污水廠升級(jí)改造MBR與MBBR路線工藝選擇
【www.hs523.com南京純水設(shè)備】在污水廠晉級(jí)改造大潮中， MBR、MBBR+磁混凝是兩種比擬受關(guān)注的技術(shù)路線。兩種路線均能完成生物處置才能翻倍，且與水廠現(xiàn)況工藝契合度高，均屬占地集約型工藝。
近年來(lái)，國(guó)度關(guān)于水環(huán)境的請(qǐng)求日益嚴(yán)厲，污水處置廠出水規(guī)范不時(shí)提升，現(xiàn)階段的新（改、擴(kuò)）建污水廠均需到達(dá)一級(jí)A規(guī)范（GB18918-2002），局部地域需求到達(dá)準(zhǔn)Ⅳ類(lèi)水質(zhì)規(guī)范。國(guó)內(nèi)改造中，膜生物反響器(MBR)、挪動(dòng)床生物膜工藝(MBBR)、磁混凝等集約型工藝，逐漸遭到關(guān)注，并得以普遍的應(yīng)用，均取得了良好的工程理論效果。南京純水設(shè)備對(duì)MBR、MBBR+磁混凝（簡(jiǎn)稱MBBR路線）兩工藝路線，從提標(biāo)潛能、工藝占地、與現(xiàn)況工藝契合度、投資、運(yùn)轉(zhuǎn)本錢(qián)等方面停止比照，剖析兩種技術(shù)改造路線的適用場(chǎng)景，為國(guó)內(nèi)污水廠提標(biāo)改造技術(shù)路線選擇提供參考。
▲ 當(dāng)設(shè)計(jì)出水水質(zhì)需到達(dá)準(zhǔn)Ⅳ類(lèi)水質(zhì)時(shí)，MBBR路線可增加高精度濾池強(qiáng)化SS處置效果。
▲ MBR與MBBR+磁混凝路線均可屬集約型工藝，占地省，可滿足國(guó)內(nèi)污水廠晉級(jí)改造、擴(kuò)容或新建需求，生物池處置才能可進(jìn)步100%。
▲ MBBR+磁混凝路線，投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用省，在工程理論中表現(xiàn)出較好的效果。
▲ 關(guān)于晉級(jí)改造項(xiàng)目和擴(kuò)容項(xiàng)目，MBBR路線更優(yōu)。 關(guān)于新建項(xiàng)目，MBR路線與MBBR路線選擇需依據(jù)對(duì)占地的緊缺水平斷定：當(dāng)占地請(qǐng)求<400m2/萬(wàn)噸時(shí)，MBR工藝可滿足請(qǐng)求；當(dāng)占地請(qǐng)求≥400m2/萬(wàn)噸時(shí)，優(yōu)先引薦MBBR+磁混凝路線。
一、MBR與MBBR路線概述
MBR，經(jīng)過(guò)膜過(guò)濾完成泥水別離，可在生化池內(nèi)富集更高污泥濃度，強(qiáng)化處置效果；且膜工藝可有效滿足高排放規(guī)范關(guān)于SS的請(qǐng)求，若生化指標(biāo)（有機(jī)物、TN、TP、氨氮等）到達(dá)規(guī)范，出水消毒即可排放，屬于集成度較高的工藝。為維護(hù)膜組件，對(duì)預(yù)處置請(qǐng)求嚴(yán)厲，需設(shè)置超細(xì)格柵、沉砂池等；動(dòng)力出水，若進(jìn)水超越設(shè)計(jì)流量極限只能原水排放；膜沖洗曝氣高、回流比大、藥劑運(yùn)用量大，是典型的高能耗、高藥耗工藝。
MBBR，經(jīng)過(guò)向反響器內(nèi)投加懸浮載體，強(qiáng)化生化處置效果，可完成原位改造、原位提標(biāo)；但MBBR屬于生化強(qiáng)化技術(shù)，關(guān)于SS、TP無(wú)法完成最終出水保證，需求匹配其他深度處置工藝；磁混凝，經(jīng)過(guò)對(duì)混凝階段加載磁粉，強(qiáng)化混凝沉淀效果，保證SS及TP處置效果，可以與MBBR結(jié)合互補(bǔ)，構(gòu)成集約型占地的工藝組合。
二、MBR與MBBR路線技術(shù)比擬
2.1 與現(xiàn)況工藝契合度
