適于小區(qū)污水處理回用的一體化裝置研究項(xiàng)目簡(jiǎn)介

1、適于小區(qū)污水處理回用的一體化裝置研究 項(xiàng)目簡(jiǎn)介2010年 7月一、項(xiàng)目介紹本項(xiàng)目的研究目的在于探索和開(kāi)發(fā)一種技術(shù)合理、經(jīng)濟(jì)可行的復(fù) 合水解強(qiáng)化型膜生物反應(yīng)器 (C-MBR , 通過(guò)在實(shí)際廢水運(yùn)行狀況下的 長(zhǎng)期運(yùn)行,解決在工程中膜處理過(guò)程所發(fā)生的膜污染、堵塞、清洗等 問(wèn)題,探求合適的操作條件與工藝參數(shù),降低膜污染,提高膜組件的 處理能力和運(yùn)行穩(wěn)定性,為工程產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用使用提供技術(shù)參考。 本項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容是:開(kāi)發(fā)一種基于膜生物反應(yīng)器的污水深度處 理技術(shù), 實(shí)現(xiàn)污水資源化, 為解決我國(guó)水資源短缺的根本問(wèn)題提供新 的方法和途徑。 本項(xiàng)目開(kāi)發(fā)一種面向城市小區(qū)生活污水處理的膜生物 反應(yīng)器一體化產(chǎn)品裝置,

2、具體工作內(nèi)容包括:(1不同原水水質(zhì)適用的生物膜組件選型及其配置參數(shù)條件;(2不同水力負(fù)荷要求下的處理效率及膜組件優(yōu)化配置;(3 處理量小于 500m 3/d的膜生物反應(yīng)器成套設(shè)備系列產(chǎn)品研發(fā) 與產(chǎn)業(yè)化推廣, 建立適合于不同規(guī)模生活小區(qū)、 工廠宿舍等用于再生 水利用的成套膜生物反應(yīng)器系列產(chǎn)品;(4制定膜生物反應(yīng)器成套設(shè)備系列產(chǎn)品行業(yè)規(guī)范與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn);(5 處理量大于 500m 3/d的膜生物反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案, 開(kāi)發(fā)大型 工業(yè)企業(yè)、商業(yè)社區(qū)等高端再生水利用膜處理市場(chǎng)。隨著我市經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大,城市用水量和 廢水量不斷增加,造成城市水資源的日益短缺,水質(zhì)日趨惡劣,水體 富營(yíng)養(yǎng)化, 各

3、種廢水的有毒有害成分嚴(yán)重威脅著人類的身體健康。 為 此,迫切需要開(kāi)發(fā)效率高超、運(yùn)行穩(wěn)定、可操作性強(qiáng)的污水深度處理成套技術(shù)。同時(shí),在快速發(fā)展的城市中,住宅小區(qū)綠化、水景等用途 的環(huán)境用水量在城市總用水量中的比例不斷增加, 而城市正面臨著日 益嚴(yán)峻的水資源短缺問(wèn)題, 在這種背景下, 中水回用成為緩解當(dāng)前城 市水資源難以為繼現(xiàn)狀的重要途徑之一, 而小區(qū)中水回用是中水回用 的主要組成部分。 可見(jiàn), 開(kāi)展適于小區(qū)污水處理回用的一體化裝置研 究,加快我市中水回用工作進(jìn)程,緩解日益嚴(yán)峻的水資源短缺矛盾, 已經(jīng)成為迫在眉睫的工作任務(wù)。 這對(duì)于促進(jìn)我市循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、 和 諧社會(huì)的建設(shè)、以及生態(tài)文明的建設(shè)等均具

4、有重大意義和深遠(yuǎn)影響。 二、技術(shù)來(lái)源本項(xiàng)目是完全通過(guò)自主研發(fā)創(chuàng)新、突破傳統(tǒng)膜生物反應(yīng)器技術(shù) (Membrane Bioreactor,簡(jiǎn)稱 MBR技術(shù) 、具有優(yōu)越的污水處理性能 和極高的應(yīng)用推廣價(jià)值的一種污水深度處理與回用系統(tǒng)裝置。 本項(xiàng)目擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題包括:1、一種復(fù)合水解強(qiáng)化型 MBR 的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā),研制適用于不同規(guī) 模處理水量的成套 MBR 設(shè)備產(chǎn)品;2、新型 MBR 系統(tǒng)的工藝優(yōu)化與運(yùn)行成本控制;(l分析膜傳質(zhì)過(guò)程及膜污染機(jī)理, 確定過(guò)濾通量和總阻力的 變化關(guān)系, 研究膜污染的阻力分布, 尋求降低污染和延長(zhǎng)膜使用 壽命的方法。(2通過(guò)對(duì)膜組件優(yōu)化設(shè)計(jì)和膜材料篩選, 研究開(kāi)發(fā)新型一

