雨水收集MBR 处理方案
一、概论
由于降水淋洗了大气污染物(主要为SS 、COD 、硫化物、氮氧化物等) 和集水面积累的大气沉积物以及屋面材料产生的污染物，致使初期雨水污染程度较高。初期雨水中所含的主要污染物有COD 、SS ，还有极少量的铅、磷和氮。同时雨水可生化性差，BOD/COD通常只有0.1~0.15。
常规的雨水处理回用只针对COD 、SS ，一般采用沉淀过滤方法即可达到回用标准。根据雨水原水水质可选择下列工艺流程： ①雨水 初期径流弃流景观水体 ②雨水 初期径流弃流沉淀消毒 ③雨水 初期径流弃流沉淀 消毒
现已知雨水原水水质：COD 200mg/l，浊度 80NTU ，氨氮 8mg/l，TN 10mg/l，TP 6mg/l，需处理达到地表水三类水水质标准：COD 20mg/l，浊度 5NTU ，氨氮 1mg/l，TN 1mg/l，TP 0.2mg/l。常规的物理化学方法难以使氮磷处理达标，需要采用生化法脱氮除磷。 由于目前对雨水进行生化处理的案例较少，本项目参考生活污水MBR 的运行方式设计对雨水进行生化处理。
工艺流程图Process flow diagram
二、工艺流程说明
本MBR 项目采用自压和抽吸两种陶瓷膜运行模式，两种模式运行过程分别按以下步骤进行：
The project uses gravitational pressure mode and pumping
operating mode, the two systems will follow these steps to operate.
自压式（不需用泵，压力产水）gravitational pressure mode： a 、产水water production
b 、气正洗air flush
c 、水反洗 back flush
d 、维护性清洗（Enhanced Back Flush）
e 、恢复性清洗（Clean-In-Place ）
抽吸式（用抽吸泵产水）pumping operating mode：
a 、产水water production
b 、气正洗air flush
c 、水反洗 back flush
d 、维护性清洗（Enhanced Back Flush）
e 、恢复性清洗（Clean-In-Place ）
自压产水运行模式：
A 、产水
产水时间按照“产8停2”的运行方法，即产水8分钟，停2分钟，产水10小时，停止2小时。自压产水至少要保持膜组到液面的液位差1.5-2m ，以提供足够的产水压力。
B 、曝气
MBR 池进行不间歇曝气，曝气量按0.2-0.3m 3/（min ·套）计算。
C 、水反洗
水反洗周期根据实际运行情况而定，如果运行稳定原则上不用进行水反洗。
D 、维护性清洗
设备停机的情况下，使用药剂进行定期维护清洗。
E 、恢复性清洗
长期运行以后，水反洗与维护性清洗不能使膜通量完全恢复，采用药液浸泡的方式进行一个彻底低清洗方式。
抽吸产水运行模式：
A 、产水
产水时间按照“产8停2”的运行方法，即产水8分钟，停2分钟，产水10小时，停止2小时。产水压力0~-0.03MPa，
B 、曝气
MBR 池进行不间歇曝气，曝气量按0.2-0.3m 3/（min ·套）计算。
C 、水反洗
水反洗周期根据实际运行情况而定，如果运行稳定原则上不用进行水反洗。
D 、维护性清洗
设备停机的情况下，使用药剂进行定期维护清洗。
E 、恢复性清洗
长期运行以后，水反洗与维护性清洗不能使膜通量完全恢复，采用药液浸泡的方式进行一个彻底低清洗方式。
工艺核心选择采用“厌氧+好氧+陶瓷膜MBR ”为主的处理工艺 厌氧：厌氧生物处理方法是在厌氧条件下，形成了厌氧微生物所需要的营养条件和环境条件，利用这类微生物分解废水中的有机物并产生甲烷和二氧化碳的过程。
