膜生物反应器(MBR)是将膜技术应用于污水处理的一项最近兴起技术。MBR可在紧凑的空间内同时实现微生物对于污染物质的降解和超滤膜对于污染物质的分离,而降解与分离之间又存在着协同作用,是一种高效、实用的污水处理技术。其出水中不含悬浮物,只需投加少量消毒剂避免管道的二次污染,就可以回用,实现污水的资源化。以MBR为焦点进行的研究广而深入,但在海内将其应用于工程实际却照旧少数,这关键是由于膜的价格较高,造成工程投资的加大。不过随着膜技术的成熟、膜组件的大规模生产,膜的价格在逐年降低。如目前世界上最强大的国家Aquasource公司1999年超滤膜价格几乎是1989年的1/2。
1中水回用系统的设计
1.1工程概述
***大饭馆原本的中水处理设施采用三级处理要领,处理效率低、占地平面或物体表面的大大,没有实现纯粹的自动化,并且其处理能力远大于酒店最大回用水量,又无法灵活地调节,造成为了人力、物力的浪费,增加了成本。现采用MBR工艺对于原有系统进行改造。
1.2水量及水质
因处理后中水主要回用于冲厕、绿化、洗车等方面,最大回用水量为60m3/d,确定设计处理水量为60m3/d。来水为优质杂排水,其水质见表1。
表1进水水质
参数
COD/mg/L
BOD/mg/L
SS/mg/L
浓 度
≤100
≤50
≤150
1.3工艺流程(见图1)
大连香格里拉大饭馆原本的中水回用系统是以接触氧化池、沉淀池和砂滤罐为主体,共占地280m2,改造后以MBR为焦点的中水回用系统仅占地48m2是原占地平面或物体表面的大的17%,为酒店节省了名贵的空间。并且现有的中水回用系统将生物降解、沉淀、过滤集中为一体,削减了设备需求,可以使运行成本降低,故障点削减。
酒店回用水量会由于季节及客流量的变化有很大差别,而MBR系统可通过自吸泵间歇出水时间的调整以及鼓风机间歇曝气来进行调节并节省运行成本,具备高度的灵活性。
1.3.1细格栅
细格栅用以除去污水中较大颗粒的杂质,防止泵的阻塞和损伤,减轻负荷。酒店来水具备必然的作用水头,重力自流到细格栅,格栅出水重力自流入调节池。因来水为优质杂排水,水质较好,格栅采用无动力式,截流下来的污物沿格栅弧面下滑至下部渣斗,渣斗底部有箅子,污物在渣斗中沉积,含有的水分由箅子自流入调节池。
1.3.2调节池
调节池由原有水池改建而成,用以调节水量、均化水质,使后续处理工艺在相对于稳定的前提下工作同时调节池中风机曝气除臭降温,还可防止悬浮物沉积。调节池出水由移送泵提升至MBR。
调节池主要设计参数:有效水深为2.5m;有效容积为48.7m3;HRT为19.5h。
1.3.3MBR
中空纤维膜组件置于MBR中,污水浸没膜组件,通过自吸泵的抽吸,利用膜丝内腔的抽吸负压来运行。膜组件由日本三菱公司生产,材质为聚乙烯。膜组件公称孔径为0.4μm,是悬浮固体、胶体等的有效屏障;中空纤维膜丝较细,有较好的软而韧性,能保持较长的寿命,即使有膜丝破损的现象发生,由于膜丝内径仅为270μm,可被污泥迅速阻住,对于处理水质纯粹没有影响。
鼓风机曝气,在供给微生物生长所必须的消融氧以外,还使上升的气泡及其产生的紊动水流清洗膜丝外貌,遏止污泥聚集,保持膜通量稳定,设计气水比为20∶1。MBR中产生的剩余污泥由气提泵定量提升至污泥浓缩池,污泥在此中浓缩,并使污泥减容,上清液回流至调节池。因来水营养物质缺乏,为保证活性污泥反应正常进行,调节来水的营养平衡,在MBR的进水管道中注入营养剂(由磷酸氢二铵和尿素配制),MBR出水由自吸泵抽送至回用水池。MBR由原水池改建而成,主要设计参数:有效水深为2.7m;有效容积为34.7m3,HRT为14h。
1.3.4回用水池
在回用水池的进水管道中注入消毒剂,并使回用水池出水中保持必然量的余氯,避免二次污染。
2中水回用系统的自控设计
