污水回用雙膜系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)

摘 要：簡述雙膜系統(tǒng)的基本概念，列舉實(shí)例介紹雙膜系統(tǒng)長周期穩(wěn)定運(yùn)行方式，解決雙膜系統(tǒng)中存在的問題，介紹建立雙膜系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的必要性

關(guān)鍵詞： 雙膜系統(tǒng)；穩(wěn)定運(yùn)行；標(biāo)準(zhǔn)化

中圖分類號(hào)：[TU992.3] 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3520（2013）-12-0221-02

水資源的匱乏，是目前當(dāng)今社會(huì)急需解決的一大難題，生活中需要節(jié)水，生產(chǎn)中同樣需要節(jié)水，利用膜的分離技術(shù)可以使水的利用率提高，從而節(jié)約一部分新水的消耗。這里主要介紹含油污水的回用處理，含油污水主要來自煉油化工并且污水中的成分復(fù)雜含有部分乳化油乃至溶解油，隨著水質(zhì)的不同，同一種工業(yè)也因生產(chǎn)工藝 、設(shè)備和工作條件不同而相差較大，一般處理工藝會(huì)利用隔油、浮選、生化處理等方法處理含油污水，使之達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。并且通過膜技術(shù)將已處理過的污水進(jìn)行在利用。

一、簡述雙膜系統(tǒng)的概念

膜，通俗地講，可以說是一種過濾物質(zhì)，更確切地講是半透膜，它是一種薄層物質(zhì)。當(dāng)有一定的推動(dòng)力作用于膜兩側(cè)時(shí)，它能按照物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)使該物質(zhì)分離。常見的膜分離技術(shù)有反滲透（RO）、超濾（UF）、微濾（MF）、透析（dialysis）、電滲析（EDI）以及滲透汽化（PV）、納濾膜（NF）等，這些膜技術(shù)主要應(yīng)用于廢水處理、海水淡化、濕法冶金、食品保險(xiǎn)等方面得到了廣泛的應(yīng)用。在膜技術(shù)中，超濾和反滲透這兩種膜技術(shù)的發(fā)展最為迅速，常常作為污水的三級(jí)處理技術(shù)。因此常被大家稱為“雙膜系統(tǒng)”。雙膜系統(tǒng)就是將超濾（UF）或微濾（MF）和反滲透（RO）結(jié)合起來的一種水處理技術(shù)。污水經(jīng)過前期的除油以及預(yù)處理段，達(dá)到UF進(jìn)水的要求，再經(jīng)過UF處理后能達(dá)到RO進(jìn)水要求。最后得到可以在利用的軟化水，使污水得到再生和利用。

二、雙膜系統(tǒng)的應(yīng)用以及長周期穩(wěn)定運(yùn)行方式

這里主要以錦西石化公司污水回用項(xiàng)目為例，介紹雙膜系統(tǒng)的運(yùn)行過程。錦西石化污水回用項(xiàng)目于2013年1月份開始投產(chǎn)，采用污水處理場深度處理后的煉油污水作為原水，通過纖維球、超濾、反滲透處理，生產(chǎn)產(chǎn)品水。裝置設(shè)計(jì)進(jìn)水750m3/h；產(chǎn)循環(huán)水200m3/h；產(chǎn)除鹽水420m3/h。超率設(shè)計(jì)產(chǎn)水率為≥90%，反滲透設(shè)計(jì)產(chǎn)水率為≥75%。

1.1工藝流程簡圖如下：

循環(huán)水補(bǔ)水緩沖罐→循環(huán)水場

該系統(tǒng)超濾是采用荷蘭NORIT X-FLOW AquaFlex HP中空纖維內(nèi)壓式超濾膜組件，共四套192支膜，采用死端過濾方式，材質(zhì)是聚乙烯吡咯酮聚醚砜共混極性膜（PES+PVP）。膜孔徑為25nm，最高進(jìn)水溫度為40℃，單套設(shè)計(jì)最大產(chǎn)水量為190 m3/h。反滲透膜采用的是美國海德能（Hydranautics）節(jié)能型抗污染卷式復(fù)合膜（PROC10），共四套576支膜，材質(zhì)是芳香族聚酰胺復(fù)合材料，設(shè)計(jì)平均水通量為19.6L/m2·h，最高進(jìn)水溫度45℃，單套設(shè)計(jì)產(chǎn)水量為110 m3/h。

