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从研发到工程利用：MBR污水回用技术在新加坡的发展过程

分类： 公司动态

作者： 3868la银河总站

起源： 水处置

颁布功夫：2021-08-18 16:38

纯化水?

原标题：从研发到工程利用：MBR污水回用技术在新加坡的发展过程

新加坡一向致力基于MBR膜生物反映器的再生水系统的研发工作。MBR技术已经展示了显著的多职能用处，例如用于工业的回用水或者结合了反渗入的饮用水，驰名利用案例的莫过NEWater新生水项目。

与传统活性污泥法(CASP)相比，MBR是一个三合一的解决规划，在单一反映系统里结合了生物反映器、二沉池和微滤/超滤。它的利益蕴含了工艺的耐固性、优质的出水水质，和紧凑的占地面积。在从前15年左右的功夫里，MBR技术在新加坡一路走来，从中试钻研到示范项主张测试，如今已经在新加坡的Jurong和Changi再生水厂实现了全尺寸的工程利用。MBR技术是若何在新加坡获得认同和器沉的呢?新加坡公共事业局PUB的再生水处置部Winson Lay等人总结了MBR在新加坡得到成功的经验，并颁发在了IWA期刊《Water Practice & Technology》中。

中试项目

新加坡公用事业局PUB一向致力于新加坡水资源的可持续发展，NEWater新生水就是其标志性成就。早在2003年，PUB就着手MBR实现水回用的研发，MBR作为三合一的解决规划，与RO反渗入结合，将会打造一个集成化水平更高的水资源可持续再生系统。

▲MBR三合一的工艺示意图

PUB的MBR研发索求之旅始于2003年，他们选择了其时仍在运行的Bedok再生水厂，搭建了三个处置规模为300m?/d的MBR系统进行中试试验，来测试分歧类型的膜。同时他们还进行各类数据的采集和分析，蕴含了总有机碳(TOC)的监测。

中试了局显示，MBR反映系统的出水水质等同于甚至优于NEWater项目中超滤工序(UF)的出水。在接下来的MBR-RO工艺的中试了局显示，MBR-RO比CASP-MF-RO在有机物的去除方面阐发越发不变和优良，并且MBR-RO工艺中反渗入膜的通量更高。

示范项目

在2006年，PUB决定在Ulu Pandan再生水厂搭建一个23,000m?/d的示范项目。这个示范项目是基于为污水厂刷新的理想设计的：两个北边的曝气池刷新成生物反映池的缺氧/好氧区，而后再新增一个MBR池和一个中控室。这个示范项目至今依然维持很高的出水水质。

▲ Ulu Pandan再生水厂的再生水尺度

这个示范项主张出水成为了工业回用水，供给化工厂和炼油厂作为冷却用处。但通常来说，氮浓度在工业回用水中并不是沉要指标，MBR中水出水的氮指标在20mg/L左右，但是这个示范项目出水氮浓度在6mg/L左右。

成本历来是水处置基础项主张沉要思考成分。在从前，Jurong工业再生水厂(JIWW)一向都是基于复杂的物理-化学处置工艺，并且占地面积巨大。与此相比，在新加坡这个国度寸土寸金的大布景下，使用MBR技术就有了优势，另表若是污水厂能实现工业水回用，还能够抵消部门运营成本。

然而，目前的MBR技术的单元能耗依然比力高，这是由于要驱动渗入压和膜反洗造成的。所以若何降低MBR技术的单元能耗是新加坡MBR研发项主张关键指标之一。2003年中试阶段，三个中试系统的单元能耗约为1.3 - 1.7 kWh/m?。其时的设计是比力守旧的，所以PUB起头了分阶段优化工作。第一阶段在维持空气功率不变的情况下提高膜通量，能耗因而降至约1 kWh/m?。第二阶段是保障出水水质和膜传染率不变的情况降落低曝气能耗;第二阶段的中试实现的时辰，单元能耗已经降至0.8 kWh/m?。

在示范项目里，优化过程也是分几步来实现的：

第一步是改善设计和设备的选择，在MLSS浓度约为10,000 mg/L的情况下，单元能耗降至0.6 kWh/m?。

第二步则是通过缩短SRT使曝气池的MLSS削减到6,000 mg/L (这也得益于新加坡终年在30℃左右的温暖气象)。MLSS的降低削减了污泥黏度，并提高了曝气效能。

第三步是通过回流膜反映器的混合液(2Q)来优化MLSS的内循环。

第四步是优化曝气工艺(DO设置在1.5mg/L)。

第五步是优化膜的洗濯率。

在分步优化的过程中，首先确保优化工作不会以降低水质和整体处置效能为价值。经过团队的致力，MBR的单元能耗已经从最初的1.3 kWh/m?降至低于0.5 kWh/m?。

▲ MBR技术在中试和示范工程期间的分步工艺优化和成就

在示范项主张运行中，测试团队印证了MBR技术的很多利益，例如抗冲击负荷的耐固性、逾越水水质、幼占地面积和高自动化运行水平等。在经过中试和示范项主张测试后，PUB决定再进一步，在Jurong和Changi两个再生水厂进行全尺寸的工程利用。

