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環保企業家高顧誠談污水處理技術:MBR膜法水處理技術的不適用性

2023-05-06 09:44:39   閱讀次數:808

高顧誠,資深環保人、環境保護專家、環保企業家。

高顧誠先生畢業于中國政法大學。2002年7月高顧誠先生在北京中關村創辦環??萍脊?。

2004年資深環保人、環境保護專家、環保企業家高顧誠先生率先在中國提出“水污染應急系統解決方案”,“水污染預警系統解決方案”;“水污染三級應急預案”。

2005年資深環保人、環境保護專家、環保企業家高顧誠先生參與吉林石化爆炸案,松花江水污染哈爾濱城市供水應急強險事件。之后陸續參與了太湖藍藻爆發水污染應急事件;中石油重慶油田井噴事件;汶川地震水污染應急事件;隨住建部、水利部、生態環境部參與多起國內水污染搶險事件。

資深環保人、環境保護專家、環保企業家高顧誠先生還承擔了2008年北京奧運會城市供水安全預警系統建設;2010年上海世博會城市供水安全預警系統建設;廣州亞運會、深圳大運會城市供水安全預警系統建設等項目。高顧誠先生還參與了“飲用水深度處理技術應用與研究863課題”,北京市供水安全與保障技術重大課題,國家飲用水水質標準病原微生物檢測方法的制定,并獲得了2010年北京市科學技術三等獎。

2010年資深環保人、環境保護專家、環保企業家高顧誠先生兼任北京時代繪譜文化發展有限公司董事長;

2012年高顧誠先生任北京格維恩環保設備有限公司董事長;2017年高顧誠先生兼任諾貝德投資基金管理(深圳)有限公司董事長;2021年至今高顧誠先生兼職某環保上市公司顧問;2021年至今高顧誠先生任北京中科國聚科技有限公司總裁。

環境保護一般是指人類為解決現實或潛在的環境問題,協調人類與環境的關系,保護人類的生存環境、保障經濟社會的可持續發展而采取的各種行動的總稱。其方法和手段有工程技術的、行政管理的,也有經濟的、宣傳教育的等。

地球環境的惡化引起了人們的廣泛關注,于是,環境保護日漸得到了各國的重視。但是,由于環境保護在一定程度上可能與經濟發展、社會問題有著比較難協調的沖突,因此,對于環境保護概念的理解也日趨新穎和合理。

環境保護就是通過采取行政的、法律的、經濟的、科學技術等多方面的措施,保護人類生存的環境不受污染和破壞;還要依據人類的意愿,保護和改善環境,使它更好地適合于人類勞動和生活以及自然界中生物的生存,消除那些破壞環境并危及人類生活和生存的不利因素。環境保護所要解決的問題大致包括兩個方面的內容,一是保護和改善環境質量,保護人類身心的健康,防止機體在環境的影響下變異和退化;二是合理利用自然資源,減少或消除有害物質進入環境,以及保護自然資源(包括生物資源)的恢復和擴大再生產,以利于人類生命活動。

MBR污水處理是現代污水處理的一種常用方式,其采用膜生物反應器(Membrane Bioreactor,簡稱MBR〕技術是生物處理技術與膜分離技術相結合的一種新技術,取代了傳統工藝中的二沉池,它可以高效地進行固液分離,得到直接使用的穩定中水。又可在生物池內維持高濃度的微生物量,工藝剩余污泥少,極有效地去除氨氮,出水懸浮物和濁度接近于零,出水中細菌和病毒被大幅度去除,能耗低,占地面積小。70年代在美國、日本、南非和歐洲許多國家就已開始將膜生物反應器用于污水和廢水處理的研究工作。其水源取自生活污水(如淋浴排水、盥洗排水、洗衣排水、廚房排水、廁所排水等〕和冷卻水。

污水經格柵進入調節池后經提升泵進入生物反應器,通過PLC控制器開啟曝氣機充氧,生物反應器出水經循環泵進入膜分離處理單元,濃水返回調節池,膜分離的水經過快速混合法氯化消毒(次氯酸鈉、漂白粉、氯片)后,進入中水貯水池。反沖洗泵利用清洗池中處理水對膜處理設備進行反沖洗,反沖污水返回調節池。通過生物反應器內的水位控制提升泵的啟閉。膜單元的過濾操作與反沖洗操作可自動或手動控制。當膜單元需要化學清洗操作時,關閉進水閥和污水循環閥,打開藥洗閥和藥劑循環閥,啟動藥液循環泵,進行化學清洗操作。

在傳統的廢水生物處理技術中,泥水分離是在二沉池中靠重力作用完成的,其分離效率依賴于活性污泥的沉降性能,沉降性越好,泥水分離效率越高。而污泥的沉降性取決于曝氣池的運行狀況,改善污泥沉降性必須嚴格控制曝氣池的操作條件,這限制了該方法的適用范圍。由于二沉池固液分離的要求,曝氣池的污泥不能維持較高濃度,一般在1.5~3.5g/L左右,從而限制了生化反應速率。水力停留時間(HRT)與污泥齡(SRT)相互依賴,提高容積負荷與降低污泥負荷往往形成矛盾。系統在運行過程中還產生了大量的剩余污泥,其處置費用占污水處理廠運行費用的25%~40%。傳統活性污泥處理系統還容易出現污泥膨脹現象,出水中含有懸浮固體,出水水質惡化。

