生活污水净水工艺在水泥厂的应用

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摘要：为了将水泥生产厂区的生活污水全部回收复用至水泥生产线的补水、绿化、除尘和消防等方面，放弃常规处理方法，选择了A3/O+MBR（生物接触氧化法+膜-生物反应器两种工艺）生活污水净水工艺。相较传统的处理方式，实现了装置自动化与智能化，出水水质完全达标且稳定可靠，处理后的水可全部回到厂区循环再利用。

关键词：水泥厂；生活污水；生物接触氧化法；膜-生物反应器；净水工艺

水泥厂的生活污水含有大量的磷、氨氮、油脂、胶团等各类有机物及泥沙等杂物，其常规的处理方法主要有两级接触氧化+沉淀、活性污泥法+沉淀、SBR法等，这些传统工艺常常存在投入成本高、占用面积大、设备利用率低、扛冲击能力低、出水水质不稳定、自控程度低、运行管理困难等缺点，导致水泥企业经常面临超标排放、可复用程度低、管理难度大等问题。华润水泥（平南）有限公司（以下简称“华润平南”）为了将其厂区生活污水全部回收复用至厂区内生产线的补水、绿化、除尘和消防等方面，放弃常规处理方法，选择了A3/O+MBR生活污水净水工艺（以下简称“A3/O+MBR工艺”），实现了预期节水用水目标。本文在简介几种常规处理方法的基础上，对A3/O+MBR工艺及其在华润平南的使用效果进行介绍。

1工程概况与目标

华润平南2×5000t/d熟料生产线所在厂区内每天产生约400t生活污水，含有大量的磷、氨氮、油脂、胶团等各类有机物及泥沙等杂物，该生活污水需要认真选择处理工艺，进行科学处理，不仅要解决水中含有的各类有机物和杂质成分，还要进行紫外杀菌消毒，且要求处理后的出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准，可全部回收复用至厂区内生产线补水、绿化、除尘和消防用水等。

2水泥企业常规污水处理工艺

2.1两级接触氧化+沉淀

“两级接触氧化+沉淀”处理工艺具有生物接触氧化法的优点。生物接触氧化法的原理就是靠污水充分与生物膜碰触，然后通过微生物的帮助，使污水得到处理。“两级接触氧化+沉淀”处理工艺的特点就是在反应池内有适合微生物生长的地方，但池内就不会发生污泥膨胀现象。另外，这种方法还有净化的作用，不仅能消灭有机物，还可去除氧和磷[1]。但该工艺下的沉淀池的抗冲击能力较差，当进水的悬浮物偏高、填料的菌团大量脱落时，无法使出水达标，经常存在超标排放等问题。

2.2活性污泥法+沉淀

活性污泥法处理负荷高，容易发生丝状菌膨胀；污泥沉淀时间长，沉淀池建设占地面积大；对沉降性差的出水，悬浮物超标严重；仅适用于大型污水处理厂项目。

2.3SBR法

SBR工艺出水水质较好，不产生污泥膨胀；除磷脱氮效果好。该工艺按时序运行，一个操作周期分五个阶段：进水、反应、沉淀、滗水和闲置。在SBR的运行过程中，各阶段的运行时间、反应器内混合液体积的变化以及运行状态等都可以根据具体污水的性质、出水水质、出水质量与运行功能要求等灵活变化。对于SBR反应器来说，这只是时序控制，无空间控制障碍，可以灵活控制，但池容和设备利用率低，占地面积较大、运行管理复杂，自控水平要求高。

2.4小结

从以上三种传统工艺在水泥厂生活污水处理中的实践来看，总体上表现为抗冲击能力差、出水不稳定、设备利用率低、项目投资成本高、占地面积大、运行管理复杂、自控程度低、维护技术难度高等难题，水泥企业也因此面临超标排放，环保罚款等风险。

