山西省朔州市食品加工廠污水處理設備廠家

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污水處理工藝流程分析

在這十年中，MBR體系已經在解決我們生活中的污水、醫院中的廢水、垃圾在滲出的液體、工業廢水和所有濃度比較高、不容易降解的工業廢水在發揮了重要作用。MBR需實行預處理，大多數是與其他工藝相聯合的形式。

2.1 MBR-厭氧/缺氧交替工藝

交替式厭氧/缺氧-膜生物反應器（A-A/A-M)工藝可提高生活污水脫氮除磷效果。該工藝由一個交替缺氧/厭氧反應池和內置膜過濾單元的好氧池組成。通過好氧池底部回流污泥流向的改變，使得兩個獨立反應器（A和B)內依次形成缺氧和厭氧環境，實現同步厭氧釋磷、缺氧反硝化脫氮，及好氧吸磷、硝化、去除BOD等過程。好氧反應器進行連續曝氣減緩膜污染的進程，延長清洗周期。該工藝對COD、TN、TP的平均去除率分別達到93%、67.4%和94.1%。

2.2 A2/0 + MBR工藝

A2/0+MBR技術是把過去的A2/0技術與MBR技術相結合，使它們的優點相互彌補，相互配合，能夠有效的排除主要污染物質。A2/0+MBR體系中發生的高污泥濃度不但減少了水力停留時間，且具有同步硝化反硝化、反硝化除磷等階段，就說是在C/N較低的前提下，也能確保優良的脫氮除磷效應。運用A2/0+MBR工藝處置市區污水，試驗證明：MBR池的污泥濃度達8.2g/L，CODCr、TN與氨氮的去除率分別達93.0%、78.5%和94.7%。

2.3 PAC-MBR工藝（粉末活性炭-膜生物反應器）

PAC-MBR組合工藝是指將PAC投加至MBR污泥混合液中污泥絮體以PAC顆粒為骨架，吸附和絮凝污泥混合液中微細膠體、胞外聚合物EPS(Extraeelluar Polymeric substanees )、溶解性有機物等，使污泥顆粒粒徑變大,抗壓能力增強，膜面沉積層孔隙率提高，壓密性降低，從而降低膜過濾阻力和膜污染程度，提高膜通量。同時，由于PAC污泥絮體的吸附和生物降解作用協同，形成生物活性炭，使有機污染物降解去除率得到提高，PAC得以再生。MBRPA和MBR工藝處理生活污水的對比實驗，結果表明，由于PAC的存在大大改善了膜污染狀況，從而延長了膜清洗周期。

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MBR存在的問題

MBR突出的特征是占地面積小，耐沖擊負荷，出水水質優良，自動化程度高容易管理，但MBR工藝現在仍然存在的某些問題。

3.1 處理能力降低的風險

MBR通常在恒定通量下進行，為了持續運行要求MBR不能超過極限通量,超過這個極限會產生膜污染，那么多余的水就無法通過膜孔徑，產水率下降。很多MBR工藝在實際運行過程中隨著時間的積累，其處理能力不斷下降，很多水廠的處理能力甚至不足設計之初的50%。美國環保局認為，如果MBR工藝的進水峰值流量超過平均流量的1.5~2倍，就需設置流量調節池，或者備有大量的膜組件以保證出水水質達標。

3.2 投資成本與運行成本較高

如今，膜組件是MBR處理系統中主要組成部分，同時也是技術含量及價值大的部分,其成本占據整體設備投入的多部分。此外，MBR需要*的設備以滿足其自動化的要求，這也增加了其成本。浸沒式MBR工藝，需加大曝氣強度，造成能耗上升。另外，膜組件壽命有限，達到一定使用年先后需更換膜組件。據分析，國內MBR投資成本在2000~2500元/m3，是傳統活性污泥法項目建設成本的1. 5倍左右。 

3.3 預處理與自控系統設計不足而產生的風險

通常MBR工藝需先經過預處理再進入膜處理反應器內。預處理不到位或者不經預處理便進入膜反應器內必會產生嚴重的后果。MBR工藝自動化程度比傳統活性污泥工藝高很多，膜組件需定期清洗、組

