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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上1 MBR工藝系統(tǒng)選擇關(guān)鍵技術(shù)1.1 MBR工藝系統(tǒng)的分類1.1.1 分置式和一體式按生化系統(tǒng)和膜分離系統(tǒng)的相對位置,MBR可分為分置式和一體式兩種。分置式MBR是將膜組件放置在單獨(dú)的膜池內(nèi),其特點(diǎn)是膜組件分組明確,運(yùn)行環(huán)境良好,便于獨(dú)立運(yùn)行和清洗、檢修。一體式MBR則是將膜組件直接放置在生化系統(tǒng)內(nèi),其特點(diǎn)是節(jié)省占地,但是不利于膜組件的分組和配套管路的敷設(shè)。1.1.2 浸沒式和管式按膜組件的放置位置,可分為浸沒式和管式兩種。浸沒式是將膜組件浸沒于生物反應(yīng)器或膜池內(nèi),管式是將膜元件裝填在膜管
2、內(nèi),再設(shè)置膜架放置膜管。1.1.3 正壓式和負(fù)壓式按過濾推動方式分,可分為正壓式MBR和負(fù)壓式MBR兩種。正壓式MBR一般采用管式膜,通過料液循環(huán)錯流運(yùn)行,生物反應(yīng)器的混合液由泵增壓后進(jìn)入膜組件,在壓力作用下濾液成為系統(tǒng)處理出水,活性污泥、大分子物質(zhì)等則被膜截留。其特點(diǎn)是運(yùn)行穩(wěn)定可靠,操作管理方便,易于膜清洗、更換及增設(shè),但動力消耗高。負(fù)壓式MBR一般采用浸沒式MBR,通過泵的負(fù)壓抽吸作用得到膜過濾出水。同時設(shè)置膜擦洗曝氣,利用曝氣時氣液向上的剪切力來實現(xiàn)膜面的錯流效果,以增加膜表面的紊流和減輕膜表面的污染。其特點(diǎn)是不需要混合液的錯流循環(huán)系統(tǒng),能耗較低,且不需復(fù)雜的支撐膜架。1.
3、1.4 MBR工藝系統(tǒng)的選擇對于城鎮(zhèn)污水處理工程,由于規(guī)模一般均在萬m3/d以上,考慮到膜組件運(yùn)行環(huán)境、污泥濃度控制、脫氮除磷對DO的控制要求以及降低能耗要求等,一般均采用負(fù)壓抽吸浸沒式分置式MBR工藝。1.2 生化系統(tǒng)的形式由于目前污水排放標(biāo)準(zhǔn)普遍提高了對脫氮除磷的要求,所以幾乎所有的傳統(tǒng)脫氮除磷工藝都被應(yīng)用到了MBR工藝中,如AO、A2O(包括A2O氧化溝)、SBR等。1.2.1 SBR MBR工藝將SBR與MBR相結(jié)合形成的SBRMBR工藝,除了具有一般MBR的優(yōu)點(diǎn)外,對于膜組件本身和SBR工藝兩種程序運(yùn)行都互有幫助。由于
4、膜組件的截留過濾作用,反應(yīng)中的微生物能最大限度地增長,利于世代時間較長的硝化及亞硝化細(xì)菌的生長繁殖,因此,污泥的生物活性高,吸附和降解有機(jī)物的能力較強(qiáng),同時也具有較好的硝化能力。此外,SBR工作方式為除磷菌的生長創(chuàng)造了條件,同時也滿足了脫氮的需要,使得單一反應(yīng)器內(nèi)實現(xiàn)同時高效去除氮磷及有機(jī)物成為可能。與傳統(tǒng)SBR系統(tǒng)相比,一方面SBRMBR在反應(yīng)階段利用膜分離排水,可以減少傳統(tǒng)SBR的循環(huán)時間;另一方面,序批式的運(yùn)行方式可以延緩膜污染。1.2.2 A2OMBR工藝由A2O工藝與膜分離技術(shù)結(jié)合而成的具有同步脫氮除磷功能的A2OMBR工藝,進(jìn)一步拓展了MBR的應(yīng)用范疇。在