厌氧生物处理过程中，参与反应的微生物种类比较丰富，微生物主要分产酸细菌、产氢产乙酸菌和产甲烷菌这些类别。在一个厌氧反应系统内同时存在个中类型的厌氧微生物，才能完成污染物质完整的厌氧生物降解过程。
有机物的厌氧生物降解过程一般要经历数个阶段，大致分3个阶段，由不同的微生物菌群交替完成。第一阶段由厌氧和兼氧的水解性微生物将大分子物质如纤维素、蛋白质、木质素等水解为单糖并进而生成有机酸。第二阶段由产氢产乙酸细菌利用第一阶段产生的各种有机酸，生成H 2、CO 2和乙酸。第三阶段由严格厌氧的产甲烷细菌来完成。产甲烷细菌以第二阶段生成H 2和乙酸为底物生成甲烷。
废水在厌氧条件下通过厌氧微生物将不溶性有机物水解成可溶解性物质，同时在产酸菌的协通作用下将大分子、难于生物降解的物质转变为易于降解的小分子物质，并重新释放到溶液中，在较高的水力负荷下随水流出厌氧系统，提高了废水的可生化性。
好氧：采用接触氧化法。接触氧化法是一种介于活性污泥法和生物滤池之间的生物膜法工艺，其特点是在池内设置填料，池底曝气对污水进行充氧，并使池体内污水处理流动状态，废水与池中的填料充分接触，污染物被填料上的微生物吸附降解。通过鼓风机曝气供给氧气，生物膜生长到一定厚度后，填料壁的微生物会因为缺氧而进行厌氧代谢，产生的气体及曝气产生的冲刷作用造成生物膜的脱落，并促
进新生物膜的生长，此时，脱落的生物膜将随水流出池外。
陶瓷膜MBR 系统：MBR 生物反应器是在水处理领域中研究得最为广泛深入的一类膜生物反应器，是一种用膜分离过程取代传统活性污泥法中二次沉淀池的水处理技术。在传统的废水生物处理技术中，泥水分离是在二沉池中靠重力作用完成的，其分离效率依赖于活性污泥的沉降性能，沉降性越好，泥水分离效率越高。而污泥的沉降性取决于曝气池的运行状况，改善污泥沉降性必须严格控制曝气池的操作条件，这限制了该方法的适用范围。由于二沉池固液分离的要求，曝气池的污泥不能维持较高浓度，一般在 1.5~3.5g/L左右，从而限制了生化反应速率。水力停留时间（ HRT ）与污泥龄（ SRT）相互依赖，提高容积负荷与降低污泥负荷往往形成矛盾。系统在运行过程中还产生了大量的剩余污泥，其处置费用占污水处理厂运行费用的 25% ～40% 。传统活性污泥处理系统还容易出现污泥膨胀现象，出水中含有悬浮固体，出水水质恶化。针对上述问题， MBR将分离工程中的膜分离技术与传统废水生物处理技术有机结合，大大提高了固液分离效率，并且由于曝气池中活性污泥浓度的增大和污泥中特效菌 (特别是优势菌群 ) 的出现，提高了生化反应速率。同时，通过降低 F/M比减少剩余污泥产生量（甚至为零），从而基本解决了传统活性污泥法存在的许多突出问题。
与许多传统的生物水处理工艺相比， MBR 具有以下主要特点： ① 出水水质优质稳定
由于膜的高效分离作用，分离效果远好于传统沉淀池，处理出水极其清澈， 悬浮物和浊度接近于零，细菌和病毒被大幅去除 ，出水水质优于建设部颁发的生活杂用水水质标准（ CJ25.1-89 ），可以直接作为非饮用市政杂用水进行回用。同时，膜分离也使 微生物被完
全被截流在生物反应器内， 使得系统内能够维持较高的微生物浓度，不但提高了反应装置对污染物的整体去除效率，保证了良好的出水水质，同时反应器对进水负荷（水质及水量）的各种变化具有很好的适应性，耐冲击负荷，能够稳定获得优质的出水水质。
② 剩余污泥产量少
该工艺可以在高容积负荷、低污泥负荷下运行，剩余污泥产量低（理论上可以实现零污泥排放），降低了污泥处理费用。
③ 占地面积小，不受设置场合限制
生物反应器内能维持高浓度的微生物量，处理装置容积负荷高，占地面积大大节省； 该工艺流程简单、结构紧凑、占地面积省，不受设置场所限制，适合于任何场合，可做成地面式、半地下式和地下式。
④ 可去除氨氮及难降解有机物
