倒置A2／O+MBR處理礦區生活汙水的運行特性
趙曙光1，姜志琛2，樊耀波·，吳瓊3，魏源送，，劉曉霞。
(1．中国科学院生态环境研究中心，北京100085； 2．中国矿业大学dE京)化学与环境工程学院，北京100083
3一E京碧水源科技有限公司，北京102206； 4．汾西宜兴煤业有限责任公司，山西孝义032302)
摘要：介紹了倒置A2／O+MBR工藝處理礦區生活汙水工程的設計與調試，考察了工藝的運行特性、膜汙染控制方
法及效果。结果表明，倒置A2／O+MBR X-艺处理生活污水的效果稳定高效，抗冲击负荷能力强，出水COD、SS、
NH，一N、TN、TP、BOD；等主要水质指标可达到和优于国家城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918--2002)一级
A标准；MLSS质量浓度在9 000 mg／L以下，保持SRT为30 d条件下，在线清洗和体外化学清洗可保证污水处理系
統的正常穩定運行。倒置A2／O+MBR工藝處理礦區生活汙水具有較大的適用性，可大規模推廣應用。
關徹：倒置A2／O；MBR；礦區生活汙水；膜汙染
中图分类号：X799．3；TQ028．8 文献标识码：B 文章编号：1
000—3770(2013)06—0121．004
與常規A210(厭／缺／好氧)工藝相比，倒置
A2／O工藝(缺／厭／好)具有更優的脫氮除磷效果，
並且由于只有一個汙泥回流，可大大減小運行能耗。
倒置A2／O工藝已應用于實際工程的改造，取得了良
好的經濟效益[14]。
倒置A2／O—MBR(厭／缺／好氧一膜生物反應
器)組合工藝，具有結合倒置Az／O和MBR兩工藝
優勢、彌補相互自身不足、可取得更好處理效果和減
少工程占地面積的特點。在生活區用地緊張，汙染源
複雜且嚴重，排放標准日益嚴格的礦區尤其具有適
用性。但目前此工藝研究大多處在小試階段，倒置
A2／O—MBR工藝在煤礦礦區生活汙水的應用尚未見
報道。本文就倒置A2／O—MBR組合工藝處理礦區生
活汙水設計、調試、運行、膜汙染控制方法及效果進
行探討，對排泥和膜清洗技術維護系統的正常穩定
運行效果進行了考察lSl，獲得了該工藝的關鍵設計、
運行和膜汙染控制參數。研究結果可爲倒置
A2／O—MBR工藝研究及在礦區生活汙水處理中的規
模化推廣應用提供科學依據和技術參考。
1廢水來源及水質水量
本文研究的倒置A2／O—MBR工程設計汙水處
理能力：450 m3／d，设计平均运行流量20 m3／h；原水
來自某礦區的生活汙水，水質指標：COD爲350～
400 mg／L；BOD5为150～200 rag／L；NH3-N质量浓
度为15～30 mg／L：TP质量浓度为1～3 mgm；SS质
量浓度为1004200 mgm；pH为6．5～9。出水经紫
外消毒後的水質要求達到國家標准[6]中的一級A標
准，可回用于廠區綠化、沖洗地面等雜用水。
2工藝設計
2．1工藝渡程
廢水處理的工藝流程圖如圖1所示。
汙泥排出及處置汙泥回流唾}咂殛圈崞—砷l。謇徽，
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图1 倒置A2／O—MBR矿区生活污水工艺流程
Fig．1 Flow diagram ofthe inverted A2／O—MBR process for
treatment ofdomestic sewage in a mining area
工藝流程：生活汙水經自動機械格柵機後進入
集水井內，集水井的汙水經一級提升泵進入設有水
下攪拌機的調節池，再經二級提升泵，通過毛發聚集
器與MBR池回流汙泥彙入DN400管道混合器，經
充分混合後流入缺氧池前端，再經厭氧處理後進入
收稿日期：2012．12—12
基金項目：國家自然科學基金“MBR流場、傳質與能耗的相互關系研究”(51278483)；院地合作項目“新型低能耗膜生物反應器汙水資
源化工程應用”(50678168)
作者簡介：趙曙光(1975--)，男，博士，高級工程師，研究方向爲礦井水處理及MBR技術的工程應用；E-mail：
zs92509@126．com
聯系作者：樊耀波，研究員；E—mail：
ybfan@rcees．ac．ca
122 水處理技術第39卷第6期
好氧MBR池，形成倒置A2／O工藝流程。
2．2主要構築物
主要構築物的設計參數見表1，其中地下設備
间为供水设备安放之处。工程占地总面积为121 m2，
处理吨水占地面积仅为O．27 m2／d。
表l倒置A2／O-MB主要單元設計參數
Tab．1 The structural parameters of main tanks in the inverted