5、該工藝中設(shè)置有兩段回流,一段是膜池的混合液回流至缺氧池實現(xiàn)反硝化脫氮,另一段是缺氧池的混合液回流至厭氧池,實現(xiàn)厭氧釋磷。A2OMBR工藝中高濃度的MLSS、獨(dú)立控制的水力停留時間和污泥停留時間、回流比及污泥負(fù)荷率等都會產(chǎn)生與傳統(tǒng)A2O工藝不同的影響,具有較好的脫氮除磷效率。1.2.3 A2O/AMBR工藝A2O/AMBR工藝是一種強(qiáng)化內(nèi)源反硝化的新型工藝,利用MBR內(nèi)高濃度活性污泥和生物多樣性來強(qiáng)化脫氮除磷效果,其內(nèi)部流程依次為厭氧、缺氧、好氧、缺氧和膜池。該工藝在傳統(tǒng)A2O工藝后再設(shè)一級缺氧池,在利用進(jìn)水快速碳源完成生物除磷和脫氮后,利用第二缺氧池進(jìn)行內(nèi)源反硝化,進(jìn)
6、一步去除TN后再利用膜池的好氧曝氣作用保障出水。A2O /AMBR工藝是針對進(jìn)水碳源不足,而同時又有較高脫氮要求的污水處理項目所開發(fā),也是強(qiáng)化脫氮的MBR脫氮除磷工藝。1.2.4 A(2A)OMBR工藝A(2A)OMBR工藝是兩段缺氧A2O工藝與MBR工藝的結(jié)合,其特點(diǎn)是在傳統(tǒng)的A2O工藝中設(shè)置了兩段缺氧區(qū)(缺氧區(qū)和缺氧區(qū)II),在缺氧區(qū)I內(nèi)從好氧區(qū)回流的NO3-完全被還原,實現(xiàn)完全反硝化;而在缺氧區(qū)II內(nèi)實現(xiàn)內(nèi)源反硝化,節(jié)省外加碳源的投加。大大提高了污水的生物脫氮效率,同時避免了外加碳源,節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用,因此具有很高的價值。1.2.5 3AM
7、BR工藝3AMBR是依據(jù)生物脫氮除磷機(jī)理,結(jié)合膜生物反應(yīng)器技術(shù)特點(diǎn)而形成的具有高效脫氮除磷性能的新型污水處理工藝。其內(nèi)部流程依次是第I缺氧池、厭氧池、第II缺氧池、好氧池和膜池,膜池混合液分別回流至第I缺氧池和第II缺氧池。第I缺氧池利用進(jìn)水碳源和回流硝化液進(jìn)行快速反硝化;接著混合液進(jìn)入?yún)捬醭剡M(jìn)行厭氧釋磷,減少了硝酸鹽對釋磷的影響;第II缺氧池再利用污水中剩余的碳源和回流的硝化液進(jìn)一步反硝化脫氮;好氧池內(nèi)同步發(fā)生有機(jī)物降解、好氧吸磷和好氧硝化等多種反應(yīng),徹底去除污水中的污染物;混合液再經(jīng)膜過濾出水,實現(xiàn)了對污水中有機(jī)物和氮磷的去除。3AMBR工藝合理地組合了有機(jī)物降解和脫氮除磷等各處理單元,協(xié)