針對上述問題,MBR將分離工程中的膜分離技術與傳統廢水生物處理技術有機結合,大大提高了固液分離效率;并且由于曝氣池中活性污泥濃度的增大和污泥中特效菌(特別是優勢菌群)的出現,提高了生化反應速率;同時,通過降低F/M比減少剩余污泥產生量(甚至為0),從而基本解決了傳統活性污泥法存在的許多突出問題。

但是,MBR不是萬能的,它屬于微濾膜,是按能通過的顆粒物粒徑來定義的;所以,對于它來講堵塞問題是關鍵,一些易結垢、含油類物質和粘稠性物質較多的廢水,建議不要采用MBR膜法;不適合MBR法的廢水類型有:乳化液/研磨液/淬火液/冷卻液廢水、表面活性劑廢水、石油類廢水、脂類廢水(有預處理措施除外)。

MBR膜法現在應用越來越廣泛,以其穩定清澈的出水備受關注,但其巨大的維護量也使很多使用者頭疼;那么要想在使用中盡量減少維護工作強度,在設計階段就需要注意以下幾個問題:

MBR曝氣裝置的設計要點

1、曝氣裝置可以固定在池底(需要做膜組件承托架和膜組件滑入導軌),也可以跟膜組件做在一起,各有優劣,曝氣管的位置要做精心考慮,采用DN20穿孔管,每個膜片間隙對應一路穿孔管,穿孔大小Φ2.0mm,穿孔間距100mm,相鄰兩路管穿孔位置交錯穿插,孔口做單排垂直向上,有很多雙排、斜向下的做法,個人認為不可取,沉降的污泥不會對孔口產生堵塞。

2、曝氣量的大小進行粗略估算,根據經驗數字,按照汽水比24:1即可(常規池深3.5m),風機排風壓頭選型比高液位高0.01Mpa;風機出口設置泄氣閥,泄氣管口徑全開能卸掉70%的空氣量即可,泄氣口上加裝消音器,這套裝置用來控制生化槽中的DO值以及保護風機;

3、每個膜組件曝氣都設置單獨的調節閥,同時整個生化槽的充氧曝氣要另外做單獨的控制閥,用微孔充氧曝氣裝置,確保能靈活調整攪拌空氣量和充氧空氣量;

4、MBR池DO控制為2.5~5之間,正常液位約為3ppm,在液位高低不同時,DO也會有變化,不宜長時間超過5.0ppm。

化學浸泡清洗

1、在有條件的情況下,為了減少工作強度,能實現整個膜組件的清洗,這就要求做好膜組件的出池入池定位,水管及氣管要做方便拆卸的活連接(氣管如果不與膜組件做在一起則氣管不用考慮),而且這個活連接要經久耐用,個人建議用法蘭連接或者采用品牌的雙由令球閥連接,膜組件的起落配套行車,能有效減輕勞動強度,行車貼牌500kg(實際可以做到1t的起重量);

2、化學浸泡槽要做3個,大小要膜組件放進去綽綽有余,高度在淹沒膜絲之后再留500mm超高,每個浸泡槽要做好穿孔曝氣管道及其保護平臺;浸泡槽總深度=池底平臺高度+膜組件底部到上層膜絲的高度+500mm超高;

3、3個浸泡槽邊上要設置2個儲液桶,其容量要大于浸泡槽的有效容積,用來將清洗藥液重復利用;

4、每個浸泡槽要配套1臺塑料排污泵,用來將藥液從浸泡槽中移送到儲液桶或排放;

5、要考慮洗過之后的廢液的處理方式,NaOH可以當作藥劑加入到系統中,NaCLO經過澄清處理直接排放或儲存回用即可,檸檬酸可以慢慢投加到生化處理系統中;

6、每個浸泡槽的攪拌空氣量按照劇烈攪拌來設計,并安裝有調節閥;

7、浸泡槽要設有自來水加入管道,管道要粗,避免在自來水注水上浪費時間,注滿時間以10min為宜,參考數據,在自來水壓力2~3公斤時,DN50的自來水管流量約18~22m3/hr;

8、常用化學清洗藥劑及濃度:

NaOH(用來殺菌和清洗掉有機污染物):濃度1%~2%,浸泡時間>2h;

檸檬酸(用來除去無機結垢,沒有則省略):濃度2%,浸泡時間>2h;

NaClO(10%液體,用來深度殺菌,恢復膜絲過濾功能):濃度5%,浸泡時間>2h;

酒精(95%工業級酒精)單片浸泡2min,用來恢復失水后的膜絲,未脫水則省略;

9、清洗步驟:水沖洗→水浸洗→堿液浸洗→檸檬酸浸洗→NaClO浸洗→水沖洗→復位;

10、注意,檸檬酸為有機酸,使用不受限制,但如果距離下次使用超過1個月,就會在儲存過程中發霉變質,建議一次性使用;

11、注意,每次清洗完需要檢查膜絲斷絲,對于斷絲單根打結處理。

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