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環(huán)保企業(yè)家高顧誠談污水處理技術(shù):MBR膜法水處理技術(shù)的不適用性
高顧誠,資深環(huán)保人、環(huán)境保護(hù)專家、環(huán)保企業(yè)家。
高顧誠先生畢業(yè)于中國政法大學(xué)。2002年7月高顧誠先生在北京中關(guān)村創(chuàng)辦環(huán)保科技公司。
2004年資深環(huán)保人、環(huán)境保護(hù)專家、環(huán)保企業(yè)家高顧誠先生率先在中國提出“水污染應(yīng)急系統(tǒng)解決方案”,“水污染預(yù)警系統(tǒng)解決方案”;“水污染三級應(yīng)急預(yù)案”。
2005年資深環(huán)保人、環(huán)境保護(hù)專家、環(huán)保企業(yè)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(yīng)急強(qiáng)險事件。之后陸續(xù)參與了太湖藍(lán)藻爆發(fā)水污染應(yīng)急事件;中石油重慶油田井噴事件;汶川地震水污染應(yīng)急事件;隨住建部、水利部、生態(tài)環(huán)境部參與多起國內(nèi)水污染搶險事件。
資深環(huán)保人、環(huán)境保護(hù)專家、環(huán)保企業(yè)家高顧誠先生還承擔(dān)了2008年北京奧運(yùn)會城市供水安全預(yù)警系統(tǒng)建設(shè);2010年上海世博會城市供水安全預(yù)警系統(tǒng)建設(shè);廣州亞運(yùn)會、深圳大運(yùn)會城市供水安全預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)等項目。高顧誠先生還參與了“飲用水深度處理技術(shù)應(yīng)用與研究863課題”,北京市供水安全與保障技術(shù)重大課題,國家飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)病原微生物檢測方法的制定,并獲得了2010年北京市科學(xué)技術(shù)三等獎。
2010年資深環(huán)保人、環(huán)境保護(hù)專家、環(huán)保企業(yè)家高顧誠先生兼任北京時代繪譜文化發(fā)展有限公司董事長;
2012年高顧誠先生任北京格維恩環(huán)保設(shè)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(huán)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(huán)境保護(hù)一般是指人類為解決現(xiàn)實或潛在的環(huán)境問題,協(xié)調(diào)人類與環(huán)境的關(guān)系,保護(hù)人類的生存環(huán)境、保障經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展而采取的各種行動的總稱。其方法和手段有工程技術(shù)的、行政管理的,也有經(jīng)濟(jì)的、宣傳教育的等。
地球環(huán)境的惡化引起了人們的廣泛關(guān)注,于是,環(huán)境保護(hù)日漸得到了各國的重視。但是,由于環(huán)境保護(hù)在一定程度上可能與經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會問題有著比較難協(xié)調(diào)的沖突,因此,對于環(huán)境保護(hù)概念的理解也日趨新穎和合理。
環(huán)境保護(hù)就是通過采取行政的、法律的、經(jīng)濟(jì)的、科學(xué)技術(shù)等多方面的措施,保護(hù)人類生存的環(huán)境不受污染和破壞;還要依據(jù)人類的意愿,保護(hù)和改善環(huán)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(huán)境并危及人類生活和生存的不利因素。環(huán)境保護(hù)所要解決的問題大致包括兩個方面的內(nèi)容,一是保護(hù)和改善環(huán)境質(zhì)量,保護(hù)人類身心的健康,防止機(jī)體在環(huán)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(zhì)進(jìn)入環(huán)境,以及保護(hù)自然資源(包括生物資源)的恢復(fù)和擴(kuò)大再生產(chǎn),以利于人類生命活動。
MBR污水處理是現(xiàn)代污水處理的一種常用方式,其采用膜生物反應(yīng)器(Membrane Bioreactor,簡稱MBR〕技術(shù)是生物處理技術(shù)與膜分離技術(shù)相結(jié)合的一種新技術(shù),取代了傳統(tǒng)工藝中的二沉池,它可以高效地進(jìn)行固液分離,得到直接使用的穩(wěn)定中水。又可在生物池內(nèi)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(xì)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(yīng)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(jīng)格柵進(jìn)入調(diào)節(jié)池后經(jīng)提升泵進(jìn)入生物反應(yīng)器,通過PLC控制器開啟曝氣機(jī)充氧,生物反應(yīng)器出水經(jīng)循環(huán)泵進(jìn)入膜分離處理單元,濃水返回調(diào)節(jié)池,膜分離的水經(jīng)過快速混合法氯化消毒(次氯酸鈉、漂白粉、氯片)后,進(jìn)入中水貯水池。反沖洗泵利用清洗池中處理水對膜處理設(shè)備進(jìn)行反沖洗,反沖污水返回調(diào)節(jié)池。通過生物反應(yīng)器內(nèi)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(dāng)膜單元需要化學(xué)清洗操作時,關(guān)閉進(jìn)水閥和污水循環(huán)閥,打開藥洗閥和藥劑循環(huán)閥,啟動藥液循環(huán)泵,進(jìn)行化學(xué)清洗操作。