由于微生物被完全截流在生物反应器内，从而有利于增殖缓慢的微生物如硝化细菌的截留生长，系统硝化效率得以提高。同时，可增长一些难降解的有机物在系统中的水力停留时间，有利于难降解有机物降解效率的提高。
⑤ 操作管理方便，易于实现自动控制
该工艺实现了水力停留时间（ HRT ）与污泥停留时间（ SRT ）的完全分离，运行控制更加灵活稳定，是污水处理中容易实现装备化的新技术，可实现微机自动控制，从而使操作管理更为方便。
⑥ 易于从传统工艺进行改造
该工艺可以作为传统污水处理工艺的深度处理单元，在城市二级污水处理厂出水深度处理（从而实现城市污水的大量回用）等领域有着广阔的应用前景。
目前在 MBR 中使用的无机膜多为陶瓷膜，中空板式陶瓷膜具有有机膜无法替代的许多优点：
① 化学稳定性好；
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
⑩ 耐强酸强碱、耐有机溶剂； 刚性和机械强度好； 耐高温耐磨损； 孔径分布窄，膜孔不变形； 过滤精度高，出水水质好； 附加设备或预处理工艺少，占地面积小； 抗污染能力强； 膜再生性能好，使用寿命长； 亲水性能好，节省能耗，适用于各个水处理领域。 设备维护更简单、节省人工成本等优点，
三、主要构筑物设计参数设计
3.1 一体化MBR 水处理设施
1、厌氧池
设计尺寸：1.80×2.00×3.00m
数量：1座
结构：碳钢板防腐
●附：污水提升泵一台
型号：WQK15-10-1.5
●附：污水流量计1套
2、好氧池
尺寸：2.2.00×2.00×3.00m
数量：1座
结构：碳钢板防腐
●附：组合填料22m 3
●附：曝气器20套
●附：风机1套
3、MBR 池
尺寸：2.80×2.00×3.00m
数量：1套
结构：碳钢板防腐
●附：Ceraflo 平板陶瓷膜25组
●附：与好氧池共用
4、产水池
尺寸：1.00×2.00×1.00m
数量：1套
结构：碳钢板防腐
6、机房
设计尺寸：1.00×2.00×2.0m
数量：1间
结构：碳钢板防腐
3.2 MBR膜设计
本项目进行的雨水MBR 处理，设计MBR 膜通量80Lmh ，按8T/h的处理量计算，使用膜面积4m 2的CF-3604陶瓷膜组，需要膜组数量25组，可选择采用浸没或外置的MBR 结构。
雨水收集MBR 处理方案
一、概论
由于降水淋洗了大气污染物(主要为SS 、COD 、硫化物、氮氧化物等) 和集水面积累的大气沉积物以及屋面材料产生的污染物，致使初期雨水污染程度较高。初期雨水中所含的主要污染物有COD 、SS ，还有极少量的铅、磷和氮。同时雨水可生化性差，BOD/COD通常只有0.1~0.15。
常规的雨水处理回用只针对COD 、SS ，一般采用沉淀过滤方法即可达到回用标准。根据雨水原水水质可选择下列工艺流程： ①雨水 初期径流弃流景观水体 ②雨水 初期径流弃流沉淀消毒 ③雨水 初期径流弃流沉淀 消毒
现已知雨水原水水质：COD 200mg/l，浊度 80NTU ，氨氮 8mg/l，TN 10mg/l，TP 6mg/l，需处理达到地表水三类水水质标准：COD 20mg/l，浊度 5NTU ，氨氮 1mg/l，TN 1mg/l，TP 0.2mg/l。常规的物理化学方法难以使氮磷处理达标，需要采用生化法脱氮除磷。 由于目前对雨水进行生化处理的案例较少，本项目参考生活污水MBR 的运行方式设计对雨水进行生化处理。
工艺流程图Process flow diagram
二、工艺流程说明
本MBR 项目采用自压和抽吸两种陶瓷膜运行模式，两种模式运行过程分别按以下步骤进行：
The project uses gravitational pressure mode and pumping
operating mode, the two systems will follow these steps to operate.
