膜生物反應(yīng)器（MBR）污水再生工程的運(yùn)行與優(yōu)化(1)

1、    膜生物反應(yīng)器（MBR）污水再生工程的運(yùn)行與優(yōu)化(1)    設(shè)計規(guī)模為500m3/d ，為度假村賓館生活污水，采取國產(chǎn)聚偏氟乙烯（PVDF）中空纖維微濾膜與水解酸化-有氧生化相結(jié)合的淹沒式膜生物反應(yīng)器（SMBR），處理水回用于綠化與景觀用水。本文簡述了基本工藝流程、設(shè)備及構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù)，重點(diǎn)介紹工程調(diào)試及試運(yùn)行情況。通過對水成本的分析全面的優(yōu)化了運(yùn)行參數(shù)。 關(guān)鍵詞：污水處理 再生回用 膜生物反應(yīng)器（MBR） 聚偏氟乙烯（PVDF）中空纖維微濾膜 水資源與環(huán)境問題日益受到人類社會的重視。政治、道德及科學(xué)技術(shù)都

2、在力圖控制與全面解決水問題的嚴(yán)重惡化問題。我國在近幾年投入將高達(dá)上千億的資金來達(dá)到環(huán)保目標(biāo)，在2010年水處理率不低于60%。污水再生回用成為解決水問題的關(guān)鍵1。北京的污水回用率達(dá)到50%，最近我國部份城市水價調(diào)整，鼓勵使用中水，為污水再生回用提供了良好的市場發(fā)展空間。但傳統(tǒng)污水再生處理技術(shù)存在著出水質(zhì)量不高，占地大，穩(wěn)定性差，另外大型處理廠存在設(shè)備與運(yùn)行的資金短缺問題，二級處理廠達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)增加設(shè)備成本，如輸送回用水的泵房、管線增加新設(shè)備、空間等。所以在短期這些技術(shù)都不能完全滿足我國對環(huán)境治理的求2。膜技術(shù)的快速發(fā)展，特別是MBR技術(shù)在近3年內(nèi)得到了突破性的應(yīng)用發(fā)展，為污水再生回用的實(shí)現(xiàn)帶來

3、了光明的前景3。出水質(zhì)量高，能夠直接由一級污水直接達(dá)到回用水標(biāo)準(zhǔn)，其后與反滲透（RO）可以達(dá)到更高的工藝用水與飲用水求4。占地小或不占地，自動程度高，方便舊廠升級改造，也靈活的滿足中小處理需求。2000年MBR處理污水最大規(guī)模僅在幾千噸/天，而2003年達(dá)到幾萬噸/天。應(yīng)用主集中在生化性好、有回用經(jīng)濟(jì)效益的城市生活污水5；工藝以運(yùn)行成本相對低得多的一體式（也叫沉浸式或淹沒式）膜生物反應(yīng)器有氧活性污泥法為主；使用的膜代表品種之中，中空纖維聚偏氟乙烯（PVDF）有出水量大，抗污染性能強(qiáng)，化學(xué)穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。在我國僅局限于實(shí)驗(yàn)室階段，且大多局限于生物方面。而搞膜材料的研究相對很少，膜技術(shù)與MBR技術(shù)

4、相對成熟能產(chǎn)業(yè)化的就更少了。在工業(yè)應(yīng)用方面，使用國產(chǎn)膜的工程規(guī)模最大僅為幾百噸/天，國外膜雖然價格高，為國產(chǎn)膜的23倍，但是工藝成熟穩(wěn)定，主掌握MBR技術(shù)的國外大公司即將全面占領(lǐng)國內(nèi)市場。6所以本文以國產(chǎn)中空纖維膜沉浸式膜生物反應(yīng)器處理生活污水為研究對象，來全面闡述膜生物反應(yīng)器在處理污水再生回用中的工程實(shí)現(xiàn)與優(yōu)化。實(shí)現(xiàn)在中國現(xiàn)有國情條件下，最大可能性的解決水資源與環(huán)境問題，為國家建設(shè)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。本項(xiàng)目的示范作用為國產(chǎn)MBR技術(shù)的成熟與推廣有重意義。1、工程概況：本文以中直苗圃MBR項(xiàng)目為例。北京中直苗圃是一個旅游療養(yǎng)地，接待能力為1000個床位，季節(jié)性波動性較大。最少時冬季為100噸

