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生化系統形式的選擇
生化系統形式的選擇主要應考慮以下幾方面:
①進水水質情況(如難生物降解有機物濃度、碳氮比、碳磷比等);
②出水水質要求(尤其是對脫氮除磷的效果要求等);
③進水水質水量波動情況;
④氣候條件等。
從目前應用的工程經驗來看,A2O及其變形強化工藝是眾多應用在MBR脫氮除磷工藝中處理效果為突出,運行管理為方便,也是穩定可靠的一類。表1介紹了目前各種形式的A2O及其改進型的MBR脫氮除磷組合工藝的應用情況。
MBR工藝生化系統參數設計關鍵技術
污泥濃度
由于后續通過膜來實現泥水分離,因此較傳統活性污泥法可選取較高的MLSS值。但是,在實際工程應用中發現:
①在實際進水有機物濃度低于設計進水水質情況下,MLSS值難以達到設計值,通過減少排泥來維持MLSS值時會造成MLVSS/MLSS值偏低,導致生化池表面產生大量的浮泥,而且反而降低了生物活性,影響處理效率;
②由于MLSS是基本的設計參數,當實際值與設計值偏差較大時會影響相關設計參數(如SRT、空氣量)的準確度,從而影響了實際運行效果。
因此,對于進水有機物濃度較高的工業廢水,可選取較高的污泥濃度值(~10g/L)以盡量增大有機物去除能力;而對于城鎮綜合污水處理工程而言,由于進水濃度相對不高,宜選取較低的污泥濃度(6~8g/L)。
泥齡
對于有脫氮要求的城鎮綜合污水處理工程,SRT宜根據硝化泥齡和反硝化泥齡來計算確定。需要注意的是:由于系統內的MLSS較高,因此MBR工藝的泥齡通常較傳統工藝長。但實踐表明:過長(30d)或過短的泥齡均會使膜的TMP增勢加劇,而泥齡在20d左右時,跨膜壓差增長趨勢變緩。因此,泥齡不宜太長,以20d左右為宜。2.3污泥負荷
對于傳統活性污泥工藝而言,通常采用基于BOD5的污泥負荷作為設計參數,但是,在MBR工藝中,由于MBR反應器內微生物的結構、種類和生物相的變化使MBR工藝對有機底物的利用不僅僅局限于進水中的BOD5值,對部分表現為CODCr的物質也可以利用,因此采用MBR工藝處理城市污水時,不宜采用污泥負荷參數作為設計依據,而應將MLSS和SRT作為MBR工藝生物處理單元的主要設計參數。而由MLSS和SRT推算出的污泥負荷往往僅為傳統活性污泥法污泥負荷的一半左右。較低的污泥負荷一方面說明系統抗進水水質沖擊的能力較強,另一方面也說明采用MBR工藝處理城鎮污水時污泥負荷不宜作為主要的設計指標。
水力停留時間(HRT)
由于MBR系統的MLSS較高,以SRT計算確定的生物池的容積較小,相應的所需HRT較短(7~10h)。實踐證明,如果考慮到系統有較高的硝化和反硝化處理效果要求時,過短的HRT將難以保證,因此應適當加大系統的HRT(~12h),同時可相應降低SRT,有利于控制膜污染。
需氧量和供氣量
由于MBR反應器內的MLSS較傳統工藝高,其混合液的液膜厚度、污泥粘滯度等會發生變化,由需氧量計算供氣量時應調整α、β和C0值,因此,MBR工藝的理論供氣量計算值應大于傳統工藝。但是,大量工程實踐發現,實際生化池供氣量小于計算量。分析其主要原因是:
①為了控制膜表面污堵,需要采用空氣擦洗來改變膜絲表面液體的流態,大量的擦洗空氣使得膜池內的溶解氧*(通常其DO值可達8~10mg/L)而大比例從膜池到生化池的回流(通常為400%~500%)使生化池所需的曝氣風量下降;
②當實際進水有機物濃度低于設計值時,會造成計算需氧量和實際MLSS值均低于設計值,實際供氣量則會遠低于計算值。因此在計算供氣量時應充分考慮這些因素,給出一個供氣量的區間值,便于進行鼓風機的配置和風量調節控制。
MBR污水處理系統由生物降解與膜過濾兩部分組成。與常規的活性污泥工藝相比有諸多優勢。膜過濾系統有著強大的固液分離能力,即使出現污泥膨脹的情況,也不會影響出水水質;反應器小巧、結構緊湊,因此可靈活地應用于對現有污水處理場的改造和升級;系統剩余污泥產量較少,如果采用內置式更不需要污泥回流;能夠實現更好的處理性能,產水質量更高。但是MBR技術同時也存在設施設備費用偏高、膜污染及膜的使用壽命較短等問題。目前一些已實施的MBR工程,膜的壽命已從3a增加到了8aE。MBR污水處理系統目前主要按2種方法進行類型劃分。按膜組件的形狀劃分為3種類型:一種是以中空纖維柱狀膜組件為核心的類型,它具有膜面積大,占地面積小等特點;一種是以中空纖維簾狀膜組件為核心的類型,它具有膜面積大,易于安裝,清洗方便等特點;另一種是以浸沒平板型簾式膜組件為核心的類型,它具有膜通量大,易于組裝,清洗方便等特點。按膜組件與生物反應器的組合方式劃分為2種類型:外置式和內置式。
傳統的外置式膜生物反應器系統,*在北美推出,將膜分離裝置與生物反應器分開安裝,膜分離裝置位于生物反應器外部。外置式膜生物反應器運行效率高、衰減慢,可連續出水,具有運行可靠,膜易于清洗、膜通量大等特點。但為減輕膜污染,要求循環泵提供較高的膜面錯流速度(2-5m/s),因而循環量大、,能耗高,動力費用較高,而且泵高速旋轉的剪切力會使某些微生物菌體失活。外置式膜生物反應器系統膜組件一般在TMP大于210kPa下操作。