1）預(yù)處置，現(xiàn)階段我國(guó)的普通污水廠預(yù)處置段采用兩級(jí)格柵，即粗格柵和細(xì)格柵，對(duì)應(yīng)柵條間距多為15-20mm，6-10mm，由于MBR工藝膜絲較細(xì)，為延緩梗塞，請(qǐng)求進(jìn)水前增加一道1-2mm的精密格柵（膜格柵）；而MBBR避免梗塞的機(jī)制在于填料和篩網(wǎng)之間水力學(xué)的良好設(shè)計(jì)，而非經(jīng)過(guò)強(qiáng)化進(jìn)水?dāng)r截；但新增膜格柵占地很小，普通污水廠均能夠處理。
2）曝氣系統(tǒng)，由于生物量的增加，普通狀況下，兩工藝路線均需對(duì)曝氣系統(tǒng)停止改造，均需求采用底部曝氣。
3）生物處置，現(xiàn)況工藝為SBR類(lèi)工藝時(shí)，關(guān)于MBR路線，可擴(kuò)建膜池，完成SBR轉(zhuǎn)連續(xù)流運(yùn)轉(zhuǎn)；現(xiàn)況工藝為連續(xù)流工藝時(shí)，關(guān)于MBR路線，普通新建膜池，原有沉淀池廢棄或做他用。而關(guān)于MBBR路線，其鑲嵌式改造的特性，與兩類(lèi)工藝均能較好嵌合，且合理應(yīng)用已有構(gòu)筑物和工藝。
4）加藥系統(tǒng)，兩工藝路線關(guān)于加藥系統(tǒng)均無(wú)明顯影響，磁混凝局部需增加的PAM及磁粉投加系統(tǒng)可設(shè)置于磁混凝廓清池上部，無(wú)需改動(dòng)原有加藥系統(tǒng)及新增用地。
5）污泥系統(tǒng)，由于處置才能的提升，剩余污泥量及化學(xué)污泥量均有一定水平的進(jìn)步，兩工藝路線均需對(duì)污泥系統(tǒng)停止擴(kuò)容。南京實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，普通的A2O污泥齡為10~20d，MBR污泥齡15～30d，即MBR污泥齡是改造前的1.5倍，而MBR反響池污泥量是改造前的2倍，故改造后剩余污泥量是改造前的133%，化學(xué)污泥量因除磷量的增加有稍微上升；而關(guān)于MBBR路線，其等效污泥量為改造前的2倍，等效污泥齡約為改造前的1.7倍，故改造后剩余污泥總量為改造前的120%，化學(xué)污泥量與MBR工藝根本分歧。
綜上，兩工藝路線關(guān)于現(xiàn)況工藝的契合度均較高，可以在最小的改動(dòng)下完成污水廠的提標(biāo)。
2.2 生物池提標(biāo)潛能比擬
受二沉池運(yùn)轉(zhuǎn)效果及處置才能的影響，普通生物池設(shè)計(jì)污泥濃度在3-4g/L，本局部比擬依照原生物池設(shè)計(jì)均勻污泥濃度3g/L停止計(jì)算，f=0.7，即2.1gVSS/L。由于生物反響受溫度及水質(zhì)影響較大，不同地域進(jìn)水水質(zhì)及溫度存在明顯差別，本局部比擬經(jīng)過(guò)可以增加的最大等效生物量停止比擬，不討論其他要素。
MBR膜生物反響器是一種將高效的膜別離技術(shù)與傳統(tǒng)活性污泥法相分離的污水處置工藝，它以共同構(gòu)造浸沒(méi)式膜組件置于曝氣池中，經(jīng)過(guò)好氧曝氣與生物處置后的水，由泵經(jīng)過(guò)濾膜過(guò)濾后以抽出。它與傳統(tǒng)污水處置辦法大的差別在于替代了傳統(tǒng)生化工藝中的二沉池和三級(jí)處置工藝。南京純水設(shè)備依據(jù)膜的方式不同，MBR又分為平板膜和中空纖維膜，由于中空纖維膜較平板膜堆積密度更高，且應(yīng)用更為普遍，采用中空纖維膜MBR停止剖析?，F(xiàn)階段，普通運(yùn)轉(zhuǎn)良好的MBR生物池，最大污泥濃度為8g/L，f=0.5，即提標(biāo)后，其最大生物為4gVSS/L，是提標(biāo)前的1.90倍。
MBBR為泥膜復(fù)合工藝，其生物量由兩局部組成，即池內(nèi)的活性污泥和填料外表的料上污泥。MBBR并非兩者簡(jiǎn)單的疊加，二者會(huì)互相影響。當(dāng)系統(tǒng)參加填料后，生物膜會(huì)對(duì)活性污泥的處置才能產(chǎn)生一定的影響，依照改造前處置才能的80%計(jì)算，取f=0.7，即活性污泥項(xiàng)的等效污泥濃度為1.68g/L；而生物膜等效污泥濃度，依照填料掛膜量12g/m2計(jì)算，填料有效比外表積取800m2/m3，填充率為30%（全池計(jì)，相當(dāng)于好氧區(qū)HRT占50%且好氧區(qū)填充率60%，MBBR最大允許填充率為67%，已有工程中最大為62%），f=0.9，則生物膜上生物量等效污泥濃度為2.59g/L，即MBBR工藝總生物量為4.27gVSS/L，提標(biāo)后，最大生物量是提標(biāo)前的2.03倍。