A2／O—MBR process
2．3主蔓設魯
机械格栅：HF300，流量30 m3／11，1个，进水口，1
用；毛发聚集器：MF．50，流量50 m3／h；2个，调节池
頂，l用1各；一級提升泵：WQ2120．202，流量20
m3／h，楊程9m，功率1．1kW，2個，集水井內，1用1各；
二级提升泵：WQ2120．202，流量20m3／h，杨程9 m，功
率1．1 kW，2个，调节池内，1用1备；混合液回流泵：
WQ2175．412，流量80 m3，11，杨程9 m，功率4 kW，2
個，MBR池內，l用1備；汙泥泵：WQ2120．201，流
量10 m3／h，杨程9 m，功率1．1 kW，2个，MBR池内，
l用1备；膜抽吸泵：GMP31—50，流量12 m3／h，杨程
8 m，功率0．75 kW，4个，清水池顶，2用2各；膜组
件：SADFl5，1．2mxl．4mx2．5m，2組，MBR池，2用；在
线清洗装置：SZ037，中1．1 mxl．2 m，PE，2座，厌氧池
顶，1用1备；PAC加药装置：AHA32，多1．1 mxl．2 m，
PE，2個，厭氧池頂，1用1備；鼓風機：XSR一80，流量
3．5 m3／min，ap=49 kPa，功率5．5 kW，3个，缺氧池
頂，2用1備；紫外消毒器：UTX．WWM一18V，流量
50m3／h，1個，清水池頂，1用。
2．4主要處理系統
2．4．1預處理系統
預處理系統包括自動機械格柵和毛發聚集器。
自动格栅栅条间隔5～6 mlYl，可将大块杂质拦截，
毛发聚集器内过滤孔径为2 mm，可清除污水中的
大部分毛發絲。預處理系統是爲了防止細小纖維絲
及毛發纏繞在膜絲上而嚴重影響MBR系統的正常
運行。預處理是保證膜系統正常運行較關鍵環節。
2．4．2倒置A2／O系統
倒置A2／O水處理系統包括缺氧、厭氧、好氧三
部分，是脫氮除磷的核心部分。MBR池內設回流泵
和排泥泵，可使活性汙泥回流和控制MBR池內的
汙泥濃度，好氧MBR池內安裝了2套膜組件。缺氧
池內設間歇曝氣可防止汙泥在其底部大量沈積。
2．4．3 MBR系统
MBR系統包括膜組件、曝氣裝置及出水系統。
設兩套膜組件，每套含15片膜片，膜的總面積爲
900 m2，设计的膜通量为22L／(m：·h)，膜材质为PVDF；
公称孔径为0．4¨m；膜丝内径／’外径：1．0 mm／2．8
mm；组件尺寸2 mxl．25 rex0．3 m；面积为30 m2／
片；膜絲長度2m。采用了浸沒一體式MBR，膜組件
內曝氣引起其內外混合液密度差異形成了循環水力
流態，不僅使可降解的汙染物與富氧的活性汙泥不
斷地充分接觸而得到有效降解，並且使膜絲周圍水
力流態由靜態變爲動態，使死端過濾變爲錯流過濾
大大延緩膜汙染上升速度。
在抽吸泵的作用下，混合液經膜完成泥水分離，
清水進入清水池。抽吸泵采用的是普通的離心泵，其
位置比MBR池正常运行液位高出2 m以上，膜组件
出水系統啓動至正常運行相當困難。在集水總管與抽
吸泵的進水管路之間安裝了專利技術[7】裝置，可解決
了膜組件出水系統的快速啓動與穩定運行問題。
2．4．4清洗系統
本工程采用2套在線清洗系統和一個膜清洗池，
每套在線清洗系統包括一個貯液桶，一台攪拌機、一
台白吸泵及其與抽吸泵前的吸水管路相連的加藥管
道。按一定的操作程序，在線清洗系統可把藥液反向
注入膜組件內，達到在線清洗的目的。另外，MBR池
上方設置了起重裝置，用于膜組件的提升便于膜片拆
卸。膜片拆下後可放入膜清洗池內進行浸沒清洗。
2．4．5控制系統
當每台設備可就地控制、集中控制和遠程控制。
集中控制有自動、手動兩種控制方式。自動控制程序
由集中控制櫃內的PLC設定，而PLC的數據和指
令經以太網與工控機交互通訊可實現遠程控制。
3工程調試及運行特性
3．1工程調試及運行
首先進行清水調試，處理好有滲漏的池子，每台
設備經單機試運轉排除故障後處于正常狀態。清水
調試後，好氧池內充入生活汙水，並投入接種的活性
污泥，使池内的MLSS的质量浓度不低于1 000
赵曙光等，倒置A2／O+MBR處理礦區生活汙水的運行特性123
merlE。调节膜组件的曝气强度为35．7 Nm3·／(m2．h1，
2 d后，启动运行l套膜组件的出水系统，运行流量
为4 m3／h，膜通量为8．8 L／(m2·h)；监测污泥浓度、
NH3一N的變化情況。隨時間推移，MBR池內汙泥的
顔色由黑變淺灰再到深灰色，絮狀汙泥在不斷增加，
投入的黑臭的汙泥漸漸變爲散發土腥昧的成熟汙
泥。运行11 d后，污泥质量浓度达到3 000 m玑以
上，NH，一N降至l mg／L以下，此时出现大量的后生
動物，活性汙泥的培養基本完成。啓動2套膜出水系