自压式（不需用泵，压力产水）gravitational pressure mode： a 、产水water production
b 、气正洗air flush
c 、水反洗 back flush
d 、维护性清洗（Enhanced Back Flush）
e 、恢复性清洗（Clean-In-Place ）
抽吸式（用抽吸泵产水）pumping operating mode：
a 、产水water production
b 、气正洗air flush
c 、水反洗 back flush
d 、维护性清洗（Enhanced Back Flush）
e 、恢复性清洗（Clean-In-Place ）
自压产水运行模式：
A 、产水
产水时间按照“产8停2”的运行方法，即产水8分钟，停2分钟，产水10小时，停止2小时。自压产水至少要保持膜组到液面的液位差1.5-2m ，以提供足够的产水压力。
B 、曝气
MBR 池进行不间歇曝气，曝气量按0.2-0.3m 3/（min ·套）计算。
C 、水反洗
水反洗周期根据实际运行情况而定，如果运行稳定原则上不用进行水反洗。
D 、维护性清洗
设备停机的情况下，使用药剂进行定期维护清洗。
E 、恢复性清洗
长期运行以后，水反洗与维护性清洗不能使膜通量完全恢复，采用药液浸泡的方式进行一个彻底低清洗方式。
抽吸产水运行模式：
A 、产水
产水时间按照“产8停2”的运行方法，即产水8分钟，停2分钟，产水10小时，停止2小时。产水压力0~-0.03MPa，
B 、曝气
MBR 池进行不间歇曝气，曝气量按0.2-0.3m 3/（min ·套）计算。
C 、水反洗
水反洗周期根据实际运行情况而定，如果运行稳定原则上不用进行水反洗。
D 、维护性清洗
设备停机的情况下，使用药剂进行定期维护清洗。
E 、恢复性清洗
长期运行以后，水反洗与维护性清洗不能使膜通量完全恢复，采用药液浸泡的方式进行一个彻底低清洗方式。
工艺核心选择采用“厌氧+好氧+陶瓷膜MBR ”为主的处理工艺 厌氧：厌氧生物处理方法是在厌氧条件下，形成了厌氧微生物所需要的营养条件和环境条件，利用这类微生物分解废水中的有机物并产生甲烷和二氧化碳的过程。
厌氧生物处理过程中，参与反应的微生物种类比较丰富，微生物主要分产酸细菌、产氢产乙酸菌和产甲烷菌这些类别。在一个厌氧反应系统内同时存在个中类型的厌氧微生物，才能完成污染物质完整的厌氧生物降解过程。
有机物的厌氧生物降解过程一般要经历数个阶段，大致分3个阶段，由不同的微生物菌群交替完成。第一阶段由厌氧和兼氧的水解性微生物将大分子物质如纤维素、蛋白质、木质素等水解为单糖并进而生成有机酸。第二阶段由产氢产乙酸细菌利用第一阶段产生的各种有机酸，生成H 2、CO 2和乙酸。第三阶段由严格厌氧的产甲烷细菌来完成。产甲烷细菌以第二阶段生成H 2和乙酸为底物生成甲烷。
废水在厌氧条件下通过厌氧微生物将不溶性有机物水解成可溶解性物质，同时在产酸菌的协通作用下将大分子、难于生物降解的物质转变为易于降解的小分子物质，并重新释放到溶液中，在较高的水力负荷下随水流出厌氧系统，提高了废水的可生化性。
好氧：采用接触氧化法。接触氧化法是一种介于活性污泥法和生物滤池之间的生物膜法工艺，其特点是在池内设置填料，池底曝气对污水进行充氧，并使池体内污水处理流动状态，废水与池中的填料充分接触，污染物被填料上的微生物吸附降解。通过鼓风机曝气供给氧气，生物膜生长到一定厚度后，填料壁的微生物会因为缺氧而进行厌氧代谢，产生的气体及曝气产生的冲刷作用造成生物膜的脱落，并促
进新生物膜的生长，此时，脱落的生物膜将随水流出池外。