酒店污水回用系统的控制全部集成在电控柜中。各设备的运行由电控柜中的PLC控制,,PLC由电源、框架、处理器和I/O模板4部分组成,可以和现场的传感器、变送器、自动化仪表相连,进行数据通讯、数据处理和数据管理。如调节池和MBR的水位情况通过浮球液位计传送到PLC,通过PLC控制移送泵和自吸泵的动作。当调节池超过必然水位,并且MBR水位在中水位以下时,移送泵开始工作,将污水送至MBR,直到MBR水位达到高水位。当MBR水位在低水位以上时,自吸泵开始间歇工作,抽出的膜处理水送入回用水池,如果MBR的水位降至中水位以下,污水会由移送泵自动补充至高水位,此动作重复进行,直至调节池水位下降至低水位,移送泵遏制,而MBR水位降至低水位以下时,自吸泵遏制工作。
投加消毒剂和营养剂的计量泵分别与移送泵和自吸泵同步,药剂自动投加。别的,泵与风机均有热转载和空开转载掩护,所有潜抽水机均有泄电掩护。风机、移送泵、自吸泵均为1用1备,24h自动切换。改变设备状况的界面为电控柜上的触摸屏。触摸屏上包括系统中设备的列表,点击后可以瞥见相应设备的当前工作状况,并可以对于设备现有状况进行改变,还可以瞥见当前所有设备的累计工作时间、各水池的水位、系统运行期间呈现的报警等等;当有报警发生时,触摸屏上有相应的报警画面呈现,同时有解决报警的提示呈现。
3MBR中膜污染控制办法
膜污染是影响系统运行的关键问题,适当的操作要领可以有效地控制膜污染,提高膜的使用性能及寿命。
本工程采用了低压、恒流、间歇抽吸出水和空曝气等要领来延缓膜过滤阻力的增加。膜面凝胶层会在高的操作压力下变得更加密实,导致过滤阻力的增加。因此,本工程采用较低的操作压力,并且调节自吸泵出口的阀门,控制流量计的数值,保持恒定的出水流量,使系统在稳定的状况下工作。
为延缓膜污染速度,延长超滤膜使用周期而采取的办法还包括出水体式格局。在电控柜中设定自吸泵双计时器为9min“运行”,3min“遏制”,自吸泵的运转效率为75%,每一日运行时间为18h,从而保证MBR中必然的空曝气时间。自吸泵的间歇操作可通过定期地遏制膜过滤,使混合液流向膜面的流速为零,而由于空曝气产生的剪切作用,使膜面沉积的污物脱落,膜过滤性能有所恢复。同时,在停抽过程中,由浓差极化引起的膜面有机物积累也会由扩散作用归回混合液主体。
浩繁办法的采取,使本工程中膜污染现象得到有效的控制,在污水回用系统启动到现在3个月时间内,MBR操作压力仅由2kPa上升至6kPa。
4中水回用处理工艺的出水水质
中水回用系统于2001年10月正式运转,在个月的时间内MBR出水水质见表2(检验要领按照《生活杂用水标准检验法》(CJ25.2-89)进行检测)。
表2出水水质
参数
COD/mg/L
BOD/mg/L
SS/mg/L
最大值
7.84
0.67
0
最小值
3.92
0.45
0
平均值
6.16
0.57
0
由表2可见,系统稳定后,MBR出水中COD
项目
定额
单价
运行费用/元/m3
电费
0.95 kW·h/m
30.6元/( kW·h)
0.57
折旧费*
1.052
消毒剂
3 g/m
312元/kg
0.036
营养剂
3.5 g/m
32元/kg
0.007
运行成本
1.665
注:*净残值取4%,折旧年限取10a。
目前大连市旅游业、贸易等场所的自来水费为5元/m3,显然宾馆、写字楼等处采用MBR工艺使污水回用是经济可行的。
6结论
(1)大连香格里拉大饭馆中水回用工程采用MBR工艺。自2001年10月投产以来运行性能良好,出水水质COD平均6.16mg/L,BOD平均0.57mg/L,SS=0mg/L,其水质纯粹达到《生活杂用水水质标准》(CJ25.1-89)。设计规模为60m3/d的MBR污水回用系统运行成本为1.665元/m3,应用于宾馆、写字楼等处是经济可行的。
(2)MBR除污染效率高,出水水质稳定,操作简单,易于管理。
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