
什么是电镀废水处理?所谓的电镀废水处理,就是采用铁屑内电解处理工艺,该技术主要是利用经过活化的工业废铁屑净化废水,当废水与填料接触时,发生电化学反应、化学反应和物理作用,包括催化、氧化、还原、置换、共沉、絮凝、吸附等综合作用,将废水中的各种金属离子去除,使废水得到净化。
目前,广泛采用的电镀废水处理方法主要有7类:化学沉淀法;氧化还原处理;溶剂萃取分离法;吸附法;膜分离技术;离子交换法;生物处理技术。
那么,我们公司的产品中有哪些是适合用于电镀废水处理工艺的呢?根据电镀废水处理方法,我可以了解到电镀废水处理中需要的环保材料和设备,一般情况下电镀废水处理方法的实现需要通过加药搅拌装置、沉淀池斜管填料以及压滤机来实现。下面小编向大家介绍一下这3种产品。
一、加药搅拌装置
在水处理工程中加药箱主要用于各种药剂的加药搅拌机、溶解、储存,再通过计量泵或水射器将药液投加到各投加点。加药箱外形分为方形和圆形,材质为聚乙烯(PE),通过滚塑技术一次成型,上部预设了计量泵及搅拌机的安装位置,加药搅拌机、加药箱、计量泵三合一,使用非常方便。它的加药搅拌机是采用摆线齿轮合行星传动原理,是当今国内最先进的传动工具,具有钮距大、传动效率高、功率大、寿命长、价格低、永不加油,是环保加药装置最好的配套产品,加药箱预设的计量泵及搅拌机安装位置,并不完全通用于所有品牌、型号的计量泵及搅拌机,具体安装时需要由客户根据实际情况作出相应调整。
二、沉淀池斜管填料
斜管填料材质有聚丙烯及乙丙共聚二种。组装形式的六角蜂窝斜管填料和斜板填料两种形式。蜂窝斜管填料主要用于各种沉淀和除砂作用。是近十年来在给排水工程中采用最广泛而且成为一项水处理装置。它适用范围广,处理效果高,占地面积小等优点。斜管填料适用于进水口除砂,一般工业和生活给水沉淀、污水沉淀、隔油以及尾张浓缩等处理,即适用于新建工程,又适用于现有旧池的改造,均能取得良好的经济效益。
三、压滤机
板框厢式压滤机是一种由滤框组成的滤室,在压力作用下,利用过滤介质把固体与液体分开的设备。它采用增强聚丙烯滤板、滤框采用专利技术模压而成,强度高,重量轻,耐腐蚀,耐酸碱,无毒无味,其设计合理,结构简单,性能可靠,使用方便,维修容易,可适用于化工、石油、冶金、制药,食品及环保等行业的固液分离工序,用途广泛,适应性强。
(1)调质效果不好。一般是由于加药量不足。当进泥泥质发生变化,脱水性能下降时,应重新试验,确定出合适的干污泥投药量。有时是由于配药浓度不合适,配药浓度过高,絮凝剂不易充分溶解,虽然药量足够,但调质效果不好。也有时是由于加药点位置不合理,导致絮凝时间太长或太短。以上情况均应进行试验并予以调整。
(2)带速太大。带速太大,泥饼变薄,导致含固量下降,应及时地降低带速。一般应保证泥饼厚度为5——1Omm。
(3)滤带张力太小。此时不能保证足够的压榨力和剪切力,使含固量降低。应适当增大张力。
(4)滤带堵塞。滤带堵塞后,不能将水分滤出,使含固量降低,应停止运行,冲洗滤带。
祁立环保设备的优势:
第一:祁立环保专注于追求“专业化、规模化、国际化”的发展,以专业真诚服务于客户。
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第三:完善的销售服务体系,由市场推广、分销管理、技术支持、售后服务、区域发展等部分组成,全心全意地为用户服务。
在大气、水、土壤三大污染防治不断深入以及PPP等新模式的推进下,“十三五”期间环保市场潜力巨大,总社会投资有望达到17万亿元。建议关注市场拓展能力强,订单有望持续爆发的个股;公司加快转型发展,基本面逐步改善,业绩有望实现反转的个股;以及前期涨幅较小、具有业绩支撑和一定估值优势的个股。
绿色发展彰显深刻变革 环保概念股迎来上涨高潮
中共十八大将生态文明建设纳入中国特色社会主义事业五位一体总体布局,绿色发展和环境保护被摆到更加突出的位置。
习近平主席对建设生态文明、加强环境保护提出了一系列新的重要理念、思想和战略,有关的讲话、论述、批示达60多次。李克强总理、张高丽副总理多次作出明确指示和要求。可以说,中国政府对生态文明建设和环境保护的认识不断深化,力度前所未有,进程加速推进。
在中国环境与发展国际合作委员会2015年年会上,环境保护部部长陈吉宁重点提到,要建立健全用能权、用水权、排污权、碳排放权初始分配制度和交易市场。另外,在大气、水、土壤三大污染防治不断深入以及PPP等新模式的推进下,“十三五”期间环保市场潜力巨大,总社会投资有望达到17万亿元。
“国家在《“十三五”规划建议》中阐述绿色发展和生态环境质量改善相关的内容,特别是把“创新”和“绿色”纳入到发展理念中来,将绿色发展提高到国家战略的高度,这给我最直观的感受就是节能环保行业的春天真的来到了,一场新的能源和技术革命已经拉开了大幕。”神雾集团董事长吴道洪说。
对于“十三五”规划的最大亮点,吴道洪认为,现阶段,国家更关心经济发展的质量,无论是提倡创新,还是强调绿色发展,确实都意味着一种很深刻的变革。绿色发展的一端连着传统的用能企业,另一端连着新兴的节能服务企业。
对于用能企业来说,这种变革意味着必须要投入力量进行节能环保的技术升级改造,而对于提供节能服务的企业来说,这种变革意味着你新技术新工艺的研发、迭代升级和产业化应用都有了更广阔的空间和潜力。而这些变革,最终带来的是我们整个国民经济发展质量的提高和升级,是人民对生活环境和生态文明满意度的提高。
持续看好受益于“水十条”等政策持续推动下的水处理产业链投资机会、预期出台的“土十条”所将带来的土壤修复领域发展、以及PPP模式、国企改革等主题投资机会。同时,建议继续关注雾霾事件催化可能带来的大气监测与治理板块行情。在个股的选择上,建议关注市场拓展能力强,订单有望持续爆发的个股;公司加快转型发展,基本面逐步改善,业绩有望实现反转的个股;以及前期涨幅较小、具有业绩支撑和一定估值优势的个股。
摘要:建筑中水回用技术是解决当前某些缺水城市水资源危机的重要途径。本文在简要介绍建筑中水水源的基础上,通过分析前人试验和已建中水回用系统,从处理工艺的技术可行性和经济性可行性等方面出发,对建筑可用中水处理工艺进行了介绍,同时还对建筑中水回用存在的问题和发展趋势进行了分析。
