（环境工程专业论文）一体式膜生物反应器ao工艺处理生活污水研究及工程应用.pdf

浙江工业大学硕士学位论文 一体式膜生物反应器a o 工艺处理生活污水研究及工程应用 摘要 水资源短缺和水环境污染问题制约着现代社会的持续发展。采用处 理和利用相结合的污水处理技术，对污水进行无害化和资源化处理，对 于缓解我国水资源危机具有重要意义。 膜生物反应器是一种将膜分离技术与活性污泥处理技术相结合而 成的新兴技术，将其应用于中水回用，在一定程度上可缓解水资源短缺 的压力。除了膜污染及运行控制问题，膜生物反应器与其他水处理方法 相结合而成的新型工艺及其运行条件的优化也是研究重点之一。 基于传统硝化一反硝化脱氮原理及膜生物反应器的优点，本研究利 用实验室的多工艺一体化污水处理中试试验平台，采用缺氧一好氧膜生 物反应器( a n o x i c a e r o b i cm e m b r a n eb i o r e a c t o r ，以下简称a o r ) 组合工艺，采用聚氯乙烯平板膜组件，对小区内产生的生活污水进行处 理，系统地考察了a o m b r 工艺的运行效能及污泥增长规律，重点对 工艺运行效能影响因素进行研究，论证了该工艺的可行性，优化工艺运 行参数，为工程实践提供参考和设计依据。 试验研究表明，在无排泥条件下，当污泥浓度为3 5 0 0 5 5 0 0m g l ， 温度为1 0 3 5 c ，p h 值6 7 - - 8 7 ，控制缺氧段溶解氧 1 0 ：2 8 ：2 1 5 ：5 。 为测定哪种抽停比对缓解膜污染效果最好，采用在相同的时间2h 里采用不同 的抽停比运行膜生物反应器，比较不同抽停比运行下，过膜压力的增长率。 图5 3 不同抽停比下t m p 的增加率 如图5 3 所示，在本试验条件下缓解膜污染效果的顺序为： 8 ：2 1 0 ：2 1 5 ：5 1 3 ：2 。降低出水效率，可以降低污泥在膜表面沉积的速率，虽然抽 停比为1 5 ：5 时，出水效率最低，但缓解膜污染的效果并不理想，这可能是因为在此 条件下，在连续长时间出水的情况下，滤饼层过于密实，在随后的空曝气阶段，所 产生的剪切力不能有效的将滤饼层清除。所以选择连续出水时间短的抽停比8 ：2 。 4 1 浙江工业大学硕士学位论文 5 3 膜清洗 膜生物反应器运行一段时间后，不可避免的出现一定程度的膜污染。此时需对 膜进行一定程度的清洗以去除膜表面及膜孔内的污染物质。 平板膜清洗主要分为水力清洗和化学清洗等几种方法。 ( 1 ) 水力清洗 水力清洗属于物理清洗方式采用水力清洗方式可有效去除膜表面沉积的污泥层 及膜孔内部污染物质。将污染后的膜组件从反应器中取出，用高速水流将膜表面沉 积的污染物质冲洗干净后，再次放入反应器。清洗前后将同一条件下测得的膜通量 进行了比较。 图5 4 清水冲洗前后膜通量变化 如图5 - 4 所示，经清水冲洗后的膜通量从7 9 5l ( m 2 h ) 可恢复至1 1 2 3l ( m 2 h ) ， 接近初始水平。但恢复后的膜通量并不能保持较长时间的稳定状态，随着污染物质 在膜表面的再次沉积，膜出水量迅速衰减至较低值。 ( 2 ) 化学清洗 随着膜运行时间的增加，大量的污染物质进入膜孔内，导致膜孔堵塞膜污染加 剧。水力清洗主要去除的是膜表面沉积的污染物质，膜孔内大部分的污染物质仍然 浙江工业大学硕士学位论文 滞留在膜孔内，化学清洗可清除膜孔内大量的污染物质对膜污染的防治具有重要的 作用。 将水力清洗后运行了2 4h 的膜片从反应器中取出，清水冲洗后置于0 0 5 n a c i o 溶液中浸泡1 6h 。化学清洗后，膜水通量由清洗前的7 9 0l ( m 2 h ) 升高至1 2 4 2 l ( m 2 h ) ，膜通量几乎完全恢复。 图5 5 化学清洗前后膜通量的变化 如图5 5 所示，化学清洗可彻底清除膜孔内及表面的污染物质，使膜水通量及 过滤压力能在很长时间内保持稳定状态，清洗后1 0h 内膜水通量均保持在初始通量 附近。 ( 3 ) 小结 膜生物反应器运行初期，平板膜的污染主要是污染物质在膜表面的沉积。清水 冲洗可完全清除膜表面的污染物沉积层，使得膜通量恢复至接近初始值。但清水冲 洗后的平板膜膜通量很快发生衰减，这表明清水冲洗只能在一定程度上延缓膜污染 的加剧，随着污染物质在膜表面的再次沉积，膜通量衰减至更低水平。 次氯酸钠溶液浸泡后，膜通量恢复初始值附近，这表明运行后期膜生物反应器 膜孔内已附着了大量的污染物质，经化学清洗后，膜孔内的污染物质可以被有效去 除，使得清洗后的膜通量恢复至初始值附近，而且化学清洗后的膜能在较长的时间 4 3 浙江工业大学硕士学位论文 内保持稳定的膜水通量。 5 4 本章小结 ( 1 ) 平板膜膜污染的主要因素不是外部污染，而是由膜孔堵塞引起的内部污染， 所以，增加反应器中的m l s s 将不会显著增加膜污染的程度。