8、調(diào)了各種生物降解功能的發(fā)揮,達(dá)到了同步去除各污染指標(biāo)的目的,具有較高的推廣應(yīng)用價值。1.2.6 A/ A2O MBR工藝A/A2OMBR工藝屬3AMBR工藝的改進(jìn)工藝,設(shè)置有第I缺氧區(qū)、厭氧區(qū)、第II缺氧區(qū)、好氧區(qū)和膜池共5個處理單元。預(yù)處理后的污水首先按比例分配流量分別進(jìn)入第I缺氧區(qū)和厭氧區(qū),然后依次重力流入第II缺氧區(qū)、好氧區(qū)和膜池,最后通過膜過濾抽吸出水。根據(jù)脫氮除磷需要設(shè)置有兩級回流,第一級回流是膜池的混合液回流到好氧區(qū)前端,第二級回流是好氧區(qū)的混合液分別回流到第I缺氧區(qū)和第II缺氧區(qū),兩者之間的流量比例通過回流渠道和調(diào)節(jié)堰來分配。前置的第I缺氧區(qū),優(yōu)先最大限
9、度地利用進(jìn)水碳源快速完成反硝化過程,去除大部分的硝態(tài)氮。在第II缺氧區(qū)內(nèi)與部分從好氧區(qū)回流過來的富硝酸鹽混合液再次混合,在長時間的缺氧條件下,可以發(fā)生內(nèi)源反硝化反應(yīng),進(jìn)一步地去除了污水中的硝態(tài)氮。此外,將厭氧區(qū)放在第I缺氧區(qū)之后,使得回流液中硝態(tài)氮被充分反硝化,減少了其對聚磷菌的抑制,提高除磷效果。1.2.7 生化系統(tǒng)形式的選擇生化系統(tǒng)形式的選擇主要應(yīng)考慮以下幾方面:進(jìn)水水質(zhì)情況(如難生物降解有機(jī)物濃度、碳氮比、碳磷比等);出水水質(zhì)要求(尤其是對脫氮除磷的效果要求等);進(jìn)水水質(zhì)水量波動情況;氣候條件等。從目前應(yīng)用的工程經(jīng)驗來看,A2O及其變形強(qiáng)化工藝是眾多應(yīng)用在MBR脫氮除磷工藝
10、中處理效果最為突出,運(yùn)行管理最為方便,也是最穩(wěn)定可靠的一類。表1介紹了目前各種形式的A2O及其改進(jìn)型的MBR脫氮除磷組合工藝的應(yīng)用情況。表1 A2O及其改進(jìn)型的MBR組合工藝應(yīng)用情況工藝形式工藝內(nèi)部流程進(jìn)水方式回流方式應(yīng)用情況A2OMBR厭氧-缺氧-好氧-膜池或缺氧-厭氧 -好氧-膜池厭氧單點(diǎn)進(jìn)水或厭氧、缺氧兩點(diǎn)進(jìn)水兩段回流膜池回流硝化液或三段回流好氧區(qū)回流硝化液無錫梅村水處理廠二期工程(3.0×104m3/d)、無錫新城污水處理廠二期工程(6.0×104m3/d)、無錫胡埭污水處理廠二期工程(2.3×104m3/d)A2O/AMBR厭氧
11、-缺氧I-好氧-缺氧II -膜池厭氧、缺氧I兩點(diǎn)進(jìn)水三段兩點(diǎn)回流好氧區(qū)回流硝化液至缺氧I和缺氧II無錫新區(qū)碩放污水處理廠二期工程(2.0×104m3/d)A(2A)OMBR厭氧-缺氧I-缺氧II -好氧 -膜池厭氧、缺氧I兩點(diǎn)進(jìn)水三段兩點(diǎn)回流好氧區(qū)回流硝化液至缺氧I和缺氧II無錫城北污水處理廠四期工程(7.0×104m3/d)、四川綿竹漢旺污水處理廠(0.8×104m3/d)3AMBR缺氧I -厭氧 -缺氧II -好氧 -膜池缺氧I、厭氧兩點(diǎn)進(jìn)水單段兩點(diǎn)回流膜池回流硝化液至缺氧I和缺氧II北京密云再生水廠(4.5×104m3/d)、北京懷柔再生水廠(3.
