每天5噸一體化污水處理設備工藝

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每天5噸一體化污水處理設備工藝

一體化兼氧MBR系統設計
膜生物反應器為傳統活性污泥法與膜分離技術的結合。活性污泥中微生物對原水中有機物進行生物降解以達到去除有機物的目的。膜分離單元代替了傳統工藝中的二沉池，可大大減小了占地面積。設備主體MBR膜，應具有適應低濃度污水的性能，其化學需氧量(COD)適應范圍宜為100mg/L～500mg/L，總氮(TN)宜≤35mg/L;總磷(TP)宜≤10mg/L。且設備主題MBR膜系統內微生物，在貧營養條件下(BOD<15mg/L)應能夠有不少于兩周的存活期。一體化膜生物反應器為集約型一體化處理設備，包含進水區、處理區、出水區及設備放置區。
膜分離單元設計
膜組件選擇
(1)膜材料
膜材料分為無機膜材料與有機膜材料兩種。常見有機膜材料為PE、PS與PES等，而無機膜材料多為一些金屬材料、金屬氧化物以及陶瓷材料。從性能上講，有機膜材料工藝趨于成熟，膜孔徑和形式多樣，造價低廉，但使用過程易受污染，使用壽命不長;無機膜材料具有良好的化學穩定性，能耗較低，但制造成本較高，實際制備工藝也較難。因此，本工程采用的膜材料為改性后的有機膜。

(2)膜形式
根據膜組件的不同，應用在浸入式MBR中的膜為以下兩種：中空纖維膜與平板膜。中空纖維膜在國內的大型的市政工程中應用較多，具有裝填密度高、體積小、工藝簡單、價格低廉等優點，但是對于預處理的要求卻很高，阻力損失較大，常見的中空纖維膜有簾式、束狀、柱狀3種;平板膜的實際應用較少，有污泥濃度高、抗污堵能力強等優點，但是也存在著裝填密度低、投入資金量較大等缺點，主要分為板式和盤式兩種構造形式。本工程應用的是浸入式MBR膜的中空纖維膜。
(3)膜孔徑
根據膜孔徑的不同，通常將MBR膜分為超濾膜和微濾膜兩種形式。兩者之間并沒有嚴格地區分定義，在MBR技術當中，通常將0.1μm作為分界點，膜孔徑在0.01μm～0.1μm之間的為超濾膜，膜孔徑在0.1μm～0.4μm之間的稱為微濾膜。兩者的孔徑雖然有所不同，但是過濾作用的是截留部分構成的動態膜，截留去除的貢獻較大，從實際的工程應用情況來看，兩者之間的工藝效果并沒有太大的差別。
膜分離單元工藝參數
(1)膜通量
膜通量是指單位時間內透過單位膜面積的水量，是衡量膜分離性能的重要參數。在本單位的MBR中，膜通量一般為0.5m3/(m2˙d)，高能達到0.75 m3/(m2˙d)。在實際工作中，膜通量會隨著使用時間的增長而減小，但經過特殊的清洗處理后還能恢復到初始狀態。從數學的角度上講，膜通量是一個變量。膜通量主要包括以下3種：設計平均、設計峰值與大實際值。設計膜通量是規模處理下設計膜面積上的通量;設計峰值膜通量是水量峰值條件下設計膜面積上的通量;大實際膜通量為MBR(膜生物反應器技術)下的總產水量。

預處理階段：廢水懸浮物濃度較高，廢水首先要經過物理處理階段。廢水流經細隔柵池，有效去除細小纖維素等不容性懸浮物，減輕后續生化處理的負荷；同時，考慮生產廢水排放的不連續和水質變化大的特點，在細隔柵池的后面設置了一個調節池，在調節池內設置攪拌功能，以均衡水質水量。
生化處理階段：由于可生化性較好，因此本工程決定采用好氧生化處理工藝；為降低成本，提高處理效果，縮短啟動周期，采用HCF深層曝氣工藝。
混凝沉淀：HCF生化出水經過混凝沉淀后進一步去除殘留的污染物，保證廢水達標排放。