在一定m l s s 浓度稳 定运行下，t m p 变化可以分为三部分：1 膜表面形成有部分小分子颗粒和s m p 形 成的动态膜，起到了助虑的作用，此时过膜压力很低；2 小颗粒物和s m p 不断在膜 表面沉积，不可逆污染逐渐形成，t m p 逐步增大；3 不可逆污染快速加重，膜孔逐 渐被小颗粒物和s m p 堵塞，膜过滤性能不断变坏，逐渐形成致密的凝胶层，t m p 急剧增大 ( 2 ) 采用一定的抽停比，具有一定的空曝气时间，气体对膜表面进行冲刷作用， 可以有效的减少污染物质在膜表面的沉积，从很大程度上缓解膜污染。目前应用较 普及的抽停比为：1 5 ：5 、1 3 ：2 、1 0 ：2 和8 ：2 。在比较膜表面沉积速率和出水效率后，最 优抽停比选为8 ：2 。 ( 3 ) 平板膜清洗主要分为水力清洗和化学清洗等几种方法。其中清水冲洗只能在 一定程度上延缓膜污染的加剧，随着污染物质在膜表面的再次沉积，膜通量衰减至 更低水平。 化学清洗后，膜通量可恢复至初始值附近，而且化学清洗后的膜能在较长的时 间内保持稳定的膜水通量。 浙江工业大学硕士学位论文 第六章工程应用 在试验的基础上，将刖o m b r 工艺应用于深j j i i 市某公司的生活污水处理改造 工程。该工程处理能力为4 0 0 0m 3 d ，原采用接触氧化法工艺，出水满足国家排放标 准g b 8 9 7 8 1 9 9 6 一级标准。一方面公司每天有近4 0 0 0m 3 污水处理达标排放，造成 水资源浪费；而另一方面，空调循环冷却水每天需要补充近3 0 0 0m 3 自来水，又造 成经济浪费。技术改造后，出水做杀菌和消毒处理，避免对人体有害细菌的滋生和 生长。出水水质满足城市污水再生利用工业用水水质( g b t 1 9 9 2 3 2 0 0 5 ) 标准， 作为空调循环冷却水进行回用。 6 1 计划目的 污水处理工程改造目的： 改善污水处理工程出水水质，符合中国环保法令要求。 生活污水中水回用，降低生产成本。 减少污泥量及化学药品添加量，达到减排及厂区清洁目标。 适当考虑自动化操作，以简化操作管理和减轻工人的劳动强度，并易于维护保养。 节约能源，最大限度降低运行费用，工程投资少，占地面积小，见效快。 6 2 原有工艺及改造方案 6 2 i 水质及水量 确定设计处理水量为4 0 0 0m 3 d 。来水为生活污水，间或有食堂清洗废水。设计 出水水质满足城市污水再生利用工业用水水质( g b t 1 9 9 2 3 2 0 0 5 ) 标准。冷却 水回用标准如表6 1 所示，其设计进、出水质见表6 2 。 4 5 浙江工业大学硕士学位论文 表6 1 冷却用水回用标准 城市污水再生利用- 工业用水水质( g b t 1 9 9 2 3 - 2 0 0 5 1 浙江工业大学硕士学位论文 6 2 2 原工艺流程 - 堕壅些堡塑卜 一差 i 滤液压 混| 沉ji 中j 出水 凝h 淀h 水卜 池ii 池li 池i 达标排放 图6 1 原废水处理工艺流程 该公司原污水处理工程采用接触氧化工艺，流程见图6 1 。生活污水经细格栅 去除泥沙、杂质和生活垃圾等较大漂浮物后进入曝气调节池，通过鼓风曝气调节污 水水量、水质，使污水较均衡地进入后续处理单元，减小对生化处理的冲击负荷； 然后由污水泵一级提升送入缺氧池、生物接触氧化池，通过生物氧化作用，绝大部 分有机物得到去除；生物接触氧化池出水经混凝池混凝后进入沉淀池，出水达标排 放。剩余污泥由污泥提升泵送入污泥浓缩池进行浓缩，浓缩污泥脱水后委托处理。 6 2 3 改造方案 本设计方案在保证工艺出水水质达标的前提下，充分利用现有构筑物及设备， 4 7 浙江工业大学硕士学位论文 降低整体改造费用，在设计方案上只对现有构筑物的功能进行调整，对现有设备进 行维护，在原有构筑物中增设m b r 平板膜生物反应器，不另建构筑物和占用土地 面积，同时保证出水满足设计要求。改造情况见表5 3 。 表6 - 3 主要构筑物的改造方案 6 3 改造后的工艺流程及主要构筑物 6 3 1 改造后的工艺流程 浙江工业大学硕士学位论文 图6 2 改造后的废水处理工艺流程 采用a o m b r 工艺进行改造，于调节池内添加聚合氯化铝( p a c ) 和聚丙烯 酰胺( p a m ) 进行化学除磷。如图5 2 所示，生活污水经细格栅去除较大漂浮物等 杂质后进入曝气调节池，通过鼓风曝气调节污水水量、水质，然后经污水泵一级提 升进入脱氮池，脱氮池与m b r 池相互连通，脱氮池混合液从脱氮池底部循环至m b r 池，m b r 池的混合液从m b r 池上部循环至脱氮池用以实现反硝化脱氮。脱氮池中 反硝化菌利用污水中的有机物作为碳源，将m b r 池回流污水中带入的大量n 0 3 和 n 0 2 还原为n 2 并释放到空气中，b o d 5 浓度继续下降，n 0 3 浓度也大幅度下降。脱 氮池出水进入m b r 池，m b r 出水由自吸泵抽送至观测池。于观察池中采用n a c i o 消毒。本设计方案采用的膜生物反应器技术，污泥负荷较小，产生的剩余污泥量很 少。从m b r 排出的污泥进入污泥浓缩池，污泥池上清液回流至调节池，污泥浓缩 后，用螺杆泵打入压滤机，压干后外运。 利用膜组件进行的固液分离过程取代了传统的沉降过程，能有效的去除固体悬 浮颗粒和有机颗粒。