MBR工艺在北小河污水处理厂改扩建工程中的应用 4页

器环境保护工程EnvironmentalProtectionEngineeringMBR工艺在：lEd,河污水处理厂改扩建工程中的应用沈维勇(北京市市政三建设工程有限责任公司，北京100045)摘要：MBRT艺是近年来国内外的研究热点，是微滤(MF)、超滤(UF)或纳滤膜分离技术与传统活性污泥工艺有机结合而成的新型污水处理T艺，它以出水水质好、结构紧凑和产泥率低等特点在污水处理领域发挥着越来越重要的作用。文章介绍了MBR工艺及其与UCT、RO工艺组合在北小河污水处理厂改扩建及再生水利用工程中的应用。关键词：污水处理；MBR；UCT；RO反渗透中图分类号：X703．1文献标志码：B文章编号：1009—7767(2010)02-0114卸14ApplicationofMBRProcessinReorganizationandExpansionProjectofBeixiaoheSewageTreatmentPlantShenWeiyonglMBR工艺原理膜一生物反应器(MBR)将生物处理工艺与膜分离工艺有机结合，由膜组件代替二沉池进行固液分离，这样不仅可以将二沉池无法截留的游离细菌和大分子有机物完全阻隔在生物反应池内，提高悬浮同体的去除效率．而且延长了硝化菌等生长缓慢的细菌在反应器中的停留时间．从而提高了硝化效率和难降解有机物的分解效率。该工艺克服了传统工艺出水水质不稳定、污泥容易膨胀等问题。MBR相对于传统方法的最大优点是可以有效地保持污泥活性。这是因为MBR对大于膜孔径的高分子微生物和絮状物颗粒等有很好的截流作用，有利于产生较高的污泥质量浓度，从而加快生化反应速率。其优点主要体现在以下几个方面【1q：1)较好的出水水质。可以去除包含有机物和悬浮物在内的大量杂质和病毒、细菌等，具有优良的消毒特性。2)污泥截留容易控制，有效达到泥水分离的要求。3)水力停留时间和固体停留时间分离．使运行更稳定。4)MBR利用紧凑的膜组件代替占地面积较大的二沉池，大大减小了构筑物的占地面积。5)传质效率高，氧转移效率可高达60％左右。6)模块化。容易升级改造，易于实现自动控制，操114啼荭敏求一∈T2010No．2(Mar．)V01．28作管理方便等。用作污水处理的MBR工艺．是微滤(MF)或超滤(UF)膜分离技术与传统活性污泥工艺有机结合而成的新型污水处理工艺，以出水水质好、结构紧凑和产泥率低等特点在污水处理及回用中发挥着越来越重要的作用[3-4]。MBR对污染物的去除率分别为：COD>90％、BOD5>95％、SS=100％，出水浊度小于0．2NTU，可完全满足RO或NF对进水水质的要求is]。2MBR的分类根据膜组件放置位置的不同可以将MBR分为分体式和一体式2种(见图1)。t1I厘巧l一==当r，＼／生物反应嚣-)分憎试肿R图1按膜放置的不同方式对MBR分类分体式可以获得较大的进水压力，但耗能要远大于一体式。泥水混合物从反应器内部被抽吸到膜组件上，部分过滤成出水，其他回流到生物反应器；一体式不需要循环泵，曝气装置位于膜组件下方，起到为污\n泥微生物提供所需氧气和清洗膜面沉积物的作用。一体式中液流过滤相当于分体式的错流过滤。与分体式比。一体式需要较小的抽吸压力。一般在100kPa以下。分体式的膜组件与反应器通过泵与管线连接，互相干扰小，易于分别控制，膜组件也易于清洗、更换或增设．但混合液经泵送后易失活，且动力消耗大，运行费用高。一体式的膜组件浸没在生物反应器中，由于曝气器位于膜组件下方，当混合液随气流向上流动时，在膜表面产生的剪切力可迫使胶体颗粒离开膜表面，让水透过。一体式能耗小，工作压力小，易于在原有设施基础上实现技术改造，减少改造成本和占地面积。