统，运行流量为7．2 m3／h(膜实际运行平均通量为
16 L／(mz·h))左右，开启污泥回流泵形成倒置A2／O
的工藝狀態。監測汙水進出水水質、MBR汙泥性
狀、汙泥濃度及TMP，根據結果隨時調整運行參數，
保證系統的正常穩定運行。
3．2運行特性
3．2．1運行處理效果
2010年11月開始調試與運行，2011年3月水
质指标方可检测，该工程已经运行了130 d。以下的
数据为201 1年3月至201 1年12月的数据。COD、
SS、NH，一N的去除效果如圖2～圖4所示。去除效果
統計見表2，TN、TP、BOD，的去除效果見表3。結果
表明，倒置A2／O+MBR工藝處理生活汙水效果穩定
高效，抗沖擊負荷能力強，其處理後的出水水質指標
基本達到或優于國家標准16]的一級A標准，達到了
設計要求。
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運行時問／d
图2 COD去除效果
Fig 2 The removal effect ofCOD
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图3 SS去除效果
Fig．3 The removal effect ofSS
100
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運行時間，d
图4 NH，．N去除效果
Fig．4 The removal effect ofNH3一N
表2 COD、SS、NH3．N的去除效果
Tab．2 The statistics ofremoval effect ofCOD，SS and NHs—N
項目
COD／
(mg·L。)
範圍餐
p(NH3一N)／
(mg·L-1)
範圍握
p(SS)／
(mg·L。1)
範圍磬
进水144～705 348．3 23．8～28．6 25．3 2～141 27．6
出水6．9～58．3 32．5 0．1～12．5 O．46 0～1．5 <1
去除率脱84．5～98．7 89．3 65．5～98．6 97．9 99．5～99．8 99．7
表3 TN、TP、BOD，处理效果
Tab．3 The removal effect ofTN，TP and BOD5
3．2．2汙泥特性
当MBR池内的污泥质量浓度大于9 000 mg／L
時，啓動排泥泵控制MBR池內的汙泥質量濃度在
9000mg／L以下，經計算，SRT應保持在30d。對汙
泥的MLSS、SV、SVI監測的結果如圖5和圖6所
示。SV和SVl分别为51％--99％和51～158 mL／g。
500(1
712000
二900()
∽
三600(I
3()0{：
00 50 200 250 300 350 40(1 450
運行時間／d
图5 MLSS的变化
Fig．5 The variation ofMLSS
3．2．3膜汙染發展及控制
TMP是表征膜汙染程度的指標，TMP超過30
kPa後，需對膜組件進行體外浸沒化學清洗。TMP的
奉、簪籃峭
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图6 SV、SVl的变化
Fig．6 The variation ofSV，SVI
變化見圖7，圖中A、B是指2次體外浸沒化學清洗
點，時間間隔爲半年，藥劑爲質量分數O．3％的次氯
酸鈉溶液。由A、B前後TMP變化可知，體外浸沒清
洗比較徹底。A．B間采用在線清洗方式，清洗藥劑采
用質量分數爲0．03％的次氯酸鈉溶液，藥劑量按2
L／m：膜面積計算，頻率爲l周1次。比較A—B與A
之前(未在線清洗)的TMP發展情況可知在線清洗
作爲日常維護的措施對膜汙染控制有顯著的效果。
運ij時劃／d
图7 TMP的变化
Fig．7 The variation ofTMP
4經濟效益分析
人工費0．89元／t；電費0．46元／t；藥劑費0．05
元／t；合計1．4元／t。處理生活汙水的噸水運行成本
爲1．4元，礦區的自來水按1．6元／t計算，不計算排
汙費，直接産生經濟效益0．2元／t水。
5結論與建議
倒置A2／O+MBR工藝處理生活汙水效果穩定
高效，抗沖擊負荷能力強，出水COD、SS、NH3一N、
TN、TP、BOD，等主要水質指標可達到和優于國家
城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918—
2002)一級A標准。倒置A2／O+MBR工藝處理礦區
生活汙水具有較大的適用性，可大規模推廣應用。
控制MLSS质量浓度在9 000 mg／L以下，保持