与传统工艺相比，m b r 工艺可以使活性污泥具有很高的m l s s 值，延长其在反应器中的停留时间，提高氮的去除率和有机物的降解，同时极大地 减少了污水处理过程中的产泥量。 6 3 2 主要构筑物 ( 1 ) 抽水井 一级提升泵：3 台( 2 用1 备) ，流量为1 2 0m 3 h ，扬程为1 2m ，功率为1 1 2 5 k w 。 液位控制器：1 组，型式为液位浮球。 ( 2 ) 格栅沟 滚筒式细筛机：1 台，型式为爱克德基细筛机r s 6 2 5 4 8 ，流量为3 0 0m 3 h ，筛 孔：1 0m m ，马力：0 7 5k w 。 ( 3 ) 调节池 二级提升泵：3 台( 2 用1 备) ，型式：离心涡卷泵，流量：9 0m 3 h ，扬程： 4 9 浙江工业大学硕士学位论文 1 5m ，功率：5 6 2 5k w 。 液位控制器：l 组，型式：液位浮球。 流量计：3 组，型式：浮子式，流量为0 1 0 0m 3 h 。 ( 4 ) 脱氮池 沉水式搅拌机：2 台，型式：沉水式搅拌机m r 3 0 2 1 ，流量：4 4 41 1 1 3 1 ，功率：1 5k w 。 ( 5 ) m b r 池 平板膜组件：1 8 组，置于m b r 池中，污水浸没膜组件，利用膜内腔的抽吸 负压来运行。膜组件采用日本久保田平板膜e k 4 0 0 ，尺寸：2 1 9 0m m x 6 2 0m m x 3 5 3 2m m ，材质为聚氯乙烯，公称孔径为0 4t u n ，工程膜通量取0 7 5m 3 d m 2 。为了 降低曝气能耗，采用了特殊的上下双层膜支架结构。 膜支架构造：膜支架两边贴上膜材，膜板由滤板、膜垫、薄膜层三层组合而成。 膜形式为板状多孔性微滤膜。 膜过滤方式：以交叉流方式过滤，分离对象液体沿膜的平行方向流动，处理水 则从膜的直角方向过滤，借着曝气带动水流对膜进行表面冲洗。使污物难以在表面 堆积造成阻塞。 系统构成：本反应器由集水管、软管、膜框架、膜支架、散气框架及散气管所 组成。膜组件是由膜板在两侧贴上多孔性滤膜所组成处理水从膜组件上端之取水口 利用抽水泵从膜内吸至集水管排出。 自吸式离心泵：6 台( 2 台备用) ，流量为1 6m 3 h ，功率为l lk w 。 潜水型推流搅拌机：2 台，功率为3 7k w 。 鼓风机 为防止膜片阻塞，采用粗气泡曝气系统，曝气孔径不得小于6r n m ，曝气系统 同时供应分解有机物质所需溶氧，无须再加设生物曝气系统。配备3 台( 2 用1 备) 模块用罗茨鼓风机，风量为3 2 4m 3 m i n ，压力为4 4 1k p a 。配备3 台( 2 用l 备) 曝气 盘用罗茨鼓风机，风量为1 0m 3 m i n ，压力为4 9k p a ，功率1 5k w 。 微孔曝气盘：3 3 5 个，流量：6 0l r a i n 。 浙江工业大学硕士学位论文 气体流量计：2 组，型式：面积式气体流量计，流量：1 5 3 5m 3 m i n ，口径： 2 0 0m m 。 液体流量计：2 组，型式：磁通量式液体流量计，口径：1 2 5 m i l l 。 污泥泵：3 台( 2 用1 备) ，型式：气动污泥泵，流量：5 4m 。 ( 6 ) 储水池 清水泵：3 台( 2 用1 备) ，型式：离心涡卷泵，流量：2 0m 3 h ，扬程：4 0 m 。 ( 7 ) 污泥池 污泥泵：2 台( 1 用1 备) ，型式：螺杆污泥泵，功率：3 7 5k w 。 脱水机：1 台，型式：带式脱水机，功率：3 3 7 5k w 。 6 4 工程运行结果 6 4 1 测试方法 取进、出水水样，监测p h 、c o d 、氨氮、t p 、s s 。p h 采用玻璃电极法：c o d 采用重铬酸钾法：n h 3 - n 采用纳氏试剂比色法；t p 采用磷钼酸比色法；s s 采用分 光光度法【1 0 1 。 5 1 浙江工业大学硕士学位论文 6 4 2 工程运行 图6 3 启动期的污泥浓度 如图3 所示，工程运行初期，s v 值在1 0 天后达到9 0 以上，但m l s s 增长不 明显，此时m l s s 值在3 0 0 0 4 0 0 0m g l 之间。s v 值偏高的原因可能有：f m 值 低，微生物营养条件差，丝状菌成为优势菌种，造成絮状体结构松散，导致s v 值 偏高；由于m b r 池的曝气量比普通生化法的曝气量大，较强的曝气强度打碎了 菌胶团絮体，使得污泥絮粒变小，s v 值升高。 采取加大排泥量的方法，此后m l s s 稳定增长，运行4 0 天后m l s s 稳定达到 8 0 0 0m g l 以上，工程运行稳定。 6 4 3 处理效果 该改造工程于2 0 0 9 年7 月开始分期分批进行，至2 0 0 9 年1 0 月全面改造完毕， 投入使用，至今已正常运行1 9 个月。 浙江工业大学硕士学位论文 6 4 3 1 口去除效果 患 e 吝 卜 图6 - 4 m b r 工艺对t p 的去除效果 在m b r 系统中，高的污泥龄不利于对磷的去除作用，因此在m b r 工艺中通过 添加絮凝剂以共沉淀法来实现除磷。