關於膜生物反應器與汙水處理論文
關於膜生物反應器與汙水處理論文
1工程概況
為滿足陝西省森林工業職工醫院環保三同時要求，擬實施汙水處理工程，汙水處理工藝選用MBR工藝，MBR工藝將生物降解、沉澱、過濾集中為一體，減少了處理設施數量，可使執行成本降低，故障點減少，節省佔地面積。建設一座處理量為360m3/d的汙水處理站。進水水質設計引數見表1。
2工藝流程
醫院汙水進入調節池調節水質水量。在調節池內設定格柵，用以攔截汙水中的大塊漂浮物，有效減輕處理負荷，為系統的長期正常執行提供保證。汙水經調節池提升泵提升至MBR反應器，MBR反應器放置中空纖維膜元件，汙水浸沒膜元件，透過自吸泵的抽吸，利用膜絲內腔的抽吸負壓使汙水中的汙染物去除。出水經紫外線消毒後達標排放。
3工藝介紹
3.1格柵
裝置格柵1臺，用於攔截較大塊的漂浮物，以保證後續裝置的正常執行。柵渣需定期清理，可隨垃圾處理，格柵材質為不鏽鋼。
3.2調節池設計
調節池1座，用於調節水質水量，全地下鋼砼結構。調節池內設定提升泵2臺，1用1備，透過液位開關控制提升泵的啟停。水泵技術引數：流量：15m3/h，揚程：22m，功率2.2kW。水池內設定液位開關。
3.3MBR膜生物反應器
汙水由調節池提升泵打入MBR反應器，MBR內放置中空纖維膜元件，汙水浸沒膜元件，透過自吸泵的抽吸，利用膜絲內腔的抽吸負壓來執行。膜元件的材質為聚偏氟乙烯（PVDF），公稱孔徑為0.2μm，是懸浮固體、膠體等有效屏障；中空纖維膜絲較細，有較好的柔韌性，能保持較長的壽命，即使有膜絲破損的現象發生，由於膜絲內徑僅為270μm，可被汙泥迅速阻住，對處理水質完全沒有影響。
在汙水處理站內設定兩個清洗槽，定期對膜元件清洗保養。本工程採用鼓風機曝氣，除提供微生物生長所必須的溶解氧之外，還使上升的氣泡及其產生的紊動水流清洗膜絲表面，阻止汙泥聚集，保持膜通量穩定，設計氣水比為25∶1。MBR中產生的剩餘汙泥很少，定期排至汙泥池。風機HC-801S3臺，2用1備，引數：風量Q=3.33m3/min，風壓0.4kgf/cm3，功率P=5.5kW。MBR出水由自吸泵抽吸至紫外殺菌器，自吸泵出水管上安裝玻璃轉子流量計，以便於觀察水量和膜元件堵塞情況。MBR內設定浮球液位器2套，高水位開泵，低水位停泵。MBR反應器處理能力為360m3/d，箱體尺寸為5.0m×4.0m×4.0m，有效水深3.5m，採用不鏽鋼組合式水箱。
3.4紫外線消毒器
紫外線消毒是利用波長範圍是200nm～275nm的紫外線照射，使水中的各種細菌、病毒、寄生蟲、水藻以及其他病原體受到一定劑量的紫外線輻射後，其細胞組織中的DNA結構受到破壞而失去活性，從而殺滅水中的細菌、病毒以及其他致病體，達到消毒殺菌和淨化的目的，紫外線殺菌速度快，效果好，不產生任何二次汙染。經過多方面比較，本工程採用紫外線消毒，採用紫外線消毒儀一臺，照射強度為25uw/cm2～30uw/cm2，照射時間為10s。
4電器控制
動力線由院區配電房引入，用電纜供至汙水處理站控制間的控制櫃內，並作重複接地，接地電阻符合標準要求。整個系統設有失壓保護，避免停電後突然來電時電動機的自啟動，並設定有發生意外時的急停開關及異常情況下的故障報警。站內供電採用放射狀引入各用電裝置點，以提高供電的可靠性，同時各裝置用電均單管單線，訊號線路與供配電線路完全獨立，有效避免了電路之間的干擾，保證了各汙水處理裝置的正常、穩定、可靠的執行；同時為將來裝置電路的檢修和維護提供方便，可根據情況逐個檢查，而不影響汙水處理站其它裝置的執行，有效保障汙水處理效果。室外線路均採用國內知名企業的名牌電纜，以確保供電安全以及裝置的執行要求。有效、穩定、安全、可靠的控制系統，對於整個汙水處理站的正常執行起著至關重要的作用，直接關係到汙水處理的效果。
