一體化污水處理設備中水回用技術

一體化污水處理設備中水回用技術

MBR的組成
從整體結構上看，MBR主要由膜組件、生物反應器和泵三部分組成，其中生物反應器是污染物降解的主要場所，膜組件相當于生物處理系統中的二沉池，起固液分離的作用，泵是系統出水的動力來源。
根據膜組件的設置位置，可將MBR分為一體式和分置式兩類。前者是將膜組件放置在生物反應器的內部，后者是把膜組件與生物反應器分開設置，顯然，這種分置式的MBR因為增加了污泥回流泵和維持一定的膜面流速而存在動力消耗大、系統運行費用高的問題，與之相比，一體式MBR的膜表面錯流是由曝氣器產生的空氣攪動產生，不需污泥回流系統，因而系統相對簡單、能耗較低，這也是目前小區中水回用處理工藝中通常采用的形式。
工藝特點
MBR工藝與其他生物處理工藝相比，具有以下特點：（1）出水水質好，穩定性高膜過渡出水使得生物反應器內獲得比普通活性污泥法高得多的生物濃度，地提高了生物降解能力和抗負荷沖擊能力。同時，污泥停留時間較長，這也為難降解有機物分解菌和硝化菌等增殖速度慢的微生物得以在反應器內繁殖富集，特別是對難降解有機物和氨氮的去除可以取得理想效果。另一方面，膜分離對小于膜孔徑有有機大分子物質的截留作用，能夠確保濾后出水在除菌、消除懸浮物和降低BOD方面很穩定。

（2）占地少膜生物反應器可以維持較高的污泥濃度，通常MLSS為8～20g/L，是傳統生物處理的2.5～5倍，同時系統省去了二沉池和污泥回流設備，因而占地面積省。
（3）操作維護簡單膜分離單元工藝簡單，出水和運行不受污泥泥膨脹等因素的影響，操作維護簡單方便，且易于實現自動控制管理
（4）污泥處水費用低系統污泥濃度高，泥齡長，這意味著排泥量少，產泥量僅占傳統工藝的30%，這對后續的污泥處理極為有利。
經濟分析
MBR工藝具有出水水質好、運行穩定、節省占地面積、易于管理維護等特點，出水消毒后可直接回用，與傳統的中水處理工藝（二級生物處理+混凝沉淀+過濾+消毒）相比具有明顯的經濟優勢，其主要表現在：（1）MBR工藝容積負荷高，無二沉池，基建投資省；（2）污泥產量低，后期處理投資與處置費用低；（3）出水水質好，省去了三級處理；（4）隨著膜技術的發展，膜的價格會不斷下降、性能會更好；（5）占地面積小，在需要征地和空間有限的情況下，更顯*；（6）因工藝簡單、維護管理方便，其潛在的運行管理費用較低。
活性污泥是微生物群體及它們所依附的有機物質和無機物質的總稱，它是一個廣闊的微生物世界，幾乎包括了微生物的各個群落，主要由細菌、真菌、原生動物和后生動物組成，其中細菌對凈化水質起主要作用。活性污泥中的主體細菌來源于土壤、空氣和水。這與細菌在曝氣池內通過人為的培養迅速地大量增殖有關，形成了該條件下適宜的細菌種群。
它們能迅速地穩定水中的有機物質，有著良好的聚合力。在一定的能量水平下，大部分細菌構成了活性污泥的絮凝體并形成菌膠團。菌膠團在活性污泥中占絕大多數，它具有很強的吸附和分解有機物的能力。
細菌的另一種主要存在形式是絲狀菌，特別是其中的絲狀細菌。由于它們存在于活性污泥中，對絮凝體的性質產生很大影響，某種類的絲狀菌大量繁殖影響了活性污泥的沉降性能，引起污泥膨脹，嚴重地影響了出水水質。

(一)物理處理法

膜濾法，適用于水質變化大的情況。采用這種流程的特點是：裝置緊湊，容易操作，以及受負荷變動的影響小。膜濾法是在外力的作用下，被分離

溶液以一定的流速沿著濾膜表面流動，溶液中溶劑和低分子量物質、無機離子從高壓側透過濾膜進入低壓側，并作為濾液而排出;而溶液中高分子物質、膠體微粒及微生物等被超濾膜截留，溶液被濃縮并以濃縮形式排出。適用于污水水質變化較大的情況。一般采用的方法有：砂濾、活性炭吸附、浮選、混凝沉淀等。這種流程的特點是：采用中空纖維超濾器進行處理，技術，結構緊湊，占地少，系統間歇運行，管理簡單。

(二)生物處理法：

適用于有機物含量較高的污水。一般采用活性污泥法、接觸氧化法、生物轉盤等生物處理方法。或是單獨使用，或是幾種生物處理方法組合使用，如接觸氧化 + 生物濾池;生物濾池 + 活性炭吸附;轉盤十砂濾等流程。這種流程具有適應水力負荷變動能力強、產生污泥量少、維護管理容易等優點。

