第一代污水處理技術(shù)以傳統(tǒng)活性污泥法為主,二級(jí)處理大多采用A2/O、SBR及氧化溝三種工藝。其優(yōu)點(diǎn):能耗、噸水投資及運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較低。存在的問題:占地大、出水水質(zhì)差且不穩(wěn)定,達(dá)不到中水回用要求,直接或不達(dá)標(biāo)排放不僅造成水體二次污染,也造成水資源的巨大浪費(fèi)。
基于膜法的第二代常規(guī)MBR污水處理技術(shù)由于其占地小、出水水質(zhì)穩(wěn)定且能達(dá)到回用水標(biāo)準(zhǔn),在污水資源化方面有著明顯優(yōu)勢(shì)。存在的問題是:由于膜材料價(jià)格高導(dǎo)致工程投資大;膜材料結(jié)構(gòu)不合理導(dǎo)致膜壽命低;MBR反應(yīng)器設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致其能耗高,因而使得MBR運(yùn)行費(fèi)用和水處理成本升高。以上三大缺陷嚴(yán)重阻礙了第二代常規(guī)MBR的推廣應(yīng)用 。
我公司與中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境中心深度合作,在第一、第二代技術(shù)基礎(chǔ)上,經(jīng)技術(shù)創(chuàng)新,開發(fā)成功了第三代污水處理技術(shù)——低能耗一體化MBR成套裝備及遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。該成套技術(shù)由三部分組成:1、低能耗一體化MBR反應(yīng)器,2、MBR無機(jī)-有機(jī)復(fù)合膜,3、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。
1、低能耗一體化MBR反應(yīng)器
1)原 理
低能耗一體化MBR反應(yīng)器是在普通曝氣池內(nèi)加裝曝氣能量聚集器,將反應(yīng)池分隔成不同反應(yīng)區(qū)(包括好氧區(qū)、膜區(qū)、缺氧/厭氧區(qū)),通過CFD模擬及優(yōu)化構(gòu)建而成。反應(yīng)器結(jié)合了MBR優(yōu)越的泥水分離性能、污泥濃度高和反應(yīng)區(qū)污泥無泵循環(huán)的三大優(yōu)勢(shì),具備了高效脫氮除磷、占地小及低能耗的特點(diǎn)。
2)工藝流程對(duì)比
3)技術(shù)優(yōu)勢(shì)
3.1)能耗低
能耗僅為第二代常規(guī)MBR技術(shù)(1-1.2kWh/m3)的25-30%,達(dá)到了該技術(shù)能耗的國際先進(jìn)水平(0.3-0.5kWh/m3);
3.2)占地小,出水水質(zhì)優(yōu)良
比傳統(tǒng)活性污泥法減少工程占地面積50%以上,比常規(guī)MBR工程節(jié)省占地面積10-15%;出水水質(zhì)穩(wěn)定達(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);
3.3)操作簡(jiǎn)單方便
膜清洗頻率低(半年1次在線清洗),勞動(dòng)強(qiáng)度低。操作簡(jiǎn)單方便;自動(dòng)化程度高,可遠(yuǎn)程控制管理,實(shí)現(xiàn)無人值守;大型工程可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)在線清洗;
3.4)渦流沖刷
經(jīng)精心設(shè)計(jì),CFD模擬云圖顯示,反應(yīng)器內(nèi)膜表面由原來的流體向上直線沖刷變?yōu)橹本和渦流共同沖刷,大幅提高了膜面沖刷效果;
3.5)適應(yīng)性強(qiáng)
單元化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)使其更適應(yīng)大、中、小各型污水處理工程和改造第一、二代污水處理廠(站),便于在大、中、小城鎮(zhèn)和農(nóng)村迅速推廣;
3.6)工程造價(jià)低,運(yùn)行費(fèi)用低
2、新型MBR無機(jī)-有機(jī)復(fù)合膜
1)原 理
選取官能化的無機(jī)玻璃纖維管作為基材,運(yùn)用界面光接枝聚合技術(shù),將基材與活性鑄膜液進(jìn)行接枝覆膜,使膜牢固“生長(zhǎng)”于玻纖基材上,提高了無機(jī)-有機(jī)材料界面粘結(jié)強(qiáng)度,制備出耐污染性強(qiáng)、長(zhǎng)壽命、高親水性的MBR膜材料。
2)技術(shù)優(yōu)勢(shì)
2.1)高強(qiáng)度、高通量、長(zhǎng)壽命、強(qiáng)抗污染
玻纖基材與有機(jī)復(fù)合膜以化學(xué)鍵(光接枝界面聚合,即表面“長(zhǎng)”膜)形式結(jié)合,其抗拉伸強(qiáng)度(200-220N/cm2)是物理涂敷方法制備的膜材料(6-10N/ cm2)的20倍左右,其使用壽命高達(dá)10-12年;同時(shí)抗污染性、通量遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有的物理涂敷方法制備的平板/中空纖維膜,達(dá)到同類產(chǎn)品國際領(lǐng)先水平;
2.2)低成本
新型MBR無機(jī)-有機(jī)復(fù)合膜比國內(nèi)同類產(chǎn)品的生產(chǎn)成本低10-15%;
