第七講一體式膜生物反應(yīng)器在酒店中水回用的工程應(yīng)用

一體式膜生物反應(yīng)器技術(shù)在酒店中水回用中的工程應(yīng)用

膜生物反應(yīng)器是將膜技術(shù)應(yīng)用于污水處理的一項(xiàng)新興技術(shù)，是由膜過(guò)濾取代了傳統(tǒng)的技術(shù)中的二沉池，提高了泥水分離效率。同時(shí)膜可以強(qiáng)化曝氣池中的生化反應(yīng)，使曝氣池中活性污泥濃度增大；在污泥中出現(xiàn)特效菌（特別是優(yōu)勢(shì)菌群），提高了生化反應(yīng)速率。在膜生物反應(yīng)器中緊湊的空間內(nèi)同時(shí)實(shí)現(xiàn)微生物對(duì)污染物質(zhì)的降解和超濾膜對(duì)污染物質(zhì)的分離，而降解與分離之間又存在著協(xié)同作用。所以說(shuō)，膜生物反應(yīng)器是一種高效、實(shí)用的污水處理技術(shù)。

膜生物反應(yīng)器簡(jiǎn)介

膜生物反應(yīng)器作為一種新型高效的廢水生物處理技術(shù),具有如下特點(diǎn):

１．對(duì)污染物去除效率高,抵抗污泥膨脹能力強(qiáng),出水水質(zhì)穩(wěn)定,出水中沒(méi)有懸浮物。２．膜的機(jī)械截留避免了微生物的流失,生物反應(yīng)器內(nèi)可保持高的污泥濃度,從而提高體積負(fù)荷,降低污泥負(fù)荷,減少占地面積。３．剩余污泥量少,大大降低了污泥處理費(fèi)用。

４．實(shí)現(xiàn)了水力停留時(shí)間和污泥停留時(shí)間的徹底分離,使設(shè)計(jì)、操作大大簡(jiǎn)化。

５．膜生物反應(yīng)器工藝結(jié)構(gòu)緊湊,易于實(shí)現(xiàn)一體化自動(dòng)控制,運(yùn)行管理方便。由于工藝本身的原因,膜生物反應(yīng)器也存在一些缺點(diǎn):

膜堵塞問(wèn)題;膜制造成本偏高。由于膜生物反應(yīng)器具有出水水質(zhì)好、占地面積小、維修簡(jiǎn)便和操作靈活等優(yōu)點(diǎn)，在水資源日益緊張的今天，膜生物反應(yīng)器作為一種新型、高效的水處理技術(shù)已受到各國(guó)水處理工作者的重視。

膜生物反應(yīng)器首先在美國(guó)應(yīng)用于廢水處理的研究，發(fā)展到現(xiàn)在，可以分為： 第一代膜生物反應(yīng)器，又稱為分離式膜生物反應(yīng)器，生物反應(yīng)器與膜組件通過(guò)泵與管線連接構(gòu)成，生物反應(yīng)器的混合液經(jīng)泵增壓后進(jìn)入膜組件，在壓力作用下混合液中的液體透過(guò)膜，成為系統(tǒng)處理水，而固形物、大分子物質(zhì)等則被膜截留，隨濃縮液回流到生物反應(yīng)器內(nèi)。 第二代膜生物反應(yīng)器，稱為一體式膜生物反應(yīng)器，膜組件直接置于反應(yīng)器中，通過(guò)泵的抽吸，得到過(guò)濾液。 本技術(shù)研究主要探討一體式膜生物反應(yīng)器的實(shí)際應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外膜生物反應(yīng)器的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀膜生物反應(yīng)器流程示意圖膜組件工作原理圖分離式膜生物反應(yīng)器一體式膜生物反應(yīng)器膜生物反應(yīng)器分類

分置式膜生物反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定可靠,易于更換及增設(shè),但需循環(huán)泵提供較大膜面流速,動(dòng)力消耗大。一體式膜生物反應(yīng)器則將膜組件與生物反應(yīng)器合并放置,通過(guò)抽真空產(chǎn)生負(fù)壓獲得出水,動(dòng)力費(fèi)用低。優(yōu)缺點(diǎn)比較膜組件結(jié)構(gòu)圖中空纖維膜絲結(jié)構(gòu)圖

內(nèi)徑（μm）320～350

壁厚（μm）40～50

透氣率（×10-2cm3/cm2.s.cmHg）5～8

膜通量（L/m2/h）≧120

平均孔徑（μm）0.1～0.2

孔隙率（%）40～45

縱向強(qiáng)度（Mpa）＞120PP膜的性能

強(qiáng)度高：縱向抗拉強(qiáng)度為120Mpa，破裂強(qiáng)度1.0Mpa，因其強(qiáng)度高，PP膜在使用過(guò)程中可以進(jìn)行較高壓力的反沖洗，使膜的使用壽命大大延長(zhǎng)。