但一体式膜组件在清洗时需要更大的压力，给膜丝带来更大的负荷。所以通常分体式膜丝寿命比一体式长。3MBR应用实例3．1工程概况北京市北小河污水处理厂改扩建及再生水利用工程是北京市污水处理和资源化的重要T程项目。建设总规模为10万m3，d。该工程分为：改造现状4万m3，d污水处理设施和新建6万m3，d污水处理设施。改造后的设施出水质量将达到城镇污水处理厂一级B标准，并排人北小河：新建的设施出水水质将达到一次回用要求。并向北小河流域的亚云村、大屯开发区以及奥林匹克公同地区提供城市绿化、住宅区冲厕用水等市政杂用水，向太阳宫热电厂提供工业冷却水，向该区域内的奥运湖、南湖渠公园、太阳宫公园、鸿华绿苑运动休闲园等河湖水系定期提供补、换水，尤其是向奥运公园中心区提供1万m3／d的高品质再生水。北小河赫一圃橱渣幡环境保护工程器EnvironmentProtectionEngineering污水处理厂总占地面积6hm2，扩建部分(6万m3／d)可用地仅1．7hmz(包括清水池及配水泵房)。该丁程的实施对于奥运建设项目、北京市景观水体的建设和污水资源化有着重要的意义。3．2工艺流程3．2．1原工艺流程及其改造原北小河污水处理厂一期设计处理规模4万m3／d。采用A／O工艺。北小河污水处理厂占地面积6万m2，服务面积30km2．其工艺流程见图2。图2原北小河污水处理厂工艺流程图改造部分(4万m3，d)是将原有工艺改造成为具有脱氮除磷功能的AVO工艺(T艺中含化学除磷和UV消毒)，处理后出水达到二级处理的一级标准，排入北小河。3．2．2新建污水处理丁艺流程根据出水6万m3／d达到一次回用．其中1万m3，d达到高品质再生水的要求，并满足现况北小河污水处理厂占地面积要求，采用能大大节省占地且出水水质能达到一次回用要求的MBR工艺．其T艺流程见图3。加药J泥饼帕一匦匦嫡一圃加氯消毒图3新建6万m3，d污水处理工艺流程设计中采用了3种消毒T艺。即：紫外线先对MBR膜池出水进行整体消毒，杀灭水中病原微生物；而后，其中的5万m3／d水量经过臭氧接触池达到脱色、除味和消毒的目的。从而使出水水质在感观上得到进一步改善，另外l万m3／d的水量经过RO反渗透工艺，使水的品质进一步提高，成为高品质再生水；最后，由于紫2010年2斟(3一)第28毫辛荭盘求川E1I115\n器环境保护工程EnvironmentalProtectionEngineering外线和臭氧消毒均没有持续杀菌的能力。所以需要加少量氯(采用二氧化氯)消毒，以保持管网的余氯，避免管网的二次污染。3．3MBR系统简介在北小河污水处理厂改造工程及再生水利用工程中，MBR处理部分分为MBR生物池和MBR膜池(包含设备)。其中：MBR生物池由厌氧池、缺氧池、变化区、好氧池组成：MBR膜池主要由膜设备及矩形钢筋混凝土池组成。因为MBR膜池对MBR生物池有污泥回流．所以MBR系统可以认为是分体式MBR。MBR膜池也可看成独立的一体式MBR，由其前面的生物池为其进行脱氮除磷和去除有机物的预处理，以减小MBR膜的负荷和清洗难度。浸没式膜组件放在单独的膜池中，在渗透(出水)泵产生的真空条件下，水穿过膜而完成过滤过程，膜池取代了传统二沉池固液分离和颗粒滤料滤池过滤的功能。膜系统共设有8个膜池(设计通量见表1)，每个膜池设计安装38个膜组件，预留4个膜组件。一共可安装42个膜组件。每个膜组件内装有16个MEMCOR的B30R膜元件。膜元件为PVDF中空纤维膜，单个元件的膜面积为37．6m2。表1膜池设计通量项目X忑焉。X；i鬲3．4UCT与MBR组合由于MMO丁艺中的回流污泥中很难保证不含有硝酸盐及亚硝酸盐．为了彻底排除在磷释放池内硝酸盐及亚硝酸盐的干扰．