生活污水凈水工藝在水泥廠的應(yīng)用

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摘要：為了將水泥生產(chǎn)廠區(qū)的生活污水全部回收復(fù)用至水泥生產(chǎn)線的補(bǔ)水、綠化、除塵和消防等方面，放棄常規(guī)處理方法，選擇了A3/O+MBR（生物接觸氧化法+膜-生物反應(yīng)器兩種工藝）生活污水凈水工藝。相較傳統(tǒng)的處理方式，實(shí)現(xiàn)了裝置自動(dòng)化與智能化，出水水質(zhì)完全達(dá)標(biāo)且穩(wěn)定可靠，處理后的水可全部回到廠區(qū)循環(huán)再利用。

關(guān)鍵詞：水泥廠；生活污水；生物接觸氧化法；膜-生物反應(yīng)器；凈水工藝

水泥廠的生活污水含有大量的磷、氨氮、油脂、膠團(tuán)等各類有機(jī)物及泥沙等雜物，其常規(guī)的處理方法主要有兩級(jí)接觸氧化+沉淀、活性污泥法+沉淀、SBR法等，這些傳統(tǒng)工藝常常存在投入成本高、占用面積大、設(shè)備利用率低、扛沖擊能力低、出水水質(zhì)不穩(wěn)定、自控程度低、運(yùn)行管理困難等缺點(diǎn)，導(dǎo)致水泥企業(yè)經(jīng)常面臨超標(biāo)排放、可復(fù)用程度低、管理難度大等問(wèn)題。華潤(rùn)水泥（平南）有限公司（以下簡(jiǎn)稱“華潤(rùn)平南”）為了將其廠區(qū)生活污水全部回收復(fù)用至廠區(qū)內(nèi)生產(chǎn)線的補(bǔ)水、綠化、除塵和消防等方面，放棄常規(guī)處理方法，選擇了A3/O+MBR生活污水凈水工藝（以下簡(jiǎn)稱“A3/O+MBR工藝”），實(shí)現(xiàn)了預(yù)期節(jié)水用水目標(biāo)。本文在簡(jiǎn)介幾種常規(guī)處理方法的基礎(chǔ)上，對(duì)A3/O+MBR工藝及其在華潤(rùn)平南的使用效果進(jìn)行介紹。

1工程概況與目標(biāo)

華潤(rùn)平南2×5000t/d熟料生產(chǎn)線所在廠區(qū)內(nèi)每天產(chǎn)生約400t生活污水，含有大量的磷、氨氮、油脂、膠團(tuán)等各類有機(jī)物及泥沙等雜物，該生活污水需要認(rèn)真選擇處理工藝，進(jìn)行科學(xué)處理，不僅要解決水中含有的各類有機(jī)物和雜質(zhì)成分，還要進(jìn)行紫外殺菌消毒，且要求處理后的出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，可全部回收復(fù)用至廠區(qū)內(nèi)生產(chǎn)線補(bǔ)水、綠化、除塵和消防用水等。

2水泥企業(yè)常規(guī)污水處理工藝

2.1兩級(jí)接觸氧化+沉淀

“兩級(jí)接觸氧化+沉淀”處理工藝具有生物接觸氧化法的優(yōu)點(diǎn)。生物接觸氧化法的原理就是靠污水充分與生物膜碰觸，然后通過(guò)微生物的幫助，使污水得到處理?！皟杉?jí)接觸氧化+沉淀”處理工藝的特點(diǎn)就是在反應(yīng)池內(nèi)有適合微生物生長(zhǎng)的地方，但池內(nèi)就不會(huì)發(fā)生污泥膨脹現(xiàn)象。另外，這種方法還有凈化的作用，不僅能消滅有機(jī)物，還可去除氧和磷[1]。但該工藝下的沉淀池的抗沖擊能力較差，當(dāng)進(jìn)水的懸浮物偏高、填料的菌團(tuán)大量脫落時(shí)，無(wú)法使出水達(dá)標(biāo)，經(jīng)常存在超標(biāo)排放等問(wèn)題。

2.2活性污泥法+沉淀

活性污泥法處理負(fù)荷高，容易發(fā)生絲狀菌膨脹；污泥沉淀時(shí)間長(zhǎng)，沉淀池建設(shè)占地面積大；對(duì)沉降性差的出水，懸浮物超標(biāo)嚴(yán)重；僅適用于大型污水處理廠項(xiàng)目。