简介: 对清华大学东区浴室中水回用三种方案的经济性进行了比较,结果表明中水直接用于宿舍冲厕比用于绿地浇灌更为经济合理,并揭示了当前水价偏低是造成中水回用成本较高从而难以推广的重要原因之一。在此基础上进一步对中水回用在清华大学及北京市区推广的潜力以及对水价的影响进行了定量分析。
关键字:中水回用 经济性 水价 利用潜力
1 中水回用项目的经济分析
清华大学占地2.64km2,服务人口为4.8万余人,1999年用水量为670×104m3/a。学校为节省水费支出、缓解北京市用水危机,拟于东区浴室建一个中水回用的示范工程,原水为淋浴水,产水量为200m3/d,采用膜生物反应器一体化工艺。
中水回用的经济性在很大程度上受到水价的影响,水价越高,项目的收益越大。北京市现行居民生活自来水价为1.3元/m3,居民污水处理费为0.3元/m3,近期将调整居民生活自来水价格为1.57元/m3(调价幅度为21%),居民污水处理费为1.03元/m3(调价幅度为243%),即到户价格为2.6元/m3(上涨62.5%),该价位已经接近或略高于成本,远期调整的幅度将减缓。现假定2002年—2016年水价年增长率的三种可能为5%,8%和10%。
中水就近回用的三种方案为:①用于学生宿舍厕所冲洗;②冬季3个月用于冲洗厕所,其余9个月浇灌绿地;③中水用于绿地浇灌,即冬季3个月的中水排放,其余9个月浇灌绿地。采用费用效益分析方法对三种方案的经济性进行比较[1],其计算公式为[2]:
NPV=PVB-PVC (1)
式中 PVC——中水回用项目的总费用现值,
![]()
PVB——中水回用项目的总效益的现值,
![]()
NPV——中水回用项目的净效益现值
Ct——第t年的费用,包括建设费用、运行费用
Bt——第t年的效益,包括节省了新鲜水费、污水处理费用等
r——贴现率(以长期国库券利息为贴现率)
t——时间,a
计算结果见表1,可见方案①的投资回收期最短、NPV最高、需要的最小水价增幅最小, 因此直接冲厕方案是最经济的。
| 水价增长率(%) | 方案① | 方案② | 方案③ | |||
| 投资回收期(a) | NPV(万元) | 投资回收期(a) | NPV(万元) | 投资回收期(a) | NPV(万元) | |
| 5 | 9.77 | 130.41 | 14.37 | 19.58 | 无 | -25.82 |
| 8 | 7.71 | 323.74 | 11.88 | 76.14 | 14.2 | 30.70 |
| 10 | 6.68 | 501.48 | 10.18 | 146.09 | 12.6 | 77.51 |
| 最小水价增幅 | 1.98 | 4.48 | 7.75 | |||
| 注: 最小水价增幅指的是,假设第15年末NPV值为零,第16年末为正值时应该规划的水价年均增长率。 | ||||||
2 中水回用的潜力分析
通过计量经济学回归与预测,并结合不确定性分析方法,定量给出清华大学与北京市可能的中水来源量范围和可能的中水利用量范围。
2.1 清华大学
① 中水来源分析
中水来源主要集中在生活污水方面。假设生活污水中除去冲洗厕所部分全部可用于中水回用。中水来源用公式表达为:
Q(t)=(1-K)·P2·W(t)
=(1-K)· P1· Z(t)·P2 (2)
式中 Q(t)——t年可能的中水来源量,104m3/a
W(t)——t年居民生活用水量
Z(t)——t年总用水量,104m3/a
K——t年厕所冲洗水量占居民生活用水量的比值
P1——生活用水量占总用水量的比例
P2——排放系数,取经验值0.8
北京市1984年平均厕所用水量占居民生活用水量的1/3左右[3],考虑到北京市节水大便器的初步推广,取K值为0.2~0.3。 根据清华大学1994年—1999年数据,将确定在0.35~0.43之间。
关于总用水量,根据1990年—2000年总用水量的历史数据(并删去奇异点),利用二次曲线进行拟合,基本模型为:
Z(t)=a+bt+ct2 (3)
式中 t——时间,a
a、b、c——系数
回归结果: Z(t)=446.089 8+ 7.9621t+1.8697t2
t检验值:(50.129) (1.864) (4.471)
95%置信区间:(421.382 5~470.797 1)(-3.900 6~19.824 8) (0.708 8~3.030 7)
R2=0.995 5;F=439.781 3;D.W=2.177
利用Monte Carlo在参数的置信区间内随机正态取样2000次,得到2000年—2015年总用水量和可能的中水来源量平均值和标准差(如图1)。结果显示清华大学总用水量平均值和可能的中水来源量,从2000年到2015年增加了近1.5倍,同时由于参数的不确定性,导致模型预测结果的不确定性逐渐增大。

② 利用潜力
假设中水可能用于冲洗厕所和浇灌绿地。冲洗厕所的中水利用量为:
T(t)=W(t)·K=W(t)-Q(t) (4)
式中 T(t)——t年可能的冲厕中水量,104m3/a
假设绿地的面积在近15年的内变化可以忽略,则浇灌绿地的中水量为:
S=Sg·m (5)
式中 Sg——绿地面积,104m2
m——单位绿地面积需水量,m3/m2
据调查,清华大学现有绿地面积为20×104m2,单位绿地面积需水量为1m3/m2。
中水来源量与可能方案的中水利用量的平均值见图2。可以看出,冲洗厕所利用量均值为浇灌绿地利用量平均值的3~10倍,剩余中水量接近中水利用量,表明中水来源的一半得到有 效利用。

2.2 北京市
① 中水来源
北京市的中水来源也主要集中在生活污水方面。将式(2)中的W(t)换成三次曲线拟合形式:
W(t)=a+bt+ct2+dt3 (6)
回归结果:
W(t)=23540.093-619.111t+183.155t2-3.819t3
t检验:
(66.690)(-4.112)(10.335)(-6.397)
95%置信区间:
(22 741.607~24 338.579)(-959.711~-278.510)(143.064~223.246)
(-5.169~-2.468)R2=0.992;F=1 099.8;D.W=2.222
利用Monte Carlo在参数置信区间内随机正态取样2000次,得到2000年—2015年居民生活用水量和可能的中水来源量的平均值和标准差,结果显示北京市居民生活用水量平均值和可能的中水来源量平均值从2000年到2015年增加甚微,仅约为14.3%,并可能呈现下降趋势,这与北京市节水力度的加大有密切关系,同样,由于参数的不确定性,导致模型预测结果的不确定性逐渐增大。
② 利用潜力
对于浇灌绿地而言,可能的中水量为:
S=Sz·m·r (7)
式中 Sz——总占地面积,km2
r——绿地面积占总占地面积的比例系数,hm2/km2
据调查,北京市市区以及近郊八个区共有1369.9km2,m为1m3/m2,r可根据清华绿地面积与校园面积进行推算,即r=20hm2/2.64km2=7.576,假设北京市该比例的上下浮动为20%,即r=6.060 8~9.0912。
中水来源量与中水利用量平均值见图3。

经比较可见,1990年以前中水不够用,1990年以后则出现剩余;2000年后冲厕中水量同居民生活用水总量一样,变化趋于平缓;冲厕中水量占浇灌绿地量的比保持在1.2~1.6之间,并呈现先增后减的趋势,剩余中水量约为中水利用量的1/3~1/2,表明中水来源的近2/3得到有效利用。
2.3 水价作用
冲洗厕所和浇灌绿地15年末运营期净现值为零的最优水价增长率分别为1.98%和4.48%,以该两种方式中水利用量比例为权重系数,确定最优水价增长率,即:
Pr(t)=Tr(t)·Prt+ Sr(t)·Prs (8)
Tr(t)=T(t)/[T(t)+ S(t)] (9)
Sr(t)=S(t)/ [T(t)+ S(t)] (10)
式中 Prt——冲洗厕所最优水价增长率,%
Prs——浇灌绿地最优水价增长率,%
Pr(t)——t年最优水价增长率,%
Tr(t)——t年冲厕中水量与中水利用总量之比
Sr(t)——t年浇灌绿地中水量与中水利用总量之比
具体计算结果如表2所示,可见对于清华大学中水利用而言,最优水价增长率平均为2.34%,随时间呈现明显的递减趋势,到2015年水价增长率为2.21%即可满足。对于北京市而言,最优水价增长率平均为3.03%,随时间呈现波动中的下降后缓慢回升。
| 年份t | 清华大学 | 北京市 | ||||
| Tr(t) | Sr(t) | Pr(t)/% | Tr(t) | Sr(t) | Pr(t)/% | |
| 2000 | 0.79 | 0.21 | 2.50 | 0.54 | 0.46 | 3.13 |
| 2001 | 0.80 | 0.20 | 2.47 | 0.55 | 0.45 | 3.10 |
| 2002 | 0.81 | 0.19 | 2.45 | 0.56 | 0.44 | 3.09 |
| 2003 | 0.82 | 0.18 | 2.42 | 0.57 | 0.43 | 3.05 |
| 2004 | 0.83 | 0.17 | 2.41 | 0.57 | 0.43 | 3.04 |
| 2005 | 0.84 | 0.16 | 2.38 | 0.58 | 0.42 | 3.03 |
| 2006 | 0.85 | 0.15 | 2.36 | 0.59 | 0.41 | 3.01 |
| 2007 | 0.86 | 0.14 | 2.34 | 0.59 | 0.41 | 3.00 |
| 2008 | 0.86 | 0.14 | 2.32 | 0.59 | 0.41 | 3.02 |
| 2009 | 0.87 | 0.13 | 2.30 | 0.59 | 0.41 | 3.00 |
| 2010 | 0.88 | 0.12 | 2.28 | 0.59 | 0.41 | 2.99 |
| 2011 | 0.88 | 0.12 | 2.27 | 0.60 | 0.40 | 2.98 |
| 2012 | 0.89 | 0.11 | 2.26 | 0.59 | 0.41 | 3.00 |
| 2013 | 0.89 | 0.11 | 2.24 | 0.59 | 0.41 | 3.01 |
| 2014 | 0.90 | 0.10 | 2.23 | 0.59 | 0.41 | 3.00 |
| 2015 | 0.91 | 0.09 | 2.21 | 0.58 | 0.42 | 3.04 |
3 结语
对清华大学东区浴室中水回用的三种方案进行的经济分析表明,只要水价保持一定的增长速度,中水用于冲厕或绿地浇灌均经济可行。
中水用于冲厕比用于浇灌绿地的经济效益更加显著。当中水用于冲厕仍有剩余时可以考虑用于浇灌绿地,进而可考虑用于生态、景观用水。
在清华大学,如果所有的生活污水(卫生间污水除外)都能回用,不但可满足冲厕及浇灌绿地,且仍有1/2左右的中水剩余;对于北京市区,中水用于冲厕及浇灌绿地后仍可剩余1/3,可见中水回用前景广阔。
对方案的经济分析和中水回用潜力的预测表明,水价对于中水回用的经济可行性起着决定性的作用,因此合理运用水价这一经济杠杆是推动中水回用项目发展、实现水资源可持续发展的重要手段。
简介: 以污水处理厂二级出水加混凝、沉淀、过滤、消毒处理为依据,推导出中水处理系统的费用函数。由费用函数计算,当处理规模控制在150m3/d以上,则包括设备折旧的中水处理成本可降至1.50元/m3以下。中水设施的投入产出比为1:4.83。
关键字:污水处理 污水回用 数学模型
A Mathematical Model of Cost for Livelihood Drainage Treatment and Reuse
XU Sen1, LI Mei2, HUANG Ting-lin 2