耐酸堿：能耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿及耐腐蝕，化學(xué)穩(wěn)定性好，不易產(chǎn)生化降解。

高通量：膜微孔呈微裂紋型,在相同截留率時(shí)，與園形孔相比，有較高的通量。應(yīng)用廣：可加工成疏水膜和親水膜，應(yīng)用于不同的領(lǐng)域。PP膜的特點(diǎn)

膜生物反應(yīng)器在國(guó)外進(jìn)行了較長(zhǎng)時(shí)間的研究，并且在飲用水、生活污水、工業(yè)廢水處理等方面得到了應(yīng)用。隨著水污染和水短缺問(wèn)題的加重，國(guó)內(nèi)也加快了研究步伐，1997年中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心開(kāi)始了穿流式膜—生物反應(yīng)器的研究工作，清華大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、天津大學(xué)等高校開(kāi)展了分離式MBR和一體式MBR的研究。目前，膜—生物反應(yīng)器已有在大樓廢水、生活污水回用、醫(yī)院廢水處理的工程實(shí)例，但應(yīng)用工程數(shù)量還較少。同國(guó)外相比，我國(guó)的膜生物技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用尚存在較大的差距，國(guó)產(chǎn)專用于膜—生物反應(yīng)器的膜材料、膜組件、工程使用過(guò)程中的膜清洗技術(shù)，均有待加快研究和開(kāi)發(fā)。膜生物反應(yīng)器在國(guó)內(nèi)外的研究應(yīng)用現(xiàn)狀

我國(guó)是世界上13個(gè)貧水國(guó)之一，目前，我國(guó)600余座城市中有300余座缺水，有些城市水資源嚴(yán)重匱乏，全國(guó)城市缺水60×108m3/a，因缺水而減少的工業(yè)產(chǎn)值>1200億元/a，且呈現(xiàn)增長(zhǎng)之勢(shì)。自2000年5月以來(lái)，由于干旱缺水，已有150個(gè)城市先后開(kāi)始實(shí)行定時(shí)限量供水，嚴(yán)重影響了城市的可持續(xù)發(fā)展。 以水質(zhì)及水價(jià)都較生活飲用水低的中水，來(lái)代替生活飲用水沖洗衛(wèi)生器具、綠化等，可節(jié)約很大部分高質(zhì)水量，節(jié)約了寶貴的水資源，緩和了城市水的供需矛盾、減少了城市排水系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，控制了水污染，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，其所具有的社會(huì)效益和環(huán)境效益必會(huì)帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益。膜生物反應(yīng)器在實(shí)際應(yīng)用中的推廣意義

中水開(kāi)發(fā)與回用技術(shù)近期得到了迅猛發(fā)展，在美國(guó)、日本、印度、英國(guó)等國(guó)家（尤以日本為突出）得到了廣泛的應(yīng)用。這些國(guó)家均以本國(guó)度、區(qū)域的特點(diǎn)，確定出適合其國(guó)情、國(guó)力的中水回用技術(shù)，使中水回用技術(shù)越來(lái)越趨于完善。如今，水資源的缺乏已為許多城市的發(fā)展造成阻礙，而且水價(jià)一路攀升，中水回用勢(shì)在必行，中水回用工程的不斷開(kāi)展，必將在創(chuàng)造環(huán)境效益和社會(huì)效益的同時(shí)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。 經(jīng)多方面研究證實(shí)膜生物反應(yīng)器處理生活污水只需根據(jù)生活污水有機(jī)物濃度、處理水量大小適當(dāng)調(diào)整運(yùn)行工藝參數(shù)，其出水水質(zhì)完全可以達(dá)到《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》。

工程應(yīng)用項(xiàng)目

項(xiàng)目名稱：大連香格里拉酒店中水回用工程項(xiàng)目地點(diǎn)：大連香格里拉酒店

香格里拉大酒店有一部分客房洗澡間的排水水量為160噸／天（最大），水質(zhì)狀況為BOD≤50mg/l,COD≤100mg/l,SS≤150mg/l；此部分水直接排放尚需處理，應(yīng)用又達(dá)不到生活雜水用水標(biāo)準(zhǔn)。另一方面，酒店一部分客房需沖洗廁所的水量最大可達(dá)60噸／天（原來(lái)用自來(lái)水）。針對(duì)此情況，設(shè)計(jì)制造一套中水處理設(shè)施（最大處理水量為60噸／天），使廢水達(dá)標(biāo)后用于沖廁（或視情況用作綠化、刷車與空調(diào)冷卻水）。這樣既處理了廢水，又節(jié)省了自來(lái)水。項(xiàng)目背景