陶瓷膜MBR 系统：MBR 生物反应器是在水处理领域中研究得最为广泛深入的一类膜生物反应器，是一种用膜分离过程取代传统活性污泥法中二次沉淀池的水处理技术。在传统的废水生物处理技术中，泥水分离是在二沉池中靠重力作用完成的，其分离效率依赖于活性污泥的沉降性能，沉降性越好，泥水分离效率越高。而污泥的沉降性取决于曝气池的运行状况，改善污泥沉降性必须严格控制曝气池的操作条件，这限制了该方法的适用范围。由于二沉池固液分离的要求，曝气池的污泥不能维持较高浓度，一般在 1.5~3.5g/L左右，从而限制了生化反应速率。水力停留时间（ HRT ）与污泥龄（ SRT）相互依赖，提高容积负荷与降低污泥负荷往往形成矛盾。系统在运行过程中还产生了大量的剩余污泥，其处置费用占污水处理厂运行费用的 25% ～40% 。传统活性污泥处理系统还容易出现污泥膨胀现象，出水中含有悬浮固体，出水水质恶化。针对上述问题， MBR将分离工程中的膜分离技术与传统废水生物处理技术有机结合，大大提高了固液分离效率，并且由于曝气池中活性污泥浓度的增大和污泥中特效菌 (特别是优势菌群 ) 的出现，提高了生化反应速率。同时，通过降低 F/M比减少剩余污泥产生量（甚至为零），从而基本解决了传统活性污泥法存在的许多突出问题。
与许多传统的生物水处理工艺相比， MBR 具有以下主要特点： ① 出水水质优质稳定
由于膜的高效分离作用，分离效果远好于传统沉淀池，处理出水极其清澈， 悬浮物和浊度接近于零，细菌和病毒被大幅去除 ，出水水质优于建设部颁发的生活杂用水水质标准（ CJ25.1-89 ），可以直接作为非饮用市政杂用水进行回用。同时，膜分离也使 微生物被完
全被截流在生物反应器内， 使得系统内能够维持较高的微生物浓度，不但提高了反应装置对污染物的整体去除效率，保证了良好的出水水质，同时反应器对进水负荷（水质及水量）的各种变化具有很好的适应性，耐冲击负荷，能够稳定获得优质的出水水质。
② 剩余污泥产量少
该工艺可以在高容积负荷、低污泥负荷下运行，剩余污泥产量低（理论上可以实现零污泥排放），降低了污泥处理费用。
③ 占地面积小，不受设置场合限制
生物反应器内能维持高浓度的微生物量，处理装置容积负荷高，占地面积大大节省； 该工艺流程简单、结构紧凑、占地面积省，不受设置场所限制，适合于任何场合，可做成地面式、半地下式和地下式。
④ 可去除氨氮及难降解有机物
由于微生物被完全截流在生物反应器内，从而有利于增殖缓慢的微生物如硝化细菌的截留生长，系统硝化效率得以提高。同时，可增长一些难降解的有机物在系统中的水力停留时间，有利于难降解有机物降解效率的提高。
⑤ 操作管理方便，易于实现自动控制
该工艺实现了水力停留时间（ HRT ）与污泥停留时间（ SRT ）的完全分离，运行控制更加灵活稳定，是污水处理中容易实现装备化的新技术，可实现微机自动控制，从而使操作管理更为方便。
⑥ 易于从传统工艺进行改造
该工艺可以作为传统污水处理工艺的深度处理单元，在城市二级污水处理厂出水深度处理（从而实现城市污水的大量回用）等领域有着广阔的应用前景。
目前在 MBR 中使用的无机膜多为陶瓷膜，中空板式陶瓷膜具有有机膜无法替代的许多优点：
① 化学稳定性好；
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
⑩ 耐强酸强碱、耐有机溶剂； 刚性和机械强度好； 耐高温耐磨损； 孔径分布窄，膜孔不变形； 过滤精度高，出水水质好； 附加设备或预处理工艺少，占地面积小； 抗污染能力强； 膜再生性能好，使用寿命长； 亲水性能好，节省能耗，适用于各个水处理领域。 设备维护更简单、节省人工成本等优点，
三、主要构筑物设计参数设计
3.1 一体化MBR 水处理设施
1、厌氧池
设计尺寸：1.80×2.00×3.00m
数量：1座
结构：碳钢板防腐
●附：污水提升泵一台
型号：WQK15-10-1.5
●附：污水流量计1套
2、好氧池
尺寸：2.2.00×2.00×3.00m
数量：1座
结构：碳钢板防腐
●附：组合填料22m 3
●附：曝气器20套
●附：风机1套
3、MBR 池
尺寸：2.80×2.00×3.00m
数量：1套
结构：碳钢板防腐
●附：Ceraflo 平板陶瓷膜25组
●附：与好氧池共用
4、产水池
尺寸：1.00×2.00×1.00m
数量：1套
结构：碳钢板防腐
6、机房
设计尺寸：1.00×2.00×2.0m
数量：1间
结构：碳钢板防腐
3.2 MBR膜设计
本项目进行的雨水MBR 处理，设计MBR 膜通量80Lmh ，按8T/h的处理量计算，使用膜面积4m 2的CF-3604陶瓷膜组，需要膜组数量25组，可选择采用浸没或外置的MBR 结构。