(l. Shenzhen Tairan Limited Industrial Corporation, ShenZhen 5l8000, China; 2. School of Envirnmental and Municipal Engineering, Xi‘ an University of Construction Science and Technology, Xi‘ an 710055, China)
Abstract: Livelihood drainage that is first biologically treated and then retreated with coagulation, settlement, filtration and disinfection processes can be used as tree and grass planting water for the neighbouring water for the neighbouring residential areas. According to the calculation of the cost function, the cost can be reduced to less than 1.50 yuan RMB including equipment depreciation at a scale of 150 m3/d or more. Input output ratio of the treatment facilities is 1: 4.83.
Key words: wastewater treatment; wastewater reuse; mathematical model
引言
污水资源化包括城市污水、工业废水和建筑小区生活污水的再生利用。其中建筑中水的回用,是指通过对集中住宅小区和密集建筑群等生活杂排水的局部收集、处理,再回用于附近建筑物和建筑小区的冲厕、绿化等生活杂用[1]。中水回用既节省水资源,又减少城市供排水管网和处理设施的负荷,是解决缺水问题的一条有效途径。但中水技术一直没有快速发展,原因之一是费用问题,本文试对中水技术的费用进行分析。
1 中水回用的经济分析
中水回用工程,一直没有得到更广泛的推广和应用,原因在于其效益问题。中水成本受多方面因素的影响,运行规模是其主要的影响因素[2]。处理规模与运行成本关系见图1,处理规模与投资关系见图2。图1和图2是按一般建筑中水处理流程(即:污水→格栅→调节池→生物处理→沉淀→过滤→消毒→储存池→回用)所建立起的中水处理费用函数C=345000Q2.9计算出来的,式中,C为工程投资(元/m3);Q为水量(m3/d)。

处理规模控制在150m3/d以上,则不合设备折旧费的制水成本可降至0.75元/m3以下,包括设备折旧的成本可降至1.50元/m3以下[3],为了降低中水的成本,除扩大处理规模以外,还应扩大中水的使用范围,应用新的处理技术。以北京为例,建筑中水、成本(1.4-1.5元/m3)比涉外宾馆的自来水费(1元/m3)加排污费(0.12元/m3)的总和还要高。中水成本比自来水价高,也有水价过低的原因,水价并没有真实的反应它的价值,政府还应适当调整自来水价。中水回用项目不仅具有直接的经济效益,而且还有间接的社会效益和可以相对定量的环境效益。所以中水回用的效益直采用效益一费用分析方法来分析评价。综合效益来看,中水设施的投人产出比为1:4.83,即使有些单位的中水成本高于自来水水费,但只要不超过7.45元,从社会经济效益来看,都可以认为是有效益的[2-3]。
在中水的实际应用中存在着许多人为的导致中水成本偏高的因素,这些因素是可以通过加强管理及人员培训等方式来解决的,而且随着经济杠杆在水资源管理中的应用,在市场经济下,按照供需平衡的原则给予淡水以商品价格以及征收排污费将成为趋势,所以中水的价格将表现出明显的优势。
2 中水系统的费用
2.1 费用模型
中水处理系统投资可借鉴城市污水处理厂的费用函数,参考国内外常用的工艺,选择污水二级处理加深度处理的工艺流程,其中深度处理采用混凝沉淀、过滤、消毒。费用函数表示为[4]:
C=αQβ
式中:C——投资费用;
q——处理水量;
α,β——系数。
根据国内外已有的中水工程技术经济函数,得出系数为:当原水为生活污水,α=375.24,β=0.86;当原水为二级出水,α=153.70,β=0.83。这一公式可以大概估算中水回用工程的投资。
2.2 中水价格组成
污水经过净化处理成为中水,可满足人对水的需求,表现了物品的效用性,中水转化为商品水,对于其价格的确定,不失商品的一般性。合理的中水价格应该是单位中水的运行费和利润之和,即
P=P1+P2+P3+P4
式中:P1——指中水处理工程建设中固定资产(厂房、设备等)的基本折旧费;
P2——输配水管网的折旧费;
P3——直接运行成本费(由能耗、药剂费、人工费、维修费等组成);
P4——正常利润。
在市场经济中,还可根据供求关系来调节其价格,在一定范围内浮动,体现中水回用的经济效益。
3 中水道的发展前景
中水道技术是污水资源化综合利用技术。中水回用,有其明显的经济效益,还有间接的环境效益和社会效益;随着自来水价的提高以及高效低能的中水处理技术和设备的开发,中水水质也将进一步提高,中水回用将会明显占有经济上的优势。随着人们环保意识的加强,对中水回用的接受程度也会提高,国家有关政策也在积极鼓励支持中水回用事业,中水回用是开源节流的一条有效途径,将成为今后市政建设中的一项重要内容。
简介: 介绍了水解酸化+曝气生物滤池工艺处理生活污水的工艺和运行情况。运行结果表明,该工艺具有占地面积小、处理效率高、运行稳定的优点。处理出水达到了《生活杂用水水质标准》(CJ 25•1-89)的要求。该工程吨水投资费用为1 100元,吨水运行费用0.6元,相比自来水价格吨水2.7元,每吨水节省2.1元,经济效益良好。
关键字:水解酸化 曝气生物滤池 生活污水
Application of hydrolytic acidification and BAF process in recyclable water project
Zhang Hongjuan1, Pan Jianqiang 2.
