膜生物反应器(MBR)污水再生工程的运行与优化.doc

膜生物反响器〔MBR〕污水再生工程的运行与优化　　摘要：设计规模为5003/d，为度假村宾馆生活污水，采取国产聚偏氟乙烯〔PVDF〕中空纤维微滤膜与水解酸化-有氧生化相结合的吞没式膜生物反响器〔SBR〕，处理水回用于绿化与景观用水本文简述了根本工艺流程、设备及构筑物设计参数，重点介绍工程调试及试运行情况通过对水本钱的分析全面的优化了运行参数　　关键词：污水处理再生回用膜生物反响器〔BR〕聚偏氟乙烯〔PVDF〕中空纤维微滤膜　　水资源与环境问题日益受到人类社会的重视政治、道德及科学技术都在力图控制与全面解决水问题的严重恶化问题我国在近几年投入将高达上千亿的资金来到达环保目的，在2022年水处理率不低于60%污水再生回用成为解决水问题的关键[1]北京的污水回用率要到达50%，最近我国部份城市水价调整，鼓励使用中水，为污水再生回用提供了良好的市场开展空间但传统污水再生处理技术存在着出水质量不高，占地大，稳定性差，另外大型处理厂存在设备与运行的资金短缺问题，二级处理厂到达回用标准要增加设备本钱，如输送回用水的泵房、管线要增加新设备、空间等所以在短期这些技术都不能完全滿足我国对环境治理的要求[2]。

膜技术的快速开展，特别是BR技术在近3年内得到了打破性的应用开展，为污水再生回用的实现带来了光明的前景[3]出水质量高，可以直接由一级污水直接到达回用水标准，其后与反浸透〔R〕可以到达更高的工艺用水与饮用水要求[4]占地小或不占地，自动程度高，方便旧厂晋级改造，也灵敏的滿足中小处理需求2000年BR处理污水最大规模仅在几千吨/天，而2022年到达几万吨/天应用主要集中在生化性好、有回用经济效益的城市生活污水[5]；工艺以运行本钱相对要低得多的一体式〔也叫沉浸式或吞没式〕膜生物反响器有氧活性污泥法为主；使用的膜代表品种之中，中空纤维聚偏氟乙烯〔PVDF〕有出水量大，抗污染性能强，化学稳定性好的特点在我国仅局限于实验室阶段，且大多局限于生物方面而搞膜材料的研究相对很少，膜技术与BR技术相对成熟能产业化的就更少了在工业应用方面，使用国产膜的工程规模最大仅为几百吨/天，国外膜虽然价格高，为国产膜的2~3倍，但是工艺成熟稳定，主要掌握BR技术的国外大公司即将全面占领国内市常[6]所以本文以国产中空纤维膜沉浸式膜生物反响器处理生活污水为研究对象，来全面阐述膜生物反响器在处理污水再生回用中的工程实现与优化。