5、體 式膜生物反應(yīng)器 (MBR , 使反應(yīng)器在技術(shù)指標(biāo)和運(yùn)行狀況允許的 前提下盡可能的降低能耗,并能有效地減緩污染。(3研究一體式 MBR 中的基質(zhì)降解動(dòng)力學(xué), 通過(guò)實(shí)驗(yàn)推導(dǎo) MBR 降解有機(jī)物和氨氮的的動(dòng)力學(xué)模型。(4對(duì)所研制的膜組件、膜生物反應(yīng)器(MBR 進(jìn)行運(yùn)行試驗(yàn) 研究,考察其處理各種水質(zhì)的處理效果。3、 膜生物反應(yīng)器 (MBR 成套設(shè)備系列產(chǎn)品行業(yè)規(guī)范與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn);4、技術(shù)成果的產(chǎn)品化和市場(chǎng)化推廣。三、市場(chǎng)分析國(guó)際上,膜生物反應(yīng)器(MBR 于上世紀(jì) 70年代開(kāi)始在北美進(jìn)行 商業(yè)化應(yīng)用。 90年代開(kāi)始隨著膜材料技術(shù)進(jìn)步,價(jià)格不斷降低, MBR 進(jìn)入大規(guī)模實(shí)際運(yùn)用階段。據(jù) Hanft.s (

6、2006統(tǒng)計(jì), 2000-2005年 全球 MBR 市場(chǎng)規(guī)模翻了一倍, 2005年市場(chǎng)銷售額達(dá)到 2.17億美元; 預(yù)期到 2010年將會(huì)達(dá)到 3.6億美元。 截至 2006年底, 全球投入運(yùn)行 或在建的 MBR 超過(guò) 2500套; 截至 2008年底, 全球投入運(yùn)行或在建的 MBR 超過(guò) 4000套。 其中, 2004-2006年美國(guó) MBR 市場(chǎng)增速超過(guò)了 15%。 國(guó)外 MBR 市場(chǎng)過(guò)去 10年及未來(lái) 5年的發(fā)展趨勢(shì)如下圖所示: 圖 1 國(guó)外 MBR 市場(chǎng)過(guò)去 10年及未來(lái) 5年的發(fā)展趨勢(shì)我國(guó)膜生物反應(yīng)器(MBR 技術(shù)研究從始于上世紀(jì) 90 年代,接下 來(lái) 10 年基本處于實(shí)驗(yàn)室階段,

7、2000 年開(kāi)始進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用, 2005 年 開(kāi)始進(jìn)入了萬(wàn)噸 /日級(jí)別以上的大規(guī)模實(shí)用化推廣階段。截至 2007 年, 57%用于市政污水處理與回用上。根據(jù)水網(wǎng)相關(guān)資料預(yù)測(cè),目前 MBR 工藝占整個(gè)污水處理市場(chǎng)份額很少。 2007年新增 MBR 處理能力 約為 40 萬(wàn)噸,預(yù)計(jì) 2010 年新增項(xiàng)目日處理能力將達(dá) 360萬(wàn)噸,市 場(chǎng)需求達(dá) 100 億元, 占污水處理處理市場(chǎng)的 8%; 2015 年市場(chǎng)需求達(dá) 到 300 億元,占污水處理市場(chǎng)份額的 27%, 20112015 年預(yù)計(jì)增長(zhǎng) 率約達(dá) 25%。如下圖所示,由圖中可以看出, MBR 行業(yè)在中國(guó)市場(chǎng)規(guī) 模年增長(zhǎng)率均為一倍左右,發(fā)展非常迅速

8、。 圖 2 國(guó)內(nèi) MBR 市場(chǎng)過(guò)去 5年及未來(lái) 5年的發(fā)展趨勢(shì)可見(jiàn),無(wú)論國(guó)內(nèi)外, MBR 項(xiàng)目的市場(chǎng)空間均較大, MBR 技術(shù)作為 一個(gè)新型技術(shù), 與傳統(tǒng)的普通活性污泥法技術(shù)相比, 具有出水水質(zhì)高 且穩(wěn)定、占地面積和剩余污泥量(分別少 1/2和少 1/31/2,明顯 緩解了城市污水廠的占地面積大和污泥處理難題 、運(yùn)行管理方便靈 活等優(yōu)點(diǎn),而初始投資成本和運(yùn)行成本僅略高 10%左右(未考慮土 地成本,而且膜材料國(guó)產(chǎn)化后成本差距還將明顯縮小 ,在全球市場(chǎng) 份額約 22%,是行業(yè)發(fā)展方向。自 2000年開(kāi)展實(shí)際應(yīng)用以來(lái),就受 到國(guó)家政策扶持(2001年,國(guó)家經(jīng)貿(mào)委將膜生物反應(yīng)器(MBR 列為 首批“

