水泥廠工藝流程圖(水泥廠工藝流程圖CAD)

引言

水泥廠的生活污水含有大量的磷、氨氮、油脂、膠團等各類有機物及泥沙等雜物，其常規的處理方法主要有兩級接觸氧化+沉淀、活性污泥法+沉淀、SBR法等，這些傳統工藝常常存在投入成本高、占用面積大、設備利用率低、扛沖擊能力低、出水水質不穩定、自控程度低、運行管理困難等缺點，導致水泥企業經常面臨超標排放、可復用程度低、管理難度大等問題。華潤水泥（平南）有限公司（以下簡稱“該廠”）為了將其廠區生活污水全部回收復用至廠區內生產線的補水、綠化、除塵和消防等方面，放棄常規處理方法，選擇了A3/O +MBR生活污水凈水工藝（以下簡稱“A3/O +MBR工藝”），實現了預期節水用水目標。本文在簡介幾種常規處理方法的基礎上，對A3/O +MBR工藝及其在某水泥廠的使用效果進行介紹。

01

工程概況與目標

該廠2×5 000 t/d熟料生產線所在廠區內每天產生約400 t生活污水，含有大量的磷、氨氮、油脂、膠團等各類有機物及泥沙等雜物，該生活污水需要認真選擇處理工藝，進行科學處理，不僅要解決水中含有的各類有機物和雜質成分，還要進行紫外殺菌消毒，且要求處理后的出水水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準 》（GB18918-2002）一級A標準，可全部回收復用至廠區內生產線補水、綠化、除塵和消防用水等。

02

水泥企業常規污水處理工藝

2.1 兩級接觸氧化+沉淀

“兩級接觸氧化+沉淀”處理工藝具有生物接觸氧化法的優點。生物接觸氧化法的原理就是靠污水充分與生物膜碰觸，然后通過微生物的幫助，使污水得到處理。“兩級接觸氧化+沉淀”處理工藝的特點就是在反應池內有適合微生物生長的地方，但池內就不會發生污泥膨脹現象。另外，這種方法還有凈化的作用，不僅能消滅有機物，還可去除氧和磷。但該工藝下的沉淀池的抗沖擊能力較差，當進水的懸浮物偏高、填料的菌團大量脫落時，無法使出水達標，經常存在超標排放等問題。

2.2 活性污泥法+沉淀

活性污泥法處理負荷高，容易發生絲狀菌膨脹；污泥沉淀時間長，沉淀池建設占地面積大；對沉降性差的出水，懸浮物超標嚴重；僅適用于大型污水處理廠項目。

2.3 SBR法

SBR工藝出水水質較好，不產生污泥膨脹；除磷脫氮效果好。該工藝按時序運行，一個操作周期分五個階段：進水、反應、沉淀、潷水和閑置。

在SBR的運行過程中，各階段的運行時間、反應器內混合液體積的變化以及運行狀態等都可以根據具體污水的性質、出水水質、出水質量與運行功能要求等靈活變化。對于SBR反應器來說，這只是時序控制，無空間控制障礙，可以靈活控制，但池容和設備利用率低，占地面積較大、運行管理復雜，自控水平要求高。

2.4 小結

從以上三種傳統工藝在水泥廠生活污水處理中的實踐來看，總體上表現為抗沖擊能力差、出水不穩定、設備利用率低、項目投資成本高、占地面積大、運行管理復雜、自控程度低、維護技術難度高等難題，水泥企業也因此面臨超標排放，環保罰款等風險。

03

A3/O+MBR工藝的原理與特點

該廠通過比選，放棄傳統的生活污水處理工藝，決定引入A3/O +MBR工藝對廠區生活污水進行處理。

3.1 A3/O +MBR工藝的原理

A3/O +MBR工藝（見圖1）是以填料作生物載體，通過風機供氧曝氣的作用達到充氧的目的；整合了預脫硝+厭氧-缺氧-好氧生物法和膜生物反應器兩種工藝，加入微生物控制系統以實現設備運行自動化、裝置管理無人化。

