果明显，能够达到国家相关规定的去除标准，相关的污染物去除能力较强，可以在实践中使用，并通过不断研究和优化，继续加强其污染物处理效果。
4 结束语
综上所述，Orbal工艺以及其他膜生物反应技术获得良好认识以及广泛应用。在未来发展过程中，相关人员还需要深入研究相关工艺，同时在工程实践环节中积极进行控制、运行以及操作等方面经验总结。在大同市东郊污水处理厂工程中，Orbal工艺应用效果已经得到验证，TN、NH3-N、BOD5等污染物均可以达标排放。
参考文献：
[1]孙瑞磊.膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用[J].中国资源综合利用,2020,38(02):189-190+196.
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[3]高月岗.关于膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用研究[J].冶金管理,2021(01):142-143.
[4]李建华,霍柱北,李霞.膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用探析[J].环境与发展,2020,32(07):93+95.
[5]张书洁,张政武,王宗华.膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用[J].化工设计通讯,2019,45(06):101-102.
[6]李君,陈曼婷,潘海华.膜生物反应技术在环境工程污水处理中的运用[J].资源节约与环保,2020(06):72-72.
[7]张冰.膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用[J].中国资源综合利用,2020,38(05):181-183.
简介：周黎华；1989.12，男，汉族，安徽省安庆市宿松县人，安徽科技学院，本科学历，生物工程专业，从事环保行业8年，负责过煤化工、制浆造纸等行业许多重点项目的污水氨氮处理以及异味控制的施工管理工作。