某卷煙廠廢水MBR處理實(shí)例
1 項(xiàng)目背景
某卷煙廠是我國煙草行業(yè)的重點(diǎn)骨干企業(yè)。為進(jìn)一步提高企業(yè)的綜合競爭力，該卷煙廠在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，改造后將形成年產(chǎn)卷煙100萬箱的規(guī)模。
2.1 工藝設(shè)計(jì)
煙草污水中含有大量的香精香料、焦油、生物堿、酚類等有機(jī)物，COD、色度較高，可生化性差。同時(shí)由于煙草品種的更換，水質(zhì)波動(dòng)較大，容易對污水處理系統(tǒng)造成沖擊負(fù)荷，處理難度較大。
本工程位于該卷煙廠新廠區(qū)內(nèi)，處理對象為廠區(qū)的生產(chǎn)、生活混合污水，其中生產(chǎn)污水1200m3/d，生活污水620m3/d，設(shè)計(jì)規(guī)模為2000m3/d。應(yīng)業(yè)主的要求，反滲透設(shè)計(jì)產(chǎn)水規(guī)模為1800m3/d（回收率75%），不足部分補(bǔ)充自來水。
設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)：
CODcr：400～2500 mg/L
SS： 100～300 mg/L
色度： 30～300倍
設(shè)計(jì)出水水質(zhì)：
工程采用分質(zhì)回用的原則。污水經(jīng)預(yù)處理、膜-生物反應(yīng)器處理后：
（1）一小部分出水經(jīng)消毒后達(dá)到⟪城市污水再生利用 城市雜用水水質(zhì)⟫（GB 18920-2002）規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，回用于綠化和沖廁，該部分的水量為200 m3/d。
（2）剩余1800 m3/d的出水進(jìn)入反滲透系統(tǒng)進(jìn)行深度處理，處理后的出水達(dá)到⟪工業(yè)鍋爐水質(zhì)⟫（GB 1576-2001）和⟪循環(huán)冷卻水水質(zhì)⟫（GB 50050-95）規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，用作鍋爐補(bǔ)給水和空調(diào)循環(huán)冷卻水。
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圖1 某卷煙廠污水處理與再生回用項(xiàng)目工藝流程圖
該工程是國內(nèi)首個(gè)MBR-RO雙膜法工藝在煙草污水處理與再生回用中的大規(guī)模應(yīng)用。
2.3 工藝單元概述
2.3.1 預(yù)處理系統(tǒng)
妥善的預(yù)處理是MBR污水處理工程的關(guān)鍵。鑒于煙草廢水COD、色度較高，可生化性差等特點(diǎn)，本工藝設(shè)有以下預(yù)處理系統(tǒng)：
（1）轉(zhuǎn)鼓格柵，去除毛發(fā)等絲狀物，避免其對膜組件造成損害；
（2）智能加藥式高效氣浮，去除污水中的懸浮物，混凝脫色；
（3）水解酸化，提高污水的可生化性。
2.3.2 Airlift MBR系統(tǒng)
MBR是本工藝的核心處理單元，它集生物降解和膜過濾分離于一體，是膜技術(shù)和生物處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合的污水處理新工藝，與傳統(tǒng)污水生物處理工藝相比，具有出水水質(zhì)好、占地面積小、剩余污泥產(chǎn)量少等優(yōu)點(diǎn)。
傳統(tǒng)的外置式MBR為降低膜污染，需要在膜表面形成高的錯(cuò)流速率，因而能耗很高。本工程中采用了目前國際上最新型的外置式氣提膜-生物反應(yīng)器（Airlift MBR），通過空氣的氣提作用，有效降低了運(yùn)行中的能耗。如圖2，3 所示。
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某卷煙廠污水處理與再生回用工程中所用的Airlift MBR規(guī)模是2000m3/d，是世界上正在建設(shè)運(yùn)行的最大規(guī)模的Airlift MBR之一。
