采用膜生物反应器技术进行工业污水处理

采用膜生物反应器技术进行

      工业污水处理

     摘要:在10年以前由德国汉斯琉泊公司开发的VRM转盘膜生物反应器引入市场之后，已在欧洲许多工业污水处理领域进行了一些项目此外，目前还正在对许多工业项目(例如:屠宰场、酿酒厂、鱼肉加工业、造纸业招致)进行中试实验，为这些特殊工业污水的处理应用确定装置设计参数。

    本文介绍了采用HUBER翻莫生物反应器在进行工业污水处理时的一般处理装置和工艺流程。除了膜生物反应器之外，调节平衡池和预处理系统，例如机械过滤和气浮装置也属于整个处理系统二这些装置部件对于膜处理装置的整体运转功能来说十分重要，可以保证产生高质量的渗滤液，同时尽可能降低处理运转费用和设备保养费用。

    关键词:浸没式膜生物反应器 回收利用 工业废水处理 精细格栅 真空旋转膜膜  清理盒

    一、导言

    在水处理上业中，膜技术在最近10多年来起着愈来愈重要的作用。例如，采用反渗透装置进行海水淡化处理，采用膜处理装置进行自来水处理，以及在纺织工业采用膜技术进行污水处理等。

    即使在传统的生物污水处理领域，也成功有效地采用了这些膜处理技术。此时，通过采用膜过滤装置可以替代二沉池，从而保证流入接受水体的出水是无菌排放液体，当然也可以再生处理成工业用水而进一步回收利用。

    与传统的生物污水处理工艺比较，除了能够产生无固体颗粒的渗滤液之外，膜生物反应器还具有一些其他优点，图1显示了这一处理工艺的主要优点。

    膜生物反应器处理工艺主要具有以下优点，最近一些年被逐渐广泛应用;

    占地少，可省去二沉池;

    生化曝气池结构紧凑，因为池内细菌固含量很高;

    在已建造的污水处理厂，通过后配置膜过滤装置可提高处理效率;

    即使在污泥性质十分困难的情况下，也能保证产生无固体颗粒渗滤液体，可以100%的截留活性污泥;

    膜处理装置的出水几乎无菌，因此不需要配置消毒装置，如紫外线或臭氧消毒装置;

    因为出水质量高，可以直接回收利用(例如，作为厕所冲洗水、绿化灌溉用水和道路冲洗用水)。

    二、HUBER处理装置和处理方案

    膜生物反应器只是整套处理方案中的一个组成部分。整套处理方案是由多个工艺处理步骤组成，在前二个处理步骤中必须对污水进行预处理，使得后续的生物降解处理工艺可以顺利进行，避免污水中含有的固体杂物损坏后续处理部件:鉴于这些原因，整套污水处理装置一般有以下工艺处理步骤组成:

    1、采用过滤装置进行机械性污水过滤处理，过滤筛缝一般是在1mm和3mm之间。

    2、缓冲平衡池，用于平衡高峰流量和污水浓度的波动。

    3、物理化学处理，例如分离污水中的油脂和乳化物质。

    4、采用膜生物反应器进行生化污水处理。

    5、采用污泥浓缩机和/或污泥脱水机对剩余污泥进行浓缩脱水处理，或进一步进行干化处理和后处置。

    以下是具体的处理方案。

    1、对污水进行机械性预处理

    过滤装置的任务是将污水中的粗大固体杂物分离取出。对于膜生物反应器来说，对机械性预处理的要求很高。其中不同类型超滤膜对机械性过滤处理的要求也不一样，相对于板式过滤膜来说，中空钎维膜对毛发物质十分敏感，要求对污水进行跟精细的过滤处理。一般来说，中空钎维膜的供货商要求过滤筛网空隙是在0.5-1mm，这样才能避免钎维毛发物质在面条膜内产生成辩物质:向板式膜相对不敏感，污水过滤时采用3mm网孔板或1mm筛缝过滤装置便已足够。在图2中显示了各种类型的污水过滤装置。

    2、讨污水进行物理/化学预处理

    在处理工业污水时，在生化处理之前经常采用气浮装置将油脂/油分离去除。如果油脂和/或油是以乳化液形式存在，则为了提高气浮装置的处理效率，还必须投加化学药剂(见图3)。

    通过将污水中难以分解油脂物质分离去除，可以大量降低后续生化处理的负荷。从构筑物角度，工艺流程技术和经济处理效益分析，这措施可以带来以下好处：

    (1)通过降低进水污染物浓度，可以减少生化曝气池的体积，减少曝气装置的配置数量，所选用的曝气鼓风机规格也相应变小。

    (2)减少一设备投资费用。

    (3)降低电耗，从而减少曝气处理的操作费用。

    (4)在生化曝气池内的曝气搅拌装置和膜过滤装置受到保护。

    相反，增加气浮处理装置会自然产生以下操作费用:

    (1)根据情况有时必须投加化学药剂。

    (2)根据情况有时必须建造放置气浮装置的机房。

    (3)增加相应的保养工作量

    因此，必须根据项目性质和具体情况，分析经济运转费用情况，并进行综合考虑，选择哪一种处理方案，消费哪些操作物质，能更为经济有效地处理污水。

    3、膜生物反应器

    膜生物反应器(MBR)一般是由两部分组成:即通过活性污泥对有害污染物质进行生物降解和采用超滤膜组件进行固液分离。为了向活性污泥絮凝块提供足量的氧气，在曝气池底部安装大量曝气装置，用于产生和分布细泡