实如今中国现有国情条件下，最大可能性的解决水资源与环境问题，为国家建立提供强有力的技术支持本工程的示范作用为国产BR技术的成熟与推广有重要意义　　1、工程概况：　　本文以中直苗圃BR工程为例北京中直苗圃是一个旅游疗养地，接待才能为1000个床位，季节性波动性较大最少时冬季为100吨/天，在夏季那么受人口及雨水影响，水量最高高在500~800吨/天另外，院内有200亩的绿化地在处理前采用地下水及集水池补水，用量大，且生活污水没有利用经论证采取了BR污水再生技术，使水到达回用于景观绿化的目的　　天津工业大学充分发挥在中空纤维膜技术的优势，在经过小试及国内数十个BR工程的应用理论根底上，全部采用国产化设备技术，独立设计建承　　2、工艺过程　　2.1工艺流程　　污水再生系统包括以下几个部份　　1〕、电器自控系统：PL，变频器、电控阀门、液位记　　2〕、生化处理系统：调节池，水解酸化池、曝气池、产水池　　3〕、膜系统：膜架，帘式膜、气水洗、曝气系统、化洗、离线清洗部份　　2.2主要构筑件、设备及工艺参数　　1〕、调节池：长宽高为9×9×4,有效体积3003，停留时间为15h.　　水解池：长宽高为8×4×4,有效体积1003，停留时间为5h.　　曝气池：长宽高为9×2.5×2.4,有效体积423，3个并联，停留时间为6h　　产水池：长宽高为7×8×2,有效体积1003，停留时间为5h　　清洗池：长宽高为1.6×1.2×2,有效体积33　　总占用面积：260平方米　　2〕、二氧化氯发生器：H99-300山东华特　　三叶罗茨风机：SSR125P=7.5K3台,山东章晃　　潜水泵：调节池出水泵：SSP-51.5~80；水解池出水泵：SSP-50.4~60;3台；清洗池出水泵：SSP-50.4~60；应急泵：SSP-51.5~80;产水池出水泵：SSP-51..5~80，GSD公司　　污水泵：曝气池出水泵：B70/0903台;清洗泵：B70/075;广东阳江新粤华　　加上照明、加药与吊车等总装机容量为43K　　膜：FR，膜内/外径为35/25，丝根数：总面积：产水量清水：截留分子量为20万，最大孔径：0.2μ产地天津工业大学膜天膜公司.　　膜架：长宽高为1020×700×1300,8个帘式膜容量，含清洗曝气系统，产地：天津工业大学膜天膜公司.　　3〕、临界通量为10~40L/2..H根据体水质情况而定，设计通量在10L/2。

在临界通量进展恒流量控制;气水比为15：1~20：1；酸化池D值为小于1g/l,曝气池D值5~8g/l；连续进水，间歇出水，抽吸泵开13分钟停1分钟；总污泥含量大于8000g/l，要向酸化池中排泥　　当压力表在最低液面时，清水泵口真空表真空度大于30Kpa，进展物理水气清洗物理水气清洗的周期间隔小于2周时，进展化学清洗；当化学清洗周期小于1个月时，采用离线清洗　　2.3设计特点　　1)、电气系统、生化系统、膜系统三局部互相之间有关联，但是加工安装有独立性，方便于模块化成套性工业推广，施工调试期短其应用可以采用阶段性开车，由于膜架成为最小的处理单元，所以不涉及工程的放大问题，并且有助于在初步的试运行阶段通过较少的膜作为试车风险，来获得更加可靠稳定的运行参数　　2)、采用造价较低的传统的水解酸化-有氧活性污泥法，但在参数的设计中表达了BR的特殊性为了增加水解酸化的效果及减少给水波动性的影响，加大了水解池体积　　3)、PL电路高度自控，无人值守变频器可以节约曝气能耗可以根据不同的进水水质与产水的不同需求在不增加设备的情况下，软件化调节　　4〕、经济有效的清洗系统保证了膜的长时间节能运行[1]。

气水洗有高效与环保上的意义，新型射流技术的应用，增加了清洗效果并使用水量与时间都减少，使占有一体膜生物反响器运行能耗近90%的曝气能耗得以下降另外，化洗减少操作强度，解决了强度不高的PVDF膜的断丝问题对于长期所发生的较为严重的污染，进展离线清洗，膜架堆设计方便了膜的取放，进步了膜的清洗效率　　5〕、整个工程为地下室，上面为景观假山绿地，表达了美学意义清洗用水都来自于膜产水化学清洗用量少，给环境带来的污染小，离线化学清洗用药量少，是重复使用，最终废液中和后，间歇的排入到调节池，并通过生化得以处理膜生物反响器的高浓度污泥，使排泥量少，曝气池量的污泥可以排到水解酸化池中，增加了水解酸化效果最终，生成的无机物污泥，一年或更长的时间由排污车排除，作为肥料供应农业消费使污水处理厂自身也清洁消费，实现排放　　3处理效果　　工程经过1个月的调试和污泥的培养，投入正常运行6个月运行比拟稳定虽然受到雨水的影响，但是污泥中一直有较好的生物相，以出水中的氨氮、总磷、D、SS以及膜出水泵的真空度作BR系统的监控指标出水在不同时期屡次抽测分析，所有指标都优于?城市污水再生利用—城市杂用水水质?〔GB/T18920-2002〕。