1.2實(shí)際運(yùn)行水質(zhì)分析如下表（以2013年7月份為例）

從水質(zhì)分析上來看，產(chǎn)水能夠滿足水質(zhì)要求，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，但是在調(diào)試初期，該系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)了以下幾種問題：

1、嚴(yán)格監(jiān)督工程質(zhì)量，減少系統(tǒng)開停次數(shù)。由于纖維球過濾器濾料泄漏，運(yùn)行水罐罐體防腐脫落等問題，導(dǎo)致系統(tǒng)停車，經(jīng)過一段時(shí)間的整改，雙膜系統(tǒng)繼續(xù)投產(chǎn)。由于停車次數(shù)較為頻繁，時(shí)間較長，系統(tǒng)管線內(nèi)的污水存在死角并未完全放空，這時(shí)隨著氣溫的升高，管線內(nèi)大量微生物滋生，給反滲透系統(tǒng)運(yùn)行造成了一定的影響。在運(yùn)行的后期反滲透保安過濾器濾芯更換頻繁，濾芯堵塞嚴(yán)重。并且針對(duì)該現(xiàn)象對(duì)濾芯進(jìn)行電鏡掃描，污堵保安過濾器濾芯的主要是微生物、有機(jī)物等。因此該系統(tǒng)采用投加非養(yǎng)化殺菌劑的方式進(jìn)行滅菌，投加方式采用沖擊性投加，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況決定每隔五天沖擊性投加一次，每次投加濃度200ppm，投加時(shí)長為1小時(shí)。但是微生物已經(jīng)形成了一定的數(shù)量，投加藥劑已經(jīng)不能完全的解決細(xì)菌滋生問題，最后不得不將雙膜系統(tǒng)全部停下，進(jìn)行全系統(tǒng)殺菌，并且將運(yùn)行水罐、管線內(nèi)污水排空，雙膜系統(tǒng)進(jìn)行藥劑保護(hù)。當(dāng)具備投產(chǎn)條件時(shí)，待超濾系統(tǒng)投產(chǎn)后進(jìn)行細(xì)菌分析，SDI的測量，水質(zhì)穩(wěn)定后可以投運(yùn)反滲透系統(tǒng)。

2、加強(qiáng)污水場源頭治理，減少污染物的沖擊，保證來水量平穩(wěn)。雙膜系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行最重要的條件就是水質(zhì)、水量的穩(wěn)定，雙膜系統(tǒng)是一套恒壓、恒量的系統(tǒng)，水質(zhì)、水量頻繁波動(dòng)會(huì)影響產(chǎn)水水質(zhì)指標(biāo)。同時(shí)也縮短了雙膜的使用壽命。因此必須要嚴(yán)格控制污水場源頭水質(zhì)的治理，加大獎(jiǎng)懲力度，增加各個(gè)下水點(diǎn)的監(jiān)測頻次，并且應(yīng)提高對(duì)污水水質(zhì)分析工作監(jiān)管力度，設(shè)置專人、專車針對(duì)污水場進(jìn)行采樣分析，加快采樣、分析的時(shí)間。盡量減少雙膜系統(tǒng)的生產(chǎn)調(diào)整。在調(diào)試期間污水場水質(zhì)沖擊嚴(yán)重，氨氮水質(zhì)超標(biāo)14次，累計(jì)時(shí)長77小時(shí)，最高濃度達(dá)到了322.2mg/L。沖擊時(shí)間多數(shù)集中在夜間，其中有60個(gè)小時(shí)的沖擊都在夜間，占沖擊總時(shí)間的78%。本次沖擊時(shí)間長，調(diào)整難度大，為保證水質(zhì)合格廠內(nèi)將限量出水，最低出水達(dá)到了200t/h，因此回用系統(tǒng)將降低水量，逐步停運(yùn)各單元系統(tǒng)。當(dāng)時(shí)已進(jìn)入夏季，天氣炎熱，水溫較高，水體內(nèi)細(xì)菌滋生較快，回用系統(tǒng)不穩(wěn)定運(yùn)行，勢必會(huì)導(dǎo)致膜內(nèi)細(xì)菌的滋生，因此必須將四套超濾、四套反滲透系統(tǒng)全部投用，頻繁的開停設(shè)備必定影響膜的使用壽命。

3、降低預(yù)處理段藥劑投加量，降低雙膜系統(tǒng)污堵風(fēng)險(xiǎn)。降低預(yù)處理段的PAC、PAM投加量，回用裝置需要進(jìn)行聯(lián)調(diào)，確定最佳的PAC、PAM投加量，保證長周期穩(wěn)定的運(yùn)行。若PAC投加過量，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生二次絮凝，將會(huì)堵塞保安過濾器濾芯及反滲透膜。

