超濾膜在污水深度處理中的應用

發表時間：2021-11-15 12:52:23 閱讀次

　　近幾年，超濾膜分離技術作為再生水處理，工藝越來越成熟，它具有膜分離過程物質不發生相變、分離系數較大、在室溫下操作和節能高效等特點，是解決環境污染等問題的重要新技術。但在水廠運行管理中，也會出現各類問題，本次總結北京市昌平區再生水廠運行管理經驗，并應用到再生水廠的工藝優化改造方案中。

　　1、水廠概況

　　昌平再生水廠是在二級出水的基礎上新建污水處理水廠，為了使污水二級處理系統和再生水系統分離，污水處理不受膜設備穩定性的影響，再生水廠可以根據回用水要求靈活調整運行方式，減少運行成本；因此該再生水廠主要采用超濾膜系統，可以有效去除懸浮顆粒物、濁度與大分子有機物等。二級污水廠主要處理工藝為卡魯塞爾氧化溝工藝，后接沉淀池，有較好的脫氮除磷、去除有機物的效果。沉淀池出水進入再生水廠，沉淀池出水水質符合GB18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級B標準，再生水廠主要進水水質指標如表1。從表1看出，二級出水水質滿足超濾系統進水水質要求。

　　2、工藝介紹

　　再生水廠處理規模為2萬m3/d，處理單元主要包括混凝劑投加裝置、自清洗過濾器、超濾膜組件、超濾裝置清洗系統和反沖洗系統等。來水通過投加混凝劑，進入自清洗過濾器，去除來水中大的懸浮顆粒，保護超濾系統運行，作為超濾的保護處理手段，自清洗過濾器采用過濾精度為100μm，2套裝置(1用1備)，單套最大處理水量為1100m3/h，在進水壓力滿足情況下可自動反清洗。超濾膜組件為外置內壓超濾膜，每個膜組件長1.5m，膜絲內徑0.8mm，外徑1.2mm，采用了4套超濾設備，形式為臥式超濾膜，總膜組件數量為368支，具體技術參數如表2。再生水廠處理工藝如圖1。

　　3、存在問題及原因分析

　　該再生水廠運行至第5年，出現運行負荷低、產水量降低、自清洗過濾器或超濾膜堵塞及產水濁度過高等問題，具體如下。

　　(1)再生水資源浪費。

　　設計出水回用于上游景觀，但水廠建成運行后，由于配套回用水管線未建好，處理出水直接排入河道，未能回用，造成再生水資源浪費。

　　(2)系統產水能力不足。

　　①由于二沉池出水不均勻，水量波動較大，并且集水池容積較小，未能起到調節水量的作用。再生水廠進水波動較大，白天，超濾系統供水量充足，可以持續產水;夜間，水量嚴重不足，該段時間超濾膜低負荷運行;因此超濾膜系統最大產水量約為1.3萬m3/d，僅能達到設計水量的65%;

　　②由于二級處理采用活性污泥法，二沉池池面偶爾會有上浮污泥，導致二級出水濁度瞬時升高，出水直接進入自清洗過濾器，自清洗過濾器無法全部濾清，超濾系統開機后跨膜壓差過高，致使產水流量快速降低，無法達到產水量要求。

　　(3)自清洗過濾器和超濾膜系統污堵嚴重。

　　①由于夜間再生水廠的來水量較少，集水池內水力停留時間較長，滋生大量的微生物，而微生物的滋生造成了后續設備的堵塞;

　　②二沉池瞬時來水濁度高，致使自清洗過濾器連續工作，過濾器濾芯快速堵塞，設備自動清洗程序無法及時清洗濾芯，間隔2～3d還需將濾芯抽出人工清洗，設備故障率高;

