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超濾膜在污水深度處理中的應(yīng)用

  近幾年,超濾膜分離技術(shù)作為再生水處理,工藝越來越成熟,它具有膜分離過程物質(zhì)不發(fā)生相變、分離系數(shù)較大、在室溫下操作和節(jié)能高效等特點,是解決環(huán)境污染等問題的重要新技術(shù)。但在水廠運行管理中,也會出現(xiàn)各類問題,本次總結(jié)北京市昌平區(qū)再生水廠運行管理經(jīng)驗,并應(yīng)用到再生水廠的工藝優(yōu)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(chǔ)上新建污水處理水廠,為了使污水二級處理系統(tǒng)和再生水系統(tǒng)分離,污水處理不受膜設(shè)備穩(wěn)定性的影響,再生水廠可以根據(jù)回用水要求靈活調(diào)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(tǒng),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(zhì)符合GB18918—2002《城鎮(zhèn)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(zhì)指標如表1。從表1看出,二級出水水質(zhì)滿足超濾系統(tǒng)進水水質(zhì)要求。

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  2、工藝介紹

  再生水廠處理規(guī)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(tǒng)和反沖洗系統(tǒng)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(tǒng)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(nèi)壓超濾膜,每個膜組件長1.5m,膜絲內(nèi)徑0.8mm,外徑1.2mm,采用了4套超濾設(shè)備,形式為臥式超濾膜,總膜組件數(shù)量為368支,具體技術(shù)參數(shù)如表2。再生水廠處理工藝如圖1。

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  3、存在問題及原因分析

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

  (1)再生水資源浪費。

  設(shè)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(tǒng)產(chǎn)水能力不足。

 ?、儆捎诙脸爻鏊痪鶆?,水量波動較大,并且集水池容積較小,未能起到調(diào)節(jié)水量的作用。再生水廠進水波動較大,白天,超濾系統(tǒng)供水量充足,可以持續(xù)產(chǎn)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(tǒng)最大產(chǎn)水量約為1.3萬m3/d,僅能達到設(shè)計水量的65%;

 ?、谟捎诙壧幚聿捎没钚晕勰喾?,二沉池池面偶爾會有上浮污泥,導(dǎo)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(tǒng)開機后跨膜壓差過高,致使產(chǎn)水流量快速降低,無法達到產(chǎn)水量要求。

  (3)自清洗過濾器和超濾膜系統(tǒng)污堵嚴重。

 ?、儆捎谝归g再生水廠的來水量較少,集水池內(nèi)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(xù)設(shè)備的堵塞;

 ?、诙脸厮矔r來水濁度高,致使自清洗過濾器連續(xù)工作,過濾器濾芯快速堵塞,設(shè)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(shè)備故障率高;

  ③由于自清洗過濾器經(jīng)常堵塞,進入超濾系統(tǒng)的水質(zhì)濁度高,超濾膜短時間內(nèi)跨膜壓差升高,增加了超濾膜的反洗次數(shù),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(tǒng)為內(nèi)壓式超濾膜,對于進水瞬時濁度較高的水質(zhì)情況,極易堵塞,在同等情況下,內(nèi)壓式超濾膜與外壓式超濾膜相比較,產(chǎn)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(tǒng)的運行情況進行完整性檢測及分析,發(fā)現(xiàn)如下幾個問題:

 ?、?套超濾膜絲出現(xiàn)嚴重老化,斷絲情況已接近產(chǎn)品公司超濾膜的允許斷絲率;

 ?、?a href="http://itjobsdelhi.net/" target="_blank" class="keylink">超濾膜裝置上的排氣閥質(zhì)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(fā)生不可逆的污堵,導(dǎo)致透膜壓差升高,產(chǎn)水量不能滿足要求。

  4、解決方案

  針對出現(xiàn)的問題及原因,對該再生水廠進行改造,經(jīng)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。

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  (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(tǒng)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(tǒng)的污堵,采取如下措施。

  ①為了防止集水池內(nèi)微生物生長,超濾進水保持0.2~0.5mg/L以上的余氯,設(shè)置進水加氯裝置,加氯量為2~3mg/L,投加點在集水池;

 ?、谠谶M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;

 ?、鄹鼡Q自清洗過濾器濾網(wǎng),保證后續(xù)處理的穩(wěn)定性。

  (3)改造超濾系統(tǒng)。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(fā)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(jié)省運行能耗。當(dāng)達到設(shè)定的過濾時間時,系統(tǒng)自動開啟氣水聯(lián)合反洗工藝過程,高效的氣水聯(lián)合反洗工藝是保持外壓式超濾長期穩(wěn)定運行最重要的物理清洗方式。改造后的超濾膜組件技術(shù)參數(shù)如表2。

  5、運行現(xiàn)狀

  目前改造工程已完成,工程取得較好效果。設(shè)備運轉(zhuǎn)正常,故障率低,產(chǎn)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(nèi)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(tǒng)的污堵,保證了后續(xù)的穩(wěn)定運行。自清洗過濾器運轉(zhuǎn)正常,達到設(shè)定壓力自動進行反沖洗,運行穩(wěn)定,效果較好。

  (2)系統(tǒng)產(chǎn)水量由設(shè)計值的65%增加到90%。水質(zhì)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(diào)試運行,水量由0.8萬m3/d上升到1.8萬m3/d,并保持穩(wěn)定,處理水量大幅上升。

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  改造前后出水水質(zhì)如表3。從表3可以看出,超濾系統(tǒng)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%。

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  (3)根據(jù)水質(zhì)水量以及運行情況,系統(tǒng)設(shè)定目前每組膜大約每40min進行空氣擦洗30s/次,氣水聯(lián)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(xué)清洗參數(shù)如表4。每組膜最大產(chǎn)水量為230m3/h,同時定期做好超濾膜系統(tǒng)維護保養(yǎng)工作,最大產(chǎn)水量1.8萬m3/d,達到設(shè)計水量的90%。處理出水符合GBT18921—2002《城市污水再生利用—景觀環(huán)境用水》標準,出水進入人工濕地,回用于上游景觀。

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  6、結(jié)論與建議

  (1)結(jié)論。

  超濾膜工藝運行處理效果明顯,出水水質(zhì)高,運行穩(wěn)定,但在運行中存在產(chǎn)水量不足、濾膜堵塞、產(chǎn)水濁度高、濾膜老化和斷絲等一系列問題,通過增加細格柵、投加氯、更換設(shè)備及組件等改造措施和做好系統(tǒng)組件的維護保養(yǎng)工作,有效地改善了運行狀況。

  (2)建議。

  對于老舊水廠的提標改造,在設(shè)計階段要充分考慮實際運行中存在的問題、新舊工藝的銜接等問題,才能提出更切實可行的改造方案。同時在運行過程中,做好設(shè)備的維護保養(yǎng),增加設(shè)備的使用壽命,才能保證后續(xù)順利運行。( >

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