通过投加化学药剂，使废水中磷酸根离子生成 不溶性盐，然后通过膜分离截留在废水中，通过排泥去除。 图6 - 4 反映了m b r 反应池进水和出水c o d 的变化情况，从图中可以看出，进 水1 1 p 在3 8m g l 之间，平均值为4 2 6m g n _ ，。运行初期，出水即保持在2 5 3 之 间，平均去除率为3 1 ，处理效果不好。工程通过添加絮凝剂以共沉淀法来实现除 磷。在调节池中添加聚合氯化铝( p a c ) ，投加量为2 5k g 4 h ，出水t p 逐步下降，6 天后出水保持总磷 0 3 m g l ，去除率达到9 4 3 。 6 4 3 2 工程除污效果 工程除污效果如表5 4 。 浙江工业大学硕士学位论文 从表5 - 4 可以看出，出水水质p h 、c o d 、n h 3 - n 均低于或满足城市污水再生 利用工业用水水质( g b t1 9 9 2 3 2 0 0 5 ) 标准，c o d 、n h 3 - n 去除效果均保持在 9 0 以上，完全符合设计要求，可回用于空调冷却水。 6 5 污水回用效益分析 6 5 1 工程投资 本次为改造工程，充分利用原有构筑物和设备，减少了土方开挖和土建施工量， 新购主要机电设备如表6 5 所示，生活污水厂拆除清理与土木工程整改费用如表5 - 6 所示。则工程投资成本如表6 - 7 所示。 工程采用日本久保田平板膜，共1 8 组，价格为2 2 5 ，4 0 0 元组，故需投资4 0 5 7 2 万元，工程总投资包括新购机电设备5 , 7 4 1 ，1 4 2 元、工程处理设施整改1 3 8 ，4 7 2 元， 共6 6 2 9 万元，投资成本1 6 5 7 2 元m 3 。 序号品名 l 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 l l 小计 1 2 1 3 浙江工业大学硕士学位论文 表6 - 5 新购主要机电设备( 单位：元) 数量单价 总价产地进口设备进口 关税关税费用 滚筒式细筛机 1 台 1 7 5 ，0 0 0 元台 1 7 5 ，0 0 0日本5 8 , 7 5 0 沈水式搅拌机 2 台 7 5 ，6 0 0 元台 1 5 1 ，2 0 0日本 7 1 0 ，5 8 4 m b r 沉浸式反应器 1 8 组 2 2 5 ，4 0 0 元组4 , 0 5 7 ，2 0 0 日本 8 3 2 4 ，5 7 6 鲁式鼓风机 3 台 6 7 ，0 0 0 元台 2 0 1 ，0 0 0 台湾8 1 6 ，0 8 0 自吸式离心泵 6 台1 8 ，0 0 0 元台1 0 8 ，0 0 0 台湾 8 8 , 6 4 0 潜水推流机 2 台1 6 5 ，0 0 0 元台3 3 0 ，0 0 0日本7 2 3 ，1 0 0 面积式气体流量计 2 组 1 0 ，8 0 0 元组 2 1 ，6 0 0 磁通量式流量计4 组8 ，1 0 0 元组3 2 ，4 0 0 电动碟阀附手动型 2 组 6 , 3 0 0 元组 1 2 ，6 0 0 p e 桶2 只4 ，1 0 0 元只8 , 2 0 0 自动控制盘l 套7 5 ，0 0 0 元套7 5 ，0 0 0 5 。1 7 2 ，2 0 0 设备安装费用 1 式 2 5 8 ，6 1 0 元式2 5 8 ，6 1 0 机电工程及配管工程 1 式 3 1 0 ，3 3 2 元式3 1 0 ，3 3 2 合计5 , 7 4 1 ，1 4 2 台湾0 0 台湾0 0 台湾7 8 8 2 中国0 0 台湾 5 3 , 7 5 0 3 9 6 ，3 6 2 3 9 6 3 6 2 浙江工业大学硕士学位论文 表6 - 7 工程投资成本 浙江工业大学硕士学位论文 6 5 2 运行成本分析 ( 1 ) 成本分类 药品成本 a 5 个月以o 5 n a o c l 清洗膜片 以10 n a o c i 配置所需药品量- - 9 6 0l 平均每天n a o c i 添加量- - 9 6 0l 15 0d = 6 4l d a y 平均每天n a o c ! 添加成本= 6 4l d x 0 6 7 元l ：4 3 元d b 混凝用p a m 添加量( o 2 ) = 0 5k g d 混凝用p a m 添加成本= o 5k g d x 3 4 5 元k g = 1 7 2 5 元d 污泥费 每日污泥饼量= 4 讹a y 每曰污泥委外处理费= 4t d x 3 5 0 元t = 14 0 0 元d 人事费 每日3 班，每班工作8 小时，每班1 位操作员，每位操作员每月薪资1 9 0 0 元( 含 住宿、伙食津贴、保险及其他奖金分摊) 。平均每天人事费= 1 8 0 0 元人, q 3 0d 月3 人= l8 0 元 设备维护费 平均每月设备维护费= 1 0 0 0 元月 平均每日设备维护费= 1 0 0 0 元, q 3 0d 月= 3 3 3 元d a y 电费 污水处理工程所需电费如表5 8 所示。 