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污水处理核心工艺介绍

1、工艺原理

在一种流体相内或两种流体相之间，有一薄层凝聚相物质将流体相分隔成两部分。该薄层物质就是所谓的“薄膜”，简称“膜”。当一定的推动力作用于膜两侧时，膜能按照物质物理化学性质使物质进行分离。

膜-生物反应器是一种膜技术和污水生物处理技术**结合产生的废水处理新工艺，与传统工艺相比具有如下优点：

1、置于MBR池内的平板膜组件取代了传统的沉淀池，达到泥水分离的效果。此外，膜组件不仅能够高效地进行固液分离，而且出水性质不再依赖于活性污泥的沉降特性，克服了常规活性污泥法中容易发生污泥膨胀的弊端，系统的操作比常规污水处理工艺大为简化。出水水质明显优于传统工艺，出水悬浮物和浊度接近于零，可以直接排放或进行回用。

2、生物反应器内能维持高浓度的微生物量，处理装置容积负荷高，占地面积小。

3、有利于增殖缓慢的微生物的截留和生长，系统硝化效率得以提高。也可增加一些难降解**物在系统中的水力停留时间，有效地将分解难降解**物的微生物滞留在反应器内，有利于难降解**物降解效率提高。

4、膜-生物反应器一般都在高容积负荷、低污泥负荷下运行，剩余污泥产量低，降低了污泥处理费用。

5、采用化学加药除磷方式，针对除磷问题，将化学除磷和膜分离原理进行优化组合，强化了除磷效果，减少了化学药剂投加量，有效克服了吸附法和化学法的缺点，减少了排泥量。

6、易实现自动控制，操作管理方便。

工艺设计

设计流程

推荐工艺

A/O膜-生物反应器（Membrane Bioreactor，MBR）是将膜分离技术与生物处理单元相结合的水处理新技术。整个反应系统主要由核心膜组件、主体反应器、出水系统、曝气系统、清洗系统等组成。它以高效膜分离代替传统活性污泥法工艺中的二沉池，省却了传统活性污泥法中二沉池浓缩后剩余污泥的回流，相比于传统工艺MBR还具有以下优点：

膜组件能高效地实现固液分离，分离效果好于传统的沉淀池，*顾虑污泥膨胀，出水水质良好且稳定，以城市污水为进水时，膜出水可以直接回用；

 由于膜的高效截留作用，可使微生物完全截留在生物反应器内，实现反应器水力停留时间和污泥龄的完全分离，使运行控制更加灵活稳定；

膜-生物反应器能在高的污泥浓度下运行，抗水质波动能力强，容积负荷高，占地面积小；

长污泥龄有利于增殖缓慢的微生物的截留和生长，系统硝化效率得以提高。也可增加一些难降解**物在系统中的水力停留时间，有效地将分解难降解**物的微生物滞留在反应器内，有利于难降解**物降解效率提高；

膜-生物反应器可以在高容积负荷、低污泥负荷下运行，剩余污泥产量低，降低了污泥处理费用；

建设周期短，施工费用省，安装灵活，并且根据不同处理规模可以灵活调整，易于标准化和设备化。同时，普通生物处理工艺改造为MBR也较为方便；

易实现自动控制，操作管理方便。

膜-生物反应器相较于传统工艺，具有上述7大优势，但传统概念上认为MBR的投资建设成本较高。然而，随着土地价格增长、膜组件价格的下降、膜性能的改善，膜-生物反应器的投资已经和常规工艺相当，当应用在现有工艺的升级改造上，投资甚至还可低于常规工艺。

目前，膜-生物反应器在小规模污水处理上也已经得到了广泛的应用在出水水质要求高、占地面积小的地区更是体现处理常规工艺无法替代的优势。

在除磷方面，如前文所提，根据本工程的出水要求，生物除磷很难达到，同时对于MBR工艺又考虑一下几方面因素：

由于出水水质较高，出水总磷需要达到1mg/L以下，因此单靠生物除磷较难稳定满足要求。

由于场地受限，因此应尽量减小占地。

生物除磷效率高低的主要影响因素是整个系统的泥龄，除磷效果好，则需要选择相对较短的泥龄，这与冬季低温时，需要延长泥龄来确保硝化效果相矛盾。

处理规模较小，整体的药剂投加量也相对较小。

因此，统筹考虑整个系统的稳定运行及技术经济可行性，工艺选择采用化学除磷。

综上，从水质达标的稳定度、占地面积、施工及运行管理角度而言，A/O MBR工艺更适合用于“一级B”达标工艺。

图5.1 污水处理设备工艺流程图

工艺流程介绍

本污水处理设备自调节池进水至膜出水。

其中各处理单元的功能如下：

调节池：均匀水质和水量，抵御水质、水量对处理设备造成的冲击负荷。

缺氧池：利用微生物降解**物，同时进行反硝化，达到去除总氮的目的。

MBR池：通过微生物代谢活动，去除水中**污染物；设置曝气管，除供给微生物活动所需要的氧气，还对膜面进行冲刷，有效控制膜污染；

膜单元：进行分离作用，去除悬浮颗粒物、病菌等有害微生物；

除磷系统：通过投加化学药剂，达到去除总磷的目的；

化学清洗系统：当平板膜组件受到污染时对其进行在线化学清洗；

加药消毒系统：对膜出水进行加药消毒，保证出水达到排放标准；

污泥处理：污泥经浓缩脱水后排放至化粪池。

污泥处理工艺选择

传统污泥处理工艺一般都适用于具有一定规模的污水处理厂或配套大型污水处理设施，由于本项目处理规模较小，且MBR工艺本身污泥产率系数低，污泥产量少，因此选择占地面积小，处理效果好的平板膜污泥同步浓缩消化（MSTD）技术，配套主体MBR工艺，实现污泥减量90%以上。