故MBR生物池采用UCT工艺。UCT工艺不是将污泥回流到磷释放池。而是回流到其后的反硝化池，在反硝化池内排除硝酸盐及亚硝酸盐后，再引入磷释放池与原污水混合。与MMO工艺相比，UCT工艺在适当的COD仃．KN比例下，缺氧区的反硝化可使厌氧区回流混合液中硝酸盐含量接近于零。UCT工艺中厌氧区、缺氧区、好氧区是单个反应器，每个反应区都是完全混合的，泥龄13"-'25d(通常≥20d)。工艺过程的典型水力停留时间为24h，UCT与MBR组合工艺流程见图4。UCT工艺为MBR进水进行预处理，预先脱氮除磷和去除有机物，从而减轻了MBR的运行负荷，提高了MBR寿命和出水水质。116．季篮投木一E1l2010No．2(Mar．)V01．28混合液同流混合液回流图4UCT一膜生物反应器工艺流程图3．5MBR与RO组合从MBR膜池排出的水经UV消毒渠后．1万m3／d的水量直接进入RO反渗透膜系统，反渗透膜几乎能够去除水中全部溶解性物质和微生物等．产生的优质回收(纯)水可满足工业用水和饮用水源补给水的要求161。MBR膜池是由微滤(MF)、超滤(UF)或纳滤(NF)膜组件组成，膜池中采用PVDF中空纤维膜。孔径在超滤范围内，可满足RO对原水预处理的要求。各过滤膜孑L径及分离对象情况见表2。表2膜过滤孔径及分离对象表‘。‘-10’’一”’。-●IO"’_10‘’一∞’’一^tI51I‘77“彳呷’甲甲叩’：-：：’PI身^斗簟巍，}。罨。--．’k一产。§1●1·董置毒il耋●r■●·嶙)_夸●叠I●●Iml■■●t∞】lll^tlll■■■EDl●■lll*l(*lI务^■的种羹l■1l■ql既翻t^■I-·--∞1lIl■，●■■f■Il一■■■-将MBR膜池作为RO‘T艺的预处理并与之结合构成MBR—RO组合丁艺。既可有效保证RO系统连续运行、控制膜污染，还可获得高质量的回收水川。4结论在北小河污水处理厂改扩建及污水利用工程中，根据工程的特殊性，大胆采用了2种工艺的组合．即：UCTT艺与MBRt艺组合、MBR工艺与RO工艺组合，这在国内外都极为少见．并且取得很好的效果。MBR-RO系统既充分发挥了MBR工艺的高效生物降解优势，又满足了RO对原水预处理的要求。为污水回收提供了一种新的选择途径171。在污水处理回用领域中，MBR作为一种新兴、高效的废水处理技术，受到世界上广泛的关注。在过去的30年中，随着膜组件价格的降低和膜性能的提升，MBR污水处理技术得到了飞速发展。可以预见在不久(下转第138页)\n器工程材料与设备EngineeringMatenal&Equipment由前面弯曲应力计算过程中得到。管道竖向最大变形∞d．。=20．1mm。根据文献[2】及文献【11要求：∞d．。<0．05Do=97mm计算结果满足设计要求。考虑长期使用中，玻璃钢管刚度老化，采用0．05风的取值偏不安全，故按文献【3】中的挠曲公式计算管道最大长期竖向挠曲限制：，n2O)d=九。Jim／do-一=64mmDftEP式中：管道刚度影响系数A产0．8；管道形状系数Df-3．2。计算结果满足设计要求。2．5管道抗震设计文献【6】提出：各种材质的埋地预制圆形管材，其连接接口均为柔性构造，且每个接口的允许轴向拉、压变位不小于10mm时，可不进行抗震验算。玻璃钢管常用承插式连接橡胶圈止水和双向承插式连接橡胶圈止水等接口形式，均为柔性接头。该工程采用双“O”型橡胶圈承插接口，接口允许变位大于10mm，故可不进行抗震验算。3结语1)结构设计人员应介入前期管材选型的丁作．通过管道结构计算分析，配合工艺设计人员。选择合适管材。2)玻璃钢管可设计性强。经过结构计算、确定管材性能指标后．须在设计文件中明确，以作为管材招标采购及质量检验的标准。