2019年中国城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会 (第十届)日程暨邀请函
 
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详细介绍

倒置A2/O+MBR处理矿区生活污水的运行特性

赵曙光1,姜志琛2,樊耀波·,吴琼3,魏源送,,刘晓霞。

(1.中国科学院生态环境研究中心,北京100085; 2.中国矿业大学dE京)化学与环境工程学院,北京100083
3一E京碧水源科技有限公司,北京102206; 4.汾西宜兴煤业有限责任公司,山西孝义032302)

摘要:介绍了倒置A2/O+MBR工艺处理矿区生活污水工程的设计与调试,考察了工艺的运行特性、膜污染控制方
法及效果。结果表明,倒置A2/O+MBR X-艺处理生活污水的效果稳定高效,抗冲击负荷能力强,出水COD、SS、
NH,一N、TN、TP、BOD;等主要水质指标可达到和优于国家城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918--2002)一级
A标准;MLSS质量浓度在9 000 mg/L以下,保持SRT为30 d条件下,在线清洗和体外化学清洗可保证污水处理系
统的正常稳定运行。倒置A2/O+MBR工艺处理矿区生活污水具有较大的适用性,可大规模推广应用。

关彻:倒置A2/O;MBR;矿区生活污水;膜污染


中图分类号:X799.3;TQ028.8 文献标识码:B 文章编号:1
000—3770(2013)06—0121.004


与常规A210(厌/缺/好氧)工艺相比,倒置
A2/O工艺(缺/厌/好)具有更优的脱氮除磷效果,
并且由于只有一个污泥回流,可大大减小运行能耗。
倒置A2/O工艺已应用于实际工程的改造,取得了良
好的经济效益[14]。
倒置A2/O—MBR(厌/缺/好氧一膜生物反应
器)组合工艺,具有结合倒置Az/O和MBR两工艺
优势、弥补相互自身不足、可取得更好处理效果和减
少工程占地面积的特点。在生活区用地紧张,污染源
复杂且严重,排放标准日益严格的矿区尤其具有适
用性。但目前此工艺研究大多处在小试阶段,倒置
A2/O—MBR工艺在煤矿矿区生活污水的应用尚未见
报道。本文就倒置A2/O—MBR组合工艺处理矿区生
活污水设计、调试、运行、膜污染控制方法及效果进
行探讨,对排泥和膜清洗技术维护系统的正常稳定
运行效果进行了考察lSl,获得了该工艺的关键设计、
运行和膜污染控制参数。研究结果可为倒置
A2/O—MBR工艺研究及在矿区生活污水处理中的规
模化推广应用提供科学依据和技术参考。


1废水来源及水质水量
本文研究的倒置A2/O—MBR工程设计污水处
理能力:450 m3/d,设计平均运行流量20 m3/h;原水
来自某矿区的生活污水,水质指标:COD为350~
400 mg/L;BOD5为150~200 rag/L;NH3-N质量浓
度为15~30 mg/L:TP质量浓度为1~3 mgm;SS质
量浓度为1004200 mgm;pH为6.5~9。出水经紫
外消毒后的水质要求达到国家标准[6]中的一级A标
准,可回用于厂区绿化、冲洗地面等杂用水。
2工艺设计
2.1工艺渡程
废水处理的工艺流程图如图1所示。
污泥排出及处置污泥回流唾}咂殛圈崞—砷l。謇徽,
篱渠—豳悭型圃一匝圃卜卤
f哩寸丽闶鳖叮
图1 倒置A2/O—MBR矿区生活污水工艺流程
Fig.1 Flow diagram ofthe inverted A2/O—MBR process for
treatment ofdomestic sewage in a mining area
工艺流程:生活污水经自动机械格栅机后进入
集水井内,集水井的污水经一级提升泵进入设有水
下搅拌机的调节池,再经二级提升泵,通过毛发聚集
器与MBR池回流污泥汇入DN400管道混合器,经
充分混合后流入缺氧池前端,再经厌氧处理后进入

收稿日期:2012.12—12


基金项目:国家自然科学基金“MBR流场、传质与能耗的相互关系研究”(51278483);院地合作项目“新型低能耗膜生物反应器污水资
源化工程应用”(50678168)
作者简介:赵曙光(1975--),男,博士,高级工程师,研究方向为矿井水处理及MBR技术的工程应用;E-mail:zs92509@126.com
联系作者:樊耀波,研究员;E—mail:ybfan@rcees.ac.ca