12、5×104m3/d)A/A2OMBR缺氧I -厭氧 -缺氧II -好氧 -膜池缺氧I、厭氧兩點(diǎn)進(jìn)水兩段兩點(diǎn)回流好氧區(qū)回流硝化液至缺氧I和缺氧II無錫太湖國家旅游度假區(qū)污水處理廠三期工程(1.75×104m3/d)2 MBR工藝生化系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)2.1 污泥濃度由于后續(xù)通過膜來實現(xiàn)泥水分離,因此較傳統(tǒng)活性污泥法可選取較高的MLSS值。但是,在實際工程應(yīng)用中發(fā)現(xiàn):在實際進(jìn)水有機(jī)物濃度低于設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)情況下,MLSS值難以達(dá)到設(shè)計值,通過減少排泥來維持MLSS值時會造成MLVSS/MLSS值偏低,導(dǎo)致生化池表面產(chǎn)生大量的
13、浮泥,而且反而降低了生物活性,影響處理效率;由于MLSS是最基本的設(shè)計參數(shù),當(dāng)實際值與設(shè)計值偏差較大時會影響相關(guān)設(shè)計參數(shù)(如SRT、空氣量)的準(zhǔn)確度,從而影響了實際運(yùn)行效果。因此,對于進(jìn)水有機(jī)物濃度較高的工業(yè)廢水,可選取較高的污泥濃度值(10g/L)以盡量增大有機(jī)物去除能力;而對于城鎮(zhèn)綜合污水處理工程而言,由于進(jìn)水濃度相對不高,宜選取較低的污泥濃度(68 g/L)。2.2 泥齡對于有脫氮要求的城鎮(zhèn)綜合污水處理工程,SRT宜根據(jù)硝化泥齡和反硝化泥齡來計算確定。需要注意的是:由于系統(tǒng)內(nèi)的MLSS較高,因此MBR工藝的泥齡通常較傳統(tǒng)工藝長。但實踐表明:過長(30d)或過短的
14、泥齡均會使膜的TMP增勢加劇,而泥齡在20 d 左右時, 跨膜壓差增長趨勢變緩。因此,泥齡不宜太長,以20 d 左右為宜。2.3 污泥負(fù)荷對于傳統(tǒng)活性污泥工藝而言,通常采用基于BOD5的污泥負(fù)荷作為設(shè)計參數(shù),但是,在MBR工藝中,由于MBR反應(yīng)器內(nèi)微生物的結(jié)構(gòu)、種類和生物相的變化使MBR工藝對有機(jī)底物的利用不僅僅局限于進(jìn)水中的BOD5值,對部分表現(xiàn)為CODCr的物質(zhì)也可以利用,因此采用MBR工藝處理城市污水時,不宜采用污泥負(fù)荷參數(shù)作為設(shè)計依據(jù),而應(yīng)將MLSS和SRT作為MBR工藝生物處理單元的主要設(shè)計參數(shù)。而由MLSS和SRT推算出的污泥負(fù)荷往往僅為傳統(tǒng)活性污泥法污泥
15、負(fù)荷的一半左右。較低的污泥負(fù)荷一方面說明系統(tǒng)抗進(jìn)水水質(zhì)沖擊的能力較強(qiáng),另一方面也說明采用MBR工藝處理城鎮(zhèn)污水時污泥負(fù)荷不宜作為主要的設(shè)計指標(biāo)。2.4 水力停留時間(HRT)由于MBR系統(tǒng)的MLSS較高,以SRT計算確定的生物池的容積較小,相應(yīng)的所需HRT較短(710h)。實踐證明,如果考慮到系統(tǒng)有較高的硝化和反硝化處理效果要求時,過短的HRT將難以保證,因此應(yīng)適當(dāng)加大系統(tǒng)的HRT(12h),同時可相應(yīng)降低SRT,有利于控制膜污染。2.5 需氧量和供氣量由于MBR反應(yīng)器內(nèi)的MLSS較傳統(tǒng)工藝高,其混合液的液膜厚度、污泥粘滯度等會發(fā)生變化,由需