圖1 A3/O +MBR工藝流程圖

A3/O +MBR工藝的原理現結合工程進行講解。該廠2×5 000 t/d熟料生產線各收集點的生活污水在經過3mm機械格柵處理后，一些大顆粒垃圾被去除。除渣后的生活污水進入調節池，進行均質均化，再由提升泵送入預脫硝池，和好氧池回流的污泥進行初步混合，達到初步脫氮除磷的目的。之后自流入厭氧池、缺氧池，在厭氧池、缺氧池進行反硝化反應，將大部分硝酸鹽還原成氮氣，使氮氣從廢水中溢出，達到去除氨氮的目的；缺氧池出水自流至好氧池，好氧池內設鼓風曝氣，去除大部分有機污染物，并將進水中的大部分氨氮轉化成硝酸鹽氮，并吸收水中的磷元素，磷成為細菌的一部分，之后隨著排泥的過程被去除。

好氧池出水由池上部連通口自流入MBR膜池。MBR膜生物反應器將生化反應池里面的活性污泥及大分子物質截流住，產生的清水送到接觸消毒池，由殺菌劑、紫外線滅菌燈聯合殺菌后經出水泵送到廠區用于綠化。MBR膜池的污泥定期自動排入污泥池，定期進行污泥脫水，壓成泥餅后外運可作為水泥原料，濾液回流到調節池。

3.2 A3/O +MBR工藝特點

該工藝整合了預脫硝+厭氧-缺氧-好氧生物法和膜生物反應器兩種工藝。

預脫硝+厭氧-缺氧-好氧生物法簡稱生物接觸氧化法，具有生物膜法的基本特點，但又與一般生物膜法不盡相同。一是供微生物棲附的填料全部浸在廢水中，所以生物接觸氧化池又稱淹沒式濾池；二是采用機械設備向廢水中充氧，而不同于一般生物濾池靠自然通風供氧，相當于在曝氣池中添加供微生物棲附的填料，也可稱為曝氣循環型濾池或接觸曝氣池；三是池內廢水中還存在約 2%～5％的懸浮狀態活性污泥，對廢水也起凈化作用。因此生物接觸氧化法是一種具有活性污泥法特點的生物膜法，兼有生物膜法和活性污泥法的優點。

膜生物反應器工藝（MBR工藝）是膜分離技術與生物技術有機結合的新型廢水處理技術。它利用膜分離設備將生化反應池中的活性污泥和大分子有機物質截留住，省掉二沉池?；钚晕勰酀舛纫虼舜蟠筇岣撸νＡ魰r間（HRT）和污泥停留時間（SRT）可以分別控制，而難降解的物質在反應器中不斷反應、降解。因此，膜生物反應器工藝通過膜分離技術大大強化了生物反應器的功能。與傳統的生物處理方法相比，具有生化效率高、抗負荷沖擊能力強、出水水質穩定、占地面積小、排泥周期長、易實現自動控制等優點，是目前最有前途的廢水處理技術之一。

中空纖維膜組件置于MBR中，污水浸沒膜組件通過自吸泵的抽吸，利用膜絲內腔的抽吸負壓來運行；鼓風機曝氣，在提供微生物生長所必須的溶解氧之外，還使上升的氣泡及其產生的紊動水流清洗膜絲表面，阻止污泥聚集，保持膜通量穩定，設計氣水比為20∶1；MBR中產生的剩余污泥由氣提泵定量提升至污泥濃縮池，污泥在其中濃縮，并使污泥減容，上清液回流至調節池，MBR出水由自吸泵抽送至回用水池。

04

應用效果

該廠2×5 000 t/d熟料生產線生活污水（約400 m3/d）主要來源于食堂、中控樓等，采用A3/O +MBR工藝處理。運行實踐證明，該工藝對水質變化適應能力強，出水COD、總磷、氨氮、總氮等參數均穩定可靠，水質參數均可達到《污水綜合排放標準》（GB18918-2002）一級A標準。出水可達到《污水綜合排放標準》（GB18918-2002）一級A標準，且穩定可靠，能夠完全進行回收復用到生產系統或廠區綠化等用水。

傳統工藝處理污水出水不穩定，一般出水只能少量復用到廠區綠化、消防等情況，難以復用至生產線。而A3/O +MBR工藝出水可復用到生產線補水、綠化、除塵和消防用水等各方面用水，不僅節約大量水資源，還減少污水排放對環境的污染，避免企業因違反用水定額規定而遭受額外的處罰。該廠一套日處理400 m3水量的A3/O +MBR工藝，平均負荷按75%計算，每年可回收復用水量達109 500 m3， 經濟效益好，環保價值高。

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