不同MBR膜工藝處理高濃度污水的效果分析

寧愛民

摘要：膜生物反應器（Membrane bio-reactor，MBR）具有污泥齡長、運行穩定、水力剪切力大、F/M值較小等特點，其微生物群落結構與傳統活性污泥有很大不同。MBR可憑借其優良的微生物菌體截留能力，實現多種難降解有機物的有效去除。通過現場的試驗和MBR膜的運行狀況分析，積累了較好的實踐經驗。MBR膜需要不斷優化膜的材質和結構設計，不斷優化實際運行狀況，以延長MBR膜的運行周期，最大限度地發揮MBR微濾膜的良好污水處理效果。

關鍵詞：MBR；運行周期；膜工藝；高濃度污水；效果分析

近年來，隨著污水深度處理和回用技術的發展，膜法深度處理污水回用的課題已成為人們探索的熱點。MBR作為高科技領域中的一個新興技術，在污水回用領域，以其高效除濁和脫鹽能力的有機結合，具有自動化程度高、適用范圍廣的優勢，正逐漸得以推廣應用。本文通過對不同膜材質的應用實踐，探討在高濃度污水處理方面由于膜材料不同產生的不同膜污染和膜清洗等問題，為膜處理技術在水處理領域中的應用提供借鑒。

1污水水質及MBR膜工藝

1.1MBR工藝流程

現場MBR處理工藝是在原兩級生化處理的基礎上進行的改造。利用原一級曝氣池中的兩個活性污泥池改造作為MBR進水的調節緩沖池和MBR的反應池，形成缺氧區、好氧區及膜反應區，成為一套包括缺氧工藝、好氧處理工藝與膜處理工藝相結合的膜生物反應器（MBR）污水處理工藝。處理后的水經MBR微濾膜由集水管匯集排出，回用到循環水系統作為系統補水。

1.2污水水質情況

污水處理場的來水主要是PTA、PET裝置的高濃度污水，特點是廢水成分復雜、污染物濃度高，無機物和有機物含量均較高，含有醛類、氰類、苯類等有毒物質，水質水量波動大（見表1），COD在1000～100000mg/L之間，廢水可生化性一般較差，B/C一般小于0.25。

經二級生化處理后，COD降解90%、TA降解96%以上，二級沉淀池出水即MBR進水水質比較平穩（見表2），可保證MBR系統運行在污泥濃度較低的狀況，有效防止膜污染。MBR系統進水為二沉出水，進水量約為170t/h，進水COD在300～500mg/L，出水COD可降30～50mg/L，污泥濃度基本維持在6000～8000mg/L，滿足污水回用于循環冷卻補充水標準實現了回用。

2試驗膜組的情況

由于污水的水質特點，污染物含量較高，COD難降解，MBR膜自投用以來，先后出現了膜絲表面結垢、斷絲、通量下降等膜污染問題。為了MBR膜的長期穩定運行，開展了現場優化試驗。通過與膜生產廠家的技術交流、膜組造型、膜材質等方面的篩選，先后選擇了5種膜廠家的MBR膜進行對比研究，并從膜絲性能檢測、污染分析、膜力學性能比對和膜產水等進行了應用分析。

3不同膜組的實際運行情況

3.1膜組的產水閥與跨膜壓差

開始試驗后，崗位職工定期巡檢，記錄試驗膜組產水調節閥開度、產水量和跨膜壓差，共記錄了600余組數據。各膜組經過近1年的連續運行，除2#膜組由PE更換為PVDF外，均未出現較大的斷絲和結垢現象，情況基本穩定，產水水質滿足回用指標要求。各組MBR膜均在產水量方面基本保持設計指標，產水閥開度和真空度上略有差異。

3.2各組膜的運行狀況

a）1#膜。采水樣肉眼可明顯看到少量的懸浮物。2月8號運行出現異常，膜產水閥門開度100%，產水下降、壓差上升到0.04MPa?，F場組織了化學離線清洗，3月3號重新投用。試驗期間連續運行163d后，膜絲出現抽癟現象和少量斷絲，真空度有緩慢上升的趨勢。

b）2#膜。15：00投用第一批PE材質的膜組，17：00時就出現產水閥100%，產水量下降至5m3/h?，F場進行了化學清洗，但狀況仍不好。3個月后投用了廠家提供的第二批PVDF材質的新膜組，運行正常。試驗期間連續運行103d后，膜絲出現灰白色斑點。

c）3#膜。投用后運行較平穩。試驗期間連續運行213d后，真空度有上漲的趨勢，但變化緩慢。膜絲出現積泥現象較多，有軟化現象。

d）4#膜。投用后運行較平穩。試驗期間連續運行220d，閥門開度、運行壓力均無大幅度變化，產水量在后期稍有波動，膜絲出現褐色斑點現象，化學清洗無法去除。

e）5#膜。第5種膜與其他的同類產品不同。該產品設計為獨特的單頭封裝固定海藻式結構，且膜材料內帶有加強筋的支撐層。膜系統采用配套的產水、反洗、化學清洗和自控系統單獨運行。投用后運行平穩，過程中采用自動產水、反洗與化學清洗相結合的運行措施。試驗期間連續運行240d后，膜具有較強的抗污染能力，能量沒有衰減，真空度保持較好。

3.3膜運行狀況討論

經過近一年的運行情況比對，不論是從膜的運行情況還是膜出水水質來看，MBR膜具有較好的處理效果，運行穩定，產水水質可達到中水回用水質標準的預期目標。各組膜因為結構、材質、清洗周期等的不同也出現了膜結構、力學性能、親水性、通量等主要性能指標的變化。從膜材質方面分析來看，PE膜絲通量明顯小于PVDF膜絲，造成膜阻力很大，約是PVDF膜的10～20倍。這主要是因為試驗所用的PE材質表面具有一定的疏水性，而PVDF膜絲靜態接觸角均小于90°，有一定的潤濕性，親水性較強。膜絲性狀方面分析來看，1#膜絲最薄，橫向抗壓能力弱，膜絲被吸癟后產水量急劇下降。2#膜絲更換的PVDF膜表面出現白色斑點，發生膜結構變化。3#膜絲最細，兩端積泥較多，表觀未發現異樣。4#膜絲壁較厚，表面出現褐色斑點，無法化學清洗干凈，出現結構變化。5#膜絲最粗，表面未發現異常。5#膜絲的通量最大，是其他膜組的2～3倍，而且跨膜壓差最小，約為0.01MPa，僅為其他膜組的1/4。抗污堵情況分析來看，由于5#膜設計上不同于其他兩端固定的膜組，利用海藻式單端固定的框架結構，膜絲運行狀況好于其他膜組，基本上沒有斷絲，凈產水通量能穩定在15.6m3/h。

4結論與建議

在膜的使用中要慎重考慮的問題很多，需要全面掌握污水成分和膜運行狀態變化，查找敏感影響因素。通過現場的試驗和MBR膜的運行狀況分析，積累了較好的實踐經驗。MBR膜需要不斷優化膜的材質和結構設計，不斷優化實際運行狀況，以延長MBR膜的運行周期，最大限度地發揮MBR微濾膜的良好污水處理效果。

（作者單位：勝利石化總廠）