(1.School of Environmental Science and Engineering, Shandong University, Jinan Shandong 250100; 2.Jinan Shifang Environmental Protection Co. Ltd., Jinan Shandong 250101)
Abstract: An engineering technology, its running results by hydrolytic acidification and BAF process treatment of domestic sewage are introduced. After the domestic sewage has been treated by this process, the end effluent quality meets the requirement of Quality Standard for Life Multi-use Water(CJ25.1—89). The running results show that it has many advantages such as small footprint, high running stability and excellent treatment effect.
Keywords: Hydrolytic acidification BAF Domestic sewage
济南市南郊宾馆是一家花园式的四星级宾馆,建筑面积10万m2。馆区内建有人工湖4余hm2,苗圃、园林、绿地66 余hm2。按照设计要求,工程将对宾馆及附近一生活小区的生活污水集中处理。污水经处理后主要用于宾馆的人工湖景观用水、宾馆冲厕及绿化。采用水解酸化+曝气生物滤池工艺在中水回用工程中取得了满意的效果,出水达到了《生活杂用水水质标准》(CJ 25·1—89)的要求。
1 水质、水量及标准
工程设计污水处理能力4 000 m3/d,设计进水水质及执行标准如表1所示。
表1 进水水质及执行标准
|
项 目
|
pH
|
CODCr/(mg·L-1)
|
SS/(mg·L-1)
|
NH3-N/(mg·L-1)
|
TP/(mg·L-1)
|
|
进水水质
|
7.0~8.0
|
240~330
|
150~200
|
40~50
|
4.5~5.5
|
|
处理标准
|
6~9
|
50
|
10
|
10
|
0.5
|
2 工艺流程
根据宾馆和生活小区污水的特点以及宾馆内外的环境特色,工程建成半地埋式。原水经过机械格栅进入调节池,经水泵提升进入水解酸化池,出水自流入曝气生物滤池。经过生物处理后的出水加入硫酸铝再通过纤维过滤罐,投加ClO2后进入回用清水池。曝气生物滤池的反冲洗出水回流到调节池,活性污泥在水解酸化池内进行消化处理。工艺流程如图1所示。

3 主体工艺设计
3.1 调节池和水解酸化池
调节池总容积1 000 m3,为了防止从曝气生物滤池反冲洗产生的污泥在调节池内沉降,在调节池的两端设有水下搅拌机。水解酸化池为上流式厌氧污泥床反应器(UASB)的改进型。由于曝气生物滤池反冲洗产生的污泥也进入水解酸化池,使得污水与污泥同时得到处理,从而取代了污泥沉淀池和污泥消化池。为了使水解酸化池内均匀布水,在水解酸化池上采用专用的布水装置。水力负荷1.5 m/h,水力停留时间3.0 h,总容积556 m3,单池尺寸5.5 m×5.0 m×5.0 m,四格并联运行。
3.2 曝气生物滤池
曝气生物滤池使用了一种烧结粒状滤料,在其表面生长有生物膜,污水自下向上流过滤料,曝气系统提供曝气,使废水中的有机物得到吸附、截留与生物分解。池体为半地埋式,总容积500 m3,单池尺寸5.0 m×5.0 m×5.0 m,容积负荷ρ(COD)=2.0 kg/(m3·d),水力停留时间3.0 h,滤料容积300 m3,气水比8:1。
4 运行调试
4.1 水解酸化池的调试
水解酸化池启动时按照15 g/L绝干污泥量投加城市污水处理厂的消化污泥,接着小水量进水(800 m3/d)。运行初期有大量的轻质污泥和杂质随水流带出,出水混浊,直接排入下水道,随着运行时间增加,出水水质得到改善。4 d后,水解酸化池出水悬浮物含量少,水质清澈。此时,出水引入曝气生物滤池与水解酸化池同步调试。当COD去除率达到30%以上,SS去除率40%以上,认为调试完成,投入运行。
4.2 曝气生物滤池的调试
处理生活污水时,挂膜采用直接挂膜法。在连续充氧曝气的情况下,小水量连续进水,进水量控制在总水量的1/4。每天对曝气生物滤池的进出水质进行化验。15 d后,出水水质即有明显的变化。在此期间,由于进水量小,池内的生物量少,反冲周期不宜过短,一般控制在5 d左右。经过45 d的运行后,进水量从800 m3/d逐步增加到3 500 m3/d(实际水量少于设计水量),此时COD负荷达到1.7 kg/(m3·d)。出水COD≤40 mg/L,去除率≥90%,达到了预期设计的要求。反冲洗周期也从开始时的5 d缩短为2 d。