122 水处理技术第39卷第6期
好氧MBR池,形成倒置A2/O工艺流程。
2.2主要构筑物
主要构筑物的设计参数见表1,其中地下设备
间为供水设备安放之处。工程占地总面积为121 m2,
处理吨水占地面积仅为O.27 m2/d。
表l倒置A2/O-MB主要单元设计参数
Tab.1 The structural parameters of main tanks in the inverted
A2/O—MBR process
2.3主蔓设鲁
机械格栅:HF300,流量30 m3/11,1个,进水口,1
用;毛发聚集器:MF.50,流量50 m3/h;2个,调节池
顶,l用1各;一级提升泵:WQ2120.202,流量20
m3/h,杨程9m,功率1.1kW,2个,集水井内,1用1各;
二级提升泵:WQ2120.202,流量20m3/h,杨程9 m,功
率1.1 kW,2个,调节池内,1用1备;混合液回流泵:
WQ2175.412,流量80 m3,11,杨程9 m,功率4 kW,2
个,MBR池内,l用1备;污泥泵:WQ2120.201,流
量10 m3/h,杨程9 m,功率1.1 kW,2个,MBR池内,
l用1备;膜抽吸泵:GMP31—50,流量12 m3/h,杨程
8 m,功率0.75 kW,4个,清水池顶,2用2各;膜组
件:SADFl5,1.2mxl.4mx2.5m,2组,MBR池,2用;在
线清洗装置:SZ037,中1.1 mxl.2 m,PE,2座,厌氧池
顶,1用1备;PAC加药装置:AHA32,多1.1 mxl.2 m,
PE,2个,厌氧池顶,1用1备;鼓风机:XSR一80,流量
3.5 m3/min,ap=49 kPa,功率5.5 kW,3个,缺氧池
顶,2用1备;紫外消毒器:UTX.WWM一18V,流量
50m3/h,1个,清水池顶,1用。
2.4主要处理系统
2.4.1预处理系统
预处理系统包括自动机械格栅和毛发聚集器。
自动格栅栅条间隔5~6 mlYl,可将大块杂质拦截,
毛发聚集器内过滤孔径为2 mm,可清除污水中的
大部分毛发丝。预处理系统是为了防止细小纤维丝
及毛发缠绕在膜丝上而严重影响MBR系统的正常
运行。预处理是保证膜系统正常运行较关键环节。
2.4.2倒置A2/O系统
倒置A2/O水处理系统包括缺氧、厌氧、好氧三
部分,是脱氮除磷的核心部分。MBR池内设回流泵
和排泥泵,可使活性污泥回流和控制MBR池内的
污泥浓度,好氧MBR池内安装了2套膜组件。缺氧
池内设间歇曝气可防止污泥在其底部大量沉积。
2.4.3 MBR系统
MBR系统包括膜组件、曝气装置及出水系统。
设两套膜组件,每套含15片膜片,膜的总面积为
900 m2,设计的膜通量为22L/(m:·h),膜材质为PVDF;
公称孔径为0.4¨m;膜丝内径/’外径:1.0 mm/2.8
mm;组件尺寸2 mxl.25 rex0.3 m;面积为30 m2/
片;膜丝长度2m。采用了浸没一体式MBR,膜组件
内曝气引起其内外混合液密度差异形成了循环水力
流态,不仅使可降解的污染物与富氧的活性污泥不
断地充分接触而得到有效降解,并且使膜丝周围水
力流态由静态变为动态,使死端过滤变为错流过滤
大大延缓膜污染上升速度。
在抽吸泵的作用下,混合液经膜完成泥水分离,
清水进入清水池。抽吸泵采用的是普通的离心泵,其
位置比MBR池正常运行液位高出2 m以上,膜组件
出水系统启动至正常运行相当困难。在集水总管与抽
吸泵的进水管路之间安装了专利技术[7】装置,可解决
了膜组件出水系统的快速启动与稳定运行问题。
2.4.4清洗系统
本工程采用2套在线清洗系统和一个膜清洗池,
每套在线清洗系统包括一个贮液桶,一台搅拌机、一
台白吸泵及其与抽吸泵前的吸水管路相连的加药管
道。按一定的操作程序,在线清洗系统可把药液反向
注入膜组件内,达到在线清洗的目的。另外,MBR池
上方设置了起重装置,用于膜组件的提升便于膜片拆
卸。膜片拆下后可放入膜清洗池内进行浸没清洗。
2.4.5控制系统
当每台设备可就地控制、集中控制和远程控制。
集中控制有自动、手动两种控制方式。自动控制程序
由集中控制柜内的PLC设定,而PLC的数据和指
令经以太网与工控机交互通讯可实现远程控制。
3工程调试及运行特性
3.1工程调试及运行
首先进行清水调试,处理好有渗漏的池子,每台
设备经单机试运转排除故障后处于正常状态。清水
调试后,好氧池内充入生活污水,并投入接种的活性
污泥,使池内的MLSS的质量浓度不低于1 000