空气。

    在曝气池内的活性污泥浓度一般被控制在10-15g/1DS范围之内。更高的污泥浓度变得毫无意义，否则曝气池内的曝气装置变得相当昂贵复杂。污泥负荷一般被设置在小于0.1kgBOD/kgDS每天。生化处理池的体积必须按硝化作用和污泥稳定化进行设计，也就是说，污泥泥龄是设置在20一25天范围之内。

    膜过滤组件一可以直接安装在曝气池内，也可安装在单独分隔的过滤池/箱之内(图4)二在般情况下，膜处理装置是安装额外建造的过滤池内，这样便于进行保养工作。但有时因为种种原因，膜处理装置也可以直接安装在生化曝气池内。此时，在曝气池的上部必须配置天车，便于将膜装置吊出，进行保养上作。

    在图5内显示了真空旋转膜处理装置(VaCLlElm  Ro，ation Mcmbranc, VRM)的土作原理。真空旋转膜处理装置(VRM)是板式膜处理装置，板式膜环形安装在旋转中轴之上。通过一台安装在液面之上的驱动电机，环形膜板以1一2 U/min转速缓慢运转工作。

    装置在旋转工作期问，水泵通过超滤膜抽吸液体(渗滤液)。此时，在膜内会产生一定负压(穿膜压力)。

    渗滤液被收集在集液管内，然后通过渗滤液轴承离开装置。因为负压抽吸会在膜表面上形成固体物累积层，必须采用冲洗空气进行清理。因此在装置中轴区域配置空气冲洗管道，对膜表而进行清理。因为膜板是旋转工作，可将空气冲洗棒安装在转盘中央部位。因为只是对膜板的“一半高度”进行清理，这种安装方式可以减少大量冲洗空气量。

    整块转盘是由6或者8块膜组件组成，每一膜组件的面积约为6m²。根据项目要求，单台装置安装的转盘组件数量最多可达60个盘片，最大膜而积可达2880m²。

    当污水流量很小，即每天污水产量小于45m3/h时，可以采用盒式膜处理装置(Membrane Clear Box,  MCB)。这种膜处理装置的工作原理和VRM膜处理装置类似，即采用水泵产生穿膜压力，并通过超滤膜抽吸渗滤液，膜板清理也是采用冲洗空气。但与VRM膜处理装置不同，MCB膜处理装置是固定安装在地板上，不能旋转运动。

    4、剩余污泥处理

    在任何一个生化污水处理装置内都会产生剩余污泥，必须进行后处理，在MBR装置内也不例外。因此在设计污水装置之前就应该考虑如何对这些污泥进行处理和处置。就目前中国情况来说，一般的处理途径是：

    (1)在污水处理厂内采用机械浓缩机和机械脱水机对剩余污泥进行浓缩脱水处理。然后将脱水污泥外运，进行堆肥发酵，农用和填埋处理。在多数污水处理厂内，只是进行这种类型的污泥处理，而不进行污泥处置。

    (2)也有在少数人型污水处理厂内进行整套污泥处理和处置。剩余污泥在经过机械性浓缩处理之后，进行厌氧发酵，并通过沼气发电机进行产电。在产电过程中产生的废热用于对脱水污泥进行热干化处理。当然，这一过程相对复杂，一般只是适合运用于大型污水处理厂。

    三、整套膜生物反应器处理工艺的应用情况

    原则上说，只要污水能够生物降解，则l以上描述的处理工艺可以运用到所有下业污水处理领域。但有一点必须指出:抽屉里存放的现成处理方案根本不存在，必需根据用户情况进行量体裁衣，具体设计。

    对于每一个污水处理项目，必须事先进行仔细调查，甚至进行中试实验。有些试验甚至需要几周时间。通过事先详细规划，不仅能够选择准确的机械设备和曝气池体积，用户单位也能准确地了解消耗品的用量，保养工作量和出水品质。调查规划的主要目的就是了解这些结果，并作为大型装置选型设计的依据。

    在以下列出的工业行业内，可以成功有效地进行中试实验，实现对整个项目的规划设计:

    食品工业:鱼肉加工业，大型面包业，奶制品工业;

    饮料工业(茶汁抽提液);

    啤酒酿造业;

    纺织品加上业;

    造纸业;

    化工工业;

    宾馆旅店。

四、总结

    在最近几年来，膜生物反应器(MBR)技术在许多工业污水处理领域已被成功应用。与传统污水处理工艺相比较，最明显的优点是占地小，处理之后的污水不含固体颗粒，可被再生回收利用。

    膜生物反应器只是整套处理工艺中一个组成部分。对于整套工业污水处理系统来说，除了采用机械性过滤装置和气浮装置进行预处理之外，剩余污泥的处理和处置也属于污染处理方案的内容。只有全盘考虑，并对整套处理系统进行精密设计，这样才能在达到处理目的的同时，使装置的处理成本降低至最低点。

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