宽流道气提式MBR在烟草废水中的应用

陈明

江苏凯米膜科技股份有限公司江苏南京210000

摘要：本文主要分析测定进出水水质、膜流量、膜阻力等参数，研究回流比、污泥含量、曝气强度、不同膜组件条件下处理效率以及膜污染状况。结果表明，宽流道气提式MBR在烟草废水中的应用具有良好的处理效果。基于此，作者结合自身实践经验就宽流道气提式MBR在烟草废水中的应用相关知识进行阐述，以供参考。

关键词：宽流道气提式；MBR；烟草废水；应用；

根据我国经济社会发展的客观要求，一切生产建设活动都应执行国家环保法律法规，实现达标排放是企业遵循环保要求的基本准则。卷烟生产工艺产生的废水含有高浓度的有害物质如焦油、尼古丁、酚、苯并芘等，直接排放将严重污染环境。

卷烟厂排放的综合污水包括生产废水和生活污水，其中生产废水成分复杂，处理难度较大，直接排放对水体危害严重。国内卷烟厂在污水处理方面已采用处理方法主要有物化处理、生化处理以及两者相结合的处理等。寻找一种先进成熟、可靠性高的处理方法十分必要。笔者在对徐州某大型卷烟企业的原有污水处理工艺进行改造时，针对其废水的水质、水量及其变化特性，采用宽流道气提式MBR工艺处理的办法，实现了稳定达标排放及回用水的要求。

1废水来源特点

卷烟厂废水主要包括生产废水和生活废水两部分：

生产废水主要来自于卷烟生产洗梗废水、洗胶缸废水、香精香料间产生的废水、各种盛装及生产烟草制品设备的清洗废水、生产过程热交换后产生的冷凝水等，此外还有空压机、制冷机、除异味设备的冷却水、锅炉排水、生产现场地坪冲洗水。生产废水的水量小，但污染负荷较高，包括洗梗废水、膨胀烟丝废水、洗刷废水等有水量小、浓度高、不定期排放等特点，同时，烟草废水的水质波动大，废水排放没有明显的规律性。

生活废水主要来自于办公楼、职工日常洗浴、用餐、厨房等排放的废水。

综上所述，同时由于卷烟生产的计划性、间歇性和生产品种变化等特性。卷烟厂废水排放具有集中排放和水量的波动大的特性，且废水中含有大量的胶体物质，有毒物质如烟碱、焦油、亚硝胺类，以及一些有机物如糖类、芳香烃及杂环类物质，另外还有大量的烟叶、烟丝碎料等固体悬浮物。生活废水可生化性高，易于处理。宜对生产废水及生活废水进行均质均量后，持续稳定处理。

2废水设计水质及工艺流程

2.1废水水质

生产废水自流入篮式过滤器，经粗过滤后进入集水坑，集水坑废水通过潜水泵泵入机械格栅及膜格栅再次过滤，过滤后的废水自流入调节池与贮存在调节池的生活废水充分混合，混合后废水进入气提式MBR单元进行处理，处理后废水回用或达标外排。表1中进水水质监测数据是在正常生产时，对调节池混合后的水样进行的检测的数据。出水数据是按企业对处理水质要求的数据。

表1主要进出水水质指标

注：COD，SS执行企业内部标准，其他指标执行《城市污水再生利用城市杂用水标准》GB/T18920-2002表1城市杂用水水质标准中冲厕限值。

2.2工艺流程

工艺流程图见图1，系统控制全由PLC自动控制，监测均设置自动在线仪进行监测。系统工艺包括以下部分：

图1工艺流程图

（1）集水坑

集水坑内设置篮式过滤器1套，过滤精度20mm，用于去除较大颗粒物和杂质。集水坑内设2台潜水式提升泵（1用1备），通过液位自动控制。集水坑主要用于收集生产废水。

（2）格栅渠

废水通过提升泵进入格栅渠，格栅渠内设机械格栅（过滤精度10mm）1套，膜格栅1套（过滤精度2mm），设备与进水泵联动。格栅用于去除废水中颗粒物，以保证后续气提式MBR管式膜的正常运行，防止膜流道因烟丝、毛发等较大颗粒物及纤维性物质进入系统而堵塞。

（3）调节池

格栅渠的污水经过滤后，自流入调节池，调节池内设潜水搅拌机2台，潜水提升泵2台（1用1备），通过液位自动控制。调节池主要作用为均匀水质调节水量，为后续处理创造良好的条件。

（4）混凝气浮池

调节池的废水经提升泵，提升至混凝气浮池，在PAC和PAM的作用下，将以絮体存在的颗粒物及有机物等以气浮方式去除。加药系统通过流量计，实现比例控制。气浮池设计处理量2000m³/d，采用加压容器气浮方式。

