随着经济和人口增长，我国水资源短缺问题日益突出，水污染形势也日趋严峻，城市与农村的污水处理和回用势在必行。
传统集中式污水处理存在污水收集难、管网投资高、占地面积大、施工不方便等突出问题，严重制约了污水处理率的提升。在此背景下，分散式污水处理及回用技术已经成为集中式污水处理的一种有益而必需的补充措施。
目前国内外分散式污水处理设备种类繁多，但部分设备仍存在明显短板：有的仅采用单一好氧生物处理工艺，脱氮除磷效果不理想；有的采用单一曝气方式，能耗偏高；有的采用人工湿地等生态处理法，占地面积大，受季节气候影响明显，运行不稳定；有的设备集成度不高，占地仍然较大；还有的污泥排放量大且难以集中处理，容易造成二次污染。
针对上述情况，业内结合我国生活污水的特点以及膜生物反应器在工业废水处理中的工程案例与经验，自主研发了分散式污水处理及回用一体化设备——MBR一体化设备。本文对该设备的创新点及相关工艺特点进行系统梳理。
一、MBR一体化设备的创新点
1. 工艺集成度更高，运行更稳定
与其他农村污水处理工艺相比，该设备工艺集成度更高，运行管理更加简单，系统运行更加稳定，产水水质更好，占地面积也更小。
一体化污水处理设备可通过膜优异的截留作用克服微型动物易流失的问题，同时借助微型动物的富集和培养，大幅提高剩余污泥的减量程度，并兼顾了分散式污水处理的效果。以生活污水为主的农村、小城镇、风景区等类型污水经该工艺处理后，出水指标可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准，排出污泥量可减少90%以上。
在实际运行中，低负荷间歇运行状态下，膜丝上附着的生物膜在间歇产水的运行状态下可自行脱落，且脱落较为彻底，从而减轻了对膜的污堵，改善了膜的运行状态。这对于偏远地区、无人值守的应用场景具有重要意义，可以不采用化学清洗甚至离线化学清洗的方式进行维护。
2. 模块化设计
整套系统根据处理规模的大小进行模块化设计，提高了系统配置的灵活性和运行的稳定性，同时方便系统配件维修更换。
3. 间歇运行工艺
针对一体化污水处理设备负荷不均匀的运行实际情况，开发出间歇运行的工艺技术。
二、MBR一体化污水处理设备工艺介绍
1. 工艺流程
农村生活污水依次经过：格栅、调节池、厌氧分解、水解酸化、好氧分解、泥水分离处理工艺，如有需求，可增加消毒或废气收集处理。
- 格栅：入水口设有格栅，用于分离颗粒和纤维类杂质。
- 调节池：调节水质和水量，以保证系统稳定运行。
- 厌氧分解：厌氧处理分四个阶段进行——水解环节、酸化环节、乙酸生产环节、甲烷产生环节。水解酸化是生物分解的第一步，由水解酸化菌完成，它将大分子有机物分解成小分子有机物，有利于后续好氧菌的分解。
- 缺氧分解：有利于回流硝态氮及水中磷的去除。
- 好氧分解：在曝气罐的两个分区里完成，小分子有机物彻底分解成水和二氧化碳，并完成氨氮的去除。
- 泥水分离：微生物完成分解使命后，需要将其与水分离开，并取出干净的水，这部分工作由MBR膜装置完成。MBR膜装置是一种智能化、高效率的污水处理系统，能够满足日渐复杂的农村生活污水处理需求，较大地改善污水处理后的水质。
- 出水消毒：可选配置，根据处理要求的不同，可进行出水消毒或直接排放。
- 废气收集：可选配置，对设备产气进行达标处理，一般大系统需要配置。
2. MBR膜装置
膜生物反应器（MBR）是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术，以膜组件取代二沉池，在生物反应器中保持高活性污泥浓度，减少污水处理设施占地，并通过保持低污泥负荷减少污泥量。与传统的生化水处理技术相比，MBR具有以下主要优点：
- 能够有效地进行固液分离，分离效果远好于传统的沉淀池，出水水质良好，出水悬浮物和浊度接近于零，可直接回用，实现了污水资源化。
- 膜的高效率拦截作用使微生物截留在反应器内，实现了反应器水力停留时间（HRT）和污泥龄（SRT）的分离，使运行控制更加灵活稳定。
- 反应器内的微生物浓度高，耐冲击负荷能力强，节省占地。
- 有利于增殖缓慢的硝化细菌的截留、生长和繁殖，系统硝化效率得以提高，脱氮除磷效果提升。
- 污泥龄长。膜分离使污水中的大分子难降解成分，在体积有限的生物反应器内有足够的停留时间，大大提高了难降解有机物的降解效率。反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄下运行，可以实现基本无剩余污泥排放。
- 省去二次沉淀池及末端处理手段如人工湿地等，节省占地。
- 系统采用PLC控制，易于操作、管理方便。
3. 污水处理效果
原水经处理后，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准，或参照《地表水环境质量标准》IV类水的准四类水达标排放。
三、应用价值与推广前景
综上，MBR一体化污水处理设备的特点及工艺流程已较为清晰。利用该设备，能解决传统处理技术（如絮凝沉淀、CAST、A2/O等工艺）运行管理复杂、缺乏专业技术人员维护、TN和TP去除率较低等问题，污水经过处理后水质稳定，各项指标满足国家标准要求。在当前节能环保要求不断提高以及水资源应用形势严峻的情况下，该一体化设备值得在农村地区大力推广。
在设备选型与工艺比选过程中，山东中耀康威环保设备持续关注环保设备行业相关技术与应用资讯，为农村分散式污水处理技术路线的交流与推广提供行业参考。