MBR-RO双膜法

MBR+RO双膜法市政污水处理回用朱高雄1朱文亭1张亮2陈和平3摘要：采用膜生物反应器与低压反渗透结合对生活污水深度处理并回用，工程试验表明膜生物反应器出水COD:2~25mg/L，BOD5:0~2mg/L，浊度1.5NTU，SDI3，可以直接作为中水回用或作为低压反渗透的进水。反渗透出水水质达到《生活饮用水水质》要求，是一种优质的回用水，同时反渗透浓水水质也能达到《生活杂用水水质标准》。关键词：膜生物反应器；低压反渗透；市政污水；回用MBR/ROdual-membraneprocessfortreatmentandreuseofmunicipalwastewaterZHUGao-xiong1ZHUWen-ting1ZHANGLiang2CHENHe-ping3(1.SchoolofEnvironmentalScienceAnEngineering,TianjinUniversity,Tianjin300072,China;2.ScottWilson(Tianjin)EngineeringConsultantsCo.Ltd.3.FacultyofArchiteetural,CivilEngineeringandEnviroment,NingboUniversity,Ningbo315211,China)Abstract:ApplicationofacombinedMBR-ROsystemformunicipalwastewatertreatmentResultsfromtheapplicationofacombinedmembranebioreactorandreverseosmosistreatmentprocessforthereuseofmunicipalwastewaterwerepresented.TheresultsshowedthateffluentfromMBRsystemscouldbeusedasmediumcleaningwaterorinfluenceofRO.TheconcentrationofCOD,BOD5,turbidityandSDIwere2~25mg/L,0~2mg/L,1.5NTU、3,respectively.Moreover,theeffluentfromROmetthestandardsofSanitaryStandardforDrinkingWaterQualityandconcentratedwaterwasbetterthanthatofwaterformiscellaneousreuse..Keywords:membranebioreactor;low-pressureRO;Reuse;municipalwastewater;近来，物理化学处理技术、光照射技术及膜过滤技术已形成三大水处理技术。在这些技术中引人注目的是膜分离法污水处理技术。膜分离是通过膜对混合物中各组分的选择渗透作用的差异，以外界能量或化学位差为推动力对双组分或多组分混合物的气体或液体进行分离、分级、提纯和富集的方法。从目前的发展趋势来看，往往将2个或2个以上的膜过程结合在一起。如许多研究者和工程师将MF或UF作为NF和RO系统的前处理，使预处理水质达到NF和RO的进料水质的要求，从而减轻膜污染，提高产水效率，同时大大延长膜组件的使用寿命[1][2]。目前国内外已有采用微滤（或超滤）和反渗透结合的双膜工艺（MF/RO）处理市政污水处理厂二级出水并回用的工程实例[3][4]，该技术是在生物法处理之后，采用膜过滤技术对水中残留污染物进行机械过滤，可以得到优质回用水，但由污水最终得到回用水，整个工艺流程长，而且现在污水处理厂出水水质一般不稳定，微滤出水易受二级出水的影响，从而影响后面RO系统的使用寿命。有关文献[5][6]表明采用微滤技术以及传统的臭氧生物活性炭技术均可有效地对RO进水进行预处理，但是臭氧生物活性炭技术更易使RO系统受到有机物和微生物污染，尽管保持余氯量在2~2.5mg/L，但是RO系统仍需要频繁化学清洗。微滤有着高效的粒子和微生物去除性能，是RO进水预处理最为有效的工艺之一。利用膜生物反应器（MBR）工艺流程短、运行可靠、出水水质好的特点，直接处理生活污水或市政污水，并将其出水直接引入低压反渗透装置进一步处理，可以省略反渗透装置进水的预处理工序，提高预处理效果，减少工艺流程，节省工程投资。试验工程结果表明采用此种双膜法工艺工艺流程短，出水水质优异，并可以根据回用水水质要求灵活运行，对水资源紧缺的地区是一种很好的污水深度处理回用手段,在国外已有MBR/RO工艺处理市政污水回用实例[7][8]。1MBR/RO工艺流程采用MBR/RO工艺处理市政污水并回用，工艺流程如图1所示，生活污水经过调节池调节后用泵送入0.5mm的筛网去除大颗粒悬浮物；再进入复合膜生物反应器装置，膜生物反应器分为缺氧段和好氧段，均填有半软性填料；膜生物反应器出水由出水泵抽吸出水，出水流量由出水管路上的流量变送器以及变频器控制，保证出水流量恒定；膜生物反应器出水投加次氯酸钠消毒后进入中间水箱，水箱上安装有带空气过滤器的呼吸阀，防止空气污染。反渗透系统RO的加压进水泵从中间水箱取水并投加还原剂亚硫酸氢钠控制余氯，投加量为余氯含量的3倍左右，并投加阻垢剂，有效防止RO膜结垢。考虑到进水温度对RO膜的产水量影响很大（温度变化1度，产水量变化3％左右），并在进入RO系统前安装乐加温装置，经过RO处理后出水储存在设置有呼吸阀及紫外线消毒仪的不锈钢水箱待用；浓水作为生活杂用水回用。图1MBR/RO处理生活污水工艺流程图Fig.1MBR/ROprocessflowsheetofthewastewatertreatmentsystem2主要设计参数复合膜生物反应器：处理水量40m3/d；曝气量0.7m3/min；总水力停留时间HRT7.0小时，其中缺氧段3.0小时，好氧段4.0小时；膜材质为外压式聚偏氟乙烯（PVDF），膜面积为160m2，孔径0.22μm；填料填充率缺氧段0.75，好氧段0.25；MLVSS为8000~10000mg/L；BOD5负荷为0.08~0.12kgBOD/kg.MLVSS。