露天国产污水处理MBR工艺

MBR工艺，即膜生物反应器，由膜分离系统和生物处理系统组成。常见的组合形式是一体化工艺，即在生物处理系统内部放置膜组件，处理后的污水进入膜生物反应器，其中大部分污染物被活性污泥降解，水在抽吸泵产生的压差下通过膜过滤。其工艺特点是污泥浓度高，占地面积小，自动化程度高。MBR工艺在工业废水和生活污水处理中得到了广泛的研究和应用。

1.项目概述

1.1项目介绍

某煤矿属于内蒙古露天煤矿区，不产生矿井水。但由于地面作业较多，管理人员和工人近千人，产生的生活污水也较多。煤矿生活污水的来源是工人办公室、工人住宅区和食堂的污水。由于员工按照轮班制工作和用餐，废水的水质和水量有一定的影响。北方高油饮食结构也导致污水含油量高。

1.2进出口设计水质

污水中含有一定浓度的有机物和表面活性剂，并含有大量的油。污染物指标主要是CODCr、BOD5、浊度、NH3-N和动植物油。污水处理工程设计规模为800m3/d《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)中道路清洗和消防用水标准。标准中对CODCr和动植物油没有要求。考虑到提高废水回用质量，CODCr排放标准定为50mg/L，动植物油排放标准定为5mg/L。

设计进出水的主要水质指标见表1。

2.处理过程描述

2.1机械格栅

由于生活污水来源多样，排水综合管理水平低，会混入大量生活垃圾，无法通过生物处理降解，需要在系统前端进行拦截。机械格栅选用细格栅，其5mm的间隙用于有效拦截杂物。

2.2旋风沉砂

由于矿区污水点源分散，收集路径分布较广，在收集过程中会混合一些泥沙。泥砂进入系统会造成沉积，破坏设备原有功能，造成磨损。旋流沉砂器的作用是利用水力旋流模型实现泥砂的加速沉淀作用，将其与污水分离，并保证后续系统不受其影响。旋流沉砂比平流沉砂更有效。

2.3溶解空气浮选

污水中含有的动植物油会影响生化系统中溶解氧的利用。当油浓度过高时，也会影响MBR膜的过滤效果。溶气气浮工艺是向水中供给高压空气，在常压下释放，形成的微小气泡可以去除污水中大部分的油类物质和一部分悬浮物。

2.4垂直流沉淀

经过预处理后，污水的残留污染物基本为可溶性污染物，但污染物浓度仍处于较高水平。为了减轻后续生化系统的压力，特别设置了垂直流沉淀工艺。通过混凝剂和絮凝剂的综合作用，可以去除污水中的一部分溶解性有机物。

2.5 MBR工艺

MBR系统使用平均孔径仅为0.1微米的中空纤维膜..MBR可以截留活性污泥，提高系统容积效率，避免活性微生物流失，延长系统泥龄，有利于微生物特别是硝化细菌的生长。废水中的有机物在反应器中停留时间较长，最终被分解去除。MBR还具有一定的细菌拦截作用，对大肠杆菌的去除率可达99%。系统末端的消毒设施。

具体工艺流程如图1所示。

3.详细设计参数

3.1机械格栅

格栅安装在调节池的格栅渠中。钢筋混凝土结构调节池1座，尺寸12m×6m×4.5m，总容积324m3钢筋混凝土结构栅渠1座，尺寸3.5m×1.2m×3m，总容积12.6m3。机械格栅2台(1用1备)，304不锈钢旋转格栅，每台宽度1m，格栅间距5mm，提升泵3台(2用1备)，铸铁单级卧式离心泵，每台Q=20m3/h，H=25m，N=2.2kW，超声波液位计1台。

3.2旋风沉砂

设有处理能力为50m3/h的旋风沉砂器，碳钢防腐材料，池径1.8m，气举负荷2m3/min，抽砂机，螺旋输送机。

3.3溶解空气浮选

溶气浮选机一台，处理能力H=50m/h，外形尺寸10m×2.8m×2.8m，絮凝反应面积2.8m×1.4m×2.8m，溶气释放面积2.8m×0.8m×1.6m，碳钢防腐材料，溶气泵两台(一用一备)，铸铁材料，每台Q = 25m3/1。功率= 1.5 kW，溶气罐1套，刮渣机1套，链条中心距4m，宽度2.8m，N=0.75kw，加药装置1套。

3.4垂直流沉淀

两座立式沉淀池，钢筋混凝土制成，尺寸为φ4.5m×7m，表面负荷为1.1m/h，配有一台药液容量为200L、加药容量为100L/h的PAC加药装置和一台药液容量为200L、加药容量为100l/h的PAM加药装置，系统配有两个电动闸阀，程序设定为自动排泥。