2.3SBR法

SBR工藝出水水質(zhì)較好，不產(chǎn)生污泥膨脹；除磷脫氮效果好。該工藝按時(shí)序運(yùn)行，一個(gè)操作周期分五個(gè)階段：進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、潷水和閑置。在SBR的運(yùn)行過(guò)程中，各階段的運(yùn)行時(shí)間、反應(yīng)器內(nèi)混合液體積的變化以及運(yùn)行狀態(tài)等都可以根據(jù)具體污水的性質(zhì)、出水水質(zhì)、出水質(zhì)量與運(yùn)行功能要求等靈活變化。對(duì)于SBR反應(yīng)器來(lái)說(shuō)，這只是時(shí)序控制，無(wú)空間控制障礙，可以靈活控制，但池容和設(shè)備利用率低，占地面積較大、運(yùn)行管理復(fù)雜，自控水平要求高。

2.4小結(jié)

從以上三種傳統(tǒng)工藝在水泥廠生活污水處理中的實(shí)踐來(lái)看，總體上表現(xiàn)為抗沖擊能力差、出水不穩(wěn)定、設(shè)備利用率低、項(xiàng)目投資成本高、占地面積大、運(yùn)行管理復(fù)雜、自控程度低、維護(hù)技術(shù)難度高等難題，水泥企業(yè)也因此面臨超標(biāo)排放，環(huán)保罰款等風(fēng)險(xiǎn)。

3A3/O+MBR工藝的原理與特點(diǎn)

華潤(rùn)平南通過(guò)比選，放棄傳統(tǒng)的生活污水處理工藝，決定引入A3/O+MBR工藝對(duì)廠區(qū)生活污水進(jìn)行處理。

3.1A3/O+MBR工藝的原理

A3/O+MBR工藝（見(jiàn)圖1）是以填料作生物載體，通過(guò)風(fēng)機(jī)供氧曝氣的作用達(dá)到充氧的目的；整合了預(yù)脫硝+厭氧-缺氧-好氧生物法和膜生物反應(yīng)器兩種工藝，加入微生物控制系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行自動(dòng)化、裝置管理無(wú)人化。A3/O+MBR工藝的原理現(xiàn)結(jié)合工程進(jìn)行講解。華潤(rùn)平南2×5000t/d熟料生產(chǎn)線各收集點(diǎn)的生活圖1A3/O+MBR工藝流程圖污水在經(jīng)過(guò)3mm機(jī)械格柵處理后，一些大顆粒垃圾被去除。除渣后的生活污水進(jìn)入調(diào)節(jié)池，進(jìn)行均質(zhì)均化，再由提升泵送入預(yù)脫硝池，和好氧池回流的污泥進(jìn)行初步混合，達(dá)到初步脫氮除磷的目的。之后自流入?yún)捬醭?、缺氧池，在厭氧池、缺氧池進(jìn)行反硝化反應(yīng)，將大部分硝酸鹽還原成氮?dú)?，使氮?dú)鈴膹U水中溢出，達(dá)到去除氨氮的目的；缺氧池出水自流至好氧池，好氧池內(nèi)設(shè)鼓風(fēng)曝氣，去除大部分有機(jī)污染物，并將進(jìn)水中的大部分氨氮轉(zhuǎn)化成硝酸鹽氮，并吸收水中的磷元素，磷成為細(xì)菌的一部分，之后隨著排泥的過(guò)程被去除。好氧池出水由池上部連通口自流入MBR膜池。MBR膜生物反應(yīng)器將生化反應(yīng)池里面的活性污泥及大分子物質(zhì)截流住，產(chǎn)生的清水送到接觸消毒池，由殺菌劑、紫外線滅菌燈聯(lián)合殺菌后經(jīng)出水泵送到廠區(qū)用于綠化。MBR膜池的污泥定期自動(dòng)排入污泥池，定期進(jìn)行污泥脫水，壓成泥餅后外運(yùn)可作為水泥原料，濾液回流到調(diào)節(jié)池。

3.2A3/O+MBR工藝特點(diǎn)