5、/天，在夏季則受人口及雨水影響，水量最高高在500800噸/天。另外，院內(nèi)有200畝的綠化地。在處理前采用地下水及集水池補(bǔ)水，用量大，且生活污水沒有利用。經(jīng)論證采取了MBR污水再生技術(shù)，使水達(dá)到回用于景觀綠化的目的。天津工業(yè)大學(xué)充分發(fā)揮在中空纖維膜技術(shù)的優(yōu)勢，在經(jīng)過小試及國內(nèi)數(shù)十個MBR項(xiàng)目的應(yīng)用實(shí)踐基礎(chǔ)上，全部采用國產(chǎn)化設(shè)備技術(shù)，獨(dú)立設(shè)計建承。2、工藝過程2.1 工藝流程污水再生系統(tǒng)包括以下幾個部份1）、電器自控系統(tǒng)：PLC，變頻器、電控閥門、液位記。2）、生化處理系統(tǒng)：調(diào)節(jié)池，水解酸化池、曝氣池、產(chǎn)水池。3）、膜系統(tǒng)：膜架，簾式膜、在線氣水洗、曝氣系統(tǒng)、在線化洗、離線清洗部份。2.2主構(gòu)筑

6、件、設(shè)備及工藝參數(shù)1）、調(diào)節(jié)池：長寬高為9×9×4m,有效體積300m3，停留時間為15h.水解池：長寬高為8×4×4m,有效體積100m3，停留時間為5h.曝氣池：長寬高為9×2.5×2.4m,有效體積42m3，3 個并聯(lián)，停留時間為6h產(chǎn)水池：長寬高為7×8×2m,有效體積100m3，停留時間為5h清洗池：長寬高為1.6×1.2×2m,有效體積3m3總占用面積：260平方米2）、二氧化氯發(fā)生器：H99-300 山東華特三葉羅茨風(fēng)機(jī)：SSR125 P=7.5KW 3臺, 山東章晃潛水泵：調(diào)節(jié)池

7、出水泵：SSP-51.580；水解池出水泵：SSP-50.460; 3臺；清洗池出水泵：SSP-50.460；應(yīng)急泵：SSP-51.580;產(chǎn)水池出水泵：SSP-51.580，GSD公司污水泵：曝氣池出水泵：WB70/090 3臺; 清洗泵：WB70/075 ; 廣東陽江新粵華加上照明、加藥與吊車等總裝機(jī)容量為43KW膜：FR，膜內(nèi)/外徑為35/25mm，絲根數(shù)：總面積：產(chǎn)水量清水：截留分子量為20萬，最大孔徑：0.2m 產(chǎn)地 天津工業(yè)大學(xué)膜天膜公司.膜架：長寬高為1020×700×1300mm,8個簾式膜容量，含清洗曝氣系統(tǒng)，產(chǎn)地：天津工業(yè)大學(xué)膜天膜公司.3）、臨界通量為

8、1040L/M2.H根據(jù)體水質(zhì)情況而定，設(shè)計通量在10 L/M2。在臨界通量進(jìn)行恒流量控制; 氣水比為15：120：1 ；酸化池DO值為小于1mg/l, 曝氣池DO值 58mg/l；連續(xù)進(jìn)水，間歇出水，抽吸泵開13分鐘停1分鐘；總污泥含量大于8000mg/l，向酸化池中排泥。當(dāng)壓力表在最低液面時，清水泵口真空表真空度大于30Kpa，進(jìn)行在線物理水氣清洗。物理水氣清洗的周期間隔小于2周時，進(jìn)行在線化學(xué)清洗；當(dāng)在線化學(xué)清洗周期小于1個月時，采用離線清洗。1)、電氣系統(tǒng)、生化系統(tǒng)、膜系統(tǒng)三部分相互之間有關(guān)聯(lián)，但是加工安裝有獨(dú)立性，方便于模塊化成套性工業(yè)推廣，施工調(diào)試期短。其應(yīng)用可以采用階段性開車，由

9、于膜架成為最小的處理單元，所以不涉及工程的放大問題，并且有助于在初步的試運(yùn)行階段通過較少的膜作為試車風(fēng)險，來獲得更加可靠穩(wěn)定的運(yùn)行參數(shù)。2)、采用造價較低的傳統(tǒng)的水解酸化-有氧活性污泥法，但在參數(shù)的設(shè)計中體現(xiàn)了MBR的特殊性。為了增加水解酸化的效果及減少給水波動性的影響，加大了水解池體積。            摘設(shè)計規(guī)模為5m3/d ，為度假村賓館生活污水，采取國產(chǎn)聚偏氟乙烯（PVDF）中空纖維微濾膜與水解酸化-有氧生    