在傳統(tǒng)的廢水生物處理技術(shù)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(yùn)行狀況,改善污泥沉降性必須嚴(yán)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(yīng)速率。水力停留時間(HRT)與污泥齡(SRT)相互依賴,提高容積負(fù)荷與降低污泥負(fù)荷往往形成矛盾。系統(tǒng)在運(yùn)行過程中還產(chǎn)生了大量的剩余污泥,其處置費(fèi)用占污水處理廠運(yùn)行費(fèi)用的25%~40%。傳統(tǒng)活性污泥處理系統(tǒng)還容易出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象,出水中含有懸浮固體,出水水質(zhì)惡化。
針對上述問題,MBR將分離工程中的膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)廢水生物處理技術(shù)有機(jī)結(jié)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(yōu)勢菌群)的出現(xiàn),提高了生化反應(yīng)速率;同時,通過降低F/M比減少剩余污泥產(chǎn)生量(甚至為0),從而基本解決了傳統(tǒng)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(guān)鍵,一些易結(jié)垢、含油類物質(zhì)和粘稠性物質(zhì)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(yù)處理措施除外)。
MBR膜法現(xiàn)在應(yīng)用越來越廣泛,以其穩(wěn)定清澈的出水備受關(guān)注,但其巨大的維護(hù)量也使很多使用者頭疼;那么要想在使用中盡量減少維護(hù)工作強(qiáng)度,在設(shè)計階段就需要注意以下幾個問題:
MBR曝氣裝置的設(shè)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(dǎo)軌),也可以跟膜組件做在一起,各有優(yōu)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(yīng)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(rèn)為不可取,沉降的污泥不會對孔口產(chǎn)生堵塞。
2、曝氣量的大小進(jìn)行粗略估算,根據(jù)經(jīng)驗數(shù)字,按照汽水比24:1即可(常規(guī)池深3.5m),風(fēng)機(jī)排風(fēng)壓頭選型比高液位高0.01Mpa;風(fēng)機(jī)出口設(shè)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(hù)風(fēng)機(jī);
3、每個膜組件曝氣都設(shè)置單獨(dú)的調(diào)節(jié)閥,同時整個生化槽的充氧曝氣要另外做單獨(dú)的控制閥,用微孔充氧曝氣裝置,確保能靈活調(diào)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(xué)浸泡清洗
1、在有條件的情況下,為了減少工作強(qiáng)度,能實現(xiàn)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(jīng)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(qiáng)度,行車貼牌500kg(實際可以做到1t的起重量);
2、化學(xué)浸泡槽要做3個,大小要膜組件放進(jìn)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(hù)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(shè)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(fù)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(dāng)作藥劑加入到系統(tǒng)中,NaCLO經(jīng)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(tǒng)中;
6、每個浸泡槽的攪拌空氣量按照劇烈攪拌來設(shè)計,并安裝有調(diào)節(jié)閥;
7、浸泡槽要設(shè)有自來水加入管道,管道要粗,避免在自來水注水上浪費(fèi)時間,注滿時間以10min為宜,參考數(shù)據(jù),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(xué)清洗藥劑及濃度:
NaOH(用來殺菌和清洗掉有機(jī)污染物):濃度1%~2%,浸泡時間>2h;
檸檬酸(用來除去無機(jī)結(jié)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(fù)膜絲過濾功能):濃度5%,浸泡時間>2h;
酒精(95%工業(yè)級酒精)單片浸泡2min,用來恢復(fù)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(fù)位;
10、注意,檸檬酸為有機(jī)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(fā)霉變質(zhì),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(jié)處理。