酒店原有一套中水處理設(shè)施，但因方法與效果不理想而進(jìn)行改造，原因如下：（1）原中水處理采用三級(jí)處理的方法，雖然有一定處理效果，但是占地面積大、處理效率低。在這次的中水處理設(shè)施改造工程中，我們采用了先進(jìn)的膜處理技術(shù)。該技術(shù)具有占地面積小、處理效率高、易于操作和維護(hù)、處理后的水可擴(kuò)大回用用途等優(yōu)點(diǎn)。（2）原中水處理設(shè)施日處理能力為165m3，而酒店現(xiàn)有管路回用水量及實(shí)際需求最多為每天60m3，這樣造成了藥劑、電費(fèi)、管理費(fèi)、占地的浪費(fèi)，經(jīng)過(guò)改造后的處理設(shè)施最大處理量與酒店的最大回用量相當(dāng)，避免了浪費(fèi)。 改造后，中水改造設(shè)施所需空間減少至原中水系統(tǒng)占地的17％，為酒店節(jié)省了大量寶貴空間。

本項(xiàng)目中的原水水質(zhì)的主要指標(biāo)如下：

從水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果可以看出，該酒店洗衣廢水COD、BOD的濃度較低；同時(shí)，洗衣廢水中含有一定數(shù)量的陰離子合成洗滌劑，這部分污染物往往都是較難生化降解的。因此，對(duì)于這種有機(jī)物濃度低、含較難生化降解物質(zhì)的廢水，在采用生化處理工藝時(shí)，應(yīng)向原水中投加一定數(shù)量的營(yíng)養(yǎng)鹽，以增加廢水的可生化處理性，同時(shí)有利于特殊菌屬的增長(zhǎng)與繁殖。項(xiàng)目原水BOD（mg/L）50COD（mg/L）100SS（mg/L）150香格里拉酒店水質(zhì)特點(diǎn)

目前國(guó)內(nèi)外主要采用的中水處理工藝：

1、以生化處理為主的工藝流程 適用于有機(jī)物含量較高的生活污水的處理及回用。對(duì)于全截流生活污水，廢水中的主要污染物為有機(jī)污染物必須采取以生化為主的處理工藝流程。

2、以物理化學(xué)為主的處理工藝 適用于有機(jī)物含量較少、水分變化較大的廢水處理。一般用于優(yōu)質(zhì)雜排水的處理。

工藝的確定

中水處理工藝技術(shù)線路與流程的確定應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面的因素： （a）來(lái)水水質(zhì)的特征； （b）節(jié)約工程投資； （c）降低處理成本； （d）減小占地面積； （e）便于運(yùn)行管理等。

根據(jù)本項(xiàng)目所針對(duì)的水質(zhì)、水量的特點(diǎn)，本項(xiàng)目采用一體式膜生物反應(yīng)器，即生物法與物理法處理相結(jié)合的工藝。工藝流程簡(jiǎn)圖工藝流程圖

機(jī)械格柵格柵的作用是去除污水及管道中較大的固體雜質(zhì)，防止堵塞水泵及超濾膜。 調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水量，均化水質(zhì)，使后續(xù)處理設(shè)備在相對(duì)穩(wěn)定的條件下工作。風(fēng)機(jī)曝氣除臭，降溫。

工藝介紹

生物選擇池生物選擇池利用生物分解與物理過(guò)濾相結(jié)合的方法處理污水。生物分解：在池內(nèi)布有曝氣裝置，選用好氧微生物代謝分解有機(jī)污物。物理過(guò)濾：中空纖維膜組件置于生物選擇池中，污水浸沒(méi)膜組件，通過(guò)吸引泵的抽吸，利用膜絲內(nèi)腔的小的抽吸負(fù)壓來(lái)運(yùn)行抽水。

消毒以上工序處理的水中還含有不少有害病菌，通過(guò)消毒劑投加系統(tǒng)向水中定量投加消毒劑，可以殺死大部分的細(xì)菌。水中的余氯還有持續(xù)的消毒能力，從而保證出水在回用過(guò)程中不被細(xì)菌再次污染。 營(yíng)養(yǎng)劑由于原水COD、BOD比較低，為維持生物選擇池中生物的生長(zhǎng)，必要的時(shí)候添加營(yíng)養(yǎng)劑。