5 7 浙江工业大学硕士学位论文 表5 - 8 工程电费汇总 设备名称数量功率 耗电量( 度d )电费( 元d ) 抽水泵 滚筒式细筛机 离心涡卷泵 沉水式搅拌机 模组用鼓风机 曝气盘鼓风机 上层过滤泵 下层过滤泵 潜水推流机 污泥脱水机 滤液泵 污泥调理搅拌机 p a m 加药机 1 1 2 5 0 7 5 5 6 2 5 1 5 3 0 1 5 1 1 2 5 1 1 2 5 3 7 5 3 3 7 5 3 7 5 o 7 5 o 1 8 7 5 2 7 0 1 8 1 3 5 3 6 7 2 0 3 6 0 2 7 0 2 7 0 9 0 8 l 9 0 1 8 4 5 1 8 0 9 1 2 0 6 9 0 4 5 2 4 1 2 4 8 2 4 2 4 1 2 1 8 0 9 1 8 0 9 6 0 3 5 4 2 7 6 0 3 1 2 0 6 3 0 1 5 小计1 5 8 2 8 7 5 ( 2 ) 运行成本汇总 运行成本汇总如表5 - 9 所示。由表5 - 9 可知，工程运行成本为1 4 0 元m 3 ，其中 电费、膜折旧费占主要部分，分别占运行费用的5 0 3 、1 9 8 。随着m b r 膜生产 成本的不断降低，运行能耗的进一步降低，运行成本也将随之下降，m b r 应用于中 水回用工程中前景会更广阔。 l 1 2 2 2 2 2 2 2 1 l l l 浙江工业大学硕士学位论文 药剂费 n a c i o p a m p a c 污泥处置费 人工费 设备维护费 电费 膜组件折旧费 合计 消毒、5 个月清洗膜片一次 助凝 除磷 4 f f d l | o 6 7 元度 膜的使用寿命以1 0 年计 6 5 3 经济效益分析 回用效益分析 表5 - 1 0 回用效益分析 如表5 1 0 所示，改造前，工程运行成本为1 0 0 元m 3 ，没有进行中水回用。改 造后，工程运行成本为】4 0 元m 3 ，每天有3 0 0 0m 3 中水作为空调冷却水进行回用， 当前深圳水费为4 3 9 元m 3 ，则每日中水回用节省自来水费用1 3 ，1 7 0 元。 投资效益分析 似 鲐 ” 5 6 ) l l o 三| 蹦 伽 鼢 m 锄 4 1 4 l 1 3 2 l 5 浙江工业大学硕士学位论文 如表5 1 1 所示，改造前，每日污水处理费用为4 , 0 0 0 元，改造后，每日污水处 理费用为5 , 6 0 0 元，中水回用节省自来水费用1 3 1 7 万元，每年节省自来水费用 4 8 0 7 0 5 万元，整改成本6 6 2 9 万元，预计1 4 年可回收成本，经济效益明显。 6 6 结论 本次工程改造采用平板膜生物反应池工艺，充分利用原有构筑物和设备，减 少了土方开挖和土建施工量，仅局部调整原有工艺的功能分区，施工周期短，且见 效快，设备运行稳定，出水水质好且稳定，出水水质满足城市污水再生利用工业 用水水质( g b t 1 9 9 2 3 2 0 0 5 ) 标准的要求，工程操作管理方便，值得推广。 该工程运行成本1 4 0 元m 3 ，m b r 运用在中水回用技术中具有出水水质好， 运行稳定、操作维护简单和污泥量少等优点的优势，应用于中水回用经济可行，社 会效益良好。 6 0 浙江工业大学硕士学位论文 7 1 结论 第七章结论与建议 基于m b r 在污水处理领域中的优越性及其在我国的发展前景，以小区生活污 水为对象，通过室内中试试验，结合一体式膜生物反应器的长期运行，对一体式膜 生物反应器进行了详细的研究。通过研究结果的分析讨论，可得出如下结论： ( 1 ) a o m b r 对污染物的去除效果比较理想，系统抗c o d 和氨氮冲击负荷能 力较强，反应器出水各项指标c o d 、氨氮、t n 平均值分别为：1 6 2m g l 、1 7 6m g m 、 7 8 2m g l ，均能达到国家建设部颁布的城市污水再生利用城市杂用水水质标准 ( g b t 1 8 9 2 1 2 0 0 2 ) ，满足污水再生回用的要求。该工艺处理低浓度生活污水，在 技术上是可行的。 ( 2 ) 在无排泥条件下，进水c o d 在2 3 7 0 5 3 2 0m g l ，上清液c o d 随进水波动 较大，平均为4 6 2m l ，出水平均值为1 6 2m g l ，c o d 去除率也一直稳定在9 0 以上。污泥浓度及负荷、溶解氧、混合液回流比对系统c o d 去除率有一定影响。 ( 3 ) 进水氨氮在2 4 - 4 4 6m g l 之间，平均为3 4 2 0m g l ，上清液氨氮平均浓度 为1 7 6m g l ，平均去除率为9 4 7 ，出水氨氮稳定，平均值为1 5 0m g l ，平均去 除率为9 5 5 。系统对氨氮的去除效果主要来自于微生物的降解作用，膜本身对氨 氮的去除并无贡献，膜的截留作用膜分离可以很好的将世代时间长的硝化细菌截留 在生物反应器内，加上m b r 工艺的污泥泥龄较长，对氨氮的去除效果优于传统的 活性污泥法， ( 4 ) 进水t n 在3 9 2 - 5 9 7m g l 之间，平均为4 7 7 2m g l ，上清液t n 平均浓度 为1 1 5 2m g l ，平均去除率为7 5 4 8 ，出水t n 稳定，平均值为7 8 2m g l ，平均去 除率为8 3 3 8 。 ( 5 ) 影响反硝化效果的因素主要有：c n 比、溶解氧、p h 值、温度、混合液回 流比。本实验，进水c n 值在5 4 - 1 0 5 间浮动，平均值为7 7 8 ，保持缺氧池d o 浓 6 1 浙江工业大学硕士学位论文 度在0 5m g l ，p h 值为8 9 之间，温度为2 3 3 0 c ，系统反硝化效果稳定在8 0 左 右。 ( 6 ) 在无排泥条件下，m b r 系统中，高的污泥龄不利于对磷的去除作用，因此 在实际工程中，m b r 工艺通过添加絮凝剂以共沉淀法来实现除磷。通过投加化学药 剂，使废水中磷酸根离子生成不溶性盐，然后通过膜分离截留在废水中，通过排泥 去除。 ( 7 ) 系统对s s 、浊度的去除始终维持在很高的水平，这主要是膜及其表面凝胶 层筛分截留作用的结果。 ( 8 ) 平板膜膜污染的主要因素不是外部污染，而是由膜孔堵塞引起的内部污染， 所以，增加反应器中的m l s s 将不会显著增加膜污染的程度。采用最优抽停比为8 ：2 ， 在保证一定的出水效率同时，也保证m b r 有一定的空曝气时间，从而有效地减缓 了膜的污染。 ( 9 ) 平板膜清洗主要分为水力清洗和化学清洗等几种方法。其中清水冲洗只能在 一定程度上延缓膜污染的加剧，随着污染物质在膜表面的再次沉积，膜通量衰减至 更低水平。 化学清洗后，膜通量可恢复至初始值附近，而且化学清洗后的膜能在较长的时 间内保持稳定的膜水通量。 在实验的基础上，将a o m b r 工艺应用与深圳某公司生活污水改造工程， 并采用投加聚合氯化铝的方法进行化学除磷。实际运行结果表明：出水水质p h 、 c o d 、n h 3 - n 均低于或满足城市污水再生利用工业用水水质) ) ( g b t1 9 9 2 3 2 0 0 5 ) 标准，c o d 、n h a - n 去除效果均保持在9 0 以上，出水保持总磷 o 3m g l ，去除 率达到9 4 3 。 实际运行中，该工程运行成本为1 4 0 元m 3 ，具有一定的竞争优势。m b r 运用 在中水回用技术中具有出水水质好，运行稳定、操作维护简单和污泥量少等优点的 优势，应用于中水回用经济可行，社会效益良好。 浙江工业大学硕士学位论文 7 2 建议 经过本课题的研究工作，设计了缺氧一好氧膜生物反应器，处理城市生活污水的 出水水质良好，并将该工艺应用于实际工程中。但由于时间及各种客观条件的限制， 本课题仍然有一些值得深入研究的方面有待探讨，以下是对本课题提出的几点建议： ( 1 ) 在装置的设计和操作中，应对混合液的污泥粒径、粘度进行测试，深入研究 他们对膜污染的影响：对膜污染的微观结构进行分析，对膜污染的机理进行研究， 为膜污染控制提供可靠的依据 ( 2 ) 低温条件下( 1 0 c ) 系统运行效能直接影响本工艺在实际工程应用中的可 行性，在这方面还需进一步的研究。 ( 3 ) 根据测算及实际运行，在运行费用中电费、膜折旧费占主要部分，分别占运 行费用的5 0 3 、1 9 8 ，成为本系统运行成本偏高的主要原因。采用加大曝气量的 方式控制膜污染，鼓风机成为用电大户。未来膜污染控制、降低能耗以及降低膜制 造成本成为发展方向。 浙江工业大学硕士学位论文 参考文献 【l 】袁铭道合理利用城市水资源 m 】北京：中国环境科学出版社，1 9 9 8 2 】国家环境保护总局等国家环境保护“十五”计划 m 北京：中国环境科学出版 社，2 0 0 2 3 】顾晓扬，汪晓军，陈思莉，等臭氧- 曝气生物滤池对纺织洗水的回用处理 j 】中 国给水排水，2 0 0 8 ，2 4 ( 7 ) ：4 2 - 4 4 【4 】刘强，付莎，杜于蛟淹没式复合型m b r 处理城市生活污水的效能研究 j 中 国给水排水，2 0 0 7 ，2 3 ( 5 ) ：1 0 1 7 5 】m a s a h io ，y u l a k as n o n - p o t a b l eu r b a nw a t e rr e u s e ：a c a s eo fj a p a n e s ew a t e r r e c y c l i n g j w a t e r , 2 0 0 0 ，2 l ( 6 ) ：2 7 - 3 0 6 】k u ojf ，s t a h ljf ，c h e ncl ，e ta 1 d u a lr o l eo fa c t i v a t e dc a r b o np r o c e s sf o rw a t e r r e u s e j w a t e re n v i r o n r e s ，19 9 8 ，7 0 ( 2 ) ：16 1 - 17 0 7 h a m e rg ，e g l it ，a w a d h ina p o l l u t e dw a t e rr e n o v a t i o nf o rr e u s e ：r e c e n t b i o t e c h n o i o g i c a la d