10、0;    本篇論文是由3COME文檔頻道的網(wǎng)友為您在網(wǎng)絡(luò)上收集整理餅投稿至本站的，論文版權(quán)屬原作者，請不用于商業(yè)用途或者抄襲，僅供參考學(xué)習(xí)之用，否者后果自負(fù)，如果此文侵犯您的合法權(quán)益，請聯(lián)系我們。3)、PLC電路高度自控，無人值守。變頻器可以節(jié)約曝氣能耗?？梢愿鶕?jù)不同的進(jìn)水水質(zhì)與產(chǎn)水的不同需求在不增加設(shè)備的情況下，軟件化調(diào)節(jié)。4）、經(jīng)濟(jì)有效的清洗系統(tǒng)保證了膜的長時間節(jié)能運(yùn)行1。在線氣水洗有高效與環(huán)保上的意義，新型射流技術(shù)的應(yīng)用，增加了清洗效果并使用水量與時間都減少，使占有一體膜生物反應(yīng)器運(yùn)行能耗近90%的曝氣能耗得以下降。另外，在線化洗減少操作強(qiáng)度，解決了強(qiáng)度不

11、高的PVDF膜的斷絲問題。對于長期所發(fā)生的較為嚴(yán)重的污染，進(jìn)行離線清洗，膜架堆設(shè)計方便了膜的取放，提高了膜的清洗效率。5）、整個工程為地下室，上面為景觀假山綠地，體現(xiàn)了美學(xué)意義。清洗用水都來自于膜產(chǎn)水。在線化學(xué)清洗用量少，給環(huán)境帶來的污染小，離線化學(xué)清洗用藥量少，是重復(fù)使用，最終廢液中和后，間歇的排入到調(diào)節(jié)池，并通過生化得以處理。膜生物反應(yīng)器的高濃度污泥，使排泥量少，曝氣池量的污泥可以排到水解酸化池中，增加了水解酸化效果。最終，生成的無機(jī)物污泥，一年或更長的時間由排污車排除，作為肥料供給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。使污水處理廠自身也清潔生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)O排放。3 處理效果工程經(jīng)過1個月的調(diào)試和污泥的培養(yǎng)，投入正常運(yùn)行

12、6個月。運(yùn)行比較穩(wěn)定。 雖然受到雨水的影響，但是污泥中一直有較好的生物相，以出水中的氨氮、總磷、COD、SS以及膜出水泵的真空度作MBR系統(tǒng)的監(jiān)控指標(biāo)。出水在不同時期多次抽測分析，所有指標(biāo)都優(yōu)于城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)（GB/T18920-2002）。除總磷外，出水水質(zhì)可完全滿足城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)（18920-2002）.此期間沒有進(jìn)行化學(xué)清洗，沒有明顯污染衰減。沒有進(jìn)行排泥。4、主經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)及經(jīng)濟(jì)效益分析及優(yōu)化4.1 水成本的分析為了全面分析MBR工程系統(tǒng)的各種運(yùn)行參數(shù)及設(shè)計條件對工程處理效果的影響情況，本文以單位水處理成本V元/m3作為工程評價的目標(biāo)參數(shù)，并以本系統(tǒng)試

13、運(yùn)行參數(shù)為依據(jù)，對事故停車率、在線水洗時間、空曝氣清洗時間、膜壽命、氣水比、膜價格、膜產(chǎn)水通量進(jìn)行了全面的分析優(yōu)化。計算過程利用數(shù)學(xué)軟件7進(jìn)行了運(yùn)算。計算程序參考相關(guān)文獻(xiàn)，8，6。水電費(fèi)人工等參數(shù)以北京地區(qū)為準(zhǔn)，通過在設(shè)定其它參數(shù)不變的基礎(chǔ)上，對單一因素作分析計算，得到各數(shù)據(jù)進(jìn)作圖數(shù)據(jù)分析，得到的直線回歸方程即得到了V=KX B V，V為產(chǎn)水成本，單位為元/m3;X代表各影響因子。如下表 1中所示。表1各種技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件對MBR水成本的影響回歸方程參數(shù)表     V=KX B       

14、; X    K    B    R2    X0    X最大值    X注示    單位    V(X0）4.2 敏感性分析為了研究對各因素X對水成本V的影響情況，本文采取了投資項(xiàng)目評價中的敏感性分析。對各種不同單位的影響因素的變化都會引起水成本的一定變化，但是其影

15、響程度卻各不相同。有些因素可能僅發(fā)生了較小的變化就能引起水成本指標(biāo)發(fā)生大的變動，而另外一些因素即使發(fā)生了很大的變動，水成本影響也不是很大。前一類因素稱為敏感因素。跟據(jù)上面的參數(shù)，設(shè)定不確定因素變化率xi分±30%，±20%，±10%間變化，將得到的Xit代入各自的回歸方程得到值Vxjt與Vxj，然后對其作圖，如下圖1 ，xi與Vxj的斜率slope(Xj,Vxj)就是敏感系數(shù)。它反映了變量因素敏感程度的一個指標(biāo)。最大者為最關(guān)鍵因素。圖 1水成本的單因素敏感性相對分析圖圖 2 水成本的單因素敏感絕對分析圖在上述理想條件分析中，不考慮各種條件之間的相關(guān)影響，即清洗及曝

