一體化污水處理設(shè)備中水回用技術(shù)

MBR的組成
從整體結(jié)構(gòu)上看，MBR主要由膜組件、生物反應(yīng)器和泵三部分組成，其中生物反應(yīng)器是污染物降解的主要場(chǎng)所，膜組件相當(dāng)于生物處理系統(tǒng)中的二沉池，起固液分離的作用，泵是系統(tǒng)出水的動(dòng)力來(lái)源。
根據(jù)膜組件的設(shè)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(yīng)器的內(nèi)部，后者是把膜組件與生物反應(yīng)器分開設(shè)置，顯然，這種分置式的MBR因?yàn)樵黾恿宋勰嗷亓鞅煤途S持一定的膜面流速而存在動(dòng)力消耗大、系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用高的問(wèn)題，與之相比，一體式MBR的膜表面錯(cuò)流是由曝氣器產(chǎn)生的空氣攪動(dòng)產(chǎn)生，不需污泥回流系統(tǒng)，因而系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單、能耗較低，這也是目前小區(qū)中水回用處理工藝中通常采用的形式。
工藝特點(diǎn)
MBR工藝與其他生物處理工藝相比，具有以下特點(diǎn)：（1）出水水質(zhì)好，穩(wěn)定性高膜過(guò)渡出水使得生物反應(yīng)器內(nèi)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(fù)荷沖擊能力。同時(shí)，污泥停留時(shí)間較長(zhǎng)，這也為難降解有機(jī)物分解菌和硝化菌等增殖速度慢的微生物得以在反應(yīng)器內(nèi)繁殖富集，特別是對(duì)難降解有機(jī)物和氨氮的去除可以取得理想效果。另一方面，膜分離對(duì)小于膜孔徑有有機(jī)大分子物質(zhì)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(wěn)定。

（2）占地少膜生物反應(yīng)器可以維持較高的污泥濃度，通常MLSS為8～20g/L，是傳統(tǒng)生物處理的2.5～5倍，同時(shí)系統(tǒng)省去了二沉池和污泥回流設(shè)備，因而占地面積省。
（3）操作維護(hù)簡(jiǎn)單膜分離單元工藝簡(jiǎn)單，出水和運(yùn)行不受污泥泥膨脹等因素的影響，操作維護(hù)簡(jiǎn)單方便，且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制管理
（4）污泥處水費(fèi)用低系統(tǒng)污泥濃度高，泥齡長(zhǎng)，這意味著排泥量少，產(chǎn)泥量?jī)H占傳統(tǒng)工藝的30%，這對(duì)后續(xù)的污泥處理極為有利。
經(jīng)濟(jì)分析
MBR工藝具有出水水質(zhì)好、運(yùn)行穩(wěn)定、節(jié)省占地面積、易于管理維護(hù)等特點(diǎn)，出水消毒后可直接回用，與傳統(tǒng)的中水處理工藝（二級(jí)生物處理+混凝沉淀+過(guò)濾+消毒）相比具有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，其主要表現(xiàn)在：（1）MBR工藝容積負(fù)荷高，無(wú)二沉池，基建投資??；（2）污泥產(chǎn)量低，后期處理投資與處置費(fèi)用低；（3）出水水質(zhì)好，省去了三級(jí)處理；（4）隨著膜技術(shù)的發(fā)展，膜的價(jià)格會(huì)不斷下降、性能會(huì)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(jiǎn)單、維護(hù)管理方便，其潛在的運(yùn)行管理費(fèi)用較低。
活性污泥是微生物群體及它們所依附的有機(jī)物質(zhì)和無(wú)機(jī)物質(zhì)的總稱，它是一個(gè)廣闊的微生物世界，幾乎包括了微生物的各個(gè)群落，主要由細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物組成，其中細(xì)菌對(duì)凈化水質(zhì)起主要作用?；钚晕勰嘀械闹黧w細(xì)菌來(lái)源于土壤、空氣和水。這與細(xì)菌在曝氣池內(nèi)通過(guò)人為的培養(yǎng)迅速地大量增殖有關(guān)，形成了該條件下適宜的細(xì)菌種群。
它們能迅速地穩(wěn)定水中的有機(jī)物質(zhì)，有著良好的聚合力。在一定的能量水平下，大部分細(xì)菌構(gòu)成了活性污泥的絮凝體并形成菌膠團(tuán)。菌膠團(tuán)在活性污泥中占絕大多數(shù)，它具有很強(qiáng)的吸附和分解有機(jī)物的能力。
細(xì)菌的另一種主要存在形式是絲狀菌，特別是其中的絲狀細(xì)菌。由于它們存在于活性污泥中，對(duì)絮凝體的性質(zhì)產(chǎn)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(yán)重地影響了出水水質(zhì)。

(一)物理處理法

膜濾法，適用于水質(zhì)變化大的情況。采用這種流程的特點(diǎn)是：裝置緊湊，容易操作，以及受負(fù)荷變動(dòng)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(dòng)，溶液中溶劑和低分子量物質(zhì)、無(wú)機(jī)離子從高壓側(cè)透過(guò)濾膜進(jìn)入低壓側(cè)，并作為濾液而排出;而溶液中高分子物質(zhì)、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(zhì)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(diǎn)是：采用中空纖維超濾器進(jìn)行處理，技術(shù)，結(jié)構(gòu)緊湊，占地少，系統(tǒng)間歇運(yùn)行，管理簡(jiǎn)單。