SRT为30 d，并进行在线清洗和体外化学清洗，可
保證水處理系統的正常穩定運行。
建議對排泥改變汙泥特性延緩膜汙染的機理進
行更系統與深入的研究，可探索排泥控制膜汙染技
術的理論問題，爲MBR工程應用的膜汙染控制提
供科學依據和技術支撐。
參考文獻t
【l】1 潘碌亭，屠晓青，等．改良厌氧／缺氧／好氧脱氮除磷工艺处理城
鎮汙水[J】．中國給水排水，2007，23(22)：61—63．
[2】苗紀偉，何群彪，等．倒置A210工藝在城市汙水處理中的生産性應
用[J】．河南師範大學學報：自然科學版，2004，32(1)：56．59．
[3】劉長青，張峰，等．倒置A2／O與改良A2／O工藝生産性試驗比較[J】．
水處理技術，2008，34(5)：53．56．
[4]屈計甯，張建良．倒置A／A／O工藝在城市汙水處理中的應用研究
[J】．江蘇環境科技，2004，17(2)：9．12．
[5]趙曙光．AYO+MBR工藝特性及其膜汙染控制研究[D】一b京：中國
礦業大學(北京)化環學院，2009．
[6】GB 18918--2002城镇污水处理厂污染物排放标准[s1．
[7】趙曙光．膜一生物反應器膜組件出水系統快速啓動裝置：中國
ZL201 120121964．3[P]．201 1-4．23．
APPLICATION OF REVERSED A2／O COMBINED MBR PROCESS FOR TREATMENT OF DOMESⅨSEⅥ乃蛾玳A删G AREA
Zhao Shuguan91，Jiang Zhichen2,Fan Yaob01，Wu Qiongs，Wei Yuansong‘，Liu Xiaoxia4
(J．Research Centerfor Eco-Environmental Sciences，Chinese Academy ofSciences．Beiiing 100085；
2．School of Chemical and Environmental Engineering,China Unb：ersity of Mining Technology,Beijing 100083,China,．
3．Beijing Odginwaer 70c^，lof99y Co．Ltd．，Beqing 102206,China；4．Fengxi Yixing Mining Industry Group Co．Ltd．，Xiooyi 032302,Chin口) 朋删Hereweintroducedthedesignandoperationofthe reversedA2／OcombinedMBR(A2／O．MBR)processfortreatmentofdomestic sewageina
miningarea．Theoperatingcharacteristicofthisprocess，controlmethodsandeffectofmembranefoulingwerealsoinvestigated．The resuIts showedthatthe
performance ofthe A2／O·MBR process was stable，efficient and with strong resistance to impact load．The quality ofeffluent(COD,SS,NH3．N,TN,TP,BODs)
metorbetterthanthenational standardclass 1Acriteriaspecifiedindischarge standardofpollutantsformunicipalwastewatertreatmentplant(GB 18918--
2002)． When the MLSS<9 000 mg／L and SRT=30 d， on-line cleaning and in vitro chemical cleaning can guarantee the normal and stable oDeration of
A2／O—MBRsystem．Itis shownthattheA：／O·MBRprocessisapromisingtechnologytobeappliedintreatmentofthedomestic sewageintheminin2area
Keyword：reversed A2／O；MBR；domestic sewage in mining area；membrane fouling
第39卷第6期
2013年6月
水處理技術
TECHNOLOGY OF WATER TREATMENT
V01．39 No．6
Jun．，2013 12l
