MBR膜处理工艺在大型污水处理厂中的应用

2017-03-08 13:51李淑花仲奔腾李涛张凯
绿色环保建材 2017年1期
关键词:混合液硝化处理厂

李淑花 仲奔腾 李涛 张凯

光大水务(济南)有限公司

MBR膜处理工艺在大型污水处理厂中的应用

李淑花 仲奔腾 李涛 张凯

光大水务(济南)有限公司

MBR是Membrane Bio-Reactor的简称,即膜-生物反应器,是一种新型的水处理技术,其将膜分离单元和生物处理单元相结合,提高了水处理的效果。早在上世纪九十年代,国外就已经有污水处理厂采用膜-生物反应器。MBR工艺有着诸多的优势,比如运行成本低、出水水质好等,所以在不断地开发和使用中,该技术在大型污水处理厂中渐渐得到发展和应用。

MBR膜处理工艺;大型污水处理厂;应用

1 膜生物反应器(MBR)出水水质特征

MBR具有较高的微生物降解能力和膜分离效率,这使得MBR可将进水中绝大部分可降解有机污染物吸收利用转化为生物体和一部分代谢产物,并且可以将进水中大部分的悬浮物截留在反应器内,从而极大地提高了出水水质,保证了出水的稳定性。

1.1 MBR出水常规水质特征

Merz等人采用MBR处理洗浴废水,出水无色无味且浊度低于0.5NTU,COD浓度低于15mg/L,BOD5低于5mg/L,凯氏氮浓度稳定在5.7mg/L左右,氨氮浓度在3.3mg/L左右,总磯浓度约为1.3mg/L,出水中阳离子表面活性剂浓度低于10mg/L。经过MBR处理后,废水中的粪大肠杆菌浓度从1.4×106/L降至680/L。可见,MBR对污水废水中的各种污染物均有较高的处理效率,MBR可生产出非常化质的再生水。

Frarlcy等人长期监测了三个MBR工艺和两个传统的二级活性污泥工艺出水及消毒后水体中微生物的种类和浓度,来对比研究MBR工艺和传统二级活性污泥工艺对城市污水中微生物的去除效能。结果发现,MBR工艺对微生物去除效率非常高,MBR出水再进行UV消毒,可以进一步对微生物起到一定的灭活作用,但灭菌效率提升不明显。相反,二级活性污泥工艺对城市污水中微生物的去除效率不高,二级出水进一步进行UV或氯消毒,可以明显提高微生物的灭活率,降低水体中病原微生物的数量。

1.2 MBR出水溶解性有机物化DOM特征

研究认为,采用MBR工艺处理城市污水,出水中溶解性有机物(DOM)是由多种不同的有机物组成的复杂混合物,包括天然有机物、进水中难生物降解的有机物(例如人类活动排放的化学合成难降解有机物)、污染物降解的中间产物及和溶解性微生物代谢产物(SMP),其中SMP是MBR出水中DOM最主要的组成部分。

活性污泥微生物产生SMP的数量和种类与微生物活性密切相关,微生物活性受多种因素影响,如温度、pH、DO、有机负荷、毒性物质、反应器内污泥停留时间(SRT)等,其中SRT对SMP的产生量和性质影响最大。SRT升高,反应器内污泥浓度升高,微生物处于内源呼吸期,导致SMP的分泌量增加,由于微生物细胞溶胀,导致SMP中大分子的有机化合物含量升高。

2 案例分析

某污水处理厂目前现有设计规模为10×104m3/d,现处理水量为10×104m3/d,采用以A2O为主体的脱氮除磷工艺。由于该污水处理厂已满负荷运行,因此采用MBR工艺进行扩能提标改造使总处理水量达到20×104m3/d

3 工艺特点

3.1 进水方式

A2/O在脱氮除磷处理中有着非常好的效果,在大型污水处理厂中为了能够满足水资源脱氮除磷的要求,一般MBR生物反应池会采用两点进水的方式,即为将进水分配渠道设置在生物池前,将污水分配设置在渠道之后,将原水按照一定的比例通过两套调节堰门进入到厌氧区和缺氧区前端。

3.2 回流方式

在MBR污水处理过程中,将硝化液和污泥回流综合运用,比传统的污水处理工艺有着更高的回流效果。改污水处理厂采用的是三段回流的方式,也就是从膜池回流混合液至好氧区前端的第一段,好氧区末端的硝化液回流至缺氧区前端的第二段和缺氧区末端的反硝化液回流至厌氧区前端的第三段。在回流过程中,大量的氧气掺杂在混合液中,为了避免这些氧破坏缺氧区的环境造成难以充分进行反硝化反应,需要避免膜池硝化液直接回流,所以三段回流的方式具有良好的优势,并且需要做好参数的确定。

3.3 提升方式

混合液回流提升的主要方式包括前提升系统和后提升系统。具体来讲,前提升系统是通过泵将好氧池出水提升到膜池后让混合液在重力作用下流到生物池中,后提升系统主要是根据水深浅,有效水深比生化池要浅,所以好氧池出水会流到膜池中,通过回流泵混合液再流到生物池中。两种方式相比,后提升系统有着更小的流量和更少的能耗,所以该工厂采用的是后提升系统。

3.4 好氧区形式

好氧区混合液的D0浓度比较高,所以为了减小污泥颗粒破碎,将充氧速率提高,应当快速混合,保证混合液能够处于良好的悬浮和紊流状态。

4 设计参数

4.1 污泥浓度

膜池按污泥浓度值10g/L进行设计,厌氧区MLSS4.8g/L,缺氧区MLSS6.4g/L,好氧区MLSS8.0g/L。

4.2 泥龄

脱氮是污水处理厂一项重要的工作,所以一般需要采用较长的MBR工艺的泥龄。应当根据硝化泥龄和反硝化泥龄计算并且确定SRT。本工程将泥龄设计为18.6d。

4.3 污泥负荷

根据MBR工艺生物处理中的MLSS和SRT计算得到了污泥负荷。该处理厂污水处理中具有较强的抗进水水质冲击的能力。

4.4 水力停留时间(HRT)

由于HRT是保证硝化和反硝化效果的重要参数,因此这两个工程中,应适当加大系统的HRT,设计值为10.5h。

5 结语

在实际工程中,MBR需要较高的成本,所以大型污水处理厂在处理污水过程中要综合考虑技术的经济性和污水处理的可行性,从而确定污水处理方案。本文主要就MBR膜处理工艺的应用进行了探讨,希望本文的提出能够具有一定的参考价值。

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[2]刘绪为,尤颖,王利剑,林蔓,殷冠华.MBR工艺应用于全地下污水处理厂的设计特点[J].中国给水排水,2015,02:62-65.

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