v a n c e sa p p l i c a b l ei nh o ta r i dr e g i o n s j 】d e s a l i n a t i o nt19 8 9 ， 7 2 ( 1 2 ) ：3 1 - 6 5 8 】高廷耀，顾国维水污染控制工程( 下) 第二版 m 】北京：高等教育出版社， 1 9 9 9 9 】9 杨岳平，徐新华，刘传富废水处理工程及实例分析【m 】北京：化学工业出版社， 2 0 0 3 【1 0 】韩剑宏，于玲红，张克峰中水回用技术及工程实例 m 】北京：化学工业出版 社，2 0 0 4 【1 1 】许振良膜法水处理技术【m 】北京：化学工业出版社，2 0 0 1 【12 】s m 油cv ，d i g r e g o r i od ，t a l c o t trm t h eu s eo fu l t r af i l t r a t i o nm e m b r a n ef o r a c t i v a t e ds l u d g es e p a r a t i o n r i n d w a s t ec o n f ，1 9 6 9 ( 2 4 ) ：13 0 0 1310 【13 】p i e r r elc ，c h e nv ，t o n yag f o u l i n gi nm e m b r a n eb i o r e a c t o r su s e di nw a s t e w a t e r 浙江工业大学硕士学位论文 t r e a t m e n t j j m e m b r s c i ，2 0 0 6 ，2 8 4 ( 1 - 2 ) ：1 7 5 3 【1 4 】岑运华日本“水综合再生利用系统”9 0 年计划的进展概要 j 环境科学研究， 19 9 0 ，3 ( 2 ) ：5 0 5 2 15 k n o b l o c kmd ，s u t t o npm ，m i s h r apn ，e ta 1 m e m b r a n eb i o l o g i c a lr e a c t o rs y s t e m f o rt r e a t m e n to fo i l yw a s t e w a t e r s j w a t e re n v i r o n r e s ，19 9 4 ，6 6 ( 2 ) ：13 3 【1 6 】黄霞，桂萍，范晓军，等膜生物反应器废水处理工艺的研究进展 j 环境科学 研究，1 9 9 8 ，l1 ( 1 ) ：4 1 4 4 1 7 】顾平，姜立群，杨造燕中空膜生物床处理生活污水的中试研究明，中国给水 排水，2 0 0 0 ，16 ( 3 ) ：5 - 8 18 】z h a n gb ，y a m a m n o t ok s e c o n dc h a n g eo fm i c r o b i a lp o p u l a t i o na n da c t i v i t i e si na b u i l d i n gw a s t c w a t e rr e u s es y s t e mu s i n gam e m b r a n es e p a r a t i o na c t i v a t e ds l u d g e p r o c e s s 叨w a t e rs c i t e c h ，19 9 6 ，3 4 ( 6 ) ：2 9 5 - 3 0 2 1 9 】郑祥，魏源送，樊耀波，等。膜生物反应器在我国的研究进展川给水排水， 2 0 0 2 ，2 8 ( 2 ) ：1 0 5 1 11 【2 0 】张颖，顾平，邓晓钦膜生物反应器在污水处理中的应用进展【j 中国给水排 水，2 0 0 2 ，l8 ( 4 ) ：9 0 9 3 21 】b o u h b i l aeh ，a i mrb ，b u i s s o nh f o u l i n gc h a r a c t e r i z a t i o n i nm e m b r a n e b i o r e a c t o r s j s e p p u r i f t c c h n 0 1 ，2 0 0 1 ，( 2 2 - 2 3 ) ：1 2 3 1 3 2 【2 2 】吴俊奇膜生物反应器的研究现状 j 】北京建筑工程学院学报，2 0 0 4 ，2 3 ( 3 ) ： 1 1 1 5 2 3 】熊丽芳，胡兆吉，王白杨，等膜生物反应器及其发展展望阴江西化工，2 0 0 5 ， 3 ：4 5 4 8 【2 4 张树国，李咏美译膜生物反应器污水处理技术 m 】化学工业出版社北京 2 0 0 3 5 2 5 】g a n d e rm ，j e f f e r s o nb ，j u d ds a e r o b i cm b r s f o rd o m e s t i cw a s t e w a t c rt r e a t m e n t ：a r e v i e ww i t hc o s tc