　?、塾捎谧郧逑催^濾器經常堵塞，進入超濾系統的水質濁度高，超濾膜短時間內跨膜壓差升高，增加了超濾膜的反洗次數，增加了運行費用，減少了超濾膜的使用壽命。同時，該超濾系統為內壓式超濾膜，對于進水瞬時濁度較高的水質情況，極易堵塞，在同等情況下，內壓式超濾膜與外壓式超濾膜相比較，產水透過率低、反洗頻次高與反洗周期短，平均跨膜壓差上升速度快。

　　(4)對4套超濾膜系統的運行情況進行完整性檢測及分析，發現如下幾個問題：

　　①4套超濾膜絲出現嚴重老化，斷絲情況已接近產品公司超濾膜的允許斷絲率;

　?、?a href="http://www.qsphotos.com/" target="_blank" class="keylink">超濾膜裝置上的排氣閥質量較差，長期運行后排氣作用失效，不能有效排氣，增加了超濾膜斷絲的頻率;

　?、圻\行多年后的超濾膜發生不可逆的污堵，導致透膜壓差升高，產水量不能滿足要求。

　　4、解決方案

　　針對出現的問題及原因，對該再生水廠進行改造，經過對比分析，確定如下改造方案，新增提升泵及細格柵，更換自清洗過濾器濾芯，更換超濾膜組件。改造后工藝流程如圖2。

　　(1)隨著市政污水管線的不斷接入水廠，市政來水量增多，白天夜間水量可以保證超濾膜系統的正常運行，確保再生水廠處理水量的充足。

　　(2)為降低對自清洗過濾器及膜系統的污堵，采取如下措施。

　?、贋榱朔乐辜貎任⑸锷L，超濾進水保持0.2～0.5mg/L以上的余氯，設置進水加氯裝置，加氯量為2～3mg/L，投加點在集水池;

　　②在進水前端增加1.0mm細格柵及提升泵，用來對二沉池出水進行過濾，去除較大的懸浮物;

　　③更換自清洗過濾器濾網，保證后續處理的穩定性。

　　(3)改造超濾系統。改造后的超濾膜為外壓式中空纖維膜，正常運行壓差30～60kPa，清洗觸發壓差小于150kPa，超濾過濾工藝采用全流量運行(死端過濾)工藝，以節省運行能耗。當達到設定的過濾時間時，系統自動開啟氣水聯合反洗工藝過程，高效的氣水聯合反洗工藝是保持外壓式超濾長期穩定運行最重要的物理清洗方式。改造后的超濾膜組件技術參數如表2。

　　5、運行現狀

　　目前改造工程已完成，工程取得較好效果。設備運轉正常，故障率低，產水量大幅提高。

　　(1)工藝前端膜格柵有效去除懸浮物，集水池內投加氯，有效抑制了微生物的滋生，降低了自清洗過濾器和超濾系統的污堵，保證了后續的穩定運行。自清洗過濾器運轉正常，達到設定壓力自動進行反沖洗，運行穩定，效果較好。

　　(2)系統產水量由設計值的65%增加到90%。水質也有所提高。

　　圖3為改造前后一個月的水量變化圖，改造前水量基本上在0.9萬~1.3萬m3/d，改造后，隨著調試運行，水量由0.8萬m3/d上升到1.8萬m3/d，并保持穩定，處理水量大幅上升。

　　改造前后出水水質如表3。從表3可以看出，超濾系統對BOD5、COD以及SS有一定的處理效果，改造后BOD5、COD以及SS去除率分別提高6%、12%和22%。

　　(3)根據水質水量以及運行情況，系統設定目前每組膜大約每40min進行空氣擦洗30s/次，氣水聯合反洗45s/次，次氯酸鈉清洗1次/d、酸洗1次(/60d)以及氯酸鈉清洗+酸洗1次(/90d)，具體化學清洗參數如表4。每組膜最大產水量為230m3/h，同時定期做好超濾膜系統維護保養工作，最大產水量1.8萬m3/d，達到設計水量的90%。處理出水符合GBT18921—2002《城市污水再生利用—景觀環境用水》標準，出水進入人工濕地，回用于上游景觀。