80噸/日地埋式一體化污水處理設(shè)備
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MBR工藝的特點(diǎn)
與許多傳統(tǒng)的生物水處理工藝相比， MBR 具有以下主要特點(diǎn)：
1 出水水質(zhì)穩(wěn)定
由于膜的分離作用，分離效果遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)沉淀池，處理出水極其清澈， 懸浮物和濁度接近于零，細(xì)菌和病毒被大幅去除 ，出水水質(zhì)優(yōu)于建設(shè)部頒發(fā)的生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)( CJ25.1-89 )，可以直接作為非飲用市政雜用水進(jìn)行回用。
同時(shí)，膜分離也使 微生物被*被截流在生物反應(yīng)器內(nèi)， 使得系統(tǒng)內(nèi)能夠維持較高的微生物濃度，不但 提高了反應(yīng)裝置對(duì)污染物的整體去除效率，保證了良好的出水水質(zhì)，同時(shí)反應(yīng)器 對(duì)進(jìn)水負(fù)荷(水質(zhì)及水量)的各種變化具有很好的適應(yīng)性，耐沖擊負(fù)荷，能夠穩(wěn)定獲得的出水水質(zhì)。
2 剩余污泥產(chǎn)量少
該工藝可以在高容積負(fù)荷、低污泥負(fù)荷下運(yùn)行，剩余污泥產(chǎn)量低(理論上可以實(shí)現(xiàn)零污泥排放)，降低了污泥處理費(fèi)用。
3 占地面積小，不受設(shè)置場(chǎng)合限制
生物反應(yīng)器內(nèi)能維持高濃度的微生物量，處理裝置容積負(fù)荷高，占地面積大大節(jié)省; 該工藝流程簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積省，不受設(shè)置場(chǎng)所限制，適合于任何場(chǎng)合，可做成地面式、半地下式和地下式。
4 可去除氨氮及難降解有機(jī)物
由于微生物被*截流在生物反應(yīng)器內(nèi)，從而有利于增殖緩慢的微生物如硝化細(xì)菌的截留生長(zhǎng)，系統(tǒng)硝化效率得以提高。同時(shí)，可增長(zhǎng)一些難降解的有機(jī)物在系統(tǒng)中的水力停留時(shí)間，有利于難降解有機(jī)物降解效率的提高。
5 操作管理方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制
該工藝實(shí)現(xiàn)了水力停留時(shí)間( HRT )與污泥停留時(shí)間( SRT )的*分離，運(yùn)行控制更加靈活穩(wěn)定，是污水處理中容易實(shí)現(xiàn)裝備化的新技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)微機(jī)自動(dòng)控制，從而使操作管理更為方便。
6 易于從傳統(tǒng)工藝進(jìn)行改造
該工藝可以作為傳統(tǒng)污水處理工藝的深度處理單元，在城市二級(jí)污水處理廠出水深度處理(從而實(shí)現(xiàn)城市污水的大量回用)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
7 膜-生物反應(yīng)器的不足
膜-生物反應(yīng)器也存在一些不足。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1膜造價(jià)高，使膜 - 生物反應(yīng)器的基建投資高于傳統(tǒng)污水處理工藝;
2 膜污染容易出現(xiàn)，給操作管理帶來(lái)不便;
3 能耗高：首先 MBR 泥水分離過程必須保持一定的膜驅(qū)動(dòng)壓力，其次是 MBR 池中 MLSS 濃度非常高，要保持足夠的傳氧速率，必須加大曝氣強(qiáng)度，還有為了加大膜通量、減輕膜污染，必須增大流速，沖刷膜表面，造成 MBR 的能耗要比傳統(tǒng)的生物處理工藝高。