經(jīng)比擬可知，從生物量的角度，MBR與MBBR對(duì)生物池停止提標(biāo)的最大才能是根本分歧的，有效生物量MBBR略高。MBR可進(jìn)步運(yùn)轉(zhuǎn)污泥濃度，MBBR可增加懸浮載體投加量進(jìn)步生物量。僅生化段（不包括膜池或二沉池），兩種工藝均可完成處置才能翻倍，不管是從一級(jí)B向一級(jí)A提標(biāo)，以至直接提標(biāo)至準(zhǔn)IV，均可以滿足處置請(qǐng)求。
2.3 工藝占地
關(guān)于晉級(jí)改造，兩種路線均無(wú)需擴(kuò)建生化池，但均觸及新增占地。MBR路線，其主要的新增工藝占地為膜池及設(shè)備間；MBBR路線，其主要的新增工藝占地為磁混凝廓清池。兩種路線晉級(jí)改造的典型案例數(shù)據(jù)比擬如表1所示。MBR局部，設(shè)計(jì)時(shí)除了思索變化系數(shù)外，要思索膜通量降落關(guān)于膜組件的補(bǔ)充，設(shè)計(jì)時(shí)普通預(yù)留10-20%，同時(shí)，雖然膜通量各異，但隨著范圍的增大，噸水占地指標(biāo)將減小，MBR工藝污水廠的新增占地在280-450m2/萬(wàn)噸。磁混凝廓清池工藝占地受外表負(fù)荷影響，普通可取20-40m3/m2/h，萬(wàn)噸水占地在60-100m2/萬(wàn)噸，遠(yuǎn)小于MBR的占地，僅為其1/3以下。比擬C和E污水廠，MBR新增占地287m2/萬(wàn)噸，MBBR+磁混凝新增占地71.2m2/萬(wàn)噸，后者僅為前者的24.8%，此時(shí)MBBR+磁混凝路線占地更優(yōu)。
MBR與MBBR路線 孰優(yōu)孰劣？聚焦污水廠晉級(jí)改造工藝選擇
2）生物處置，現(xiàn)況工藝為SBR類(lèi)工藝時(shí)，關(guān)于MBR路線，可擴(kuò)建膜池，完成SBR轉(zhuǎn)連續(xù)流運(yùn)轉(zhuǎn)；現(xiàn)況工藝為連續(xù)流工藝時(shí)，關(guān)于MBR路線，普通新建膜池，原有沉淀池廢棄或做他用。而關(guān)于MBBR路線，其鑲嵌式改造的特性，與兩類(lèi)工藝均能較好嵌合，且合理應(yīng)用已有構(gòu)筑物和工藝。
關(guān)于新建，相比于傳統(tǒng)工藝，MBBR或MBR均可將生化池占地減少50%。但MBBR需求新增沉淀池，思索周進(jìn)周出矩形二沉池外表負(fù)荷較高且占天時(shí)用率高，普通可取0.8-1.2m3/m2/h，沉淀池和深度處置的占地仍需400-600m2/萬(wàn)噸。此時(shí)需依據(jù)占地請(qǐng)求選擇，當(dāng)占地請(qǐng)求<400m2/萬(wàn)噸時(shí)，MBR工藝可滿足請(qǐng)求，當(dāng)占地請(qǐng)求≥400m2/萬(wàn)噸時(shí)，優(yōu)先引薦MBBR+磁混凝路線。
關(guān)于原生化池提量，兩種路線均能完成生化池處置才能提升100%。當(dāng)提量100%、處置才能翻倍時(shí)，MBBR路線需擴(kuò)建一半范圍二沉池，新增占地在230-360m2/萬(wàn)噸，小于MBR路線占地。
當(dāng)設(shè)計(jì)出水水質(zhì)需到達(dá)準(zhǔn)Ⅳ類(lèi)水質(zhì)時(shí)，兩路線的中心關(guān)鍵差異在于SS。MBR可完成出水SS<5mg/L，而目前尚無(wú)磁混凝出水SS穩(wěn)定到達(dá)5mg/L以下的報(bào)道，需求在此技術(shù)上新增過(guò)濾單元。南京實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備過(guò)濾單元可采用高精度纖維轉(zhuǎn)盤(pán)濾池，高精度濾布當(dāng)量孔徑為5微米，其設(shè)計(jì)濾速應(yīng)控制在7m3/m2/h以內(nèi)，其萬(wàn)噸水占地在50m2/萬(wàn)噸以下，噸水投資在50-100元/t，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用小于0.05元/t。
