在建設美麗鄉村的需求背景下，農村污水治理的市場(chǎng)發(fā)展空間巨大。膜生物反應器技術(shù)具有產(chǎn)水水質(zhì)標準高、土建占地面積小、污染物降解效率高、剩余污泥量較少、模塊化設計集成度高、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，使得其農村污水處理中得到了廣泛的應用。MBR膜產(chǎn)品的穩定通量、抗污染性能、使用壽命、保存方式等因素是MBR工藝在農村污水應用的關(guān)鍵，而且在一定程度上也限制了MBR工藝在農村污水中大范圍推廣應用。目前，在農村污水MBR工藝中應用的膜材料包括PVDF、PES、PVC等，普遍存在的問(wèn)題包括無(wú)法脫水保存、使用壽命短、通量衰減率高、清洗恢復不徹底、離線(xiàn)清洗復雜等。一體化SP-MBR反應器是一種適應于農村污水處理的集成裝備，它核心膜材料采用進(jìn)口PTFE中空纖維膜作為MBR的分離膜，其材料具有通量大、使用壽命長(cháng)、可脫水保存、污染恢復徹底等特點(diǎn)，本試驗研究該工藝對農村污水的水質(zhì)去除效果，論證PTFE膜產(chǎn)品的通量穩定性，為該工藝的廣泛推廣提供理論依據。

　　1、試驗方法

　　1.1 水源水質(zhì)

　　一體化試驗設備的進(jìn)水為云南某污水廠(chǎng)沉砂池出水，COD范圍150~350mg/L，BOD5/COD范圍0.4~0.6，NH+4-N濃度范圍為30~40mg/L，TP濃度范圍為3~5mg/L，一體化反應器的接種污泥采用該污水處理廠(chǎng)好氧池回流污泥，馴化20天后開(kāi)始連續運行。

　　1.2 試驗設備

　　試驗設備采用一體化的集裝箱式試驗裝置，設計處理水量50噸/天，采用的是SP-MBR工藝，缺氧池、好氧池、膜池和設備操作間集中標準的20寸集裝箱中，內部采用鋼板隔開(kāi)，裝置流程簡(jiǎn)圖如圖1所示。

　　1.3 PTFE膜組件

　　一體化式SP-MBR中的膜組件采用日本住友的浸沒(méi)式PTFE膜組件，膜組件的性能參數見(jiàn)表1。

　　1.4水質(zhì)檢測方法

　　一體化SP-MBR反應器的進(jìn)水、膜池混合液和膜系統的出水的COD、TP、NH+4-N均采用標準方法測試。

　　膜系統運行過(guò)程中的瞬時(shí)通量(Flux)通過(guò)電磁流量計的讀數與膜面積換算得出。

　　膜系統運行過(guò)程中的跨膜壓力(TMP)通過(guò)負壓傳感器與液位計的讀數計算得出。

　　2、研究?jì)热?/p>

　　2.1 SP-MBR工藝對污染物的去除率

　　一體式SP-MBR反應器COD污染物的去除效果如圖2所示。

　　從圖2可以看出，即使進(jìn)水COD在150~350mg/L之間波動(dòng)，SP-MBR反應器的出水水質(zhì)相當穩定，COD平均去除率達到92%，MBR膜出水COD在10~35mg/L范圍，基本達到《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》GB18918-2002一級A排放標準。

　　從圖3可以看出，試驗運行初始階段，出現過(guò)NH+4-N出水不穩定，之后即使反應器的進(jìn)水NH+4-N有明顯變化，但SPMBR反應器對NH+4-N的去除率均在95%以上，出水NH+4-N濃度基本穩定在1.50mg/L以下，充分說(shuō)明膜分離濃縮了生長(cháng)周期較長(cháng)的硝化菌，所以保持了極好的硝化效果。

　　從圖4可以看出，SP-MBR反應器對T-P的去除效果比較穩定，去除率在90%左右波動(dòng)，主要因為在反應器的進(jìn)水口投加了0.25mol/T聚合硫酸鐵輔助化學(xué)除磷，所有在進(jìn)水TP質(zhì)量濃度為2.5~4.5mg/L時(shí)，出水T-P濃度達到0.5mg/L以下，SP-MBR反應器僅靠生化作用出水總磷達遠遠達不到0.5mg/L的高排放標準，根據出水實(shí)際的用途及需求，可以適當投加化學(xué)藥劑保證穩定的總磷去除效果。

　　2.2 PTFE膜運行情況

　　2.2.1 運行工況

　　參考膜廠(chǎng)家提供的基本膜性能參數，設計一體化SP-MBR反應器運行通量25L/(m2?h)，恒流量運行，其他運行參數如表2所示。

　　2.2.2 運行情況

　　一體式SP-MBR反應器自2017年10月10日正式連續運行，到2018年1月20日連續運行100天時(shí)間內，膜系統運行最高跨膜壓差接近-50kPa，在膜系統運行第100天執行在線(xiàn)恢復性化學(xué)清洗。

　　整個(gè)測試周期歷時(shí)120天，期間的PTFE膜組件運行性能情況見(jiàn)圖5。

　　采用NaClO和NaOH混合藥液進(jìn)行清洗，浸泡水溫20℃，靜置時(shí)長(cháng)6h，TMP由清洗前的-60kPa恢復至-8kPa，基本恢復到了新膜投入運行初期的TMP值。在堿性環(huán)境下，NaClO的氧化性更突出，可以更好的清除膜表面的微生物污染物，所以NaClO和NaOH混合清洗效果更佳。

　　市面上常見(jiàn)的MBR膜產(chǎn)品一般是PVDF材質(zhì)，這種材質(zhì)的MBR膜不耐強堿，故常規PVDF膜不能采用強堿性條件進(jìn)行清洗，而PTFE材質(zhì)MBR膜的耐堿性能超強，耐受的pH范圍在0~14，所以在化學(xué)清洗過(guò)程中可以采用強堿清洗有機污染物，達到很好的清洗效果。

　　3、結論

　　(1)通過(guò)在農村污水中的試驗，分析一體化SP-MBR反應器對COD、NH+4-N、TP等關(guān)鍵指標平均去除率分別可以達到92%、96%、91%，可見(jiàn)對水質(zhì)污染物的去除效果較好。

　　(2)試驗結果證明，PTFE膜組件在一體化SP-MBR反應器中，實(shí)際的運行瞬時(shí)通量可穩定達到25L/(m2?h)，而且能夠保證在線(xiàn)的恢復性清洗周期不低于3個(gè)月。

　　(3)農村污水中膜污染類(lèi)型主要為微生物有機物污染，本試驗中通過(guò)500mg/LNaClO和0.5%NaOH混合進(jìn)行在線(xiàn)恢復性化學(xué)清洗時(shí)，基本可以確保膜性能100%恢復。