在曝气生物滤池的运行中,反冲洗是维持曝气生物滤池功能的关键。影响反冲洗效果的因素有反冲洗的程序、时间和强度[1]。反冲洗的程序一般为先用气冲5 min,强度10 L/(m2·s),再气水联合反冲15 min,气冲强度10 L/(m2·s),水冲强度6 L/(m2·s),最后是水洗5 min,水冲强度6 L/(m2·s)。由于反冲洗后,滤料层以上还有许多悬浮物,在滤池开始进水运行后,出水仍需通过反冲洗出水管道回流到调节池,以免纤维过滤器的过快失效。经过2 h的漂洗后,滤池出水的SS即恢复正常。此时,关闭反冲洗出水阀门,滤池恢复到正常运行状态。
本工程曝气生物滤池的鼓风机按照气水比8:1选型,为了研究气水比对曝气生物滤池有机负荷的去除和硝化反应效果的影响,通过调整鼓风机曝气量改变气水比,实际运行结果显示,在气水比6:1时即可满足除碳和硝化反应对于DO的需求[2]。
4.3 调试中发现的问题及解决办法
生活污水中的含磷量一般在5 mg/L左右,通过曝气生物滤池的处理后出水还有2~3 mg/L。工程采用硫酸铝作为化学除磷的药剂,投加量比为10:1[1],但实际运行效果不理想。后通过混凝实验发现,水力学条件对混凝除磷的效果影响较大,一般控制GT值在104~105范围内[3]。由于水中的含磷量相对较低,投加的混凝剂只有在较激烈的湍流中才能与水中的磷酸盐反应生成细小的矾花,而反应池中的水力搅拌强度达不到混凝反应的要求。在反应池内增加搅拌设备后,混凝效果明显改善,经过纤维过滤器后的出水TP≤0.5 mg/L。
表2 出水水质监测结果
|
水 量m3/d
|
CODCr/(mg·L-1)
|
SS/(mg·L-1)
|
NH3-N/(mg·L-1)
|
TP/(mg·L-1)
|
pH
|
||||||||||
|
进水
|
出水
|
去除率/%
|
进水
|
出水
|
去除率/%
|
进水
|
出水
|
去除率/%
|
进水
|
出水
|
去除率/%
|
进水
|
出水
|
||
|
3 500
|
268
|
23.8
|
91.1
|
195
|
7.8
|
96.0
|
53.80
|
2.43
|
95.5
|
4.53
|
0.25
|
94.5
|
7.2
|
7.1
|
|
|
3 750
|
286
|
27.8
|
90.3
|
188
|
6.6
|
96.5
|
45.80
|
3.18
|
93.1
|
5.22
|
0.23
|
95.6
|
7.3
|
6.9
|
|
|
3 450
|
310
|
33.1
|
89.3
|
171
|
6.1
|
96.4
|
50.35
|
4.51
|
91.0
|
4.56
|
0.16
|
96.5
|
6.9
|
7.1
|
|
|
3 600
|
277
|
27.7
|
90.0
|
154
|
4.2
|
97.3
|
48.79
|
6.25
|
87.2
|
5.01
|
0.25
|
95.0
|
7.1
|
6.8
|
|
|
3 700
|
296
|
26.3
|
91.1
|
176
|
4.4
|
97.5
|
43.27
|
5.33
|
87.7
|
5.23
|
0.41
|
92.2
|
7.1
|
6.9
|
|
4.4 运行结果
工程调试结束后,取样监测的结果见表2。
5 结 论
(1)该工程吨水投资费用为1 100元,吨水运行费用0.6元,相比自来水价格吨水2.7元,每吨水节省2.1元,经济效益良好。
(2)处理宾馆和生活小区的污水,曝气生物滤池在气水比6:1时即可满足除碳和硝化反应对DO的需求。
(3)在用硫酸铝进行化学法除磷时,水力学条件对除磷效果影响较大,一般控制GT值在104~105范围内。
(4)水解酸化池+曝气生物滤池组合工艺处理宾馆和生活小区的污水,其出水水质达到了中水回用的要求。这一工艺具有建设投资省、占地面积少、运行费用低、耐冲击负荷能力强、系统稳定性好等特点。
简介: 在中试的基础上,提出了膜--生物反应器工艺设计的基本原则、方法、步骤。以某居民小区的中水回用为目标进行了模拟设计计算,并探讨了该工艺的运行能耗及固定投资。
关键字:膜生物反应器 城市污水 工艺设计
膜——生物反应器( Membrance Bioreactor,简称MBR)是膜分离与生物处理技术组合而成的废水生物处理新工艺[1],具有对有机污染物去除效率高、出水水质好、流程简单、结构紧凑等优点,在废水回用与资源化领域具有极为广阔的应用前景[3~6]。至今国内外尚无MBR工艺放大设计的成熟经验和理论,设计手册中亦无此实例可资参考。因此,探讨MBR工艺放大设计具有十分重要的工程意义。
1 工艺设计基本原则
1.1MBR工艺流程
MBR工艺流程如图1所示。进水由提升泵提升至生物反应器后与活性污泥充分混合,通过微生物的新陈代谢活动使废水得以净化。生物反应器的混合液则经加压泵加压后,送入膜组件实现液固分离,清水透过膜流出;浓缩液被送回生物反应器,参与下一个循环或经循环泵提速后再进入膜组件。

1.2 放大设计的基本原则
在近三年的中试规模试验研究期间,对MBR工艺流程各组成单元运行特性的考察表明:MBR工艺的放大设计应主要包括生物反应器设计参数选取、泵系统选择、膜组件选择等几个方面。
① 生物反应器参数的选取。大量试验研究显示:采用MBR工艺处理城市污水,污泥负荷、体积负荷已不再是制约处理效果的重要指标[2]。根据中试运行的经验,可将水力停留时间HRT、污泥停留时间SRT作为MBR工艺生物反应器单元的设计依据,因为这样不仅能确保工艺操作的长期稳定性,而且能简化设计过程。