MSTD技术，是将每日产生的剩余污泥全部集中在反应器内，通过膜将剩余污泥中的水分过滤，实现污泥的体积减量；同时利用微生物和后生动物的活动，实现污泥的消化和减量，zui终实现污泥的总量消减。

配电及设备控制

设计原则

为确保安全，本设计为三相五线制线路(采用TN-S系统)，电源进线侧接零线N与接地线PE相连。所有水处理系统的设备金属外壳均与PE线相连。

为使污水设备调试后正常运行，确保出水水质，本系统的低压供电系统采用双进线，即设置一路备用电源，采用人工切换。

控制方式

根据工艺要求，对水泵、鼓风机等系统中的主要环节进行集中控制，有关水池采用液位开关计传递讯号，以达到自动控制目的。

所有加药设备配套加药量控制设备，可根据实际情况调整加药量。

一旦自动控制失灵或变更使用工艺所需时，本系统可进行手动控制，以信号灯观察运行正常与否。

为了减少操作的劳动强度，并实行操作自动化、机械化，要求水泵、鼓风机能定时自动切换；当其中一台发生故障时，能进行声、光报警，并自动切换至另一台工作。当水池内水位达到zui低水位以下时，水泵会自动停止工作。

1）根据监测仪表传递的信号，自动控制相应设备的动作。

2）备用设备之间可定时自动切换。

3）对于间歇运行的设备，通过继电器控制定时运行。

4）相关设备实现联动功能。

配电管线

动力线管采用厚壁焊接钢管。管子联接必须焊跨接，良好接地。所有配出线用BV塑铜线。

生物处理的可行性分析

1、悬浮物的去除及分离

一般采用物理方法——主要通过格栅拦截、设置沉砂池等手段去除废水中大块悬浮物和砂粒等物质。污水中的无机颗粒和大直径的**颗粒靠自然沉淀作用就可去除，细小直径及胶体**颗粒靠微水解及生物降解作用去除，而小直径的无机颗粒（包括尺度大小在胶体和亚胶体范围内的无机颗粒）则要靠活性污泥絮体的吸附、网罗作用，与活性污泥絮体同时沉淀去除。

出水悬浮物浓度不单涉及到出水SS指标，且出水的BOD₅、COD等指标也与之有关。这是因为组成出水悬浮物的主要活性污泥絮体，其本身的**成份就很高，因此较高的出水悬浮物含量会使得出水的BOD₅、COD均增加。因此，控制污水厂出水的SS指标是zui基本的，也是很重要的。

为了降低出水中的悬浮物浓度，在普通活性污泥法工艺中采取适当的措施，例如采用适当的污泥负荷以保持活性污泥的凝聚及沉降性能，采用较小的二次沉淀池表面负荷，采用较低的出水堰负荷，充分利用活性污泥悬浮层的吸附网罗作用等。在再生水回用处理工艺方案选用合理、工艺参数取值适当和单体设计优化的条件下，活性污泥法工艺完**够使出水SS指标达到20mg/L以下。

2、**污染物的可生化性分析

污水中**污染物主要以BOD₅、COD表示，它们的去除主要是靠微生物的吸附作用和生物代谢作用，然后通过对泥水分离来完成的。

活性污泥中的微生物在有氧的条件下将污水中的一部分**物用于合成新的细胞，将另一部分**物进行分解代谢以便获得细胞合成所需的能量，其zui终产物是CO₂和H₂O等稳定物质。在这种合成代谢与分解代谢过程中，溶解性**物（如低分子**酸等易降解**物）直接进入细胞内部被利用，而颗粒**物则首先被吸附在微生物表面，然后被酶水解后进入细胞内部被利用。由此可见，微生物的好氧代谢作用对污水中的溶解性**物和非溶解性**物都起作用，并且代谢产物是无害的稳定物质。因此，可以使处理后污水中的残余BOD₅浓度很低。

BOD₅/COD值是鉴定污水可生化性的zui简便易行和zui常用的方法，一般认为BOD₅/COD>0.40可生化性较好，BOD₅/COD<0.3较难生化，BOD₅/COD<0.25不易生化。

城市污水的可生化性，与污水的成分有关。对于那些主要是生活污水及其成分与生活污水相近的工业废水组成的城市污水，这种城市污水的BOD₅/COD比值往往接近0.5甚至大于0.5，其污水的可生化性较好，*设置特殊处理构筑物，其出水COD值即可控制在较低的水平。本工程进水BOD₅/COD＝200/400=0.5，可生化性较好，可以采用生化处理方法去除**物。