（5）膜生物反应器（MBR）

膜生物反应器由水解酸化、好氧池、气提式MBR管式膜系统组成。

设计处理量为2000m³/d，污水COD由600mg/L降低至25mg/L以下，水解酸化有效池容600m³，好氧池有效池容600m³。好氧池内污泥浓度12g/L，则污泥负荷为0.16kgCOD/（MLSS（kg）•d）。气提式MBR管式膜系统采用4套（3用1备）。实际单套膜系统产水26.0m³/h，单套膜系统由16支8寸有机管式膜组成，单支膜面积27.2㎡，则膜通量为60.0L/（㎡•h）。满足设计要求，设计膜通量要求大于48.0L/（㎡•h）。

（6）控制系统和在线仪表

自控系统选用西门子S7-400PLC，德国威图柜体。中控室设有触摸屏和上位机两级系统，具有良好的人机交互功能。

为确保工艺的稳定运行，污水站设置了在线COD仪、在线NH3-N监测仪、在线浊度仪、在线溶氧仪、在线污泥浓度计、pH、电磁流量计等大量在线监测仪表。

其中控制界面见图1，MBR管膜控制界面见图2。

图1前处理控制界面图图2MBR膜系统控制界面

（7）其他系统

污泥压滤系统采用带式浓缩压滤一体机，气浮的浮渣和剩余污泥经浓缩脱水处理后外运。

2.3工艺设计特点

该工艺采用大流道气提式MBR工艺，具有独特的设计，具有以下特点：

（1）主体工艺采用气提式MBR－膜生物反应器

MBR管式有机膜采用高填装有机管式膜组件，该膜组件具有宽流道（流道宽度8.0mm），高填装密度（单支膜面积27.2㎡），高抗污染性等特点。大大减缓了膜的污染，膜的使用寿命大于5年。由于采取了气提技术与传统外置式MBR相比显著降低了运行能耗。同时外置式的设计，膜组件与生物反应器分开，便于膜组件的清洗、更换等，维护操作简单安全，易于控制。

（2）采用智能加药式控制，降低运行成本

工艺采用智能加药控制，通过流量计按比例投加药剂量，同时根据仪器仪表反馈实现智能运行和实时清洗，从而有效降低处理成本。

（3）运行能耗低

气提式MBR管膜系统运行能耗在0.65kW•h/m³产水，整套系统处理成本在1.20元/吨水，较传统的外置式MBR（错流式）成本约降低了6倍左右。

3结果与讨论

3.1运行结果的分析

（1）水质分析

进水浊度在700～800NTU，出水浊度在0.8NTU左右，远低于回用标准中要求的5.0NTU，MBR出水SS含量未检测，出水水质好。

（2）进水COD在600～800mg/L，出水COD仅为20～25mg/L，这说明气提式MBR对COD有着较高的去除率。在水质波动较大时，出水水质仍能持续保持良好，说明气提式MBR有较高的抗冲击负荷能力。

3.2运行数据

（1）跨膜压差

TMP的计算是安装在进水（PT1）、产水管上（PT2）的压力变送器之间的关系。TMP计算即进水端压力减去出水端压力计算，TMP计算公式为：

TMP（kPa）=[（PT+P（a））/2]（kPa）-（PT2-X）（kPa）

注：P（a）-实际大气压，X-用于修正从PT2到膜柱中间压力差。

MBR运行期间跨膜压差一直稳定在62.0kPa左右，进水压力在70kPa左右，循环泵工频控制，产水量恒流控制，运行期间一段时间内产生压力变化不大。

（2）MBR系统运行稳定

系统稳定运行，在反冲洗后恢复性良好，重复性较好。详见图3。

图3单组运行产水流量趋势图

（3）技术经济分析

气提式MBR系统电耗为0.65kW•h/m³产水，药剂费用为0.012元/吨，电费按照1.2元/度计算，运行费用为0.792元/吨产水。

4结论：

气提式MBR用于处理烟草废水运行能耗低、药剂耗用量少、抗冲击负荷能力强、出水水质稳定、出水水质好。出水可用于绿化及冲厕，可实现零排放。

气提式MBR系统能实现完全自动化，操作简单、人工劳动量及人工导致的故障率大幅降低。

气提式MBR管式膜可通过定时反冲洗减缓膜组件的污染，反冲洗后膜通量恢复良好，重复性好，且运行稳定。

烟草废水中气提式MBR宜采用8mm宽流道设计，可有效解决细小纤维对膜流道堵塞的问题。

在气提式MBR中采用低、高浓度区别化在线清洗及恢复性浸泡清洗，减少了膜元件接触高浓度化学药剂的频率和时间，延长了膜的使用寿命。

参考文献：

[1]吴金玲，黄霞，2006，膜-生物反应混合液性质对膜污染影响的研究[J]，环境污染治理技术与设备，7（02）：16～24

[2]张明菊.MBR工艺处理烟草废水的膜污染防治方法讨论，化工管理，2013（10）：238-239

[3]胡丽君，魏丰伟，孙家寿等，卷烟厂废水处理工程研究[J]，武汉工程大学学报，2008，30（4）：58～61

[4]李玉蕾，补忠勇，霍金华，厌氧－接触氧化法在烟草生产废水的应用，绿色科技，2011（6）：12-14