除总磷外，出水水质可完全滿足?城市污水再生利用—景观环境用水水质?〔ＧＢ／18920-2002〕.此期间没有进展化学清洗，没有明显污染衰减没有进展排泥　　4、主要经济技术指标及经济效益分析及优化　　4.1水本钱的分析　　为了全面分析BR工程系统的各种运行参数及设计条件对工程处理效果的影响情况，本文以单位水处理本钱V元/3作为工程评价的目的参数，并以本系统试运行参数为根据，对事故停车率、水洗时间、空曝气清洗时间、膜寿命、气水比、膜价格、膜产水通量进展了全面的分析优化计算过程利用数学软件[7]进展了运算计算程序参考相关文献，[8，6]水电费人工等参数以北京地区为准，通过在设定其它参数不变的根底上，对单一因素作分析计算，得到各数据进作图数据分析，得到的直线回归方程即得到了V=KX+BV，V为产水本钱，单位为元/3;X代表各影响因子如下表1中所示　　表1各种技术经济条件对BR水本钱的影响回归方程参数表　　V=KX+B　　X　　K　　B　　R2　　X0　　X最大值　　X注示　　单位　　V(X0〕　　yair　　1.653　　2.018　　0.956　　0.07　　0.01　　空曝不出水的时间比率　　2.13371　　ybad　　0.447　　2.156　　0.995　　0.005　　0.01　　事故等停车的时间比率　　2.158235　　QPS　　-0.172　　4.476　　0.654　　10.00　　30.00　　膜设定的产水通量　　L/2.h　　2.756　　Ne　　-0.137　　2.525　　0.654　　2.00　　10.00　　膜使用年限　　a　　2.251　　ylean　　0.244　　2.152　　1　　0.011　　2.00　　清洗所占用的时间比率　　2.154684　　GP　　0.03　　1.512　　1　　21.50　　30.00　　气水比　　2.157　　PSe　　0.006176　　1.228　　1　　150.00　　450.00　　膜每平方米价格元　　￥/2　　2.1544　　4.2敏感性分析　　为了研究对各因素X对水本钱V的影响情况，本文采取了投资工程评价中的敏感性分析。

对各种不同单位的影响因素的变化都会引起水本钱的一定变化，但是其影响程度却各不一样有些因素可能仅发生了较小的变化就能引起水本钱指标发生大的变动，而另外一些因素即使发生了很大的变动，水本钱影响也不是很大前一类因素称为敏感因素　　跟据上面的参数，设定不确定因素变化率Δxi分±30%，±20%，±10%间变化，将得到的Xit代入各自的回归方程得到值Vxjt与ΔVxj，然后对其作图，如下列图1，Δxi与ΔVxj的斜率slpe(ΔXj,ΔVxj)就是敏感系数β它反映了变量因素敏感程度的一个指标最大者为最关键因素　　图1水本钱的单因素敏感性相对分析图　　　　图2水本钱的单因素敏感绝对分析图　　在上述理想条件分析中，不考虑各种条件之间的相关影响，即清洗及曝气等对膜寿命的影响均未考虑，另外由于水本钱中泵能耗的比例较小，所以也忽略了膜污染对泵能耗增加所产生的影响另外其它运行情况仅以本系统为例，其它水电费等参数以北京地区为准认为此工艺条件下，膜生物反响器的各种影响产水本钱的因素中，相对大小为：停车率水洗空曝气清洗气水比膜寿命膜价格膜产水通量膜是关键因素,膜的产水能量是最为关键因素，直接决定着BR制水本钱的大校这与相关报道[6]一致，但是更为深化而细致。

到达了优化工艺的目的　　5、讨论与改良　　1〕、膜的出水量及价格及寿命成为控制成为的主要因素膜产水通量是最主要的影响因子又要同时兼顾膜的使用寿命与其这些有关的各种因素都会可能成为降低本钱的有益控制手段相反那么要防止，即使在短期可以降低在本钱要以最终的工程寿命期水本钱为控制参数，实现膜的长期有效使用，才有可使工程最经济有效在寿命2年以上的价格小于200元的国产膜会在水本钱上有优势国外膜如寿命小于。