膜生物反应器与污水处理论文

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1工程概况

为满足陕西省森林工业职工医院环保三同时要求，拟实施污水处理工程，污水处理工艺选用MBR工艺，MBR工艺将生物降解、沉淀、过滤集中为一体，减少了处理设施数量，可使运行成本降低，故障点减少，节省占地面积。建设一座处理量为360m3/d的污水处理站。进水水质设计参数见表1。

2工艺流程

医院污水进入调节池调节水质水量。在调节池内设置格栅，用以拦截污水中的大块漂浮物，有效减轻处理负荷，为系统的长期正常运行提供保证。污水经调节池提升泵提升至MBR反应器，MBR反应器放置中空纤维膜组件，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使污水中的污染物去除。出水经紫外线消毒后达标排放。

3工艺介绍

3.1格栅

设备格栅1台，用于拦截较大块的漂浮物，以保证后续设备的正常运行。栅渣需定期清理，可随垃圾处理，格栅材质为不锈钢。

3.2调节池设计

调节池1座，用于调节水质水量，全地下钢砼结构。调节池内设置提升泵2台，1用1备，通过液位开关控制提升泵的启停。水泵技术参数：流量：15m3/h，扬程：22m，功率2.2kW。水池内设置液位开关。

3.3MBR膜生物反应器

污水由调节池提升泵打入MBR反应器，MBR内放置中空纤维膜组件，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。膜组件的材质为聚偏氟乙烯（PVDF），公称孔径为0.2μm，是悬浮固体、胶体等有效屏障；中空纤维膜丝较细，有较好的柔韧性，能保持较长的寿命，即使有膜丝破损的现象发生，由于膜丝内径仅为270μm，可被污泥迅速阻住，对处理水质完全没有影响。在污水处理站内设置两个清洗槽，定期对膜组件清洗保养。本工程采用鼓风机曝气，除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25∶1。MBR中产生的剩余污泥很少，定期排至污泥池。风机HC-801S3台，2用1备，参数：风量Q=3.33m3/min，风压0.4kgf/cm3，功率P=5.5kW。MBR出水由自吸泵抽吸至紫外杀菌器，自吸泵出水管上安装玻璃转子流量计，以便于观察水量和膜组件堵塞情况。MBR内设置浮球液位器2套，高水位开泵，低水位停泵。MBR反应器处理能力为360m3/d，箱体尺寸为5.0m×4.0m×4.0m，有效水深3.5m，采用不锈钢组合式水箱。

3.4紫外线消毒器

紫外线消毒是利用波长范围是200nm～275nm的紫外线照射，使水中的各种细菌、病毒、寄生虫、水藻以及其他病原体受到一定剂量的紫外线辐射后，其细胞组织中的DNA结构受到破坏而失去活性，从而杀灭水中的细菌、病毒以及其他致病体，达到消毒杀菌和净化的目的，紫外线杀菌速度快，效果好，不产生任何二次污染。经过多方面比较，本工程采用紫外线消毒，采用紫外线消毒仪一台，照射强度为25uw/cm2～30uw/cm2，照射时间为10s。

4电器控制

动力线由院区配电房引入，用电缆供至污水处理站控制间的控制柜内，并作重复接地，接地电阻符合标准要求。整个系统设有失压保护，避免停电后突然来电时电动机的自启动，并设置有发生意外时的急停开关及异常情况下的故障报警。站内供电采用放射状引入各用电设备点，以提高供电的可靠性，同时各设备用电均单管单线，信号线路与供配电线路完全独立，有效避免了电路之间的干扰，保证了各污水处理设备的正常、稳定、可靠的运行；同时为将来设备电路的检修和维护提供方便，可根据情况逐个检查，而不影响污水处理站其它设备的运行，有效保障污水处理效果。室外线路均采用国内知名企业的名牌电缆，以确保供电安全以及设备的运行要求。有效、稳定、安全、可靠的控制系统，对于整个污水处理站的正常运行起着至关重要的作用，直接关系到污水处理的效果。本污水处理站电气控制系统所用主要元器件均采用进口设备。系统控制箱上安装触摸显示屏，全中文菜单，可显示完整的系统流程及设备工作状态，实现对系统设备的监视、操作与控制和报警，与控制箱面板上的按钮同时可以对设备进行操控，形成系统运行“双保险”，确保其正常、可靠运行。根据工艺要求，污水提升泵的启停为全自动运行，均设有自动/手动控制。当选择自动控制时，整个处理过程由PLC根据液位高低及时间程序进行控制，当选择手动控制时，各个设备根据需要进行人为控制。