16、氧量計算供氣量時應(yīng)調(diào)整、和C0值,因此,MBR工藝的理論供氣量計算值應(yīng)大于傳統(tǒng)工藝。但是,大量工程實踐發(fā)現(xiàn),實際生化池供氣量小于計算量。分析其主要原因是:為了控制膜表面污堵,需要采用空氣擦洗來改變膜絲表面液體的流態(tài),大量的擦洗空氣使得膜池內(nèi)的溶解氧極高(通常其DO值可達(dá)810 mg/L)而大比例從膜池到生化池的回流(通常為400%500%)使生化池所需的曝氣風(fēng)量下降;當(dāng)實際進(jìn)水有機(jī)物濃度低于設(shè)計值時,會造成計算需氧量和實際MLSS值均低于設(shè)計值,實際供氣量則會遠(yuǎn)低于計算值。因此在計算供氣量時應(yīng)充分考慮這些因素,給出一個供氣量的區(qū)間值,便于進(jìn)行鼓風(fēng)機(jī)的配置和風(fēng)量調(diào)節(jié)控制。3
17、0; MBR工藝生化系統(tǒng)布局設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)3.1 回流方式根據(jù)生化系統(tǒng)形式、硝化液回流的方式和位置不同,MBR的回流有各種不同的方式,見表1。綜合各種回流方式的實際效果,建議:采用膜池回流混合液至好氧區(qū),再由好氧區(qū)回流硝化液至缺氧區(qū),因為如果采用膜池回流硝化液至缺氧區(qū)的方式,由于混合液富含大量氧氣,破壞缺氧條件,導(dǎo)致反硝化反應(yīng)不充分;如果采用兩段缺氧生化工藝,宜采用兩點(diǎn)回流方式,因為盡管增加了相應(yīng)的管渠,但是兩區(qū)的回流比例可以按照實際運(yùn)行情況進(jìn)行分配,以便于充分有效地利用原水碳源和內(nèi)源碳源來提高系統(tǒng)脫氮效果,減少外加碳源的用量。3.2
18、0;進(jìn)水方式由于在城鎮(zhèn)污水處理工程中均有較高的除磷脫氮要求,因此大多采用了厭氧-缺氧-好氧工藝,對于MBR工藝而言,生物反應(yīng)池建議采用兩點(diǎn)進(jìn)水方式,即在生物池前設(shè)置進(jìn)水分配渠道和分配調(diào)節(jié)堰,污水進(jìn)入到分配渠道后,通過兩套調(diào)節(jié)堰門將原水按照一定比例分配到厭氧區(qū)和缺氧區(qū),從而選擇優(yōu)先滿足生物脫氮還是生物除磷對進(jìn)水碳源的需要,而且各區(qū)的分配比例還可以根據(jù)不同水質(zhì)條件下生物脫氮和生物除磷所需碳源的變化進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)。3.3 提升方式由于膜池有效水深較生物池淺,混合液回流有兩種提升方式:采用前提升系統(tǒng),即好氧池出水由泵提升至膜池,膜池的混合液重力回流至生物池;采用后提升系統(tǒng),即好
19、氧池出水自流至膜池,膜池的混合液通過回流泵提升至生物池。后提升系統(tǒng)較前提升系統(tǒng)提升混合液的流量小,回流泵分別對應(yīng)各組膜池便于獨(dú)立檢修,但管路系統(tǒng)較為復(fù)雜;前提升系統(tǒng)管路系統(tǒng)較為簡單,檢修維護(hù)工作量小,提升揚(yáng)程較低。在現(xiàn)有的MBR系統(tǒng)中兩種回流方式均有應(yīng)用。實際工程應(yīng)用時應(yīng)根據(jù)水位差、膜池分組情況、進(jìn)水水質(zhì)和膜組件形式等綜合比較確定。3.4 好氧區(qū)形式傳統(tǒng)活性污泥A2O系統(tǒng)的好氧區(qū)構(gòu)型多為長方形廊道的推流式形式。對于MBR工藝,其好氧區(qū)宜設(shè)計成完全混合式,一方面有利于混合液處于良好的紊動,保持懸浮狀態(tài),減小因剪切造成的污泥顆粒破解,并提高曝氣設(shè)備的充氧速率;另一方面,從膜池回流至好氧區(qū)的大比例混合液可以實現(xiàn)快速混合以充分利用膜池內(nèi)的DO。4 MBR工藝生化系統(tǒng)設(shè)備設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)4.1
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