② 泵系统选择。MBR工艺中加压泵的特点是扬程高、流量小;而循环泵则要求扬程低、流量大。考虑到加压泵和循环泵并联工作的需要,两种泵的扬程必须相等,即H2=H3。泵流量的选择,则只需达到膜组件对设计膜面流速的要求即可。在此前提下,为节能起见,循环泵的流量宜大一些,而加压泵的流量宜小一些(至少应满足Q2>Q)。
③ 膜组件选取。膜组件是MBR工艺的关键组成单元,它的选择对MBR工艺的运行具有决定性的作用。研究表明:以回用为目的的城市污水生物处理应优先选用超滤膜组件[2]。膜通量是膜组件设计中最重要的技术参数之一。当处理能力一定时,设计选择的膜通量越高,所需的膜面积就越小,膜组件部分的固定投资就越少;但另一方面,MBR工艺的运行周期也就会越短,从而增加膜组件清洗的次数和费用。因此,在具体的放大设计中应兼顾工艺的运行周期和膜组件的固定投资两个方面。设计运行周期一般不小于3周。
2 放大设计方法与步骤
2.1 生物反应器设计
从中试结果来看:当进水COD为50~2 234 mg/L,SS为80~1 327 mg/L,HRT在2.0~5.0 h范围内时,系统运行的稳定性以及对污染物的处理效果均较好。SRT的选取则相对灵活得多,例如根据硝化的需要可选用一个较长的SRT。
生物反应器中微生物浓度X(即污泥浓度)的理论计算公式[2]如下:
(1)
式中 Ci--- 进水COD浓度
Ce--- 出水COD浓度
Csup --- 污泥上清液COD浓度
MBR工艺的生物反应器宜设计成完全混合式,其形状可根据具体情况选用,相应尺寸亦很容易确定。这里以圆形生物反应器为例进行计算,设计采用生物反应器n3座(考虑工程实际,n3≥2),有效水深为h,则每座生物反应器的直径为:
D=((4×V)/(n3×h×π))0.5 (2)
式中 V --- 生物反应器体积
2.2 膜组件设计
根据试验结果[2],建议超滤膜的通量F取0.1~0.2 m3/(m2·h)(膜孔径为450 nm),设计运行周期则为3~5周。所需膜组件的有效面积为:
A=Q/F (3)
若已知膜组件制造厂家给定的基本参数,可容易地计算出所需的膜组件数:
N=A/A0 (4)
式中 A --- 膜组件的有效面积
A0 --- 单个膜组件的有效面积
进而,可利用式(5)求出膜组件通道的总横截面积:
A截=N×n1×n2×π×(d/2)2 (5)
2.3 曝气装置设计
为有效利用高速循环的污泥混合液的能量,建议采用射流曝气装置进行曝气,具体可参阅《给水排水设计手册》第5册。一般,射流曝气器的工作压力在98~196 kPa,建议回流流量 Qr 取 2Q。
2.4 选泵计算
提升泵的选择较为简单,只需满足设计流量Q、提升高度 H1 即可,可直接查《给水排水设计手册》第11册进行选泵。流经膜面的总流量 Qt 则可由最小膜面流速与膜组件横截面积的乘积来计算,而最小膜面流速和生物反应器中的污泥浓度线性相关[2]。
从图1中的流量平衡关系可知,流经膜面的总流量 Qt 等于加压泵与循环泵的流量之和。加压泵扬程 H2 的选择非常重要,必须能够满足膜组件过滤操作对压力的需要以及整个系统管路的沿程、局部水头损失。根据中试经验,加压泵的扬程H2≥147.1 kPa即可。为达到经济的目的,加压泵流量的选择应尽量小并使运行工况尽可能在最佳状态。如果考虑到射流曝气的需要,加压泵的流量须满足:
Q2≥Qr+Q (6)
若不考虑射流曝气的需要,在实际MBR工艺的运行中则只须:
Q2≥Q (7)
选泵时可参考泵生产厂家给定的技术参数,使Q2大于Q有一个余量,确保工艺长期稳定的运行。
循环泵流量Q3等于流经膜面的总流量和加压泵流量Q2之差(由于循环、加压泵并联工作)。
2.5 污泥负荷、体积负荷校核
MBR工艺的污泥负荷比普通活性污泥法略低,而体积负荷则是普通活性污泥法的数倍。换句话说,与普通活性污泥法相比,这种工艺不仅对污染物去除效率高,而且占地面积可以很小。
3 放大设计计算实例
3.1 基本设计资料
① 设计流量
模拟设计以北京西北郊某居民小区的中水回用为目标,设计服务人口为2.5万人。考虑到公共建筑及服务设施用水,用水指标取为200 L/(人·d )。
拟采用MBR工艺进行处理并回用,故障检修时则将全部或部分污水排入城市污水收集系统。
② 进、出水设计水质
设计水质选取中等强度的城市污水,参考中试的近三年运行结果,确定进、出水设计水质如表1。
③ 流程与装置参阅图1。
3.2 膜组件计算
① 膜组件数
设计采用超滤膜组件,膜通量F取0.15 m3/(m2·h)(膜孔径为450 nm),运行周期3~5周。
以Modules KERASEPTM系列产品K07BC1XX为例,每根膜长1200 mm,直径25 mm,内有19个通道,通道内径约3.5 mm,7根膜装配成一个膜组件,膜组件直径约为100 mm,每个膜组件的有效表面积为1.72 m2。
② 膜组件的通道总横截面积及安装占地面积已知膜组件有关尺寸,可由式(5)得到膜组件通道总横截面积A截及占地面积A占。
3.3 生物反应器计算
① 生物反应器中的污泥浓度
根据2.1的分析,取SRT=15 d、HRT=4 h,可得生物反应器中的污泥浓度X。
② 生物反应器的直径
设生物反应器为圆形完全混合式,有效水深h=3.0 m,可由式(2)得到D。
上述各参数见表1。
| Q (m3/h) | 208.3 | ||
| 进水 水质 |
CODi | (mg/L) | 500 |
| SSi | (mg/L) | 200 | |
| 出水 水质 |