本汙水處理站電氣控制系統所用主要元器件均採用進口裝置。系統控制箱上安裝觸控顯示屏，全中文選單，可顯示完整的系統流程及裝置工作狀態，實現對系統裝置的監視、操作與控制和報警，與控制箱面板上的`按鈕同時可以對裝置進行操控，形成系統執行“雙保險”，確保其正常、可靠執行。根據工藝要求，汙水提升泵的啟停為全自動執行，均設有自動/手動控制。當選擇自動控制時，整個處理過程由PLC根據液位高低及時間程式進行控制，當選擇手動控制時，各個裝置根據需要進行人為控制。
（1）整個處理系統執行大部分由PLC自動控制來完成。
（2）提升泵的開停由水位進行控制，中水位開泵，低水位停泵。
（3）風機採用自動控制，一天切換一次。
（4）各類電氣裝置均設電路短路、過載保護裝置，以確保電器裝置安全執行。
（5）各動力裝置啟動均採用直接啟動。
（6）自控及電器裝置關鍵部件選用進口產品。
5執行效果
該工程已透過環保部門的驗收。
6工藝特點及經濟分析
6.1工藝特點
（1）消毒效果好。傳統處理工藝由於出水懸浮物濃度高，細菌與病毒可以附著或包裹在懸浮絮體中而不易被消毒劑殺滅，MBR工藝中膜元件採用中空纖維膜，屬於微濾膜的範圍，利用膜分離作用能有效攔截汙水中的細菌，減少後續消毒藥劑量；同時由於MBR出水懸浮物濃度非常低，細菌與病毒失去屏障，更易於被殺滅。
（2）出水水質穩定。膜生物反應器是膜技術與傳統的活性汙泥生化處理技術相結合而成的一種新的汙水處理工藝，以膜分離過程取代傳統工藝中的重力沉降過程，解決了傳統工藝因固體顆粒的沉降性不好而使活性微生物流失，最終造成系統失效，不能保證出水水質穩定的弊端，汙泥停留時間和水力停留時間完全分離。膜生物反應器對於來水水質的變化和執行情況的變化均有很強的適應性，最終能很好的完成固液分離過程，保證出水水質的穩定。
（3）高處理能力。超濾膜截留了絕大部分微生物，使得反應器中微生物種類和總量都非常豐富，反應器中維持高MLSS，低F/M，能使有機物深度氧化，減少剩餘汙泥的排放。反應器能夠同時進行硝化與反硝化作用，成功地除氮，汙泥保留時間相當長，從而完全保留體系中緩慢生長的硝化細菌。
（4）工藝流程簡單。傳統工藝包括物化、生物+物化、生物+生物+物化、活性炭深度處理等幾種型別，而膜生物反應器與物化法相比，可以節省物化法昂貴的藥費、電費；將它與傳統生物處理相比，可將生物處理流程中的曝氣池、二沉池和汙泥濃縮池等煩瑣的單元集MBR池與一體，然後將膜浸沒到MBR池中，生化過濾後出水，工藝簡單易於管理。
（5）節省佔地。由於工藝流程簡單，處理單元少，水力停留時間小於傳統活性汙泥法，所以池容小，結構緊湊。與傳統處理中採用的活性汙泥法或接觸氧化法相比，佔地是傳統水處理的1/4～1/2。
（6）易於實現全自動控制。整機能夠實現自動間歇執行，系統泵閥自動遵照程式啟停，設有水位自動控制、膜汙染控制、故障報警等控制面板，集中模組化，便於觀察。
（7）低投資、低執行。由於裝置少工藝簡單，所以一次性建設成本和長期執行費用都要低於傳統汙水處理設施，並且省去絮凝等昂貴的藥費。
6.2經濟分析
MBR系統的裝機總容量約為35.5kW，執行功率為21.6kW，執行電耗為1.39(kWh)/m3[電費按0.85元/(kWh)計]，執行費用約為1.18元/m3。