3A3/O+MBR工艺的原理与特点

华润平南通过比选，放弃传统的生活污水处理工艺，决定引入A3/O+MBR工艺对厂区生活污水进行处理。

3.1A3/O+MBR工艺的原理

A3/O+MBR工艺（见图1）是以填料作生物载体，通过风机供氧曝气的作用达到充氧的目的；整合了预脱硝+厌氧-缺氧-好氧生物法和膜生物反应器两种工艺，加入微生物控制系统以实现设备运行自动化、装置管理无人化。A3/O+MBR工艺的原理现结合工程进行讲解。华润平南2×5000t/d熟料生产线各收集点的生活图1A3/O+MBR工艺流程图污水在经过3mm机械格栅处理后，一些大颗粒垃圾被去除。除渣后的生活污水进入调节池，进行均质均化，再由提升泵送入预脱硝池，和好氧池回流的污泥进行初步混合，达到初步脱氮除磷的目的。之后自流入厌氧池、缺氧池，在厌氧池、缺氧池进行反硝化反应，将大部分硝酸盐还原成氮气，使氮气从废水中溢出，达到去除氨氮的目的；缺氧池出水自流至好氧池，好氧池内设鼓风曝气，去除大部分有机污染物，并将进水中的大部分氨氮转化成硝酸盐氮，并吸收水中的磷元素，磷成为细菌的一部分，之后随着排泥的过程被去除。好氧池出水由池上部连通口自流入MBR膜池。MBR膜生物反应器将生化反应池里面的活性污泥及大分子物质截流住，产生的清水送到接触消毒池，由杀菌剂、紫外线灭菌灯联合杀菌后经出水泵送到厂区用于绿化。MBR膜池的污泥定期自动排入污泥池，定期进行污泥脱水，压成泥饼后外运可作为水泥原料，滤液回流到调节池。

3.2A3/O+MBR工艺特点

该工艺整合了预脱硝+厌氧-缺氧-好氧生物法和膜生物反应器两种工艺。预脱硝+厌氧-缺氧-好氧生物法简称生物接触氧化法，具有生物膜法的基本特点，但又与一般生物膜法不尽相同。一是供微生物栖附的填料全部浸在废水中，所以生物接触氧化池又称淹没式滤池；二是采用机械设备向废水中充氧，而不同于一般生物滤池靠自然通风供氧，相当于在曝气池中添加供微生物栖附的填料，也可称为曝气循环型滤池或接触曝气池；三是池内废水中还存在约2%～5％的悬浮状态活性污泥，对废水也起净化作用。因此生物接触氧化法是一种具有活性污泥法特点的生物膜法，兼有生物膜法和活性污泥法的优点。膜生物反应器工艺（MBR工艺）是膜分离技术与生物技术有机结合的新型废水处理技术。它利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物质截留住，省掉二沉池。活性污泥浓度因此大大提高，水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）可以分别控制，而难降解的物质在反应器中不断反应、降解。因此，膜生物反应器工艺通过膜分离技术大大强化了生物反应器的功能。与传统的生物处理方法相比，具有生化效率高、抗负荷冲击能力强、出水水质稳定、占地面积小、排泥周期长、易实现自动控制等优点，是目前最有前途的废水处理技术之一。中空纤维膜组件置于MBR中，污水浸没膜组件通过自吸泵的抽吸，利用膜丝内腔的抽吸负压来运行；鼓风机曝气，在提供微生物生长所必须的溶解氧之外，还使上升的气泡及其产生的紊动水流清洗膜丝表面，阻止污泥聚集，保持膜通量稳定，设计气水比为20∶1；MBR中产生的剩余污泥由气提泵定量提升至污泥浓缩池，污泥在其中浓缩，并使污泥减容，上清液回流至调节池，MBR出水由自吸泵抽送至回用水池[2]。

4应用效果

华润平南2×5000t/d熟料生产线生活污水（约400m3/d）主要来源于食堂、中控楼等，采用A3/O+MBR工艺处理。运行实践证明，该工艺对水质变化适应能力强，出水COD、总磷、氨氮、总氮等参数均稳定可靠，水质参数均可达到《污水综合排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。出水可达到《污水综合排放标准》（GB18918-2002）一级A标准，且稳定可靠，能够完全进行回收复用到生产系统或厂区绿化等用水。传统工艺处理污水出水不稳定，一般出水只能少量复用到厂区绿化、消防等情况，难以复用至生产线。而A3/O+MBR工艺出水可复用到生产线补水、绿化、除尘和消防用水等各方面用水，不仅节约大量水资源，还减少污水排放对环境的污染，避免企业因违反用水定额规定而遭受额外的处罚。华润平南一套日处理400m3水量的A3/O+MBR工艺，平均负荷按75%计算，每年可回收复用水量达109500m3，经济效益好，环保价值高。

参考文献

[1]郭力伟.生活污水处理技术研究[J].节能与环保,2014(8):243,245.

[2]惠州市东江环保技术有限公司.一种可自消泡自除泥的MBR膜箱:CN202121157347.9[P].2021-05-25.

作者：赵辉 陈伟 钱进 王忠 张新 单位：华润水泥投资有限公司 江苏舜维环境工程有限公司