MBR中控纖維膜生產(chǎn)廢水處理設(shè)計(jì)及工程應(yīng)用

楊健雄

（中國電建集團(tuán)昆明勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，云南 昆明 650000）

1 前言

隨著我國城市化進(jìn)程及工業(yè)的加速發(fā)展，大量生活及工業(yè)污水流入江河、湖泊或地下水中，對水體造成嚴(yán)重污染，影響了漁業(yè)用水和生活用水，因而城市污水處理廠的提標(biāo)改造工程應(yīng)運(yùn)而生。MBR超濾膜分離技術(shù)提供了一種解決方案，與傳統(tǒng)的污水處理方法相比，膜分離裝置取代了傳統(tǒng)的二沉池和三級處理工藝，從而獲得了高質(zhì)量的出水，解決了傳統(tǒng)環(huán)保污水處理設(shè)備出水水質(zhì)不能滿足中水回用要求的問題。目前，該技術(shù)主要應(yīng)用于飲用水供水終端、地表水處理、海水淡化和污水回用等水質(zhì)處理。

MBR膜組件的應(yīng)用前景帶來了前所未有的生產(chǎn)擴(kuò)張，導(dǎo)致大量生產(chǎn)廢水成為城市污水的重要組成部分。MBR中控纖維膜的生產(chǎn)廢水中有機(jī)物濃度高，生化性較差，直接排放至城市管道，對下游生活污水廠的運(yùn)行帶來不利影響。本文主要通過水質(zhì)調(diào)研、工藝設(shè)計(jì)、調(diào)試運(yùn)行等幾方面論述MBR膜生產(chǎn)廢水的處理，使其可以達(dá)標(biāo)排入城市管網(wǎng)。

2 水質(zhì)情況調(diào)研

昆明某MBR膜企業(yè)，以PVDF為原料，生產(chǎn)中控纖維膜。廠區(qū)雨水、生活污水、生產(chǎn)廢水分類收集排放。生產(chǎn)廢水中含有高濃度的有機(jī)污染物，主要污染物為DMAC（二甲基乙酰胺）[1]，含有少量的PVA（聚乙烯醇）、PEG（聚乙二醇）等。通過對生產(chǎn)工藝水進(jìn)行調(diào)查，其排水情況見表1。

表1 排水統(tǒng)計(jì)

通過對總排口水質(zhì)連續(xù)監(jiān)測，得到總排水?dāng)?shù)據(jù)，見表2。

表2 總排水水質(zhì)數(shù)據(jù)

根據(jù)要求，生產(chǎn)廢水處理后達(dá)到《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ 3082-99），具體指標(biāo)值見表3。

表3 總排水水質(zhì)數(shù)據(jù)

3 廢水處理工藝設(shè)計(jì)

廢水中主要含有DMAC（N，N，二甲基乙酰胺）有毒難降解物質(zhì)，水質(zhì)檢測表明：排水屬于高濃度有機(jī)廢水，生化性較差。經(jīng)取水監(jiān)測，原有的水解酸化池經(jīng)預(yù)處理后，污水生化性的改善效果不佳，進(jìn)入好氧池中的污水含有不可降解的有機(jī)物濃度仍然較高，因而出水超標(biāo)。結(jié)合污水特點(diǎn)及設(shè)計(jì)規(guī)范，高濃度污水前端采用UASB厭氧反應(yīng)器[2]處理，在能去除COD的同時(shí)，提高了出水的生化性。通過后端A/O工藝可去除大量有機(jī)物，并同步去除了總氮，后端采用MBR膜組器進(jìn)行過濾出水。經(jīng)設(shè)計(jì)復(fù)核，在原有工藝基礎(chǔ)上，把水解酸化池改為調(diào)節(jié)池和沉淀池，新增UASB厭氧塔，其中把二沉池改為MBR膜反應(yīng)器[3]，增加好氧時(shí)間，促進(jìn)硝化反應(yīng)，其工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程圖

3.1 UASB設(shè)計(jì)

UASB由污泥反應(yīng)區(qū)、氣液固三相分離器（包括沉淀區(qū)）和氣室三部分組成。在底部反應(yīng)區(qū)內(nèi)存留大量厭氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥層。污水通過潛污泵提升至UASB厭氧反應(yīng)塔中，底部采用穿孔補(bǔ)水管補(bǔ)水，使要處理的污水從厭氧污泥床底部流入，并與污泥層中的污泥進(jìn)行混合接觸，使污泥中的厭氧微生物分解污水中的有機(jī)物，通過水解、酸化、產(chǎn)氣三個(gè)反應(yīng)階段，把有機(jī)物轉(zhuǎn)化為沼氣。沼氣以微小氣泡形式上升，碰撞合并，逐漸形成較大的氣泡并進(jìn)入三相分離器后排出，經(jīng)收集處理后再進(jìn)行燃燒處理。沉淀至三相分離器的污泥沼著斜壁滑回厭氧反應(yīng)區(qū)內(nèi)，使反應(yīng)區(qū)內(nèi)積累大量的污泥。厭氧池出水進(jìn)入沉淀池進(jìn)行固液分離后，進(jìn)入后端A/0+MBR處理單元。UASB反應(yīng)器產(chǎn)生的污泥定期排入污泥貯池中，采用環(huán)衛(wèi)車定期清運(yùn)。UASB工藝流程如圖2所示。