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圖4為某卷煙廠污水處理與再生回用項(xiàng)目中MBR采用的是NORIT X-Flow公司的管式膜組件，主要參數(shù)如下：
制造商商：NORIT X-Flow
型號：COMP-38PRH-0204
膜材質(zhì)：PVDF
截留分子量：15 萬道爾頓
毛細(xì)管內(nèi)徑：5.2 mm
單支膜組件面積：30 m2
單支膜組件大。Φ200 ×H3000 mm
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圖4 Airlift MBR管式膜組件
2.3.3 RO系統(tǒng)
RO系統(tǒng)采用美國DOW化學(xué)公司的BW30-365FR抗污染膜元件，平均脫鹽率為99.5%。RO出水經(jīng)pH回調(diào)后，用于鍋爐補(bǔ)給水和空調(diào)循環(huán)冷卻水。
2.3.4 其他系統(tǒng)
污泥壓濾系統(tǒng)采用帶式濃縮壓濾一體機(jī)，氣浮的浮渣和剩余污泥經(jīng)濃縮脫水處理后外運(yùn)。
為保障操作維護(hù)人員的身心健康，避免對周圍環(huán)境造成不良影響，污水站設(shè)有異味去除系統(tǒng)，對生化和污泥處理系統(tǒng)的異味氣體進(jìn)行處理。該系統(tǒng)采用目前國際上最先進(jìn)的植物
提取液噴淋去除異味工藝，具有去除效果好、無毒副作用和二次污染等優(yōu)點(diǎn)。
2.3.5 控制系統(tǒng)和在線儀表
根據(jù)業(yè)主要求，自控系統(tǒng)選用西門子S7-400 PLC，德國威圖柜體。中控室設(shè)有觸摸屏和上位機(jī)兩級系統(tǒng)，具有良好的人機(jī)交互功能。
為確保工藝的穩(wěn)定運(yùn)行，污水站設(shè)置了在線COD儀、在線濁度儀、在線溶氧儀、在線污泥濃度計(jì)、pH、ORP等大量在線監(jiān)測儀表。
2.4 工藝特色
該項(xiàng)目采用當(dāng)今國際上最為先進(jìn)的MBR污水處理與再生回用技術(shù)，運(yùn)用獨(dú)特的設(shè)計(jì)，具有以下三個(gè)方面的特色：
（1）主體工藝采用外置式氣提膜-生物反應(yīng)器(Airlift MBR)
Airlift MBR采用抗污染管式膜組件，大大減緩膜的污染，膜的使用壽命大于5年。由于采用了氣提技術(shù)，與傳統(tǒng)外置式MBR相比，顯著降低了運(yùn)行能耗。同時(shí)外置式的設(shè)計(jì)，膜組件與生物反應(yīng)器分開，便于膜組件的清洗、更換等，維護(hù)操作簡單安全，易于控制。
（2）采用智能加藥式高效氣浮工藝，降低運(yùn)行成本工藝采用模糊控制算法，如圖5所示，根據(jù)氣浮反應(yīng)后出水的水質(zhì)判斷加藥和氣浮處理效果，從而有效降低處理成本。
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（3）GPRS無線監(jiān)控支持系統(tǒng)
通過無線網(wǎng)絡(luò)與位于膜技術(shù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)連接，提供在線運(yùn)行跟蹤和遠(yuǎn)程技術(shù)支持等，使工藝處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。
2.5 平面布置
污水處理站總占地面積864m2（48m×18m），分為三層。地下一層主要為MBR設(shè)備間和鼓風(fēng)機(jī)房，地上一層主要為氣浮、反滲透、污泥脫水和異味去除車間，地上二層主要為低壓配電和中央控制室。
3 成本分析
工程設(shè)備總投資1600萬元，噸水投資7930元，土建部分由業(yè)主承建。包括反滲透和異味去除系統(tǒng)，噸水的直接處理成本為1.89元。
根據(jù)業(yè)主的要求，工藝中采用了大量的進(jìn)口設(shè)備，因而噸水的投資較高。如果采用普通設(shè)備，噸水投資約為3500～5000元。
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