詳細(xì)到工程項(xiàng)目中，因各水廠仍存在詳細(xì)狀況的差別，如現(xiàn)況沉淀池能否需改造或擴(kuò)建、已有深度處置工藝流程及運(yùn)轉(zhuǎn)狀況等，均可能對(duì)兩種路線的占地需求產(chǎn)生影響，選擇時(shí)仍需求分離詳細(xì)項(xiàng)目詳細(xì)剖析。
三、MBR與MBBR路線投資運(yùn)轉(zhuǎn)比擬
3.1 投資比照
關(guān)于污水處置廠，投資與工藝路線的選擇息息相關(guān)，需求在滿足出水水質(zhì)請(qǐng)求的狀況下，盡量降低投資及運(yùn)轉(zhuǎn)本錢(qián)。
MBR投資主要由設(shè)備費(fèi)和土建費(fèi)用組成，其中，設(shè)備費(fèi)占較大比重，普通在60%以上，隨同著MBR技術(shù)的研發(fā)日益成熟，MBR設(shè)備費(fèi)近年來(lái)顯著降低，從原來(lái)的噸水投資3000元以上，降落到如今的600-1000元，將來(lái)有望進(jìn)一步降低，這也是這幾年國(guó)內(nèi)可以大范圍應(yīng)用MBR的關(guān)鍵；土建費(fèi)用受污水廠方式（全公開(kāi)、半公開(kāi)、地上式）、場(chǎng)地條件影響較大，無(wú)法統(tǒng)一權(quán)衡，關(guān)于地上式污水廠，土建費(fèi)用普通在設(shè)備費(fèi)用的1/3左右。
因MBBR局部無(wú)土建變動(dòng)，其投資全部為設(shè)備費(fèi)用，受設(shè)計(jì)水質(zhì)影響較大，普通噸水投資在200-500元/t；而磁混凝噸水設(shè)備投資在150-250元/t，由于工藝負(fù)荷較高，土建占空中積小，其土建投資普通在100元/t以下，路線整體投資在350-750元/t。同MBR路線相比，MBBR路線在投資上具有較大優(yōu)勢(shì)。
3.2 運(yùn)轉(zhuǎn)本錢(qián)
無(wú)論是采用MBR工藝，還是MBBR工藝，其運(yùn)轉(zhuǎn)本錢(qián)主要由以下幾局部組成：藥劑費(fèi)、電費(fèi)和易耗品折舊費(fèi)用（MBR為膜、MBBR為填料）。南京純水設(shè)備由于兩種工藝的生物池局部曝氣量、設(shè)備功率根本分歧，且除磷加藥量相當(dāng)，因而該局部費(fèi)用不計(jì)入比擬。即藥劑費(fèi)的比照僅比照除磷藥劑外的其他藥劑，電費(fèi)的比照僅比照MBR工藝設(shè)備及磁混凝工藝設(shè)備的電度電費(fèi)，由于全廠變壓器容量不同帶來(lái)的根本電費(fèi)差別不計(jì)入比擬。
經(jīng)過(guò)對(duì)幾個(gè)實(shí)踐污水廠運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)剖析，MBR工藝的噸水電費(fèi)及噸水折合膜改換費(fèi)用（依照運(yùn)用年限5年計(jì)算）均在0.2元以上，藥劑費(fèi)用在0.01元左右，MBR工藝的均勻運(yùn)轉(zhuǎn)本錢(qián)在0.5元以上；關(guān)于MBBR工藝路線，僅計(jì)算其填料折舊費(fèi)用，依照運(yùn)用年限10年計(jì)算，其噸水本錢(qián)在0.1元以下；而磁混凝工藝的噸水藥劑費(fèi)用在0.02元左右，噸水電費(fèi)在0.02元左右，因而，MBBR+磁混凝其總運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用在0.2元以下。MBBR+磁混凝工藝路線在運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用上較MBR工藝具有較大的優(yōu)勢(shì)。
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