影響MBR應(yīng)用的關(guān)鍵因素研究
由于膜通量的提高、膜壽命的延長(zhǎng)會(huì)大幅度降低MBR的運(yùn)行費(fèi)用，因此，在保證出水水質(zhì)的前提下，膜通量應(yīng)盡可能大，這樣可減少膜的使用面積，降低基建費(fèi)用與運(yùn)行費(fèi)用。因此控制膜污染，保持較高的膜通量，是MBR研究的重要內(nèi)容。而膜通量與膜材料、操作方式、水力條件等因素密切相關(guān)。
膜的選擇
現(xiàn)有膜可分為有機(jī)膜和無(wú)機(jī)膜兩種。
(1)高分子有機(jī)膜材料： 聚烯烴類、聚乙烯類、聚丙烯腈、聚砜類、芳香族聚酰胺、含氟聚合物等。
有機(jī)膜成本相對(duì)較低，造價(jià)便宜，膜的制造工藝較為成熟，膜孔徑和形式也較為多樣，應(yīng)用廣泛，但運(yùn)行過程易污染、強(qiáng)度低、使用壽命短。
(2)無(wú)機(jī)膜 ：是固態(tài)膜的一種，是由無(wú)機(jī)材料，如金屬、金屬氧化物、陶瓷、多孔玻璃、沸石、無(wú)機(jī)高分子材料等制成的半透膜。
目前在MBR中使用的無(wú)機(jī)膜多為陶瓷膜，優(yōu)點(diǎn)是：它可以在pH=0~14 、壓力P<10MPa 、溫度<350 ℃的環(huán)境中使用，其通量高、能耗相對(duì)較低，在高濃度工業(yè)廢水處理中具有很大競(jìng)爭(zhēng)力;缺點(diǎn)是：造價(jià)昂貴、不耐堿、彈性小、膜的加工制備有一定困難。
由于較高的投資成本限制了無(wú)機(jī)膜生物反應(yīng)器在我國(guó)的廣泛應(yīng)用，國(guó)內(nèi)MBR系統(tǒng)普遍采用有機(jī)膜。常用的膜材料為聚乙烯、聚丙烯等。分離式MBR通常采用超濾膜組件，截留分子量一般在2～30萬(wàn)。截留分子量越大，初始膜通量越大，但長(zhǎng)期運(yùn)行膜通量未必越大。張洪宇進(jìn)行無(wú)機(jī)膜的通量衰減試驗(yàn)表明：孔徑0.2μm的膜比0.8μm的膜更適合于MBR。何義亮用PES平板膜組件進(jìn)行膜通量衰減規(guī)律的研究發(fā)現(xiàn)：在該試驗(yàn)條件下，膜初始通量衰減主要是由于濃差極化引起，膜截留分子量愈小，通量衰減率愈大;膜長(zhǎng)期運(yùn)行的通量衰減主要是由于膜污染引起，膜截留分子量愈大，通量衰減幅度愈大，化學(xué)清洗恢復(fù)率愈低。
對(duì)于淹沒式MBR，既可用超濾膜，也可使用微濾膜。由于膜表面的凝膠層也起到了過濾作用，在處理生活污水時(shí)，微濾膜與超濾膜的出水水質(zhì)沒有明顯差別，因此淹沒式MBR多采用0.1～0.4 μm微濾膜。
為了便于工業(yè)化生產(chǎn)和安裝，提高膜的工作效率，在單位體積內(nèi)實(shí)現(xiàn)大的膜面積，通常將膜以某種形式組裝在一個(gè)基本單元設(shè)備內(nèi)，在一定的驅(qū)動(dòng)力下，完成混合液中各組分的分離，這類裝置稱為膜組件。工業(yè)上常用的膜組件形式有五種：板框式、螺旋卷式、圓管式、中空纖維式和毛細(xì)管式。前兩種使用平板膜，后三者使用管式膜。圓管式膜直徑 >10mm; 毛細(xì)管式- 0.5~10.0mm ;中空纖維式 <0.5mm> 。
生物膜的培養(yǎng)及馴化
生物氧化池中采用自然培菌法培養(yǎng)生物膜。培菌時(shí), 先向氧化池內(nèi)注入生活污水至填料上表面, 再向氧化池內(nèi)加入10m3 過濾后的糞便水, 開啟羅茨鼓風(fēng)機(jī)對(duì)氧化池進(jìn)行悶曝。經(jīng)過一個(gè)星期的悶曝氣后, 填料上開始出現(xiàn)黏稠狀的生物膜。接下來(lái)打開氧化池的進(jìn)水閥門, 連續(xù)向氧化池內(nèi)進(jìn)水, 進(jìn)水量由2m3、4 m3、6 m3 逐步增大。連續(xù)進(jìn)水時(shí)經(jīng)常觀察氧化池內(nèi)水面的顏色、懸浮物含量、曝氣及氣泡等情況。水溫在20 ~ 25# 時(shí), 經(jīng)過30~ 50 d 左右的培養(yǎng), 可完成氧化池內(nèi)的生物膜培養(yǎng), 此時(shí)氧化池處理水量可達(dá)到設(shè)計(jì)處理量( 1#、2#生物氧化池單池設(shè)計(jì)處理量為30 m3 /h, 3#、4#、5#生物氧化池單池設(shè)計(jì)處理量為40 m3 /h)。