該工藝整合了預(yù)脫硝+厭氧-缺氧-好氧生物法和膜生物反應(yīng)器兩種工藝。預(yù)脫硝+厭氧-缺氧-好氧生物法簡(jiǎn)稱生物接觸氧化法，具有生物膜法的基本特點(diǎn)，但又與一般生物膜法不盡相同。一是供微生物棲附的填料全部浸在廢水中，所以生物接觸氧化池又稱淹沒(méi)式濾池；二是采用機(jī)械設(shè)備向廢水中充氧，而不同于一般生物濾池靠自然通風(fēng)供氧，相當(dāng)于在曝氣池中添加供微生物棲附的填料，也可稱為曝氣循環(huán)型濾池或接觸曝氣池；三是池內(nèi)廢水中還存在約2%～5％的懸浮狀態(tài)活性污泥，對(duì)廢水也起凈化作用。因此生物接觸氧化法是一種具有活性污泥法特點(diǎn)的生物膜法，兼有生物膜法和活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)。膜生物反應(yīng)器工藝（MBR工藝）是膜分離技術(shù)與生物技術(shù)有機(jī)結(jié)合的新型廢水處理技術(shù)。它利用膜分離設(shè)備將生化反應(yīng)池中的活性污泥和大分子有機(jī)物質(zhì)截留住，省掉二沉池?；钚晕勰酀舛纫虼舜蟠筇岣撸νＡ魰r(shí)間（HRT）和污泥停留時(shí)間（SRT）可以分別控制，而難降解的物質(zhì)在反應(yīng)器中不斷反應(yīng)、降解。因此，膜生物反應(yīng)器工藝通過(guò)膜分離技術(shù)大大強(qiáng)化了生物反應(yīng)器的功能。與傳統(tǒng)的生物處理方法相比，具有生化效率高、抗負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)、出水水質(zhì)穩(wěn)定、占地面積小、排泥周期長(zhǎng)、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)，是目前最有前途的廢水處理技術(shù)之一。中空纖維膜組件置于MBR中，污水浸沒(méi)膜組件通過(guò)自吸泵的抽吸，利用膜絲內(nèi)腔的抽吸負(fù)壓來(lái)運(yùn)行；鼓風(fēng)機(jī)曝氣，在提供微生物生長(zhǎng)所必須的溶解氧之外，還使上升的氣泡及其產(chǎn)生的紊動(dòng)水流清洗膜絲表面，阻止污泥聚集，保持膜通量穩(wěn)定，設(shè)計(jì)氣水比為20∶1；MBR中產(chǎn)生的剩余污泥由氣提泵定量提升至污泥濃縮池，污泥在其中濃縮，并使污泥減容，上清液回流至調(diào)節(jié)池，MBR出水由自吸泵抽送至回用水池[2]。

4應(yīng)用效果

華潤(rùn)平南2×5000t/d熟料生產(chǎn)線生活污水（約400m3/d）主要來(lái)源于食堂、中控樓等，采用A3/O+MBR工藝處理。運(yùn)行實(shí)踐證明，該工藝對(duì)水質(zhì)變化適應(yīng)能力強(qiáng)，出水COD、總磷、氨氮、總氮等參數(shù)均穩(wěn)定可靠，水質(zhì)參數(shù)均可達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。出水可達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，且穩(wěn)定可靠，能夠完全進(jìn)行回收復(fù)用到生產(chǎn)系統(tǒng)或廠區(qū)綠化等用水。傳統(tǒng)工藝處理污水出水不穩(wěn)定，一般出水只能少量復(fù)用到廠區(qū)綠化、消防等情況，難以復(fù)用至生產(chǎn)線。而A3/O+MBR工藝出水可復(fù)用到生產(chǎn)線補(bǔ)水、綠化、除塵和消防用水等各方面用水，不僅節(jié)約大量水資源，還減少污水排放對(duì)環(huán)境的污染，避免企業(yè)因違反用水定額規(guī)定而遭受額外的處罰。華潤(rùn)平南一套日處理400m3水量的A3/O+MBR工藝，平均負(fù)荷按75%計(jì)算，每年可回收復(fù)用水量達(dá)109500m3，經(jīng)濟(jì)效益好，環(huán)保價(jià)值高。

參考文獻(xiàn)

[1]郭力偉.生活污水處理技術(shù)研究[J].節(jié)能與環(huán)保,2014(8):243,245.

[2]惠州市東江環(huán)保技術(shù)有限公司.一種可自消泡自除泥的MBR膜箱:CN202121157347.9[P].2021-05-25.

作者：趙輝 陳偉 錢進(jìn) 王忠 張新 單位：華潤(rùn)水泥投資有限公司 江蘇舜維環(huán)境工程有限公司