潘瑞军

（湖州市水务集团有限公司，浙江 湖州 313000）

1 引言

当前城市化进程逐渐深入，在经济增长的同时也为城市环境治理带来了难题，最为典型的便是水资源问题，现已成为困扰全世界的难题。国外现已开展众多水资源保护研究，并提出多种污水处理技术，如AB 技术、AAO 处理工艺等，并取得了一定成果。与此同时，我国也已研发出多种污水处理方式，并鼓励相关技术创新，在众多创新技术中，膜处理技术在污水处理实际应用中效果最为显著，其主要依靠膜的透过性和选择性，在外界压力下达到排污效果，可用于市政污水处理中，为城市环境保护做出更多贡献。

2 膜处理技术原理

与传统分离过程相比，膜分离技术更加先进，操作简便，具有节能降耗的优势，现已在污水处理中得到普及。该技术的工艺原理是在过滤环节，经泵加压作用，料液以特定流速顺着滤膜表面流动，与膜截留物相比较大的物质，无须透过膜便可直接进入罐内，较小的物质则变成透析液。因此，膜系统有两个出口，便于回流液和透析液流入。膜分离过程属于物理过程，根据孔径大小的不同，可分成超滤膜、微滤膜、纳滤膜等，具有无化学变化、选择性良好、适应性强、能耗低等特点。在实际应用中，不会对废水造成二次污染，因为污水内原本物质成分未发生任何改变，化学反应也不会改变，促使水资源二次污染问题被有效避免；还具有经济性特征，该工艺只需使用膜结构进行过滤即可，与传统污水处理模式相比，十分经济环保，可节约大量污水处理成本[1]。

3 膜处理技术在市政污水处理中的应用场景

3.1 含油污水处理

石油采集一般会产生大量废气污水，水中含有大量的油污，处理难度较大，如若直接排放到环境中，不但会破坏生态环境，还会威胁人体健康。通常情况下，当污水中油含量在200～1 200 mg/L 时，便要进行处理，在检测达标后才可排放，较为常用的技术有气化膜处理、控膜处理、生物膜处理等。根据含油污水实际污染程度，选择相应方式进行处理，污水效果见表1。根据表中数据可知，气化膜的处理效果最为显著，但在使用中应严格控制膜的用量，使其与含油污水量相适配，定期更换膜，避免因膜浪费增加企业的处理成本。

表1 各类膜处理技术的应用效果

3.2 印刷污水处理

印刷厂运行中经常产生大量印刷污水，水中含有较多的化学物质、盐、色素等，传统处理方式很难将水中化学物质彻底清除，影响处理效率。为了提高处理效果，可提前在污水中投放适量的添加剂，加速化学物质反应，再对其进行膜处理，促进污水内有害物质直接沉降。例如，加入氧化剂，可对化学反应产生催化作用，使有害物质含量进一步减少。在膜处理过程中，技术人员可对污水稀释处理，加入较为干净的生活用水，减少有害物质对处理膜产生的影响，确保膜的通透性。根据大量实验数据可知，膜处理后的印刷污水回收率达到85%，且各项指标与地下水较为接近[2]。

3.3 居民生活用水处理

通常情况下，生活用水源于城市自来水厂，在管道运输期间产生大量细菌，如若未能定期清理，细菌便会聚集并产生有害化学物质，居民饮用后使人体健康受到威胁。同时，因自来水管道材质大多为铁，管道氧化产生残渣，此类物质跟随管中自来水一同输送到生活中，对水质造成较大影响。通过膜技术的应用，可使管道内有害物质得到有效过滤，水质得到保障。膜技术在生活中通过净水器来实现，自来水使用前需要经过净水器过滤，将水中大分子物质、铁渣、油脂等过滤出去，不但可避免水管堵塞、锈蚀，还可保障饮用水质量。但在应用中需要定期更换净水器内的膜，通常在每半年到一年更换一次，由此提高净水效果。

4 膜处理技术在市政污水处理中的应用措施

4.1 基本情况

以某市政给排水工程为例，污水处理设计规模为2.5×104m3/d，采用间歇循环的活性污泥工艺，也就是CAST 二级处理技术。原本出水水质为一级B 标准，根据环保部门要求，需要将水质提高到一级A 标准，见表2。

表2 污水处理工程进出水水质

4.2 技术应用

为了满足环保部门的水质净化要求，该工程需要对现有给排水系统进行改造，将膜处理技术应用进来，严格遵循工艺流程开展，改造后的工艺流程如图1 所示。

图1 膜处理技术流程图

在上述工序完毕后，需要对进出水水质进行检测，根据污水实际检测数据，明确水质指标，确保指标制定符合实际情况，不会因水质过高导致建筑物与设备规模过大，增加人力与成本方面的浪费[3]。