如果要縮短生物膜的培養(yǎng)時(shí)間, 可用本站其他生物氧化池底的沉積污泥作為菌種進(jìn)行接種培菌。培菌時(shí)先向氧化池內(nèi)注入10~ 20 m3 其他氧化池內(nèi)的沉積污泥作為菌種, 再向氧化池內(nèi)注入10~ 15 m3 過濾后的糞便水, 使氧化池在高BOD5 負(fù)荷下掛膜。繼續(xù)向氧化池內(nèi)添加生活污水至填料以上 20 cm 左右, 進(jìn)行悶曝, 悶曝時(shí)間為2 d。悶曝2后開始小水量進(jìn)水, 進(jìn)水量從小逐步加大到設(shè)計(jì)處理量。采用接種培菌, 一般在14~ 20 d 左右就能完成氧化池內(nèi)生物膜的培養(yǎng)。
水力停留時(shí)間對(duì)運(yùn)行效果的影響
生物接觸氧化法處理污水時(shí), 氧化分解速度或硝化速度對(duì)接觸時(shí)間的依賴性很大。微生物對(duì)有機(jī)物的轉(zhuǎn)化過程與微生物機(jī)體的化學(xué)過程緊密聯(lián)系。所以, 無(wú)論是將復(fù)雜的有機(jī)物分解氧化為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物, 或者是比較簡(jiǎn)單的分解氧化產(chǎn)物合成復(fù)雜的細(xì)胞物質(zhì), 都需要一定的時(shí)間。從降低廢水有機(jī)物質(zhì)含量這一角度來(lái)說, 有機(jī)物轉(zhuǎn)移到生物膜所需的時(shí)間是重要的。這個(gè)轉(zhuǎn)移實(shí)質(zhì)上是微生物對(duì)廢水中的有機(jī)物吸著吸附過程。這個(gè)轉(zhuǎn)移一般能夠在廢水同生物膜接觸后數(shù)分鐘內(nèi)完成。但是, 生物處理對(duì)廢水中有機(jī)物的凈化作用, 不僅是由于生物吸附與吸著作用, 更重要的是吸附吸著后的氧化分解和細(xì)胞合成作用, 使有機(jī)物無(wú)機(jī)化。被吸附在生物膜上的有機(jī)物, 經(jīng)氧化分解與合成全部轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定物質(zhì)所需時(shí)間較長(zhǎng)(數(shù)小時(shí)乃至數(shù)十天)。因此, 處理時(shí)間越長(zhǎng), 微生物對(duì)有機(jī)物的吸著、吸附、降解作用越*, 處理水BOD 殘留率愈小, 處理效果較好; 反之亦然。
80噸/日地埋式一體化污水處理設(shè)備污水處理站1#、2# 生物接觸氧化池處理量為 20~ 30m3 /h時(shí), 污水與生物膜的接觸時(shí)間為3~ 5 h; 3#、4#、5#生物接觸氧化池處理水量為30 ~ 40 m3 /h時(shí), 污水與生物膜的接觸時(shí)間為3~ 4 h。生物氧化池在運(yùn)行過程中遇到天氣變化, 水溫較低時(shí), 通常采用降低氧化池的處理量, 延長(zhǎng)污水與生物膜的接觸時(shí)間來(lái)確保氧化池對(duì)有機(jī)污染物的分解效率。
生物氧化池內(nèi)的曝氣設(shè)備及曝氣的作用
生物氧化池內(nèi)曝氣設(shè)備有羅茨鼓風(fēng)機(jī)、曝氣管和曝氣頭。其曝氣頭采用充氧效率高、經(jīng)久耐用的微孔橡膠模曝氣頭。氧化池內(nèi)曝氣作用主要有以下3個(gè)方面的作用:
1) 充氧: 生物接觸氧化法主要是利用好氧性細(xì)菌完成生物凈化作用的方法。微生物的氧化、合成內(nèi)源呼吸需要氧。所以除了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外, 氧是保證微生物正常生長(zhǎng)的一個(gè)重要條件。供氧使氧化池內(nèi)的溶解氧控制在一個(gè)相當(dāng)?shù)乃缴稀?br />2) 充分?jǐn)嚢? 形成紊流: 從流體力學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看, 供氧使池內(nèi)水流充分?jǐn)噭?dòng), 形成紊流, 紊流越甚, 被處理水與生物膜的接觸效率越高, 傳質(zhì)效率越好, 從而提高處理效果。
3) 防止填料發(fā)生堵塞, 促進(jìn)生物膜更新: 供氣的攪動(dòng)作用使填料上衰老的生物膜及時(shí)剝落, 防止填料堵塞。同時(shí)還促進(jìn)生物膜更新, 提高處理效果。氧化池在運(yùn)行過程中池內(nèi)溶解氧的含量通過調(diào)節(jié)羅茨鼓風(fēng)機(jī)供風(fēng)量來(lái)實(shí)現(xiàn), 池內(nèi)的溶解氧含量控制在2.5~ 3.5 mg /L。
進(jìn)水SS對(duì)運(yùn)行效果的影響
生物接觸氧化法比其他好氧生物法維護(hù)管理方便, 其要點(diǎn)就是要防止氧化池內(nèi)的填料發(fā)生堵塞。進(jìn)入氧化池內(nèi)懸浮物(SS) 多, 池內(nèi)填料就越容易發(fā)生堵塞。污水處理站生物氧化池在運(yùn)行過程中曾出現(xiàn)因進(jìn)入氧化池內(nèi)的懸浮物含量高, 池內(nèi)填料發(fā)生堵塞, 填料發(fā)生堵塞后生物膜的面積大大減少, 造成氧化池水面的色度較大、懸浮物含量較高、氧化池出水水質(zhì)較差等情況, 這一情況出現(xiàn)后, 通過采取了加大填料反沖洗強(qiáng)度和縮短反沖洗周期后得到解決。因此, 在氧化池時(shí)要加強(qiáng)一級(jí)的預(yù)處理, 盡量去除原污水中的懸浮物質(zhì)以防止填料發(fā)生堵塞和降低氧化池的處理負(fù)荷。
填 料
填料是生物膜賴以棲息的場(chǎng)所, 是生物膜的載體。因此, 載體填料是氧化池的關(guān)鍵, 直接影響著生物接觸氧化法的效能。對(duì)于載體填料通常的要求是: 有一定的生物膜附著能力; 比表面積大; 空隙率大, 水流阻力小; 強(qiáng)度大, 化學(xué)和生物穩(wěn)定性好, 經(jīng)久耐用; 截留懸浮物質(zhì)能力強(qiáng); 不溶出有害物質(zhì), 不引起二次污染; 與水的比重相差不大, 以免過分地增大氧化池荷重; 形狀規(guī)則, 尺寸均一, 使之在填料間形成均一的流速; 貨源充足, 價(jià)格便宜, 運(yùn)輸和施工安裝方便等。污水處理站氧化池內(nèi)選用生物膜附著能力強(qiáng)、水力學(xué)特性好和價(jià)格便宜的尼龍纖維填料, 填料層高度為3米, 填料成立體狀上下固定在填料支架上。
填料的反沖洗及氧化池的排泥
污水處理站氧化池在日常的運(yùn)行管理中, 一方面, 加強(qiáng)氧化池內(nèi)填料的反沖洗: 氧化池每運(yùn)行8 h就對(duì)池內(nèi)填料進(jìn)行一次反沖洗。反沖洗時(shí)開大羅茨鼓風(fēng)機(jī)的供風(fēng)量反沖洗填料, 使填料上沉積的懸浮顆粒物質(zhì)和衰老的生物膜脫離填料。反沖洗曝氣量為正常曝氣量的兩倍, 即水汽比為1: 20, 反沖洗時(shí)間為10~ 15m in。通過填料的反沖洗不但有效地防止了填料發(fā)生堵塞, 還促進(jìn)了生物膜的更新, 確保了氧化池的正常運(yùn)行。另一方面, 每天早班對(duì)氧化池進(jìn)行排泥, 防止污泥在斗底長(zhǎng)時(shí)間沉積會(huì)發(fā)生厭氧分解產(chǎn)生硫化氫等有毒害氣體影響生物膜的活性和懸浮顆粒堵塞填料。