中水處理回用系統

按其供應的范圍大小和規模，一般有下面四大類：

(一)排水設施完善地區的單位建筑中水回用系統

統中水水源取自本系統內雜用水和優質雜排水。該排水經集流處理后供建筑內沖洗便器、清洗車、綠化等。其處理設施根據條件可設于本建筑內部或臨近外部。如北京新萬壽賓館中水處理設備設于地下室中。對于電鍍廢水中銅和鎳的去除一般有離子交換、電解、反滲透、電滲析以及活性炭吸附法、化學沉淀法、鐵氧體法、螯合沉淀法、膜生物反應等方法。

(一)離子交換法

離子交換法主要是利用離子交換樹脂中的交換離子同電鍍廢水中的某些離子進行交換而將其去除，從而使廢水得到凈化的方法。在國內外主要被應用于電鍍廢水中重金屬離子的回收上，我國是從60 年代才開始離子交換技術研究的，到70年代末迫于環境問題才得到了較大的發展。20 世紀70 年代中期上海光明電鍍廠首先用離子交換法處理含鉻廢水，此后離子交換樹脂法曾經一度在我國電鍍行業被廣泛應用。

(二)電解法

電解對工業廢水的凈化機理主要是氧化、還原、凝聚和氣幾種化學反應和物理變化綜合作用使污水得到凈化。它是電鍍廢水處理方法中比較成熟的處理技術，污泥的生成量較少，可有效去除并回收重金屬離子，是治理電鍍廢水、回收重金屬資源的有效方法之一。因為在處理廢水時無需很多化學藥品、占地面積小、管理方便、后處理簡單、污泥量少而被稱為清潔處理法。

膜分離法

膜分離法主要是利用特定膜材料的透過性能，在一定驅動力的作用下，實現對水中顆粒、膠體、分子或粒子的分離。主要用于處理電鍍廢水的膜分離技術主要有反滲透(RO)、電滲析(ED)、液膜法(LM)、納濾(NF)、微濾(MF)和超濾(UF)。早應用于電鍍廢水處理的膜分離技術是反滲透和電滲析。膜分離技術由于去除率高，選擇性強，在常溫下操作無相態變化，能耗低、污染小，自動化程度高等優點，是一項很有前景電鍍廢水處理技術，它不僅能很好的去除分離電鍍廢水中的重金屬離子，而且可以濃縮重金屬離子并回收銅、鋅、鎳、金、銀等貴金屬離子，可產生了很高的經濟效益。

(四)化學沉淀法

在處理含銅、含鎳電鍍廢水時，通常向廢水中投加的沉淀劑有石灰、氫氧化鈉、硫化物以及硫化胺基甲酸二甲脂(DTC)等。其中Cu2+、Ni2+生成沉淀去除。化學沉淀法處理含銅、含鎳電鍍廢水簡便有效，處理水量大，但藥劑使用量大，運行過程繁瑣，需要不斷調節pH 值且固液分離不佳，產生大量含有重金屬的泥渣造成二次污染，是電鍍重金屬廢水處理中不可為之而為之的方法，尤其是處理后無法回收重金屬資源。

(五)混凝沉淀法

混凝沉淀又稱之為絮凝沉淀，是指在一定條件下，加入合適的絮凝劑，通過反應脫穩、凝聚吸附、絮凝架橋、卷掃等過程，使污染物顆粒與絮凝劑顆粒互相粘合形成更大顆粒的絮凝體，再經過氣浮或沉淀把污染物從廢水中分離出來。是水處理的重要方法之一，是電鍍廢水處理中應用較多的一個技術環節。目前在電鍍重金屬廢水處理中，絮凝沉淀法研究較多的是高分子重金屬絮凝劑。其中較有代表性的是聚乙烯亞胺基黃原酸鈉(PEX)，它是將重金屬離子的強配位基(二硫代羧基)引入聚乙烯亞胺分子中而得到的一種具有重金屬捕集和除濁雙重功能的絮凝劑，是一種水溶性高分子聚合物質，具有親水性很強的螯合形成基，可與水中的金屬離子選擇性的反應生成不溶于水的金屬絡合物。

再生水深度脫氮除磷是實現污水資源化利用的有效途徑，然而目前在深度處理的過程中仍存在一些問題：在脫氮方面，由于污水廠尾水自身存在碳源不足的問題，常需額外投加碳源，增加了成本的同時也容易產生二次污染.為解決這些問題，在反硝化過程中往往結合自養反硝化等進行脫氮.硫自養反硝化因其具有工藝簡單，無需外加碳源以及價格低廉等優點在低碳氮比污水處理中得到了廣泛應用并取得了較好的效果，但以單質硫等作為硫源的硫自養反硝化不具有除磷功能.

在除磷方面，依靠傳統的生物除磷往往很難實現水質的達標，因此需要結合化學法強化除磷效果，海綿鐵因其高效的除磷效果能力被國內外研究人員所關注.匡穎等研究認為，海綿鐵腐蝕產生的Fe2+和進一步氧化生成的Fe3+以及它們的水化物，在沉淀、絮凝、吸附和卷掃等作用下，可以使出水中的磷大幅度降低.