4、反滲透濃水處理工藝不成熟，活性炭失效較快，使用效率低，費(fèi)用較高。該雙膜裝置反滲透濃水是經(jīng)過活性炭吸附，降低COD濃度后進(jìn)行達(dá)標(biāo)外排，設(shè)計(jì)濃水量為120t/h，COD為150mg/l。調(diào)試初期是在冬季，并且只運(yùn)行了一套反滲透，濃水量較小，活性炭使用較正常。隨著濃水水量增加與氣溫的升高，活性炭的使用量增加并且使用效率降低，每間池子投用的新炭僅能使用一周，因此按照目前120t/h濃水估算每年活性炭使用量約在1248噸，若不進(jìn)行再生活性炭，使用新炭的費(fèi)用約為每年1200萬元。夏季氣溫較高，細(xì)菌滋生較快是導(dǎo)致活性炭利用率降低的主要原因。選擇適合的濃水處理工藝可以有效的降低回用水的處理費(fèi)用。

在雙膜系統(tǒng)運(yùn)行過程中，以上出現(xiàn)的屬于典型的問題，在運(yùn)行過程中監(jiān)控每個(gè)運(yùn)行單元，查找問題的根源，有效的解決問題，也是雙膜系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵所在。雙膜系統(tǒng)本身就比較“嬌氣”，在運(yùn)行時(shí)要嚴(yán)格的控制水質(zhì)、水量，避免不必要的傷害，在操作時(shí)也應(yīng)嚴(yán)格的執(zhí)行操作規(guī)程，杜絕由于操作失誤造成的機(jī)械損害。

三、雙膜系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化

影響雙膜系統(tǒng)運(yùn)行的因素很多，壓力、水溫、PH值、含鹽量、回收率、等，當(dāng)各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)生改變時(shí)往往難以準(zhǔn)確判斷是何種因素的變化所致，這就需要我們把運(yùn)行條件統(tǒng)一在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)上進(jìn)行比較，這就是標(biāo)準(zhǔn)化。在穩(wěn)定回收率、產(chǎn)水量的情況下，真實(shí)記錄系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)；采用專業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化軟件進(jìn)行記錄，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化軟件可以消除溫度、進(jìn)水TDS、產(chǎn)水量和回收率的影響，獲得標(biāo)準(zhǔn)化性能參數(shù)，判斷系統(tǒng)是否處于故障狀態(tài)及是否需要化學(xué)清洗；將系統(tǒng)目前的標(biāo)準(zhǔn)化性能參數(shù)與運(yùn)行初始的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，就可以確定系統(tǒng)性能的變化情況。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化是判斷雙膜系統(tǒng)故障狀態(tài)的基礎(chǔ)，貴在堅(jiān)持。因此在雙膜運(yùn)行初期應(yīng)建立完善的運(yùn)行記錄，水質(zhì)分析報(bào)表。記錄雙膜系統(tǒng)無故障情況的初始數(shù)據(jù)，為以后的穩(wěn)定運(yùn)行打下基礎(chǔ)。

四、結(jié)論

雙膜系統(tǒng)的運(yùn)行與維護(hù)是復(fù)雜的工作，需要大量的運(yùn)行數(shù)據(jù)來判斷膜的運(yùn)行狀態(tài)，并且在運(yùn)行過程中出現(xiàn)問題時(shí)應(yīng)及時(shí)的查明原因并采取有效的措施加以解決，否則長期運(yùn)行將很快造成膜元件損害，影響使用壽命。只要做好預(yù)防工作，加強(qiáng)管理，出現(xiàn)問題時(shí)及時(shí)采取有效的針對(duì)性措施，就基本上可以減少問題的出現(xiàn)，從而確保雙膜系統(tǒng)長期、有效、正常地運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1] 高廷耀 顧國維 水污染控制工程（下冊(cè)）[ M] .北京：高等教育出版社，1999. 243～245.

[2]鄭書忠 陳愛民 騰厚開 聶明 雙膜法水處理運(yùn)行故障及診斷[ M]北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.8

作者簡介：張昕，男，1973年3月1日出生，畢業(yè)于撫順石油學(xué)院環(huán)境工程專業(yè)，工學(xué)學(xué)士，現(xiàn)工作于錦西石化分公司污水處理車間，工程師。