赵曙光等,倒置A2/O+MBR处理矿区生活污水的运行特性123
merlE。调节膜组件的曝气强度为35.7 Nm3·/(m2.h1,
2 d后,启动运行l套膜组件的出水系统,运行流量
为4 m3/h,膜通量为8.8 L/(m2·h);监测污泥浓度、
NH3一N的变化情况。随时间推移,MBR池内污泥的
颜色由黑变浅灰再到深灰色,絮状污泥在不断增加,
投入的黑臭的污泥渐渐变为散发土腥昧的成熟污
泥。运行11 d后,污泥质量浓度达到3 000 m玑以
上,NH,一N降至l mg/L以下,此时出现大量的后生
动物,活性污泥的培养基本完成。启动2套膜出水系
统,运行流量为7.2 m3/h(膜实际运行平均通量为
16 L/(mz·h))左右,开启污泥回流泵形成倒置A2/O
的工艺状态。监测污水进出水水质、MBR污泥性
状、污泥浓度及TMP,根据结果随时调整运行参数,
保证系统的正常稳定运行。
3.2运行特性
3.2.1运行处理效果
2010年11月开始调试与运行,2011年3月水
质指标方可检测,该工程已经运行了130 d。以下的
数据为201 1年3月至201 1年12月的数据。COD、
SS、NH,一N的去除效果如图2~图4所示。去除效果
统计见表2,TN、TP、BOD,的去除效果见表3。结果
表明,倒置A2/O+MBR工艺处理生活污水效果稳定
高效,抗冲击负荷能力强,其处理后的出水水质指标
基本达到或优于国家标准16]的一级A标准,达到了
设计要求。
1000
—80()
矗600
o 40()
U
20(1
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50
fl 20

矗90

否60
o
≈30
0
运行时问/d
图2 COD去除效果
Fig 2 The removal effect ofCOD
运行时州/d
图3 SS去除效果
Fig.3 The removal effect ofSS
100
80

6()霉

40粕
2()
0
0
运行时间,d
图4 NH,.N去除效果
Fig.4 The removal effect ofNH3一N
表2 COD、SS、NH3.N的去除效果
Tab.2 The statistics ofremoval effect ofCOD,SS and NHs—N
项目
COD/
(mg·L。)
范围餐
p(NH3一N)/
(mg·L-1)
范围握
p(SS)/
(mg·L。1)
范围磬
进水144~705 348.3 23.8~28.6 25.3 2~141 27.6
出水6.9~58.3 32.5 0.1~12.5 O.46 0~1.5 <1
去除率脱84.5~98.7 89.3 65.5~98.6 97.9 99.5~99.8 99.7
表3 TN、TP、BOD,处理效果
Tab.3 The removal effect ofTN,TP and BOD5
3.2.2污泥特性
当MBR池内的污泥质量浓度大于9 000 mg/L
时,启动排泥泵控制MBR池内的污泥质量浓度在
9000mg/L以下,经计算,SRT应保持在30d。对污
泥的MLSS、SV、SVI监测的结果如图5和图6所
示。SV和SVl分别为51%--99%和51~158 mL/g。
500(1
712000
二900()