3)作为顶管柔性管道，其计算模式与开挖埋地管道、刚性管道不同，在外部土压力和管道变形计算时应注意计算公式的选择。4)玻璃钢管应采用柔性接口，以满足管道变形及抗震设计要求。鏊嘲参考文献：【1]上海市政T程设计研究总院．CECS246：2008给水排水工程顶管技术规程fSl．北京：中国计划出版社，2008．【2】北京市市政工程设计研究总院．GB50332—2002给水排水工程管道结构设计规范【S】．北京：中国建筑丁业出版社。2002．[3】北京市『仃政工程设计研究总院．CECS190：2005给水排水工程埋地玻璃纤维增强塑料夹砂管管道结构设计规程【S】．北京：中国建筑T业出版社．2005．[41武汉理工大学．GB／T21492—2008玻璃纤维增强塑料顶管【S】．北京：中国标准出版社，2008．【51中交公路规划设计院．JTGD60—2004公路桥涵设计通用规范『S1．北京：人民交通出版社，2004．【6】北京市规划委员会．GB50032—2003室外给水排水和燃气热气T程抗震设计规范【S】．北京：中国建筑丁业出版社，2003．收稿日期：2009—09一10作者简介：王亮(1978一)，男，湖北武汉市人，工程师，学士。从事市政工程结构设计丁作。(上接第116页)的将来，随着膜技术的进步，MBR工艺及其与各种活性污泥法的组合必将在污水、废水处理领域尤其是污水处理厂改扩建丁程及中水回用工程中得到更加广泛的运用。兹嘲参考文献：【1】马皆文，张雁秋，华素兰，等．MBR的工艺优势及应用发展【J】．能源环境保护，2005，19(2)：20一23．【2】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【J1．环境科学研究，1998，ll(1)：40叫．【3】林红军，陆晓峰，段伟，等．膜生物反应器中膜过滤特征及膜污染机理的研究m．环境科学，2006，27(12)：251l一2517．【4】杨琦，黄霞。尚海涛。等．分置式膜一生物反应器凝胶层膜污染模型研究fJl．环境科学，2006，27(11)：2344—2349．【5】曹斌，黄霞，北中敦。等．A2／o一膜生物反应器强化生物脱氮除磷中试研究m．中国给水排水，2007。23(3)：22—26．【6]MaH，AlienHE，YinY．Characterizationofisolatedfractionsofdissolvedorganicmatterfromnaturalwatersandawastewatere御uent『J|．WaterRes，200l，35(4)：985—996．【7】曹斌，黄霞，ATSUSHIKimnaka，等．MBR—RO组合T艺污水回收中试研究【J】．环境科学，2008，29(4)：915—919．收稿日期：2009一ll一23作者简介：沈维勇(1957一)，男．北京市人．高级工程师，硕士，主要从事市政j：程施[技术研究与管理．I：作。北京2015年新线建成地铁再投l900亿据北京青年报消息：2010年起至2015年，北京地铁共计需投入1900亿元。记者从北京市基础设施投资公司获悉，2010年，北京轨道交通在施线路将达13条。预计到2015年。13条新线陆续建成，北京轨道交通运营总罩程随之猛增至561km。据介绍，13条地铁线路建设期总投资高达2000亿元。据测算。目前地下交通线路每公罩造价约5亿元．地面线路每公罩约2亿元。2010～2011年，北京轨道交通新线建设总投资将高达389亿元和512亿元。其中40％资金由政府财政拨付，另外60％资金由京投公司通过多元化融资手段筹措。摘编自中国城市轨道交通网138辛荭投木一∈T2010No．2(Mar．)V01．28