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编者按:中国水网2010年9月——2011年2月开展了“应用MBR工艺万吨级/日以上规模的市政污水处理项目”专题调研,调查对象为规模在1万吨/日以上的市政污水MBR项目,结合调研问卷和走访等方式,并在2011年3月4日召开了“MBR技术应用”的专题沙龙活动,涉及到设计院、专家、企业等100多人参加,本文内容摘自中国水网《应用MBR万吨级市政污水处理项目》调研报告。
对于MBR的工程设计,北京市政总院李艺总工并不认可由膜厂家来做工程设计,对于各种污染指标的处理效果并不是膜技术可以解决的问题,需要由工程设计人员完成。尤其是膜技术如何与前端生物处理的良好结合,实现较好的处理效果,这些都需要工程设计人员来不断摸索和总结。虽然第一座万吨/日以上规模的MBR市政污水项目是密云再生水厂,但是北小河再生水厂是第一座具有脱氮除磷效果的MBR万吨/日级以上的市政污水处理项目,运行至今仍在边运行边修改。
对于膜厂家而言,未来的挑战应该是在于膜寿命、膜通量、能耗三方面,也是需要膜厂家进一步完善。高通量、抗污染、强度好的膜材料开发,以及与组器整合后的维护、运行管理的研发,是企业应重点攻关的领域,特别是对于国内膜厂家而言。
MBR项目对于运行商是个挑战,MBR项目几乎为全自控设计,不可能为手动,对于运行商的经验、能力、对自控的反应能力、膜的化学清洗要求比较高,如果运行商能力欠缺,即使好的设计项目也有可能运行效果不当。
如果评价MBR的适用性,大型污水处理厂并不适合采用MBR设计,或者说是单一采用MBR技术的污水厂,具有一定的风险,如高碑店100万吨/日的改造项目设计方坚决否定了MBR技术的应用,主要是考虑MBR必须是动力驱动抽吸,另外如果某小模块出现问题整个膜池需要停止,原污水可能直排。MBR适合于与常规污水处理工艺配套使用,MBR产高品质出水,配套平行工艺出水标准可低些。或者说MBR项目具备大型池子,在MBR出现问题的时候可以储存污水2-3天不外排。据调查中了解,目前设计的最大的MBR项目是清河再生水厂,15万吨/日。
能耗
对于MBR的能耗分析,目前没有统一的标准,虽然各膜厂家的材质一样,但是由于组型不一样其能耗也不同。不能简单以气水比来比较,应该从膜生产的型式、占地、膜材料整体考虑,虽然没有统一的标准,但应确定一个范畴。
由于长期粗放的管理模式,对于MBR实际电耗的数据比较难收集,一方面企业报的可能有些出入,另一方面由于并没有单独的电表核算,电表与传统工艺连在一起,无法测算出实际的电耗。目前传统工艺能耗在0.35-0.5度电/吨水,MBR吨水电耗在0.8、0.9或1度电以上的比较多,目前运行电耗可以降到0.55度电/吨水的MBR项目也是存在的,“十二五”期间MBR的优化运行将是重点。
费用
MBR是结合生物二级处理和再生水生产两种工艺,在比较费用的时候,应该以生物处理厂和再生水厂两个厂子的费用之和,与MBR项目做比较。另外,达到再生水标准的处理工艺很多,如滤布滤池、砂滤等,但是它们的出水水质不如MBR,在费用上也低于MBR。但如果考虑到出水水质完全一样的情况下,应该拿MBR和生物处理+超滤处理比较,这样比较后两种费用几乎差不多的。
数据的可靠性
对于膜厂家提供的通量等数据,在设计采用中需慎重,如冬天温度下降后,膜通量肯定会降低,不能按照夏天温度条件下的通量设计,对于再生水厂来说产水量还可以调节,但对于污水处理厂,接收的市政污水量是不能改变的。膜厂商最终仍是设备公司,目前在已运行的MBR项目中存在着若干不能排水的现象。
膜组器的规范化
我们国家膜厂家比较多,在膜组器的设计上形式多样,用户的选择比较难,许多膜产品在运行半年时间内差别不是很大,但是清洗后恢复性比较差,运行一年后差别较大。建议国家建立评估中心,对各膜厂家的产品做一年以上的运行评估,考虑清洗的恢复性、膜通量在经过冬季后的稳定性、冲击负荷的耐受性,通过整套的评估后,用户采用的比较放心。
目前欧盟在推进膜组器的标准化,但是各个厂家除膜材料不同外,膜组器的型式也不同,而组器往往涵盖了控制膜污染和能耗的优势,如果标准化后,会扼杀一些高效的组器。
工艺整体设计的探索
膜生物反应器是膜与生物反应器的整合,与活性污泥法不同,比如说粘度高、污泥浓度高,在整个设计工艺中是全流程的概念。它包括了对生物处理工艺部分参数的调整,目前是没有基础数据参考,清华大学黄霞老师目前通过对采用MBR污水处理厂的生物处理表征的动力学参数调研。活性污泥的设计规范也是通过长期实践反应出来的,MBR需要系统的整合,包括前处理、后处理、污泥池(污泥浓缩是否需要),工艺整体设计是个挑战。
MBR与过滤工艺孰优
超滤膜在过滤领域从目前发展来看,具有非常强劲的势头,对于新建厂考虑用地紧张选择MBR工艺,但对于大部分已建厂,拆除原有设施升级改造遇到的阻力和争议会比较大。这种情况后续增加超滤膜设施比较可行,二级出水可以处理,再生水的品质和产量可以根据用户的需求适当调配,出水水质可以媲美MBR的出水水质。另外,各地都在建设开发区,市政不提供自来水,唯一的水源就是污水厂的二级出水,双膜法(超滤膜+反渗透)的应用必不可少。另外,对于北方缺水城市如果有工业生产项目,超滤膜的应用必不可少,因此对于膜的使用,不能仅限于MBR