Jurong再生水厂的工程利用

Jurong再生水厂位于新加坡的西边，处置工业和市政污水(混合比约为40%/60%)，处置能力约205,000 m?/d。污水厂由三部门组成，自2013年起第一段的CASP传统活性污泥工艺刷新成MBR，目前这部门的处置能力为68,000 m?/d，其出水满足工业回用水的尺度。与Ulu Pandan再生水厂一路，这两个MBR污水厂的总占地面积只有2050㎡，可为左近企业提供工业回用水服务，这相当于腾出了52,000㎡的地皮和节俭了大量的化学品和能耗。Jurong再生水厂设计的MBR是一个三段式的强化生物除磷(EBPR)工艺，可能去除有机物和氮磷。初沉池的出水以7：3的比例进入缺氧区和厌氧区，再流经好氧区和膜过滤池后即可达标出水。

▲ Jurong MBR厂的工艺流程图

下表显示，MBR的出水水质齐全满足通常工业用水的尺度。值得一提的是，只管厂区备有供化学除磷的铝盐化合物，但目前还无需用到，EBPR的运行很不变。

Changi再生水厂的工程利用

Changi再生水厂是目前新加坡最大的再生水厂，位于新加坡的东边。污水厂的进水重要是生涯污水。该厂选取紧凑设计，并且加盖运行，由两条主线组成，每条主线别离由两条平行的分段进水活性污泥工艺(step–feed activated sludge process)组成。Changi再生水厂的MBR项目时通过两阶段实现的：

第一阶段是下图5中的3.1和4.1红色区域，计算处置能力为60,000 m?/d;

第二阶段是下图中的1.1和 2.1红色区域，处置能力同上。

MBR的成功改建将使该厂的处置能力从原来的800,000 m?/d 提升到920,000 m?/d，从而缓解现有二沉池的压力和确保新生水NEWater的供给。

▲ Changi再生水厂的MBR改建平面图

只管该厂原来的设计(蕴含二沉池)就已经相当紧凑，但MBR的反映器还是比原设计的单元处置面积少25%(见下图)。

▲ MBR跟Changi原紧凑设计的占地面积对比

他们对MBR3.1反映器的单元能耗进行了30天的跟踪测试，功夫是2015的4月18日到5月18日，了局显示日均匀单元能耗为0.5kWh/m?。而在验收阶段的最后两周，通过削减曝气量，单元能耗更是降低至0.4 kWh/m?以下。该厂至今还在对MBR的能耗作持久跟踪，目前的膜通量约为25L/㎡/h, SRT为7d，并满足所有出水尺度。

▲ MBR的出水尺度

除了上述参数，团队成员还对其他指标进行亲昵监测。由于MBR的出水是不含悬浮固体的，所以例如TSS等传统参数在这里就没用了。相反，COD/BOD的去除效能是关注沉点。监测数据显示，MBR在BOD5和COD去除阐发上也有优于传统活性污泥法。

▲ Changi再生水厂的MBR出水的BOD5和COD阐发与传统处置的对比

而液相色谱的测试也显示MBR出水的溶化有机碳的浓度是最低的。这些了局都显示了MBR的处置成效是很梦想的。

下一步的研发打算

PUB将持续美满MBR技术在新加坡现实工程的利用。目前的研发项目蕴含：

位于Jurong再生水厂的处置能力为4,550 m?/d的陶瓷MBR示范项目;

位于Ulu Pandan再生水厂的处置能力为1,000 m?/d的IVP整合式验证厂(Integrated Validation Plant, IVP)。

后者是在基于全球各地的污水处置工艺和新技术的钻研的新索求，IVP厂使用的工艺蕴含了强化初沉处置和低能耗MBR。目前这个IVP厂能实现脱氮除磷和优质出水，SRT降至5天。进一步的优化工作在进行中，下一步打算是一个12500 m?/d的示范污水厂，施工单元是日本三菱集团，预计在今年落成。

这个创新MBR项目是新加坡充斥青云之志的超等工程DTSS深层隧路排污系统2期的沉要组成分。DTSS深层隧路排污系统，它也新加坡公用事业局(PUB)近几年沉点打造的项目之一。这条造价34亿美元的地下管廊被称作“污水高快公路”，预计在2024年实现。届时，Tuas再生水厂将取代目前的Jurong和Ulu Pandan再生水厂，并且能同时处置生涯污水和工业废水(比例约为8:2)。Tuas再生水厂的设计理想是基于能耗和占地越发高效的MBR-RO工艺，在处置污水的同时出产NEWater新生水。

经过十多年的致力，MBR工艺在新加坡得到了长足发展，从2003年中试规模的3,300m?/d到2016年靠近22万m?/d的现实工程利用，并且蕴含Tuas再生水厂、Changi再生水厂等中试和扩建项目在进行中，等待书写新的传奇。更多工业水废水处置问题，能够搜索3868la银河总站水处置官网或者关注3868la银河总站水处置微信公家号，与我们水处置专家作具体征询，量身定做为你打造最优质的水处置解决规划。

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