（1）整个处理系统运行大部分由PLC自动控制来完成。

（2）提升泵的开停由水位进行控制，中水位开泵，低水位停泵。

（3）风机采用自动控制，一天切换一次。

（4）各类电气设备均设电路短路、过载保护装置，以确保电器设备安全运行。

（5）各动力设备启动均采用直接启动。

（6）自控及电器设备关键部件选用进口产品。

5运行效果

该工程已通过环保部门的验收。

6工艺特点及经济分析

6.1工艺特点

（1）消毒效果好。传统处理工艺由于出水悬浮物浓度高，细菌与病毒可以附着或包裹在悬浮絮体中而不易被消毒剂杀灭，MBR工艺中膜组件采用中空纤维膜，属于微滤膜的范围，利用膜分离作用能有效拦截污水中的细菌，减少后续消毒药剂量；同时由于MBR出水悬浮物浓度非常低，细菌与病毒失去屏障，更易于被杀灭。

（2）出水水质稳定。膜生物反应器是膜技术与传统的活性污泥生化处理技术相结合而成的一种新的污水处理工艺，以膜分离过程取代传统工艺中的重力沉降过程，解决了传统工艺因固体颗粒的沉降性不好而使活性微生物流失，最终造成系统失效，不能保证出水水质稳定的弊端，污泥停留时间和水力停留时间完全分离。膜生物反应器对于来水水质的变化和运行情况的变化均有很强的适应性，最终能很好的完成固液分离过程，保证出水水质的稳定。

（3）高处理能力。超滤膜截留了绝大部分微生物，使得反应器中微生物种类和总量都非常丰富，反应器中维持高MLSS，低F/M，能使有机物深度氧化，减少剩余污泥的排放。反应器能够同时进行硝化与反硝化作用，成功地除氮，污泥保留时间相当长，从而完全保留体系中缓慢生长的硝化细菌。

（4）工艺流程简单。传统工艺包括物化、生物+物化、生物+生物+物化、活性炭深度处理等几种类型，而膜生物反应器与物化法相比，可以节省物化法昂贵的药费、电费；将它与传统生物处理相比，可将生物处理流程中的曝气池、二沉池和污泥浓缩池等烦琐的单元集MBR池与一体，然后将膜浸没到MBR池中，生化过滤后出水，工艺简单易于管理。

（5）节省占地。由于工艺流程简单，处理单元少，水力停留时间小于传统活性污泥法，所以池容小，结构紧凑。与传统处理中采用的活性污泥法或接触氧化法相比，占地是传统水处理的1/4～1/2。

（6）易于实现全自动控制。整机能够实现自动间歇运行，系统泵阀自动遵照程序启停，设有水位自动控制、膜污染控制、故障报警等控制面板，集中模块化，便于观察。

（7）低投资、低运行。由于设备少工艺简单，所以一次性建设成本和长期运行费用都要低于传统污水处理设施，并且省去絮凝等昂贵的药费。

6.2经济分析

MBR系统的装机总容量约为35.5kW，运行功率为21.6kW，运行电耗为1.39(kW•h)/m3[电费按0.85元/(kW•h)计]，运行费用约为1.18元/m3。

作者:梁拴粉陈影单位:西安瑞美德水业科技有限公司陕西海容信德工程咨询有限公司