三600(I
3()0{:
00 50 200 250 300 350 40(1 450
运行时间/d
图5 MLSS的变化
Fig.5 The variation ofMLSS
3.2.3膜污染发展及控制
TMP是表征膜污染程度的指标,TMP超过30
kPa后,需对膜组件进行体外浸没化学清洗。TMP的
奉、簪篮峭





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万方数据
124 查塑垫查笙!!堂篁!塑
—————————————————————————————————————————————————————————————————————————————一一——
运j J。时M/d
图6 SV、SVl的变化
Fig.6 The variation ofSV,SVI
变化见图7,图中A、B是指2次体外浸没化学清洗
点,时间间隔为半年,药剂为质量分数O.3%的次氯
酸钠溶液。由A、B前后TMP变化可知,体外浸没清
洗比较彻底。A.B间采用在线清洗方式,清洗药剂采
用质量分数为0.03%的次氯酸钠溶液,药剂量按2
L/m:膜面积计算,频率为l周1次。比较A—B与A
之前(未在线清洗)的TMP发展情况可知在线清洗
作为日常维护的措施对膜污染控制有显著的效果。
运ij时划/d
图7 TMP的变化
Fig.7 The variation ofTMP
4经济效益分析
人工费0.89元/t;电费0.46元/t;药剂费0.05
元/t;合计1.4元/t。处理生活污水的吨水运行成本
为1.4元,矿区的自来水按1.6元/t计算,不计算排
污费,直接产生经济效益0.2元/t水。


5结论与建议
倒置A2/O+MBR工艺处理生活污水效果稳定
高效,抗冲击负荷能力强,出水COD、SS、NH3一N、
TN、TP、BOD,等主要水质指标可达到和优于国家
城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918—
2002)一级A标准。倒置A2/O+MBR工艺处理矿区
生活污水具有较大的适用性,可大规模推广应用。
控制MLSS质量浓度在9 000 mg/L以下,保持
SRT为30 d,并进行在线清洗和体外化学清洗,可
保证水处理系统的正常稳定运行。
建议对排泥改变污泥特性延缓膜污染的机理进
行更系统与深入的研究,可探索排泥控制膜污染技
术的理论问题,为MBR工程应用的膜污染控制提
供科学依据和技术支撑。


参考文献t
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ZL201 120121964.3[P].201 1-4.23.
APPLICATION OF REVERSED A2/O COMBINED MBR PROCESS FOR TREATMENT OF DOMESⅨSEⅥ乃蛾玳A删G AREA
Zhao Shuguan91,Jiang Zhichen2,Fan Yaob01,Wu Qiongs,Wei Yuansong‘,Liu Xiaoxia4
(J.Research Centerfor Eco-Environmental Sciences,Chinese Academy ofSciences.Beiiing 100085;
2.School of Chemical and Environmental Engineering,China Unb:ersity of Mining Technology,Beijing 100083,China,.
3.Beijing Odginwaer 70c^,lof99y Co.Ltd.,Beqing 102206,China;4.Fengxi Yixing Mining Industry Group Co.Ltd.,Xiooyi 032302,Chin口) 朋删Hereweintroducedthedesignandoperationofthe reversedA2/OcombinedMBR(A2/O.MBR)processfortreatmentofdomestic sewageina
miningarea.Theoperatingcharacteristicofthisprocess,controlmethodsandeffectofmembranefoulingwerealsoinvestigated.The resuIts showedthatthe
performance ofthe A2/O·MBR process was stable,efficient and with strong resistance to impact load.The quality ofeffluent(COD,SS,NH3.N,TN,TP,BODs)
metorbetterthanthenational standardclass 1Acriteriaspecifiedindischarge standardofpollutantsformunicipalwastewatertreatmentplant(GB 18918--
2002). When the MLSS<9 000 mg/L and SRT=30 d, on-line cleaning and in vitro chemical cleaning can guarantee the normal and stable oDeration of
A2/O—MBRsystem.Itis shownthattheA:/O·MBRprocessisapromisingtechnologytobeappliedintreatmentofthedomestic sewageintheminin2area
Keyword:reversed A2/O;MBR;domestic sewage in mining area;membrane fouling


第39卷第6期
2013年6月
水处理技术
TECHNOLOGY OF WATER TREATMENT
V01.39 No.6
Jun.,2013 12l
 
 
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