圖2 UASB工藝流程圖

3.2 A/O+MBR設(shè)計(jì)

A/O即缺氧-好氧工藝，能有效降解有機(jī)物，且具有脫氮功能。原理是在好氧池鼓風(fēng)條件下，使水中的氨氮在硝化細(xì)菌作用下轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，再通過硝化液回流至缺氧池，使反硝化細(xì)菌把硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)馀欧?，達(dá)到除氮的目的。MBR膜池用于尾端處理，膜能夠截住混合液中的活性污泥和大分子物質(zhì)，并分離出清水，代替了傳統(tǒng)的二沉池，優(yōu)點(diǎn)是占地小，自動(dòng)化程度高，出水穩(wěn)定。

UASB系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)參數(shù)見表4。

表4 設(shè)計(jì)參數(shù)

本工程格柵井、調(diào)節(jié)池、UASB、沉淀池、缺氧池、好氧池、膜池，其中除地上UASB罐體外其他均為地埋式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。以總進(jìn)水60方/天計(jì)算，各單體停留時(shí)間見表5。

表5 各單體停留時(shí)間

4 工藝調(diào)試

4.1 UASB系統(tǒng)調(diào)試

投加厭氧污泥為啤酒廠厭氧段脫水前的污泥，采用罐車投加，投加量為20 m3，預(yù)計(jì)COD的濃度為2 000 mg/L左右。培養(yǎng)污泥階段包括微生物的選擇、馴化直至最終的顆粒化。這一階段的進(jìn)水水力負(fù)荷及有機(jī)負(fù)荷逐步提高直至最終的設(shè)計(jì)負(fù)荷，可分為5個(gè)負(fù)荷階段提高，分別是從2.0 kg/m3·d，4 kg/m3·d，6 kg/ m3·d，8 kg/ m3·d，直至達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷。進(jìn)水量每次變動(dòng)應(yīng)穩(wěn)定運(yùn)行6～8天，或每個(gè)負(fù)荷階段處理率達(dá)到80%左右時(shí)進(jìn)入下一負(fù)荷階段。UASB系統(tǒng)調(diào)試成功后，再進(jìn)行A/O+MBR的調(diào)試。

UASB整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試時(shí)間為50天，檢測MLSS約為7 000 mg/L，污泥呈黑色，SV30約50%，污泥形狀良好；觀察產(chǎn)氣量較大。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，連續(xù)監(jiān)測3天進(jìn)出重要水質(zhì)，平均指標(biāo)見表6。

表6 UASB進(jìn)出水水質(zhì)

4.2 A/O+MBR組合工藝調(diào)試

間歇培養(yǎng)生化污泥：好氧池重新進(jìn)入2/3有效容積的污水并投入適量菌種接種，接種物為城市污水處理廠的活性污泥或相關(guān)廢水處理廠的活性污泥。通入污水的同時(shí)開動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)必須連續(xù)供氣，不能間斷?？刂瞥匾喝芙庋踉? mg/L左右。悶曝1～2天后靜止1～2 h，排出1/2的上清液。然后通入部分新污水，再次悶曝。如此循環(huán)進(jìn)行間隙培養(yǎng)污泥，每個(gè)周期檢查污泥濃度一次。悶曝期間要間隙開啟膜池至缺氧池的混合液混流泵，回流量控制在40%左右。

連續(xù)培養(yǎng)：當(dāng)曝氣池內(nèi)有一定的活性污泥時(shí)（約1 000 mg/L）可以連續(xù)培養(yǎng)。連續(xù)培養(yǎng)開始時(shí)采用小流量的連續(xù)進(jìn)水和出水。當(dāng)活性污泥濃度約為1 500～4 000 mg/L，且出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)后才可調(diào)整出水量，出水量達(dá)到額定值后可轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。最佳污泥濃度為5 000～8 000 mg/L。

5 運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

本項(xiàng)目生活污水膜池初始投泥濃度為2 000 mg/L，運(yùn)行水溫為15～20 ℃時(shí)，正常運(yùn)行時(shí)監(jiān)測MLSS為5 210 mg/L，SV3035%，連續(xù)三天監(jiān)測總進(jìn)水、總排口出水及UASB出水，見表7。

從表7可以看出，（1）總進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)較為穩(wěn)定，基本和設(shè)計(jì)初期調(diào)研數(shù)值吻合，設(shè)計(jì)和實(shí)際相吻合，污水站運(yùn)行也趨于穩(wěn)定；（2）UASB厭氧塔對高濃度有機(jī)廢水有較好的處理效果，處理效果接近80%，結(jié)合表6可以發(fā)現(xiàn)UASB對總氮去除率較低，對氨氮會(huì)略微增加；（3）總排口水質(zhì)滿足處理后達(dá)到《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ 3082-99）。

表7 總進(jìn)水、總排口出水及UASB出水質(zhì)

6 結(jié)論與建議

（1）采用UASB+A/O+MBR組合工藝處理高濃度含DMAC有機(jī)廢水，總排口水質(zhì)處理后滿足《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ 3082-99）。

（2）尾端出水采用MBR工藝，出水SS濃度低、水質(zhì)透明，優(yōu)于國家一級A標(biāo)準(zhǔn)；

（3）UASB厭氧塔對DMAC有機(jī)廢水預(yù)處理較為有效，COD的去除率接近80%，BOD5的去除率為60%左右，且提高了出水的生化性。

（4）考慮到A/O+MBR池的污水生化性B/C約為0.3左右，生化性不是太高，如果把廠內(nèi)生活污水混入生產(chǎn)廢水，能整體提高進(jìn)水的生化性，出水水質(zhì)應(yīng)該會(huì)更好。