2.3)低碳環(huán)保。
傳統(tǒng)MBR膜材料的有機(jī)層厚度為300-500微米,無機(jī)-有機(jī)復(fù)合膜的有機(jī)層厚度僅為100微米左右,大量節(jié)省了有機(jī)材料的使用;玻纖基材可回收利用,其經(jīng)濟(jì)低碳和綠色環(huán)保的特點(diǎn),引領(lǐng)了國內(nèi)外膜材料制備的發(fā)展方向。
3、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)
遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)可將幾十、甚至上百個(gè)各型污水廠(站)集中管理。每個(gè)污水處理設(shè)施的數(shù)據(jù)及現(xiàn)場(chǎng)畫面直接上傳至遠(yuǎn)程控制管理中心,中心對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理,及時(shí)發(fā)出參數(shù)指令,調(diào)整運(yùn)行狀態(tài),并根據(jù)需要調(diào)度專業(yè)人員至現(xiàn)場(chǎng)維護(hù),使系統(tǒng)內(nèi)污水處理廠(站)運(yùn)行和維護(hù)專業(yè)化,監(jiān)控實(shí)時(shí)化,大大降低了維護(hù)人員數(shù)量和維護(hù)成本,解決了分散的眾多污水處理廠(站)運(yùn)行管理問題。
目前,我國城鎮(zhèn)和農(nóng)村污水處理站點(diǎn)源分布廣,單體處理規(guī)模小,面臨水質(zhì)不穩(wěn)定或不達(dá)標(biāo)及能耗和人力、維護(hù)成本高等問題。大中型污水處理設(shè)施也存在著智能化程度低、管理人員多、管理成本高等問題。采用我公司和中科院生態(tài)環(huán)境研究中心開發(fā)的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)可有效解決以上問題。
功能
1)為用戶提供豐富方便的圖形組態(tài)、系統(tǒng)組態(tài)功能
可靈活添加或修改受控設(shè)備,并設(shè)置其屬性,確保控制系統(tǒng)的通用性和可擴(kuò)展性;
2)先進(jìn)的報(bào)警和信息管理
提供報(bào)警區(qū)域選擇、報(bào)警過濾、遠(yuǎn)程報(bào)警管理、分析報(bào)表、在線編輯、打印,實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)記錄保存等功能;
3)趨勢(shì)曲線顯示
圖表對(duì)象和趨勢(shì)顯示,歷史數(shù)據(jù)采集;
4)在線修改
在更改系統(tǒng)的組態(tài)參數(shù)時(shí)不中斷系統(tǒng)的正常運(yùn)行,即具備完全的在線修改功能,可實(shí)現(xiàn)對(duì)污水處理站點(diǎn)的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程控制;
5)遠(yuǎn)程移動(dòng)監(jiān)控
通過集成的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),在移動(dòng)端(如手機(jī))在線顯示現(xiàn)場(chǎng)畫面、組態(tài)參數(shù)、報(bào)表等功能。
4、技術(shù)來源
1)中科院生態(tài)環(huán)境研究中心
一種聚偏氟乙烯中空纖維復(fù)合膜制備方法(201410690025.9 )
膜組件單元可獨(dú)立清洗的氣升循環(huán)式膜-生物反應(yīng)器(專利號(hào):2012101389874)
一種紫外光兩步接枝自動(dòng)化裝置(專利號(hào):2013105611844)
2)北京大齊科技有限公司
一種新型低能耗一體化A2/O-MBR反應(yīng)器(專利號(hào):201510092932.8)
一種MBR中簡(jiǎn)易變量曝氣技術(shù)(專利號(hào):201410385247X)
膜-生物反應(yīng)器膜組件出水系統(tǒng)快速啟動(dòng)裝置(專利號(hào):2011201219643)
一種MBR中湍流沖刷膜面技術(shù)(申請(qǐng)中)。
5、工程技術(shù)創(chuàng)新
1)將一種新型低能耗一體化A2/O-MBR反應(yīng)器(專利號(hào):201510092932.8)與變量曝氣技術(shù)(201410385247X)兩項(xiàng)專利結(jié)合,可將曝氣量降至第二代常規(guī)MBR的25-30%左右,與傳統(tǒng)活性污泥法的曝氣能耗相當(dāng);
2)該成套裝備技術(shù)將第二代常規(guī)MBR脫氮除磷的厭氧、缺氧、好氧三池合一,將三池的生化過程在一個(gè)池內(nèi)完成;
3)該成套裝備技術(shù)同時(shí)與一種MBR中湍流沖刷技術(shù)結(jié)合,改變了第二代常規(guī)MBR直線沖刷模式,可大大提高膜面沖刷效率,減少膜清洗頻率;
4)該技術(shù)采用一種紫外光兩步接枝自動(dòng)化裝置(2013105611844)生產(chǎn)的低價(jià)、長(zhǎng)壽命、高通量的無機(jī)-有機(jī)復(fù)合膜,超過國外同類產(chǎn)品,達(dá)到國際領(lǐng)先水平。