低压反渗透装置：进水水量为40m3/d；纯水产水量20m3/d，浓水产水量20m3/d；反渗透膜采用中空纤维低压反渗透膜，型号R4040，材质为三醋酸纤维（CTA），外径长度100/1016，工作压力为1.2Mpa，脱盐率≥95%，单膜产水率50%，余氯1mg/L，PH3.5~7.5，SDI4，工作水温5~30℃；进水前采用3~5mg/L的NaClO溶液杀菌消毒，余氯采用1~2mg/L的NaHSO3还原，阻垢剂投加量控制为0.5~1mg/L，加热器控制进水水温25±1℃，保安滤芯过滤器过滤精度为1μm。3处理效果分析3.1MBR处理效果从图2可以看出进入MMBR的原水COD、BOD5以及氨氮浓度波动范围分别为210~350mg/L、120~180mg/L及20~35mg/L，而MMBR出水中各项相对应的指标均降至14~20mg/L、2~3.2mg/L、0~1.8mg/L间，污染物的去除率分别高达94.6%、98.1%以及95.1%以上。并且MBR系统表现出对COD等污染物良好的抗冲击负荷性能。图3表明MBR系统出水中SS指标基本控制在0.3mg/L以下，且SDI污染指数均保持在3.5以下，系统出水SS指标优异。说明采用MBR处理生活污水出水SDI指标可以直接满足RO进水水质要求。表明采用微滤膜对RO原水进行预处理可以较好的去除SDI污染指标。3.2RO处理效果图4表明经过RO系统处理后出水COD、氨氮以及SDI指标分别在0.15~0.85mg/L、0.06~0.26mg/L、0.08~0.1间波动，各指标波动幅度较大，究其原因估计反渗透膜有极个别断丝现象。010020030001020304050时间（d）原污水浓度（mg/L）CODBOD5氨氮图2膜生物反应器进水水质Fig.2InfluentqualityofMBR051015202501020304050时间（d）MMBR出水浓度（mg/L）CODBOD5氨氮012315913172125293337414549时间（d）MMBR出水浓度（mg/L）悬浮物SDI图3膜生物反应器出水水质Fig.3effluentqualityofMBR0101020304050时间（d）RO出水浓度（mg/L）SDIw无单位COD氨氮SDI050010001500200001020304050时间（d）含盐量（mg/L）原污水纯水浓水图4RO出水水质Fig.4effluentqualityofRO图4表明经过反渗透处理后出水中的含盐量由原水的684~735mg/L降到33.1~36.5mg/L，而浓水中含盐量在1315.3~1426.5mg/L间波动。4经济分析该处理系统总的造价为15万，其中膜生物反应器造价在8万元。MBR出水吨水运行成本1.21元，其中电费0.75元，药剂费0.08元，膜折旧0.38元。RO出水吨水运行成本1.95元，其中电费0.54元，药剂费用0.43元，膜折旧0.98元。5结论采用膜生物反应器技术与低压反渗透技术对生活污水深度处理并回用技术上可行，该组合工艺处理生活污水流程简洁，处理效率高，出水水质好。该技术在污水处理领域的运用可以满足不用客户对不同水质的要求，具有较大的灵活性。膜生物反应器出水优于中水水质标准，消毒后可以直接作为反渗透进水。反渗透出水经过实测可以达到《生活饮用水水质》标准，是高质量的回用水，可以作为非饮用水之外的用水或水源，在回收率50%的前提下，反渗透浓水也达到中水水质标准，经过消毒后可以作为中水直接回用。随着环境保护力度的加大以及对回用水水质提出的更高要求，该组合工艺在市政污水处理回用领域有较好的发展前景。参考文献：[1]王建黎,计建炳,徐又一.膜分离技术在水处理领域的应用,膜科学与技术[J]，2003,23(05):65-68.[2]Jian-JunQin,Maung-HtunOo,Maung-NyuntWai.AdualmembraneUF/ROprocessforreclamationofspentrinsesfromanickel-platingoperation-acasestudy,WaterResearch[J]，2003,37(13):3269-3278.[3]李健,李富元,关代宇等.天津开发区“双膜法”污水再生回用工程,中国给水排水[J],2003,19(11):96-97.[4]PierreCote,JasonCadera,JohnCoburna.AnewimmersedmembraneforpretreatmenttoreverseosmosisAlistairEuropeanConferenceonDesalinationandtheEnvironment:WaterShortageLemesos,Cyprus,May28-31,2001[5]蒋以元,杨敏,张昱,等.O3/BAC工艺应用于城市污水深度处理.中国给水排水[J],2004,20(7):92-95.[6]王平,李立新,曹培刚,等.浅谈反渗透脱盐的预处理.河北电力技术[J],2004,23(2):36-39[7]Lawrence,Peter,Adham,Samer,Barrott,Lisa.Ensuringwaterre-useprojectssucceed-institutionalandtechnicalissuesfortreatedwastewaterre-use.Desalination[J],2003,152(1-3):291-298.[8]Gagliardo,PAdham,SMerlo,RPetal.Waterreclamationwithmembranebioreactors.WaterSci.Technol.WaterSupply.200