9、當(dāng)前鼓勵(lì)發(fā)展節(jié)水設(shè)備目錄” ; 2008年 MBR 技術(shù)被國(guó)家環(huán)保部 列入國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的環(huán)境保護(hù)技術(shù)目錄 , 2005年開(kāi)始大規(guī)模應(yīng) 用,至 2008年國(guó)內(nèi) MBR 項(xiàng)目金額近 3年的增長(zhǎng)率約 81%,而這些僅 占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額的不足 1%,行業(yè)發(fā)展空間很大。同時(shí),在膜成本隨技術(shù)升級(jí)而下降、污水廠提標(biāo)改造以及污水資源化的內(nèi)外推動(dòng)下,膜生物反應(yīng)器(MBR 技術(shù)將成為污水處理發(fā)展 方向。國(guó)內(nèi) MBR 市場(chǎng)剛起步,基數(shù)小、空間大,近幾年國(guó)內(nèi) MBR 市場(chǎng) 維持約 100%高增長(zhǎng);據(jù)水網(wǎng)相關(guān)預(yù)測(cè),未來(lái) 5年內(nèi)我國(guó) MBR 市場(chǎng)占 污水處理市場(chǎng)份額有望從 8%提高至 27%,對(duì)應(yīng)年均 25%以上高增長(zhǎng)。

10、可見(jiàn),本項(xiàng)目開(kāi)發(fā)新型的復(fù)合水解強(qiáng)化型 MBR 順應(yīng)了時(shí)代的發(fā)展 趨勢(shì),可以搶占國(guó)內(nèi)外巨大的市場(chǎng)空間,具有突出的發(fā)展?jié)摿Α?四、生產(chǎn)工藝本項(xiàng)目所研究的膜生物反應(yīng)器(MBR 是一種以酶、微生物或動(dòng) 植物細(xì)胞為催化劑進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)或生物轉(zhuǎn)化, 同時(shí)借助膜分離技術(shù)裝 置不斷的分離出反應(yīng)產(chǎn)物并截留催化劑而進(jìn)行反應(yīng)的裝置。 污水處理 中的 MBR 法是將膜分離技術(shù)中的超、 微濾技術(shù)和活性污泥法有機(jī)結(jié)合 的污水處理高新技術(shù),它主要有膜組件、生物反應(yīng)器、物料輸送三部 分組成, 其運(yùn)行原理是利用反應(yīng)器內(nèi)大量的微生物有效地降解污水中 各種有機(jī)物, 使水質(zhì)得到凈化, 并通過(guò)膜分離裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝中的 二沉池,提高固液

11、分離的效率,從而得到優(yōu)質(zhì)的出水,基本解決了傳 統(tǒng)的活性污泥法存在的污泥膨脹、 污泥濃度低等因素造成的出水水質(zhì) 達(dá)不到中水回用要求的問(wèn)題。 目前 MBR 技術(shù)在國(guó)內(nèi)外己顯示出良好的 發(fā)展前景, 在污水處理領(lǐng)域正在受到廣泛的重視, 并孕育著極大的發(fā) 展?jié)摿? 其應(yīng)用范圍和規(guī)模將不斷擴(kuò)大和增加。 目前 MBR 在國(guó)外己進(jìn) 入實(shí)際應(yīng)用階段, 在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用也得到了快速發(fā)展。 傳統(tǒng) MBR 污水處 理工藝流程如下圖所示: 圖 3 膜生物反應(yīng)器(MBR 工藝原理本項(xiàng)目所研究的復(fù)合水解強(qiáng)化型膜生物反應(yīng)器工藝流程如下圖 所示: 圖 4 本項(xiàng)目工藝流程如圖所示:污水經(jīng)過(guò)格柵收集在原水池中,通過(guò)提升泵進(jìn)入生化 池進(jìn)

