FMBR技术介绍一:工艺分析及详解

作者: laokou 分类: 水处理 发布时间: 2021-01-08 09:26

一、FMBR技术简介

FMBR技术是利用微生物共生原理,筛选出兼氧条件下同步降解污水中碳、氮、磷及增值污泥的特性功能菌群并形成较长食物链,实现污染物碳、氮、磷及增值污泥的同步处理,从源头解决了剩余污泥处置难题,并实现了污水达标排放。

FMBR技术核心在于特定控制条件下特性功能菌群,MBR膜仅为泥水分离手段。FMBR技术的特性功能菌群及功能如图1所示。

图1 FMBR技术的特性功能菌群及功能

FMBR技术调试时,需要投加一定量的菌种进行接种。菌种中包含图1中特性功能菌群。通过图1中菌群实现多种功能,各污染物降解去除示意图如图2所示。

(1)近零排泥功能

剩余活性污泥通过拟杆菌微生物降解作用,实现污泥中有机质不断分解为二氧化碳,实现污泥深度减量。

(2)脱氮功能

FMBR技术存在同步硝化反硝化和厌氧氨氧化过程,利用浮霉菌等菌群实现脱氮功能。

(3)除磷过程

FMBR技术过程存在磷气化过程,利用梭菌等菌群形成PH3或P2H4气化去除。

二、现场调研情况

本次现场调研工作共考察三个FMBR技术应用项目,分别为赣州市会昌县第二污水厂项目(10000m3/d),以及宜春市高安县八景镇生活污水处理项目(2000m3/d)和赣州市会昌县月亮湾水处理项目(5000m3/d),其中赣州市会昌县第二污水处理项目为土建工艺类型,另外两个项目为一体化罐体工艺类型。

1、土建工艺类型

会昌县第二污水厂项目(二期工程)于2016年5月建成,其处理规模为10000m3/d,出水排放需达到《城市污水处理厂污染物排放标准》(GB/T18918-2002)中一级A标准。本项目总投资3600万元,其中土建800万元,设备2800万元,BOT运营30年,污水水价为1.58元/m3。吨水电耗0.25KW·h/m3,其他运行成本尚未提供。该项目工艺流程图,如图3所示。

图3 会昌县第二污水厂项目FMBR技术工艺流程照片

FMBR技术膜池共有7组并列间断运行,每月在线清洗一次,每半年离线化学清洗一次。需要投加次氯酸钠、柠檬酸、润膜剂等药剂。

会昌县污水第二处理厂在原会昌县第一污水厂周边空地选址建成,一二期对比表如下:

表1会昌县污水厂一、二期对比表

由表1可知,用FMBR技术确实节省了建设用地,占地参数为0.2~0.3m2/m3污水。现场运行管理人员少。由于出水在线房为第三方运维,窗外仅看到COD为11mg/L,氨氮为0.42mg/L,出水水质表观较好,中控系统未接入进出水在线数据。该污水厂进出水年平均值(2017年5月至2018年4月):COD为215mg/L,氨氮19.56mg/L,总氮31.4mg/L、总磷为3.44mg/L;出水年平均值:COD为9.79mg/L,氨氮0.32mg/L,总氮4.87mg/L、总磷为0.26mg/L。

2一体化罐体工艺类型

实地考察了会昌县月亮湾新区污水处理项目情况,处理规模8000m3/d,占地约2500m2,目前已建5000m3/d,采用工艺为:格栅+沉砂池+FMBR一体化设备工艺。FMBR一体罐分10组,单个处理规模500 m3/d。现场无在线监测,出水表观效果较好。

宜春市高安县八景镇生活污水处理项目处理规模为2000m3/d,一体罐分4组,单个处理规模500 m3/d,其工艺流程与会昌县月亮湾新区污水处理项目相同。其流程示意图,如图4所示。

图4 一体化罐体式FMBR技术流程示意图

三、技术交流情况

技术交流结果如下。

1、FMBR技术特点与适用范围

FMBR技术具有占地小、工艺简单和污泥产量低等优势,便于建设与管理,适用于分散式小规模村镇污水处理及河道治理应急等项目,减少污水管网建设投入和污水处理项目占地面积。对于无新增占地或占地有限的大型污水提标或扩能改造项目也具有一定的优势。由于FMBR技术仍属于生化处理工艺,处理深度取决于污水厂进水污水的可生化性,污水处理深度和效果与对于常规处理工艺较为接近。

2、近零排泥问题

FMBR技术具有排泥少优点,排泥周期在2~3年,目前有实例5年未排泥(会昌二期项目未有排泥设施及污泥处理设备)。主要原理是FMBR技术中特性菌种的共生使剩余活性污泥在系统中被微生物作为营养物不断代谢分解。但是,FMBR技术需要定期排砂,即无机污泥。FMBR技术没有化学除磷,在系统中特性菌种存在,将污水中磷转化为磷化氢气体溢出(未能给出证明数据,有待进一步求证)。

3、菌种问题

在系统启动初期需要一次性投加特性菌种,繁殖速度快,仅需3-10天即可成功完成生化系统启动。无接种污泥情况下,需要约20天完成生化系统启动。后期无需投加菌种,膜池化学清洗药剂对菌种影响有限。

4、耐冲击性能问题

FMBR技术属于膜处理技术,对水量耐冲击能较弱。由于膜池截污能力较强,菌群无法透过膜系统,系统中微生物菌落较多,污泥浓度高(15~20g/L),对进水水质耐冲击性较强。

5、膜的类型与寿命

FMBR技术大多采用进口超滤膜,形式为外压中孔纤维PVDF帘式膜,膜通量设计为12~15L/m2·h。由于膜成本较高,造成FMBR技术设备投资占比较高。FMBR技术膜组件质保5年,适当条件下,膜寿命可达10年。

6、运行成本和投资问题

除去投资、折旧,一级A出水标准,1万m3/d规模水厂工艺运行成本在1元/m3以下。第二污水厂处理成本约0.8~0.9元/m3,但具体处理成本数据未透露。1万m3/d水厂投资成本约为3500万元左右,较常规污水处理工艺,投资偏高。500m3/d一体化罐体投资约为250万左右。

7、FMBR技术实现提标方法

建议利用空地新建FMBR技术,不建议对原有处理单元进行改造。对于现有FMBR技术需要进一步提标,建议新建FMBR技术,降低污水处理负荷并提高出水水质。

 

四、结论与建议

通过此次FMBR技术应用项目的现场调研与技术交流工作,得出以下结论与建议。

(1)FMBR技术具有工艺简单、占地面积小、剩余污泥较少等优势,便于建设与管理,适用于分散式小规模村镇污水处理及河道治理应急等项目,减少污水管网建设投入和污水处理项目占地面积。对于无新增占地或占地有限的大型污水提标或扩能改造项目也具有一定的优势;

(2)FMBR技术控制简单,自动化、智能化程度较高,具有节省人工的优势;

(3)FMBR技术出水水质较好,可能是实现污水厂提标改造项目的可选技术;

(4)FMBR技术存在投资成本和处理成本相对较高的问题,需根据实际情况选用;

(5)建议应先开展中试试验研究,进一步考察FMBR技术的经济技术可行性。