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MBR+RO雙膜法市政污水處理回用
來源:朱高雄    發布時間:2015-11-27

近來,物理化學處理技術、光照射技術及膜過濾技術已形成三大水處理技術。在這些技術中引人注目的是膜分離法污水處理技術。膜分離是通過膜對混合物中各組分的選擇滲透作用的差異,以外界能量或化學位差為推動力對雙組分或多組分混合物的氣體或液體進行分離、分級、提純和富集的方法。


從目前的發展趨勢來看,往往將2個或2個以上的膜過程結合在一起。如許多研究者和工程師將MF或UF作為NF和RO系統的前處理,使預處理水質達到NF和RO的進料水質的要求,從而減輕膜污染,提高產水效率,同時大大延長膜組件的使用壽命。


目前國內外已有采用微濾(或超濾)和反滲透結合的雙膜工藝(MF/RO)處理市政污水處理廠二級出水并回用的工程實例,該技術是在生物法處理之后,采用膜過濾技術對水中殘留污染物進行機械過濾,可以得到優質回用水,但由污水最終得到回用水,整個工藝流程長,而且現在污水處理廠出水水質一般不穩定,微濾出水易受二級出水的影響,從而影響后面RO系統的使用壽命。


有關文獻表明采用微濾技術以及傳統的臭氧生物活性炭技術均可有效地對RO進水進行預處理,但是臭氧生物活性炭技術更易使RO系統受到有機物和微生物污染,盡管保持余氯量在2~2.5mg/L,但是RO系統仍需要頻繁化學清洗。微濾有著高效的粒子和微生物去除性能,是RO進水預處理最為有效的工藝之一。


利用膜生物反應器(MBR)工藝流程短、運行可靠、出水水質好的特點,直接處理生活污水或市政污水,并將其出水直接引入低壓反滲透裝置進一步處理,可以省略反滲透裝置進水的預處理工序,提高預處理效果,減少工藝流程,節省工程投資。試驗工程結果表明采用此種雙膜法工藝工藝流程短,出水水質優異,并可以根據回用水水質要求靈活運行,對水資源緊缺的地區是一種很好的污水深度處理回用手段,在國外已有MBR/RO工藝處理市政污水回用實例]。


1、MBR/RO工藝流程

采用MBR/RO工藝處理市政污水并回用,工藝流程如圖1所示,生活污水經過調節池調節后用泵送入0.5mm的篩網去除大顆粒懸浮物;再進入復合膜生物反應器裝置,膜生物反應器分為缺氧段和好氧段,均填有半軟性填料;膜生物反應器出水由出水泵抽吸出水,出水流量由出水管路上的流量變送器以及變頻器控制,保證出水流量恒定;膜生物反應器出水投加次氯酸鈉消毒后進入中間水箱,水箱上安裝有帶空氣過濾器的呼吸閥,防止空氣污染。反滲透系統RO的加壓進水泵從中間水箱取水并投加還原劑亞硫酸氫鈉控制余氯,投加量為余氯含量的3倍左右,并投加阻垢劑,有效防止RO膜結垢??紤]到進水溫度對RO膜的產水量影響很大(溫度變化1度,產水量變化3%左右),并在進入RO系統前安裝樂加溫裝置,經過RO處理后出水儲存在設置有呼吸閥及紫外線消毒儀的不銹鋼水箱待用;濃水作為生活雜用水回用。 

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2、主要設計參數

復合膜生物反應器:處理水量40m3/d;曝氣量0.7m3/min;總水力停留時間HRT7.0小時,其中缺氧段3.0小時,好氧段4.0小時;膜材質為外壓式聚偏氟乙烯(PVDF),膜面積為160m2,孔徑0.22μm;填料填充率缺氧段0.75,好氧段0.25;MLVSS為8000~10000mg/L;BOD5負荷為0.08~0.12kgBOD/kg.MLVSS。


低壓反滲透裝置:進水水量為40m3/d;純水產水量20m3/d,濃水產水量20m3/d;反滲透膜采用中空纖維低壓反滲透膜,型號R4040,材質為三醋酸纖維(CTA),外徑長度100/1016,工作壓力為<1.2Mpa,脫鹽率≥95%,單膜產水率50%,余氯<1mg/L,PH3.5~7.5,SDI<4,工作水溫5~30℃;進水前采用3~5mg/L的NaClO溶液殺菌消毒,余氯采用 1~2mg/L的NaHSO3還原,阻垢劑投加量控制為0.5~1mg/L,加熱器控制進水水溫25±1℃,保安濾芯過濾器過濾精度為1μm。


3、處理效果分析


3.1 MBR處理效果

從圖2可以看出進入MMBR的原水COD、BOD5以及氨氮濃度波動范圍分別為210~350mg/L、120~180mg/L及20~35mg/L,而MMBR出水中各項相對應的指標均降至14~20mg/L、2~3.2mg/L、0~1.8mg/L間,污染物的去除率分別高達94.6%、98.1%以及95.1%以上。并且MBR系統表現出對COD等污染物良好的抗沖擊負荷性能。


圖3表明MBR系統出水中SS指標基本控制在0.3mg/L以下,且SDI污染指數均保持在3.5以下,系統出水SS指標優異。說明采用MBR處理生活污水出水SDI指標可以直接滿足RO進水水質要求。表明采用微濾膜對RO原水進行預處理可以較好的去除SDI污染指標。


3.2 RO處理效果

圖4表明經過RO系統處理后出水COD、氨氮以及SDI指標分別在0.15~0.85mg/L、0.06~0.26mg/L、0.08~0.1間波動,各指標波動幅度較大,究其原因估計反滲透膜有極個別斷絲現象。

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4、經濟分析

該處理系統總的造價為15萬,其中膜生物反應器造價在8萬元。MBR出水噸水運行成本1.21元,其中電費0.75元,藥劑費0.08元,膜折舊0.38元。RO出水噸水運行成本1.95元,其中電費0.54元,藥劑費用0.43元,膜折舊0.98元。


5、結論

采用膜生物反應器技術與低壓反滲透技術對生活污水深度處理并回用技術上可行,該組合工藝處理生活污水流程簡潔,處理效率高,出水水質好。該技術在污水處理領域的運用可以滿足不用客戶對不同水質的要求,具有較大的靈活性。膜生物反應器出水優于中水水質標準,消毒后可以直接作為反滲透進水。反滲透出水經過實測可以達到《生活飲用水水質》標準,是高質量的回用水,可以作為非飲用水之外的用水或水源,在回收率50%的前提下,反滲透濃水也達到中水水質標準,經過消毒后可以作為中水直接回用。隨著環境保護力度的加大以及對回用水水質提出的更高要求,該組合工藝在市政污水處理回用領域有較好的發展前景。

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