補(bǔ)充說(shuō)明：中空纖維膜組件分離過(guò)濾孔的孔徑為0.1μm，是懸浮固體、膠體、細(xì)菌等的有效屏障，出水水質(zhì)好，可靠性高、穩(wěn)定性強(qiáng)。中空纖維膜絲較細(xì)，有較好的柔韌性，能保持較長(zhǎng)的壽命。即使有膜絲破損的現(xiàn)象發(fā)生，由于膜絲內(nèi)徑僅為270μm，可被污泥迅速阻住，對(duì)處理水質(zhì)完全沒(méi)有影響。現(xiàn)場(chǎng)照片觸摸屏自動(dòng)顯示系統(tǒng)

一體式膜生物反應(yīng)器

膜生物反應(yīng)器由于自身工藝的特點(diǎn)，存在著膜污染的問(wèn)題。 膜污染是影響系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵問(wèn)題，適當(dāng)?shù)牟僮鞣椒梢杂行У乜刂颇の廴荆岣吣さ氖褂眯阅芗皦勖?本工程采用了低壓、恒流、間歇抽吸出水和空曝氣等方法來(lái)防止膜表面污染，延緩膜過(guò)濾阻力的增加。工程關(guān)鍵措施

1、中空纖維膜表面凝膠層會(huì)在高的操作壓力下變得更加密實(shí)，導(dǎo)致過(guò)濾阻力的增加，出水通量減小，因此，本工程采用較低的操作壓力，并且調(diào)節(jié)自吸泵出口的閥門(mén)，控制流量計(jì)的數(shù)值，保持恒定的出水流量，使系統(tǒng)在穩(wěn)定的狀態(tài)下工作。

2、本工程中一體式膜生物反應(yīng)器采用間歇性抽吸出水；這樣可以延緩膜污染速度，延長(zhǎng)超濾膜使用周期。防止膜污染實(shí)施方式

具體實(shí)施方式為：在電控柜中設(shè)定自吸泵雙計(jì)時(shí)器為9分鐘“運(yùn)行”，3分鐘“停止”，自吸泵的運(yùn)轉(zhuǎn)效率為75%，每日運(yùn)行時(shí)間為18個(gè)小時(shí)，從而保證膜生物反應(yīng)器中一定的空曝氣時(shí)間。自吸泵的間歇操作可通過(guò)定期地停止膜過(guò)濾，使混合液流向膜面的流速為零，而由于空曝氣產(chǎn)生的剪切作用，使膜面沉積的污物脫落，膜過(guò)濾性能有所恢復(fù)，同時(shí)，在停抽過(guò)程中，由濃差極化引起的膜面有機(jī)物積累也會(huì)由擴(kuò)散作用返回混合液主體。工程主要性能指標(biāo)項(xiàng)目一體式膜生物反應(yīng)器占地面積48m2

操作性全自動(dòng)（自動(dòng)化程度高）維護(hù)性易于維護(hù)處理效果（mg/L）COD6.16（平均）BOD0.57（平均）SS0運(yùn)行費(fèi)用0.807元／噸水回用用途沖廁、綠化、刷車、景觀用水工程總結(jié)

通過(guò)大連香格里拉大酒店中水回用工程實(shí)踐，我們可以得出以下結(jié)論：

1、一體式膜生物反應(yīng)器應(yīng)用于酒店中水回用，是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的應(yīng)用成果，國(guó)內(nèi)在有關(guān)一體式膜生物反應(yīng)器技術(shù)在酒店中水處理工程中具體應(yīng)用實(shí)例方面，并沒(méi)有相關(guān)的文獻(xiàn)報(bào)道。

2、一體式膜生物反應(yīng)器應(yīng)用于酒店中水回用，具有占地面積小，自動(dòng)化程度高，易于操作和維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。以香格里拉大酒店工程為例，一體式膜生物反應(yīng)器中水回用系統(tǒng)于酒店原有中水回用系統(tǒng)相比，占地面積僅為原來(lái)的25％。

3、一體式膜生物反應(yīng)器應(yīng)用于酒店中水回用，具有出水水質(zhì)良好的優(yōu)點(diǎn)，在香格里拉大酒店酒店中水回用工程中，對(duì)膜生物反應(yīng)池出水水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其出水COD濃度最大值為7.84mg/l，平均6.16mg/l，BOD5最高值為0.67mg/l，平均值0.57mg/l，出水SS始終為0，陰離子洗滌劑（LAS）均<0.2mg/l，出水完全達(dá)到生活雜用水標(biāo)準(zhǔn)及日本建設(shè)部都布局、住宅局、衛(wèi)生部環(huán)衛(wèi)局提出的生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。出水不僅可回用于水洗廁所用水、空調(diào)冷卻水，還可回用于汽車等沖洗用水、灑水、掃地用水以及水池噴水。4、一體式膜生物反應(yīng)器應(yīng)用于酒店中水回用，具有非常明顯的節(jié)水效果，在香格里拉大酒店中水回用工程中，一體式膜生物反