一級處理，主要去除污水中呈懸浮狀態的固體污染物質，物理處理法大部分只能完成一級處理的要求。經過一級處理的污水，BOD一般可去除30%左右，達不到排放標準。一級處理屬于二級處理的預處理。 
 

二級處理，主要去除污水中呈膠體和溶解狀態的有機污染物質(BOD，COD物質)，去除率可達90%以上，使有機污染物達到排放標準。 
 

三級處理，進一步處理難降解的有機物、氮和磷等能夠導致水體富營養化的可溶性無機物等。主要方法有生物脫氮除磷法，混凝沉淀法，砂率法，活性炭吸附法，離子交換法和電滲分析法等。 
 

整個過程為通過粗格刪的原污水經過污水提升泵提升后，經過格刪或者篩率器，之后進入沉砂池，經過砂水分離的污水進入初次沉淀池，以上為一級處理(即物理處理)，初沉池的出水進入生物處理設備，有活性污泥法和生物膜法，(其中活性污泥法的反應器有曝氣池，氧化溝等，生物膜法包括生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化法和生物流化床)，生物處理設備的出水進入二次沉淀池，二沉池的出水經過消毒排放或者進入三級處理，一級處理結束到此為二級處理，三級處理包括生物脫氮除磷法，混凝沉淀法，砂濾法，活性炭吸附法，離子交換法和電滲析法。二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物處理設備，一部分進入污泥濃縮池，之后進入污泥消化池，經過脫水和干燥設備后，污泥被后利用。 
 

各個處理構筑物的能耗分析

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污水提升泵房

進入污水處理廠的污水經過粗格刪進入污水提升泵房，之后被污水泵提升至沉砂池的前池。水泵運行要消耗大量的能量，占污水廠運行總能耗相當大的比例，這與污水流量和要提升的揚程有關。

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沉砂池

沉砂池的功能是去除比重較大的無機顆粒。沉砂池一般設于泵站前、倒虹管前，以便減輕無機顆粒對水泵、管道的磨損；也可設于初沉池前，以減輕沉淀池負荷及改善污泥處理構筑物的處理條件。常用的沉砂池有平流沉砂池、曝氣沉砂池、多爾沉砂池和鐘式沉砂池。 

沉砂池中需要能量供應的主要是砂水分離器和吸砂機，以及曝氣沉砂池的曝氣系統，多爾沉砂池和鐘式沉砂池的動力系統。 

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初次沉淀池

初次沉淀池是一級污水處理廠的主題處理構筑物，或作為二級污水處理廠的預處理構筑物設在生物處理構筑物的前面。處理的對象是SS和部分BOD5，可改善生物處理構筑物的運行條件并降低其BOD5負荷。初沉池包括平流沉淀池，輻流沉淀池和豎流沉淀池。 

初沉池的主要能耗設備是排泥裝置，比如鏈帶式刮泥機，刮泥撇渣機，吸泥泵等，但由于排泥周期的影響，初沉池的能耗是比較低的。 

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生物處理構筑物

污水生物處理單元過程耗能量要占污水廠直接能耗相當大的比例，它和污泥處理的單元過程耗能量之和占污水廠直接能耗的60%以上。活性污泥法的曝氣系統的曝氣要消耗大量的電能，其基本上是運行的，且功率較大，否則達不到較好的曝氣效果，處理效果也不好。氧化溝處理工藝安裝的曝氣機也是能耗很大的設備。生物膜法處理設備和活性污泥法相比能耗較低，但目前應用較少，是以后需要大力推廣的處理工藝。 

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二次沉淀池

二次沉淀池的能力消耗主要是在污泥的抽吸和污水表明漂浮物的去除上，能耗比較低。 

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污泥處理

污泥處理工藝中的濃縮池，污泥脫水，干燥都要消耗大量的電能，污泥處理單元的能量消耗是相當大的，這些設備的電耗功率都很大。 

針對各個處理構筑物的節能途徑

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污水提升泵房

污水提升泵房要節省能耗，主要是考慮污水提升泵如何進行電能節約，正確科學的選泵，讓水泵工作在高效段是有效的手段，合理利用地形，減少污水的提升高度來降低水泵軸功率N也是有效的辦法，定期對水泵進行維護，減少摩擦也可以降低電耗。 

