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3.2.1有机物的去除
尽管试验阶段平均温度只有5℃,生化处理能力低,且进水水质变化很大(进水COD30~197mg˙L-1),但2种工艺对有机物的去除均有良好的效果,COD的平均去除率分别可以达到75%、70%,BOD5的去除率分别为92%、78%。相比较而言,在本试验中,MBR对有机物处理效果和处理稳定性均优于BAF,MBR绝大多数天数的出水值在20mg˙L-1以下,同时去除率稳定在65%~80%。因此,MBR在低温及进水水质变化较大的情况下,仍有较好的污染物处理效果,表现出较强的抗冲击负荷能力。
3.2.2氮磷的去除
根据过去的研究,MBR和BAF对TP的去除效果较差。但本试验结果表明,2种工艺对TP均有一定的去除效果,而且平均去除率均高于80%,分析原因,可能是由于进水SS很高,大多数磷存在或者吸附与污泥固体中,水相中TP含量很低,而MBR和BAF对SS均具有良好的去除能力,因此两者对TP也有较好的去除。
在本试验中,MBR对NH4+-N的去除率明显高于BAF,MBR对NH4+-N的去除率稳定在90%~99%之间。而BAF对NH4+-N的去除效果不佳,可能是由于气温低,硝化细菌较难在滤料上生长,而在MBR反应器中更容易适应。
3.2.3悬浮固体的去除
MBR反应器具有良好的除浊能力。本试验所采用的超滤膜孔径很小(孔径0.02μm),截留分子量较低(150000道尔顿),在进水的SS相对较高(平均质量浓度约为34mg˙L-1),而且相对不稳定(10~99mg˙L-1)的情况下,MBR出水SS接近于0。
BAF对SS的去除主要依靠滤料的过滤作用,相对超滤膜的截留作用,BAF对SS去除效果相对较差。
3.2.4MBR反应器中的膜污染
通常采用跨膜压差(Transmembranepressure,TMP)来表征膜污染的程度,污染物在膜表面的积累造成跨膜压差的增长。为了减缓膜污染,试验膜组件采用帘式结构,膜丝排布稀疏且膜丝松弛,保证膜丝可以自由运动,3组膜帘留有一定空间,膜帘放置距离保证膜丝之间有空间能相互摩擦碰撞,以实现在线机械清洗作用,膜组件下方设有穿孔曝气管,形成膜表面水气流的错流流速,错流方式也有助于减缓膜污染。
MBR运行期间对TMP进行了连续监测,结果表明,TMP的增长趋势较为缓和,在运行的40d中,平均日跨膜压差增长趋势为0.00032MPa˙d-1,膜抗污染程度较强。
4技术经济分析
4.1MBR
根据主要设计参数,MBR的处理水量为15m3˙d-1。污水主要处理费用主要为动力费(电费)和清洗时所消耗的药剂费用。
动力费:运行设备中,包括自吸出水泵,鼓风机的日常运行,同时考虑每季度反洗时所用的反洗泵,以及一些自控设备的日常电耗。估算MBR的日常电耗约为22kWh˙d-1,总电耗为1.467kWh˙m-3,计电费为0.55元˙kWh-1,电费为0.807元˙m-3。
药剂费:所消耗的药剂主要为次氯酸钠(计600元˙t-1)和氢氧化钠(计3000元˙t-1)。根据膜生产商的建议,每3个月进行1次在线清洗,每半年1次离线清洗。总药剂费为0.012元˙m-3。因此,MBR运行过程中,运行费用约为0.82元˙m-3。4.2BAF
根据设计参数,曝气生物滤池的处理污水量为20m3˙d-1。主要处理费用主要为日常运行的电费。
BAF的主要耗电设备为鼓风机同时考虑每季度反洗时所用的反洗泵(功率为1.5kW),反洗鼓风机,污水厂运行中的潜污泵电耗,以及一些自控设备的日常电耗,计日常电耗为20kWh˙d-1,电价计为0.55元˙kWh-1,即BAF电费为0.55元˙m-3。由于BAF运行过程中不需要药剂清洗,因此药剂费用忽略。因此,BAF运行总费用即为运行电费,为0.55元˙m-3。由于中试试验处理量较小,因此在实际工程应用中,吨水处理费用会比本计算结果有一定程度的降低。
5结论
MBR和BAF工艺用于污水深度处理时,均有较高的污染物去除效果,相比而言,MBR工艺对污染物的去除效果优于BAF,对COD、BOD5、NH4+-N、TP和SS的去除率分别可以达到75%、92%、95%、90%、93%,且处理效果稳定,耐冲击负荷强。而BAF对COD、BOD5、NH4+-N、TP的去除率仅为70%、78%、29%和82%。
MBR工艺处理污水的运行费用略高于BAF工艺,且该工艺处理效果优良、出水稳定、占地面积少、维护管理方便,因此,在以污水回用为目的的实际工程中推荐采用MBR工艺。
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