12、行初步處理, 所后進(jìn)入膜池進(jìn)行深度處理與分離, 出水可以直接 回用, 污泥可通過(guò)回流返回到生化池循環(huán)使用。 通過(guò)上述方法實(shí)現(xiàn)了 MBE 對(duì)污水的深度處理與回用。在本項(xiàng)目中,首先通過(guò)設(shè)計(jì)試驗(yàn),將目前適用于凈水領(lǐng)域的成熟 膜處理組件引入到再生水利用領(lǐng)域, 開(kāi)發(fā)一種新型的復(fù)合水解強(qiáng)化型 MBR 工藝,并研究不同進(jìn)水水量、不同水力負(fù)荷、不同進(jìn)水水質(zhì)條件下膜組件的去除效率和優(yōu)化配置, 結(jié)合進(jìn)水指標(biāo)的選擇, 針對(duì)不同的 總處理規(guī)模形成如下成套產(chǎn)業(yè)或者解決方案,具體內(nèi)容包括: (1處理量小于 500m3/d,建立適合于不同規(guī)模生活小區(qū)、工廠 宿舍等用于再生水利用的成套膜生物反應(yīng)器系列產(chǎn)品; 圖 5 處理量小

13、于 500m3/d的 MBR 一體化裝置示意(2處理量大于 500m3/d,實(shí)現(xiàn)大型再生水利用工程膜生物反 應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案, 開(kāi)發(fā)大型工業(yè)企業(yè)、 商業(yè)社區(qū)等高端再生水利用膜 處理市場(chǎng)。如下圖所示: 圖 6 處理量大于 500m3/d的 MBR 工藝方案實(shí)例(3在成熟的成套設(shè)備產(chǎn)品以及設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上,制定膜生 物反應(yīng)器成套設(shè)備系列產(chǎn)品行業(yè)規(guī)范與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。 以建立樣板工程和 樣板設(shè)備為示范, 逐步提升膜生物反應(yīng)器成套設(shè)備以及解決方案在再 生水利用領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化水平。 MBR 技術(shù)應(yīng)用于小區(qū)等場(chǎng)所的地埋式污 水深度處理與回用示范工程的工藝圖如下: 圖 7 地埋式 MBR 污水深度處理與回用示范工程實(shí)

14、例五、環(huán)保情況 在快速發(fā)展的城市中，住宅小區(qū)綠化、水景等用途的環(huán)境用水量 在城市總用水量中的比例不斷增加， 而城市正面臨著日益嚴(yán)峻的水資 源短缺問(wèn)題，在這種背景下，中水回用成為緩解當(dāng)前城市水資源難以 為繼現(xiàn)狀的重要途徑之一， 而小區(qū)中水回用是中水回用的主要組成部 分。住宅小區(qū)中水回用工程現(xiàn)在已成為評(píng)價(jià)一個(gè)小區(qū)功能是否完善， 設(shè)計(jì)是否環(huán)保節(jié)能，規(guī)劃是否合理的標(biāo)志。近年來(lái)，深圳市大力提倡 一定規(guī)模的小區(qū)安裝污水處理設(shè)施，實(shí)現(xiàn)小區(qū)內(nèi)中水回用。據(jù)有關(guān)部 門(mén)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，小區(qū)采用中水系統(tǒng)后，居住區(qū)用水量將節(jié)省 30%40%， 同時(shí)排放量減少 35%50%；對(duì)一般居民住宅，可節(jié)水 30%左右。伴隨 著房地產(chǎn)開(kāi)

15、發(fā)行業(yè)的飛速發(fā)展,住宅小區(qū)開(kāi)發(fā)越來(lái)越注重配套中水回 用設(shè)施的建設(shè)，因此開(kāi)發(fā)效率高超、運(yùn)行穩(wěn)定、自控性強(qiáng)的小區(qū)污水 處理回用一體化系統(tǒng)裝置成為目前相關(guān)行業(yè)人士關(guān)注和研究的熱點(diǎn)。 目前，在眾多的污水處理工藝中，膜生物反應(yīng)器（MBR）工藝具 有不設(shè)二沉池、HRT 和 SRT 完全分離、不怕污泥膨脹、處理效率高、 充氧效率高、容易實(shí)現(xiàn)一體化自動(dòng)控制、設(shè)計(jì)操作運(yùn)行簡(jiǎn)便的突出優(yōu) 點(diǎn)，得到越來(lái)越多的關(guān)注和越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。本項(xiàng)目擬開(kāi)發(fā)一種復(fù) 合水解強(qiáng)化型 MBR，并應(yīng)用于生活小區(qū)的污水深度處理與回用領(lǐng)域， 不僅對(duì)于加快我市再生水利用的進(jìn)程， 緩解日益嚴(yán)峻的水資源短缺矛 盾具有重要意義，而且對(duì)于促進(jìn)我市循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、建設(shè)和諧社會(huì)