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沉砂池

采用平流沉砂，避免采用需要動力設備的沉砂池，如平流沉砂池。采用重力排砂，避免使用機械排砂，這些措施都可大大節省能耗。

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初次沉淀池

初次沉淀池的能耗較低，主要能量消耗在排泥設備上，采用靜水壓力法無疑會明顯降低能量的消耗。 

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生物處理構筑物

國外的學者通過能耗和費用效益分析比較了生物處理工藝流程，他們認為處理設施大部分的能量消耗是發生在電機這類單一的設備上，因而節能應從提高全廠功率因數、選擇高效機電設備及減少高峰用電要求等方面入手。他們提出的節能措施既包括改善電機的電氣性能，也包括解決運轉的工藝問題，還包括污水廠產物中的能量回收(Energy Recovery)。

曝氣系統的能耗相當大，對曝氣系統能耗能效的研究總是涉及到曝氣設備的改造和革新。新型的曝氣設備雖然層出不窮，但目前仍然可劃分為2類:第1種是采用淹沒式的多孔擴散頭或空氣噴嘴產生空氣泡將氧氣傳遞進水溶液的方法，第2種是采用機械方法攪動污水促使大氣中的氧溶于水的方法。微孔曝氣，曝氣擴散頭的布局和曝氣系統的調節這些都是節能的有效措施。在傳統活性污泥處理廠曝氣池中辟出前端厭氧區，用淹沒式攪拌器混合的節能、生物除磷方案。這一簡單的改造可以節省近20%的曝氣能耗，如果算上混合用能，節能也達到12%。自動控制系統的應用于污水處理節能，曝氣系統進行階段曝氣，溶解氧存在濃度梯度，既減少了能耗，又可以改善處理效果，減少污泥量。

生物膜法處理工藝采用厭氧處理可以明顯降低能量的消耗。 

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二次沉淀池

二次沉淀池中對排泥設備的研究和排泥方式的改善是降低能耗的有效方法。 

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污泥處理

污泥處理系統節能研究主要集中于污泥處理的能量回收。從污水污泥有機污染物中回收能量用于處理過程早在上世紀初就已投入實踐，但能源危機之前一直不受重視。目前有兩種回收途徑：一是污泥厭氧消化氣利用，一是污泥焚燒熱的利用。 

消化氣性質穩定、易于貯存，它可通過內燃機或燃料電池轉化為機械能或電能，廢熱還可回收于消化污泥加熱。因此利用消化氣能解決污水廠不同程度的能量自給問題。林榮忱等人比較了沼氣發電機和燃料電池兩種利用形式，認為燃料電池能量利用率高，具有很好的發展前途。對消化氣的大化利用是提高能效的主要方式。沼氣發電機組并網發電的研究和應用在國內已有應用實例，是大型污水處理廠的沼氣綜合利用的可行途徑。 

另外一種能量回收方式是將城市固體廢物焚燒場建在污水處理廠旁，將固廢與污水污泥一起焚燒，獲得的電能用于處理廠的運轉。 

城市污水處理的能耗分析研究與節能技術和手段的發展往往并不同步。由于污水處理能量平衡分析方法研究的欠缺，節能措施的制訂和實施常常超前。而多數節能途徑和手段常常由處理廠的操作管理人員結合各處理設施實際情況提出，具有經驗性和個別性，不一定能適用于其他污水廠甚至是工藝相似的污水廠;另一方面，從廣義上說，污水處理學科領域的技術創新、新材料和新設備的使用都蘊涵著節能增效的潛力，因而節能的途徑和手段往往是很寬泛的。 

四．結論

污水處理是能源密集(energy intensity)型的綜合技術。一段時期以來，能耗大、運行費用高一定程度上阻礙了我國城市污水處理廠的建設，建成的一些處理廠也因能耗原因處于停產和半停產狀態。在今后相當長的一段時期內，能耗問題將成為城市污水處理的瓶頸。能否解決耗污水廠的能耗問題，合理進行能源分配，已經成為決定污水處理廠運行效益好壞的關鍵因素。能耗是否較低，也是未來新的污水處理廠可行性分析的決定性因素，開發能效較高的污水處理技術，合理設計及運行污水處理廠，必將是未來污水處理廠設計和運行的必由之路。