16、氣等對膜壽命的影響均未考慮，另外由于水成本中泵能耗的比例較小，所以也忽略了膜污染對泵能耗增加所產(chǎn)生的影響。另外其它運(yùn)行情況僅以本系統(tǒng)為例，其它水電費(fèi)等參數(shù)以北京地區(qū)為準(zhǔn)。認(rèn)為此工藝條件下，膜生物反應(yīng)器的各種影響產(chǎn)水成本的因素中，相對大小為：停車率<在線水洗<空            摘設(shè)計規(guī)模為5m3/d ，為度假村賓館生活污水，采取國產(chǎn)聚偏氟乙烯（PVDF）中空纖維微濾膜與水解酸化-有氧生      &

17、#160;  本篇論文是由3COME文檔頻道的網(wǎng)友為您在網(wǎng)絡(luò)上收集整理餅投稿至本站的，論文版權(quán)屬原作者，請不用于商業(yè)用途或者抄襲，僅供參考學(xué)習(xí)之用，否者后果自負(fù)，如果此文侵犯您的合法權(quán)益，請聯(lián)系我們。曝氣清洗<氣水比<膜壽命<膜價格<膜產(chǎn)水通量。膜是關(guān)鍵因素,膜的產(chǎn)水能量是最為關(guān)鍵因素，直接決定著MBR制水成本的大小 。這與相關(guān)報道6一致，但是更為深入而細(xì)致。達(dá)到了優(yōu)化工藝的目的。    5、討論與改進(jìn)1）、膜的出水量及價格及壽命成為控制成為的主因素。膜產(chǎn)水通量是最主的影響因子。又同時兼顧膜的使用壽命。與其這些有關(guān)的各種

18、因素都會可能成為降低成本的有益控制手段。相反則避免，即使在短期可以降低在成本。以最終的工程壽命期水成本為控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)膜的長期有效使用，才有可使工程最經(jīng)濟(jì)有效。在壽命2年以上的價格小于200元的國產(chǎn)膜會在水成本上有優(yōu)勢。國外膜如壽命小于5年則其在價格不應(yīng)高于300元，才有優(yōu)勢。PVDF膜較PP或PE膜在膜通量上有優(yōu)勢，這是其流行的一個重原因，但其膜強(qiáng)度差一些。合理的曝氣及清洗會使PVDF膜可能有較小的制水成本。2）、曝氣系統(tǒng)的開發(fā)成為MBR技術(shù)的重方面。增加有效的清洗，來減少無效的大量的曝氣9。間歇出水即用空曝氣的手段成為控制膜污染共識，盡管在實(shí)驗(yàn)室及小試中多次被研究與推薦，但是在大系統(tǒng)中可行

19、性不大。但不良的自凈效果，及增加了斷絲率及對膜的傷害。另外在電耗成本中其占了高達(dá)95%以上，高于常規(guī)的處理方法10?？掌貧獾姆椒霸黾悠貧饬康姆椒?，會增加影響成本較強(qiáng)的氣水比因子?？磥矸椒尚行圆淮?。本系統(tǒng)在長期低COD進(jìn)水（小于100），連續(xù)出水及時在線水洗，沒有發(fā)生膜的能量下降。間歇出水方式能多大程度上緩解膜的污染，及對膜的壽命的到底為多大還有待于研究。113）、清洗水量對產(chǎn)水成本影響小，在實(shí)際之中又發(fā)現(xiàn)膜對于每次清洗都可以使水的抽吸壓力下降35Kpa,且在線物理清洗方便可行，強(qiáng)度小。適合我國國情?？梢酝ㄟ^此方法可以增加膜的壽命，與膜的通量，來降低工程產(chǎn)水成本。又可以減少損害大的、不方便的

20、化學(xué)清洗。這樣能通過可以從上文看出都可以大大減少水成本。提高對膜的清洗效果，設(shè)計安全可靠又不傷膜的清洗噴槍是關(guān)鍵。4）、系統(tǒng)的穩(wěn)定性對水成本影響不大，維護(hù)停車在成本上不會增加太多。通常大于8000小時的運(yùn)行時間就可以了。雖然在土建上增加了費(fèi)用，但是由于土建費(fèi)用在成本中占的比例不大所以這是可行的。這也有利于國產(chǎn)膜的推廣。5）、膜生物反應(yīng)器的水處理工程，回用為目的，在現(xiàn)行水電及利率等情況下有很好的推廣價值?？梢栽谶\(yùn)行期內(nèi)收回投資并取得經(jīng)濟(jì)效益。成本在2元左右，投資回報期為45年12。6）、反應(yīng)器對如果達(dá)到景觀用水，進(jìn)行脫磷處理，在前面增加化學(xué)除磷。13叁考文獻(xiàn)1、雷樂成等，污水回用新技術(shù)及工程設(shè)計

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