要使污水系统稳定运行，确保处理后的水质符合排放标准，不会对水资源造成二次污染，应加强点源治理。根据实践经验可知，个别企业将废水聚集起来一同排入污水厂的做法不可取，应在各企业内部单独处理，并结合给排水工程对生态环境的影响，对生产生活废水进行处理，使其符合污染排放的三级标准，此时才可排入污水排放系统内。在污水处理系统改造中，采用“AAO＋MBR 工艺”，主要构筑物设计如下。

1）新建膜格栅间。选择使用面积较小的网格状格栅，根据近期最高污水处理量，对单台精细格栅进行设计，即1 523 m3/h，共计设置2 台精细格栅，每台流量为1 523 m3/h，栅条件的缝隙为1 mm，且设置机械清水中压、高压冲洗装置；将粗格栅与进水泵房联合建设，土建按照10 万m3/d 规模进行建设，该项目新增一套粗格栅，宽度为1.5 m，距离为20 mm；进水泵房现已安装3 台潜水泵，该项目新增2 台，共计5 台，有4 台投入使用，剩余1 台备用，每台流量为1 400 m3/h，扬程设定为16 m，功率为90 kW，均采用变频控制；在细格栅与曝气沉砂池设计方面，考虑到远期扩建需求，该项目新建细格栅与曝气沉沙池，按照10 万m3/d 的规模建设。内部设置4 套阶梯式细格栅，本期先设置2 套，宽度为1.5 m，再配备2 台冲洗泵，1 台投入使用，1 台留作备用，每台流量为24 m3/h，扬程设定为50 m，功率设定为7.5 kW。

2）MBR 膜滤池。针对近期与远期工程设计流量进行设定，分别为2.5×104m3/d 和3.5×104m3/d，并将生化池、膜滤池分成两组，针对现有的CAST 池进行改造，将内部隔墙拆除，新增各类走廊道与分隔墙；合理设置水温，始终保持在10～25 ℃。一般生化段处理效率受活性污泥浓度的影响，在AAO 工艺中，混合液污泥浓度在3 000～4 000 mg/L，利用MBR 技术后，污泥浓度可提高到6 666.67 mg/L，可使处理效率得到明显提升；膜池设置12 格，并列排布，本期先设置8 格池内膜组件，在池前设置进水渠道，后方设置回流渠道，在好氧区混合液经过进水通道均匀流入各个格膜池内，池出水经过回流渠道提升到好氧区内，每个格膜池均设置进、出水闸与排空管，并为各个膜池配备相应的透过液泵，在负压状态下吸出水，支持变频操作，恒流量间歇运行。

3）膜设备间。膜设备间与配电间、分变电所、控制室联合建设，内部设置反冲洗泵、抽吸泵、CIP 泵等配套设备，其中，抽吸泵数量为9 台，8 台投入使用，剩余1 台备用，每台流量为300 m3/h，扬程设定为10 m，功率为15 kW；反冲洗泵数量为2 台，1 台使用，1 台备用，每台流量为280 m3/h，扬程设定为15 m，功率为15 kW；CIP 泵数量为2 台，同样是1 用1 备，单台流量为60 m3/h，扬程为15 m，功率为5.5 kW；压缩空气系统1 套，包括2 台空压机，每台流量为0.67 m3/min，压力值为0.8 MPa，功率为5.5 kW；1 台冷干机，流量为0.8 m3/min，功率为0.21 kW。

4.3 优化效果

在二期工程中将设计规模设定为15×104m3/d，同样采用AAO 与MBR 相结合工艺，在2020 年正式投产，取得理想的运行效果。在改造工程中，将“AAO＋MBR”作为最佳方案，引入新型中空纤维膜构成的一体化膜组器，性能见表3。将该设备投入使用后，充分发挥出高通量、低清洗频率的优势，使污水处理效果进一步提升，取得较高的环境效益。

表3 膜组器性能参数

5 结论

综上所述，当前社会经济迅猛发展，可用水资源日益短缺，为了预防水污染，市政给排水工程的污水处理效果得到高度重视，与居民生活质量与健康息息相关。对此，市政工程人员应深刻意识到膜处理技术的应用优势与价值，根据污水类型将气化膜、生物膜、控膜等技术应用进来，使城市内含油污水、居民生活污水得到充分净化，确保水质指标达到标准。同时，还应采用“AAO＋MBR 工艺”，对膜格栅、MBR 膜滤池、膜设备间等主要构筑物进行优化设计，使污水处理与市政排水系统相契合，逐步提高污水循环处理程度，并对达标废水回收利用，使市内水环境得到切实保障。