(二)生物處理法：

適用于有機(jī)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(zhuǎn)盤等生物處理方法。或是單獨(dú)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(zhuǎn)盤十砂濾等流程。這種流程具有適應(yīng)水力負(fù)荷變動(dòng)能力強(qiáng)、產(chǎn)生污泥量少、維護(hù)管理容易等優(yōu)點(diǎn)。

中水處理回用系統(tǒng)

按其供應(yīng)的范圍大小和規(guī)模，一般有下面四大類：

(一)排水設(shè)施完善地區(qū)的單位建筑中水回用系統(tǒng)

統(tǒng)中水水源取自本系統(tǒng)內(nèi)雜用水和優(yōu)質(zhì)雜排水。該排水經(jīng)集流處理后供建筑內(nèi)沖洗便器、清洗車、綠化等。其處理設(shè)施根據(jù)條件可設(shè)于本建筑內(nèi)部或臨近外部。如北京新萬(wàn)壽賓館中水處理設(shè)備設(shè)于地下室中。對(duì)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(xué)沉淀法、鐵氧體法、螯合沉淀法、膜生物反應(yīng)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(jìn)行交換而將其去除，從而使廢水得到凈化的方法。在國(guó)內(nèi)外主要被應(yīng)用于電鍍廢水中重金屬離子的回收上，我國(guó)是從60 年代才開始離子交換技術(shù)研究的，到70年代末迫于環(huán)境問(wèn)題才得到了較大的發(fā)展。20 世紀(jì)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(jīng)一度在我國(guó)電鍍行業(yè)被廣泛應(yīng)用。

(二)電解法

電解對(duì)工業(yè)廢水的凈化機(jī)理主要是氧化、還原、凝聚和氣幾種化學(xué)反應(yīng)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(shù)，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?yàn)樵谔幚韽U水時(shí)無(wú)需很多化學(xué)藥品、占地面積小、管理方便、后處理簡(jiǎn)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(guò)性能，在一定驅(qū)動(dòng)力的作用下，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shù)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(yīng)用于電鍍廢水處理的膜分離技術(shù)是反滲透和電滲析。膜分離技術(shù)由于去除率高，選擇性強(qiáng)，在常溫下操作無(wú)相態(tài)變化，能耗低、污染小，自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，是一項(xiàng)很有前景電鍍廢水處理技術(shù)，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(chǎn)生了很高的經(jīng)濟(jì)效益。

(四)化學(xué)沉淀法

在處理含銅、含鎳電鍍廢水時(shí)，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(xué)沉淀法處理含銅、含鎳電鍍廢水簡(jiǎn)便有效，處理水量大，但藥劑使用量大，運(yùn)行過(guò)程繁瑣，需要不斷調(diào)節(jié)pH 值且固液分離不佳，產(chǎn)生大量含有重金屬的泥渣造成二次污染，是電鍍重金屬?gòu)U水處理中不可為之而為之的方法，尤其是處理后無(wú)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(guò)反應(yīng)脫穩(wěn)、凝聚吸附、絮凝架橋、卷掃等過(guò)程，使污染物顆粒與絮凝劑顆?；ハ嗾澈闲纬筛箢w粒的絮凝體，再經(jīng)過(guò)氣浮或沉淀把污染物從廢水中分離出來(lái)。是水處理的重要方法之一，是電鍍廢水處理中應(yīng)用較多的一個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)。目前在電鍍重金屬?gòu)U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(qiáng)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(zhì)，具有親水性很強(qiáng)的螯合形成基，可與水中的金屬離子選擇性的反應(yīng)生成不溶于水的金屬絡(luò)合物。

再生水深度脫氮除磷是實(shí)現(xiàn)污水資源化利用的有效途徑，然而目前在深度處理的過(guò)程中仍存在一些問(wèn)題：在脫氮方面，由于污水廠尾水自身存在碳源不足的問(wèn)題，常需額外投加碳源，增加了成本的同時(shí)也容易產(chǎn)生二次污染.為解決這些問(wèn)題，在反硝化過(guò)程中往往結(jié)合自養(yǎng)反硝化等進(jìn)行脫氮.硫自養(yǎng)反硝化因其具有工藝簡(jiǎn)單，無(wú)需外加碳源以及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)在低碳氮比污水處理中得到了廣泛應(yīng)用并取得了較好的效果，但以單質(zhì)硫等作為硫源的硫自養(yǎng)反硝化不具有除磷功能.

在除磷方面，依靠傳統(tǒng)的生物除磷往往很難實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的達(dá)標(biāo)，因此需要結(jié)合化學(xué)法強(qiáng)化除磷效果，海綿鐵因其高效的除磷效果能力被國(guó)內(nèi)外研究人員所關(guān)注.匡穎等研究認(rèn)為，海綿鐵腐蝕產(chǎn)生的Fe2+和進(jìn)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.