河东再生水厂设计进、出水水质见表1。其中设计出水水质执行北京市《城镇污水处理厂水污染物排放标准》 (DB 11/890-2012) 中的B标准。

　　 工程主体工艺采用A²/O+MBR膜处理工艺, 污水首先经过粗格栅, 再经潜污泵提升进入细格栅、曝气沉砂池及膜格栅, 然后接入MBR生物池, 经生化处理后进入MBR膜池, 出水经紫外线消毒后, 其中2万m³/d排入河道。另外2万m³/d进入回用管网。工艺流程见图1。

　　 本工程主要处理系统为预处理系统、生化处理系统、MBR膜处理系统。

　　 粗格栅及进水提升泵房1座:内设回转式格栅除污机2台, 格栅间隙15mm;单渠宽1.2m, 以拦截污水中较大漂浮物及悬浮物。细格栅1座:内设栅条间隙为4mm的细格栅2台, 单渠宽1.6m, 去除水中较小的悬浮及漂浮杂质。曝气沉砂池1座, 峰值流量时停留时间为4 min。膜格栅1座:内设1mm的膜格栅4台, 单渠道宽2 m, 经膜格栅精过滤后, 起到对MBR膜池的膜组器的保护作用。

　　 MBR生物反应池为改良型A²/O池, 由厌氧池、缺氧池和好氧池组成, 水力停留时间分别为1.5h、5.3h、7.4h, 总的水力停留时间为14.2h, 工艺设3处回流系统, 一是MBR膜池回流到好氧池, 回流比500%, 用于维持生化段的生物量, 也充分利用MBR膜池的溶解氧;二是好氧池回流缺氧池, 回流比400%, 用于硝化液回流脱氮;三是缺氧池回流到厌氧池, 回流比100%, 为污泥释磷提供最佳条件。同时在厌氧池和缺氧池各设一进水点, 流程如图2所示, 可根据进水水质的变化调整运行方式, 从而加强了工艺运行的灵活性。

　　 MBR中的膜箱既可直接浸没在生物池中也可浸没在单独的膜池中。本工程采用单独设置的膜池, 其优点是提高了系统的可靠性和灵活性, 使生物反应池与MBR池可以以任意数量组合, 可更好地优化单个工艺的运行效率。本工艺设生物池4系列, MBR膜池8格, 每格膜池安装6个膜组器, 平均膜通量18.3L/ (m²·h) , 最大膜通量23L/ (m²·h) 。

　　 本工程实际进水水质与设计进水水质有一定差别, 实际进水水质见表2。

　　 从表1、表2可知, 实际进水总氮、氨氮较高, COD、BOD₅较低, 碳氮比低, 碳源不足, 实际进水NH₃-N 48 mg/L, TN 59 mg/L, BOD₅/TKN=2.25低于规范要求 (>4) 。针对此情况, 运行中采取多点进水, 调整好氧池运行状态等措施, 在不外加碳源的情况下, 生化系统出水能够稳定达标。

　　 由于系统中聚磷菌与反硝化菌在碳源的需求上存在竞争关系, 缺氧池设置于厌氧池后, 因实际进水水质碳源不足而导致缺氧池反硝化不充分, 大量未被反硝化的硝酸盐随回流污泥进入厌氧池, 影响厌氧释磷, 从而影响生物除磷效果。本工程设计为两点进水, 可通过调整厌氧、缺氧池进水比例, 充分高效利用污水中的碳源。将进入缺氧池的污水量增长至30%左右, 增加了缺氧池反硝化反应需要的碳源量, 使缺氧池反硝化反应更为充分, 随回流污泥进入厌氧区的硝酸盐大量减少, 同时70%左右污水进入厌氧区, 同缺氧池回流污泥充分混合, 用以完全去除回流污泥中硝酸盐氮, 以确保噬磷菌充分释磷, 以达到强化生物脱氮除磷目的。

　　 反硝化菌是异养兼性菌, 只有在无分子氧而同时存在硝酸离子和亚硝酸离子的条件下, 才能够利用这些离子中的氧进行呼吸, 使硝酸盐还原为氮气并从系统中排出。由好氧池回流至缺氧池的混合液富含大量氧气, 消耗污水中的碳源, 消弱反硝化反应^[1]。针对此种情况, 调整好氧池的运行状况, 减少好氧池曝气量, 关闭如图3中A部分的曝气模块, 可达到两个运行目的: (1) 部分好氧段变为缺氧段, 形成“好氧+缺氧”交替状态, 好氧池中的缺氧段时间由0h变为1.2h, 增大了反硝化水力停留时间, 加强污水中碳源的利用; (2) 好氧池水力停留时间减少1.2h, 由7.4h降至6.2h, 不但节约好氧池曝气消耗的电能, 也降低了由好氧池回流至缺氧池的回流污泥中的溶解氧量, 增强了缺氧池生物脱氮能力。

　　 膜组器在抽吸泵产生的负压条件下, 水穿过膜而完成过滤处理。抽吸方式为间歇抽吸, 这样可确保膜组器稳定运行, 过滤周期为8min, 工作7min, 停止1min, 若不设停止时间连续抽吸, 膜表面会堆积污泥的凝聚体和微粒子, 并加快跨膜压差的上升。

　　 为消除浓差极化和防止污泥吸附在膜丝上。曝气方式采用高、低强度交替曝气。低曝气使膜丝抖动, 有效地清除了膜丝表面松散的泥饼层;高强度曝气以膜丝的碰撞摩擦机理为主导, 有效地清除膜表面积上粘附较大的凝胶层。高曝气强度大, 为180~220m³/ (m²·h) ;低曝气强度小, 为55~100m³/ (m²·h) 。高、低曝气时间比例3%~15%, 平均曝气强度小于恒流量曝气强度, 不但降低了运行能耗, 而且有效控制了膜污染。

　　 为清除附着在膜表面的污染物质, 降低膜污染风险和保证膜系统长期稳定运行, 需对膜进行化学清洗。所用药剂主要有次氯酸钠和柠檬酸。次氯酸钠主要用于清除有机污染物, 柠檬酸主要用于清除无机污染物如硬度等。

　　 化学清洗分为维护性清洗和恢复性清洗。当系统过膜压力达到工艺设定的上限或达到设定的清洗周期时, 进行维护性在线清洗, 向膜组器反向注入化学药剂, 清洗膜孔和膜内部, 能延长膜使用的寿命。当维护性清洗过于频繁, 膜表面结垢物质无法得到彻底地恢复, 或无法恢复跨膜压差时, 进行恢复性离线清洗, 膜组器需要浸泡到药液中以去除结垢物质, 恢复渗透性。本工程采用的清洗方法及参数见表3。

　　 河东再生水厂运行水量变化见图4, 进出水水质情况见图5。

　　 从上述运行图4、图5可以看出: (1) 工程运行稳定, 出水水质达到北京市《城镇污水处理厂水污染物排放标准》 (DB 11/890-2012) 的B标准; (2) 在不外加碳源的情况下, 脱氮除磷效果较好。

　　 (1) 预处理系统的设置, 特别是1mm膜格栅设置, 保护了膜组器的正常运行, 有效延长了膜组器使用寿命。

　　 (2) 生物池设计灵活, 能根据进水水质的变化调整运行方式, 有效控制好氧池中的DO量和更好地利用原污水中的碳源。

　　 (3) 优化控制膜系统运行, 节约膜系统能耗和运行成本。