从研发到工程应用 MBR污水回用技术在新加坡的发展历程

然而，目前的MBR技术的单位能耗依然比较高，这是因为要驱动渗透压和膜反洗造成的。所以如何降低MBR技术的单位能耗是新加坡MBR研发项目的关键目标之一。2003年中试阶段，三个中试系统的单位能耗约为1.3 - 1.7 kWh/m3。当时的设计是比较保守的，所以PUB开始了分阶段优化工作。第一阶段在保持空气功率不变的情况下提高膜通量，能耗因此降至约1 kWh/m3。第二阶段是保证出水水质和膜污染率不变的情况下降低曝气能耗;第二阶段的中试结束的时候，单位能耗已经降至0.8 kWh/m3。

在示范项目里，优化过程也是分几步来实现的：

第一步是改善设计和设备的选择，在MLSS浓度约为10,000 mg/L的情况下，单位能耗降至0.6 kWh/m3。

第二步则是通过缩短SRT使曝气池的MLSS减少到6,000 mg/L (这也得益于新加坡常年在30℃左右的温暖气候)。MLSS的降低减少了污泥黏度，并提高了曝气效率。

第三步是通过回流膜反应器的混合液(2Q)来优化MLSS的内循环。

第四步是优化曝气工艺(DO设置在1.5mg/L)。

第五步是优化膜的清洗率。

在分步优化的过程中，首先确保优化工作不会以降低水质和整体处理效率为代价。经过团队的努力，MBR的单位能耗已经从最初的1.3 kWh/m3降至低于0.5 kWh/m3。

▲ MBR技术在中试和示范工程期间的分步工艺优化和成果

在示范项目的运行中，测试团队印证了MBR技术的许多优点，例如抗冲击负荷的耐固性、高出水水质、小占地面积和高自动化运行水平等。在经过中试和示范项目的测试后，PUB决定再进一步，在Jurong和Changi两个再生水厂进行全尺寸的工程应用。

Jurong再生水厂的工程应用

Jurong再生水厂位于新加坡的西边，处理工业和市政污水(混合比约为40%/60%)，处理能力约205,000 m3/d。污水厂由三部分组成，自2013年起第一段的CASP传统活性污泥工艺改造成MBR，目前这部分的处理能力为68,000 m3/d，其出水满足工业回用水的标准。与Ulu Pandan再生水厂一起，这两个MBR污水厂的总占地面积只有2050㎡，可为附近企业提供工业回用水服务，这相当于腾出了52,000㎡的土地和节省了大量的化学品和能耗。Jurong再生水厂设计的MBR是一个三段式的强化生物除磷(EBPR)工艺，能够去除有机物和氮磷。初沉池的出水以7：3的比例进入缺氧区和厌氧区，再流经好氧区和膜过滤池后即可达标出水。

▲ Jurong MBR厂的工艺流程图

下表显示，MBR的出水水质完全满足一般工业用水的标准。值得一提的是，尽管厂区备有供化学除磷的铝盐化合物，但目前还无需用到，EBPR的运行很稳定。

Changi再生水厂的工程应用

Changi再生水厂是目前新加坡最大的再生水厂，位于新加坡的东边。污水厂的进水主要是生活污水。该厂采用紧凑设计，并且加盖运行，由两条主线组成，每条主线分别由两条平行的分段进水活性污泥工艺(step–feed activated sludge process)组成。Changi再生水厂的MBR项目时通过两阶段实现的：

第一阶段是下图5中的3.1和4.1红色区域，合计处理能力为60,000 m3/d;

第二阶段是下图中的1.1和 2.1红色区域，处理能力同上。

MBR的成功改建将使该厂的处理能力从原来的800,000 m3/d 提升到920,000 m3/d，从而缓解现有二沉池的压力和确保新生水NEWater的供应。

▲ Changi再生水厂的MBR改建平面图

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