沼气能源回收和土地利用为主的厌氧消化技术路线介绍

　　沼气能源回收和土地利用为主的厌氧消化技术路线介绍
 

　　处理水质类型：生活污水、医疗污水、养殖污水、屠宰污水、洗涤污水、景区污水及各种加工污水。 处理后排放标准:二级标准、一级B标准、一级A标准。
 

　　我国对浸没式膜生物反应器(MBR)的研究始于上世纪90年代初。近年，由于该项技术所具有的巨大吸引力和潜在的应用前景，受到了更多研究者的青睐。
 

　　1、浸没式膜生物反应器原理
 

　　浸没式膜生物反应器(MBR)是膜分离技术和生物技术的有机结合。用超滤或微滤膜分离技术取代传统的活性污泥法的二沉池和常规过滤单元，使水力停留时间和泥龄*分离。其高效的固液分离能力使出水水质良好，悬浮物和浊度接近于零，并可截留大肠杆菌等生物性污染物，处理后出水可直接回用，出水水质要明显优于传统污水处理工艺，是一种高效、经济的污水资源化技术。
 

　　2、膜分离单元特点
 

　　浸没式膜生物反应器(MBR)中膜分离单元-滤膜的选择基于三点：可有效的分离活性污泥，运行成本低，抗污染能力强。

　　通过对国内外膜生物反应器技术的研究，目前国内外使用的膜生物反应器大部分滤膜孔径基本集中在0.05-0.4μm之间，基本介于超滤、微滤膜临界点附近。在如上孔径范围基本上实现了对活性污泥的有效截留，同时确保其运行能耗低。再大或者再小的空间将不太适应于膜生物反应器技术。
 

　　微滤、超滤、纳滤及反渗透过滤功能见如下表：
 

　　微滤膜(MF)：截留颗粒直径0.1 到数微米之间。微滤膜允许大分子和溶解性固体(无机盐)等通过，但会截留悬浮物、细菌及大分子量胶体等物质。微滤操作压力一般在0.01～0.2MPa之间。
 

　　超滤膜(UF)：截留颗粒直径0.002～0.1μm 之间。超滤允许小分子物质和溶解性固体(无机盐)等通过，同时截留下胶体、蛋白质、微生物及大分子有机物，用于表示超滤膜孔径大小的切割分子量一般在1,000～500,000 之间。超滤操作压力一般在0.05～0.6MPa 之间。
 

　　3、膜组件型式
 

　　中空纤维膜原理及型式：浸没式膜生物反应器(MBR)操作压力一般在0-70kPa，混合液在静压差或自吸泵的作用下，透过纤维素或高分子材料制成的微孔滤膜，利用其均一孔径，来截留水中的微粒、细菌等，使其不能通过滤膜而被去除。
 

　　平板膜原理和形式：膜生物反应器(MBR)操作压力0-35KPa，混合液在静压差或自吸泵的作用下，透过纤维素或高分子材料制成的微孔滤膜，利用其均一孔径，来截留水中的微粒、细菌等，使其不能通过滤膜而被去除。采出水所用的过滤器有压力式和重力式两种。目前我国油田普遍采用的是压力式，有石英砂过滤器、核桃壳过滤器、双层滤料过滤器、多层滤料过滤器等。尤其是核桃壳过滤器，由于滤料亲油性能好、截污能力大、质地较轻、反冲洗能耗小等优点而得到广泛应用。但是，由于核桃壳滤料粒度小，反冲洗易流失，尤其是其滤料具有亲油性，反洗时必须采用清洗剂，增加了反洗水的处理负担。近年来，随着纤维材料的应用和发展，以纤维材料为滤料发展起来的深床高精度纤维球过滤器，在食品、制药、酿造等工业领域应用较多。其滤料纤维细密，过滤时可以形成上大下小的理想滤料空隙分布，纳污能力大，去除悬浮物的效果高于石英砂、核桃壳滤料，而且反洗时不会出现滤料流失的现象。
 

　　采用核桃壳滤料精细过滤技术，开发出一套采油废水处理组合工艺。这一技术在宝浪低渗透油田已有应用，先将含油污水经粗粒化罐和压力沉降除油罐初步除油后，进入二级核桃壳过滤器(预滤器)，在正常操作条件下，可以滤除95%~98%的悬浮物和90%~95%的未溶解的石油类物质，然后再进入中心滤芯过滤装置(精滤器)，滤芯采用聚丙烯纤维制成。试验证明，经此装置滤掉的zui小悬浮颗粒粒径为0.5..m，可以满足宝浪油田宝北区块低渗透油藏的注水要求，采油废水的回注率可以控制在98%。张伟[10]针对萨北油田进入高含水开发后期，油田深度污水处理难度日益加大的问题，引进改性纤维球滤料，通过试验，优化深度污水处理站的过滤组合，选用“一级石英砂单向过滤、二级改性纤维球过滤”组合工艺，使滤后水含油≤5.0mg/L、悬浮物含量≤5.0mg/L，减少了占地面积，并节省了投资。涠洲12-1A平台采用改性纤维过滤器取代已经老化废弃的核桃壳过滤器对经水力旋流分离器处理后的污水进行处理，进口含油30mg/L，出口含油小于5mg/L，达到了回注的水质要求。

       2.4膜分离技术

 

　　膜处理技术是利用微孔膜拦截油粒，它主要用于去除乳化油和溶解油。滤膜又可分为超滤膜、反渗透膜和混合滤膜。超滤膜的孔径一般为0.005~0.01..m，比乳化油粒要小的多，反渗透膜的孔径比超滤膜的还要小。因此，在受压情况下含油废水中的油粒无法通过滤膜而被截留下来，这两种膜常被制成中空纤维管过滤器，以增大膜的过滤面积。随着膜技术的日益发展和水平的提高，采出水的膜处理工艺已引起了人们的广泛关注。由于采用膜分离方法处理的含油污水可以达到低渗透油田注水或外排标准，并且适用于工业化规模生产。因此，人们对其进行了大量的研究。Mueller等[11]用AL2O3陶瓷膜处理原油污水，探讨了不同操作条件下膜通量的变化。试验表明陶瓷膜具有很好的截留性能。ChenAS[12]及Humphery等[13]采用Membralox陶瓷膜进行陆上和海上采油平台的采出水处理，适当的预处理后的含油废水经过陶瓷微滤膜处理，出水油含量在5mg/L以下，固体悬浮物含量在1mg/L，远低于低渗透油田的回注水标准。刘立军、陈雪梅[14]等人利用自制的内压式聚砜中空纤维超滤膜对含油污水进行处理研究，并结合自动控制技术完成油水分离的全过程。研究结果表明：中空纤维超滤膜能够将含油污水中95%以上的油分子进行截留，较好地完成了油水分离，同时发现采用洗涤剂清洗含油污水造成的膜污染，恢复率可以达到95%以上。李发永[15]采用外管式聚砜超滤膜装置现场处理采油污水，研究了操作压力、膜面流速等操作条件对超滤膜通量的影响及膜污染的清洗方法，处理过的污水达到低渗透油田注水标准。石油大学蔺爱国等人采用荷电膜(一种通过改性往膜材料接枝上与水中颗粒带相反电荷的膜)处理胜利辛一站污水，进口污水悬浮物含量20~100mg/L，含油量2~20mg/L，悬浮物粒径4~17μm，出口悬浮物含量0.8mg/L，含油量0.5mg/L，悬浮固体粒径中值0.72μm，达到标准SY/T5329-94D的A1级。