3.5 MBR系统

1个MBR一体化反应池，碳钢防腐结构，15m×5m×5m，总容积375m3，缺氧区和好氧区。缺氧区装有搅拌器，304不锈钢，BOD污泥负荷为0.13kgBOD/(kg？d)、污泥浓度4500mg/L，配合曝气器，膜通量18L/(m2？H)，单帘占地20m2，配有穿孔管曝气装置，两台抽水泵(一用一备)，铸铁材质，单台Q=35m3/h，H=10m，N=3kW，两台污泥泵(一用一备)，铸铁材质，单台Q=10m3/h，H=8m，n = 0。1套清洗加药系统和超声波液位计，1套溶解氧仪，并在系统末端设置二氧化氯加药系统，以保证生产水中余氯对饮用水的需求。设备有效氯产量为400g/h，有盐酸、次氯酸钠PE储罐、计量加药泵、出料泵、喷射器、增压泵、余氯检测仪等。

3.6污泥处理系统

1座钢筋混凝土结构的污泥浓缩池，尺寸为4.5m×4.5m×5m，总容积为100m3，配有2台气动隔膜泵(1用1备)，每台Q=15m3/h，H=60m，配有消音器、空压机、储气罐、PTFE隔膜、铝合金外壳、PAM加药装置，药液容量为200L。过滤面积70m2，自动加压保压，手动拉料，配明流接液罐，带槽履带式输送机，长5m，宽400mm，功率N=3.0kw，碳钢防腐材料，带材防腐橡胶，倾斜无轴螺旋输送机，倾角20度，输送能力5m3/h，长5m，功率N=3.0kw，材料如下

4.运营效果分析

在调试阶段，将当地国内污水处理工厂的剩余污泥引入生化系统，按照污泥培养法进行闷曝、低负荷溢流、正常负荷溢流等步骤。根据行业经验，经过调试，污泥浓度控制在8000mg/L[11]，溶解氧维持在1.5~2mg/L[12]，系统取得了良好的降解效果。正式开始运营后是夏天，水量基本满了。操作人员记录了30天的连续日平均污染物浓度监测。在此期间，进水CODCr基本保持在400mg/L，峰值波动到460mg/L，系统去除率保持在90%左右，进水BOD5基本保持在200mg/L，峰值波动到220mg/L，系统去除率保持在95%左右，进水NH3-N基本保持在40mg/L，峰值波动到48 mg/L，进水(NTU)浊度稳定在180，出水(NTU)浊度稳定在5 进水动植物油浓度稳定在35mg/L，出水动植物油浓度稳定在1 mg/L，CODCr、BOD5和NH3-N的运行和处理效果见图2 ~图4。

经过调试，MBR系统已经达到稳定运行状态。间歇运行的稳定产水量为28m3/h，跨膜压差稳定在0.015~0.03MPa，原污水浊度(NTU)为180，经过溶气气浮和竖流沉淀后浊度(NTU)稳定在20。经生化系统处理过滤后，浊度(NTU)稳定在5，原污水中动植物油浓度稳定。经过溶气气浮和垂直流沉淀后，动植物油浓度稳定在2mg/L，经过生化系统处理和MBR膜过滤后，植物油浓度稳定在1 mg/L，经评估，该油浓度不会对膜系统造成大的污染，长期运行后通过清洗可以恢复膜性能。

在系统运行过程中，膜的维护清洗是稳定运行的关键。要能够清洁大部分污染物，需要强调以下三点。首先要有足够的反洗水量，保证整个膜系统充满反洗药剂。本工程反冲洗水量要达到10m3/h，其次要保证冲洗时间。根据运行经验，反洗周期最好设置为72小时一次(此时跨膜压差接近0.03MPa)，每次反洗时间为15 ~ 20分钟。再次，要先碱后酸的洗，保证在酸碱交替的环境下，污染物能被充分清洗干净。根据运行经验，三次碱度后进行酸洗比较好。

MBR系统的主要进出水指标(月平均值)见表2。

5.经济分析

项目建设投资420万元，日常运行费用包含电费(日用电量803kW？h)药费(每日消耗药剂167元)，人工费(2人每日工资合计200元)，每日直接运行成本1.41元/m3。本项目生产的水可以替代部分煤矿外购水。按购水4元/m3计算，日节约成本2072元，年节约成本75.63万元，经济效益显著。

6.结论

采用机械格栅+旋流沉砂+溶气气浮+MBR工艺处理北方露天煤矿生活污水。与最终出水相比，CODCr小于50mg/L，BOD5小于15mg/L，NH3-N小于10mg/L，浊度(NTU)小于5，符合《城市污水回用和城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)的要求。运行中选择合适的清洗剂和合理的清洗周期是系统达到设计水平和稳定运行的关键。(来源:青岛金源环境工程有限公司)

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