CODe | (mg/L) | 20 |
| SSe | (mg/L) | 0 | |
|
生物反应器设计参数 |
CODsup | (mg/L) | 50 |
| X | (g/L) | 11.1 | |
| V | (m3) | 833 | |
| D | (m) | 13.3 | |
| 膜组件设计参数 | A | (m2) | 1389 |
| A截 | (m2) | 1.02 | |
| A占 | (m2) | 8.08 | |
| N | (个) | 808 | |
3.4 曝气部分计算
根据2.3的分析,采用射流曝气,查《给水排水设计手册》第5册选用射流流量Qr≥2Q,此处即416.6 m3/h;工作压力Hr要求98~147 MPa。
3.5 选泵计算
① 提升泵
由2.4的分析知,污水提升泵的选择较为简单,只需满足设计流量Q、提升高度H1即可。其基本参数见表2。
② 加压泵
为节能需要,设计采用射流曝气。根据式(6)和2.4节的分析,确定加压泵的设计流量应为:Q2≥624.9 m3/h。
此处取加压泵的流量Q2=800 m3/h,扬程H2=161.8 kPa,已能满足超滤操作的需要。其基本参数见表2。
③ 循环泵
循环泵的设计流量Q3主要功能是为膜组件提供适宜的膜面流速,以减缓膜堵塞的发生;而扬程H3还应满足与加压泵并联工作的需要。选泵结果见表2。
| 泵型 | 电机功率(kW) | 流量(m3/h) | 扬程(kPa) | 转速(r/min) | 效率(%) | |
| 提升泵 | IS150-125 - 200A清水泵 | 7.5 | ||||
| 加压泵 | 300S-19A | 4.5 | 800 | 161.7 | 1450 | 78 |
| 循环泵 | 300S-19A1200HLB-12立式离心混流泵 | 440 | 9000 | 156.8 | 485 | 84 |
| 台数 | 各2台,1用1备 | |||||
3.6 污泥负荷、体积负荷校核
经校核污泥负荷FW、体积负荷FV分别为0。14 kgCOD去除/(kgVSS·d)、2.88 kgCOD去除/(m3·d)。普通活性污泥法中FW=0.1~0.4 kgCOD/(kgVSS·d),FV=0.4~0.8 kgCOD/(m3·d)。显然,与之相比,MBR工艺的污泥负荷略低,而体积负荷则是普通活性污泥法的3~7倍。
3.7 运行成本分析
MBR工艺回用城市污水的运行成本主要由电费、药剂费、人工费等三部分组成。其中药剂费主要指膜组件化学清洗所消耗药剂的费用,在运行周期3~5周的情况下,该部分费用占运行成本的比例很小,且所用药剂可分别存放,经简单沉淀后可重复使用,因此药剂费可忽略不计。同时由于MBR工艺自动化程度高,设岗少,人工费也较少。所以,电费在运行成本的三个组成部分中是最主要的。本文在此仅就MBR工艺回用城市污水运行成本中的电费部分作一估计。
根据3.5计算,可得总耗电功率为492.5 kW。
回用城市污水的电耗为:
E=P/Q=492.5/208.3≈2.36kW·h/m3
按工业用电0.5 元/(kW·h)计算,MBR回用城市污水的运行成本约1.18 元/m3。目前北京市宾馆、写字楼等场所的自来水费为2.0 元/m3,超过用水指标的部分还要加倍收费。显然,MBR工艺的出水回用到宾馆、写字楼等处还是可行的。
3.8 固定投资分析
① 膜组件购置费用
以膜通量F=0.15 m3/(m2·h)为例,相当于每m2的超滤膜组件处理能力为3.6 m3/d。国外每m2膜组件(包括压力表等附件)的售价约1.0~1.5万元人民币。因此,处理1.0 m3/d所需进口膜组件的购置费为2778~4167元人民币。
若采用国产同类产品的超滤膜组件(包括压力表等附件),每m2膜组件的售价约0.4~0.6万元人民币,处理1.0 m3/d所需膜组件的购置费可以降至1111~1667元人民币。
② 膜循环回路的双泵系统
根据3.5选泵结果:选用300S-19A型单级双吸离心泵2台(包括配套电机)约需人民币4万;1200HLB-12型立式离心混流泵2台(包括配套电机)约需人民币110万元,合计共需人民币114万元。即处理1.0m3/d的泵系统购置费约228元人民币。
③ 处理构筑物及附属设备从进水格栅到生物反应器单元的土建、管线、设备等固定投资费用计算,借鉴传统二级生物处理设计的经验:当设计规模为5000 m3/d时,处理1.0m3/d的固定投资约需1800~2000元人民币。
综合以上三部分的费用,处理1.0 m3/d的城市污水采用进口膜组件固定投资为4 806~6 395元人民币,其中膜组件的购置费占57.6%~65.2%。若采用国产膜组件,处理1.0m3/d的城市污水只需固定投资约3139~3895元人民币,其中膜组件的购置费占35.4%~42.8%,此已和采用生物接触氧化法为主处理单元的中水回用工艺的固定投资(处理1.0m3/d约3500元)相当,但MBR工艺的出水水质要明显优于生物接触氧化法。
4 结论
① 根据近三年的中试运行结果提出的MBR工艺放大设计基本原则、方法和步骤可成功地应用于以某居民小区城市污水回用为例的MBR工艺设计计算。
② MBR工艺处理城市污水的运行能耗约2.36 kW·h/m3。处理规模1.0 m3/d的固定投资(采用国产膜组件)和采用生物接触氧化法为主处理单元的中水回用工艺的固定投资大致相当,但前者的出水水质要明显优于后者。