o n s i d e r a t i o n s 明s e p p u r i f t e c h n 0 1 ，2 0 0 0 ，l8 ( 2 ) ：11 9 1 3 0 浙江工业大学硕士学位论文 【2 6 】顾国维，何义亮膜生物反应器在污水处理中的研究和应用 m 】化学工业出 版社，北京，2 0 0 2 5 1 2 7 c h i e m c h a i s r ec ，w o n gyku r a s et ，e ta 1 o r g a n i cs t a b i l i z a t i o na n dn i t r o g e n r e m o v a li nm e m b r a n es e p a r a t i o nb i o r e a c t o rf o rd o m e s t i cw a s t e w a t e rt r e a t m e n t j w a t e rs c i t e e h n 0 1 ，19 9 2 ，2 5 ( 10 ) ：2 31 - 2 4 0 【2 8 】s u w ay ，s u z u k it ，t o y o h a r ah ，e ta 1 s i n g l e - s t a g e ，s i n g l e - s l u d g en i t r o g e nr e m o v a l b y8 1 1a c t i v a t e ds l u d g ep r o c e s sw i t hc r o s s - f l o wf i l t r a t i o n j w a t e rr e s ，19 9 2 ，2 6 ( 9 ) ：1 1 4 9 - 11 5 7 【2 9 】s t e p h e n s o nt ，b r i n d l ekj u d ds ，e ta 1 m e m b r a n eb i o r e a c t o r sf o rw a s t e w a t e r t r e a t m e n t m i n t e r n a t i o n a la s s o c i a t i o no nw a t e rq u a l i t y l o n d o n 2 0 0 0 6 3 0 】l e ej ，a l a nwy ，l e ech c o m p a r i s o no ft h ef i l t r a t i o nc h a r a c t e r i s t i c sb e t w e e n a t t a c h e da n d s u s p e n d e dg r o w t hm i c r o o r g a n i s m s i n s u b m e r g e dm e m b r a n e b i o r e a c t o r j w a t e rr e s ，2 0 0 1 ，3 5 ( 1 0 ) ：2 4 3 5 2 4 4 5 【3l 】o g n i e rs ，w i s n i e w s k ic ，g r a s m i e ka m e m b r a n eb i o r e a c t o rf o u l i n gi ns u b - c r i t i c a l f i l t r a t i o nc o n d i t i o n s ：a l o c a lc r i t i c a lf l u x c o n c e p t j 】j m e m b r s c i ，2 0 0 3 ， 2 2 9 ：1 7 1 1 7 7 3 2 】c h u ahc ，a m o ttc ，h o w e l lja c o n t r o l l i n gf o u l i n gi nm e m b r a n eb i o r e a c t o r s o p e r a t e dw i t hav a r i a b l et h r o u g h p u t j d e s a l i n a t i o n ，2 0 0 2 ，1 4 9 ：2 2 5 2 2 9 【3 3 c h a n gis ，b a gs0 ，l e ech e f f e c t so fm e m b r a n ef o u l i n go ns o l u t er e l e c t i o n d u r i n gm e m b r a n ef i l t r a t i o no f a c t i v a t e ds l u d g e j p r o c e s sb i o e h e m ，2 0 0 1 ，3 6 ( 8 9 ) ： 8 5 5 8 6 0 【3 4 】m e i r e l e sm ，a i m a rp ，s a n c h e zv e f f e c t so fp r o t e i nf o u l i n go nt h ea p p a r e n