工藝系統介紹
高負荷HCF系統
高負荷HCF系統是一種好氧處理系統， HCF反應器采用射流曝氣加鼓風曝氣形式供氧，具有容積負荷高，處理效果好的優點，能大幅提高處理效率。系統主要包括：集成反應器、兩相噴頭、氣浮池以及配套的管路和水泵等。集成反應器為圓形容器，其外筒兩端被封閉，連接著各種管道；內筒兩端開口，兩相噴頭安裝在反應器上部的正中央。循環水泵提升高壓水流經噴頭射入反應器，由于負壓作用同時吸入大量空氣。水流和氣流的共同作用又使噴頭下方形成高速紊流剪切區，把吸入的氣體分散成細小的氣泡。富含溶解氧的混合污水經導流筒達到反應器底部后，又向上返流形成環流，再經剪切向下射流，如此循環往復運行。于是，污水被反復充氧，氣泡和微生物菌團被不斷剪切細化，并形成致密細小的絮凝體。
 系統的工藝特點有：
(1)系統占地少，基建費用低。HCF系統占地一般很少，其原因主要有三：一是系統設計緊湊，結構合理，減少了占地；二是反應器較高，部分被埋在地下，有效地利用了垂向空間，減少了平面上的占地；三是所需水力停留時間很短，容積負荷和污泥負荷都很高，減少了反應器的體積。合理集成設計、少占地是減少基建投資的主要因素，反應器的容積小，節省了土建投資或設備制造費用。根據工程預算結果對比表明，采用HCF工藝處理同樣數量的污水，其基建費用比活性污泥法工藝要減少30%以上。

(2)空氣氧轉化利用率高，容積負荷和污泥負荷高。HCF工藝的曝氣方式采用射流擴散式，并通過垂向循環混合，使溶解氧達到大值，這一過程實際上吸取了深井曝氣依靠壓頭溶氧的優點。高速噴射形成紊流水力剪切，使氣泡高度細化并均勻分散，決定了該方法對空氣氧的轉化利用率高。據試驗測定，其空氣氧的轉化利用率可高達50%，溶解氧含量易保持在5mg/L以上。
足夠的溶解氧是保證好氧生物處理系統高負荷運行的條件，這也是HCF工藝的優勢所在。一般情況下，HCF系統的污泥濃度在7-10g/L左右，高可超過20g/L。反應器中生物量之大，決定了其負荷值必然高。試驗和已有工程的運行結果顯示，HCF的容積負荷大可達70kgBOD5/(m3•d)，小試可達100 kg BOD5/(m3•d)；其污泥負荷值可以超過6 kg BOD5/(kgSS•d)。
(3)固液分離效果好，剩余污泥量較少。該工藝每降解1kg BOD所產生的剩余污泥量，比其他好氧方法平均減少40%左右，從而大大減少了污泥處理量。剩余污泥量較少的原因主要有兩個：其一，強烈曝氣使微生物代謝速度快，由此引起的生化反應可能加大內源消耗，剩余污泥量相對少；其二，由于反應器中混合污水被高速循環液流剪切，微生物的團粒被不斷分割細化，團粒內部的氣孔減少，使其密度相對增加，總的體積減少。

生物處理工藝設計
如今，許多小型污水處理廠的污水的排放標準都有提升，在有限用地的情況下，傳統的脫氮除磷工藝也開始逐漸被一體化、集成處理設備代替，其中以MBR膜為主題的處理工藝，占有了市場大部分份額。80年代以來，該技術越來越受到重視，成為研究的熱點之一。目前膜生物反應器已應用于美國、德國、法國和埃及等10多個國家，規模從6m3/d～13000m3/d不等。

MBBR技術工藝
MBBR的中文名為移動床生物膜反應器，實現了生物膜法與活性污泥法的有機結合，在生物膜法原理的基礎上，又結合了活性污泥法的優點，并克服了單一的缺點，顯著提升反應池的功能效果，也強化了反應池的抗沖擊能力。在反應池中，填料的表面一般都附著一層微生物，這些微生物形成一層具有*功能的生物膜。