污水處理場MBR膜組運行問題及應(yīng)對措施

陳 偉 姜寶安

(1.中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086；2.天津正達科技有限責(zé)任公司，天津 300152；3.中海油天津化工研究設(shè)計院有限公司，天津 紅橋 300131)

中海油惠州石化有限公司(以下簡稱惠州石化)高酸重質(zhì)原油的含鹽污水采用“兩級物化+兩級生化+MBR膜反應(yīng)器”的流程進行處理，深度處理采用臭氧催化氧化工藝。因煉油污水中含鹽污水COD和氨氮含量較高，生化進水COD在800-1200mg/L范圍內(nèi)，氨氮在45-70mg/L范圍內(nèi)，生化池后段選擇采樣MBR膜反應(yīng)器，可以避免硝化菌流失、跑泥等問題。目前，一級生化污泥濃度控制在5500-7500mg/L，二級污泥濃度控制在3000-4500mg/L。膜出水COD<100mg/L，氨氮<0.4mg/L，運行情況良好，出水穩(wěn)定。

MBR膜組在實際運行過程中，出現(xiàn)包括積泥、結(jié)垢、油污染和生物粘泥污染堵塞等問題。本文根據(jù)現(xiàn)場情況總結(jié)分析原因，提出相應(yīng)解決整改措施，減少離線清洗維護頻次，確保MBR膜組連續(xù)穩(wěn)定運行，有利于污水處理場平穩(wěn)生產(chǎn)，延長膜組件使用壽命及節(jié)約費用。

1 MBR膜組積泥問題及應(yīng)對措施

MBR膜組運行期間，共出現(xiàn)2次積泥異常情況，膜組壓差不斷上升，導(dǎo)致膜通量迅速下降，拆除膜架后發(fā)現(xiàn)膜絲被淤泥包裹，曝氣無法抖動積泥。

1)第1次出現(xiàn)積泥原因為膜組曝氣風(fēng)不足，膜池內(nèi)死泥區(qū)多，根據(jù)現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)，膜池底部未曝氣吹掃的地方會形成死泥區(qū)，經(jīng)長期運行，不斷惡化，尤其是膜架間的積泥最多，影響膜架曝氣效果。測其膜池底部污泥濃度，4組膜下檢測結(jié)果如下：

膜池ABCD混合液污泥濃度(mg/L)173079795047252289486300

根據(jù)現(xiàn)場抽取膜池底部污泥及檢測出的數(shù)據(jù)顯示，膜池底部未曝氣的地方基本為死泥，將抽取管插進池底，判斷池底有很厚的污泥。單支膜組件的吹掃氣量約5.7m3/h，MBR膜組曝氣風(fēng)不足而導(dǎo)致膜組積泥，壓差迅速上升，無法正常運行。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，對膜組提高曝氣吹掃氣量，將原有連續(xù)曝氣改為脈沖曝氣，脈沖曝氣改造完成后，脈沖時吹掃氣量可達到每支膜約6.5～7.5m3/h，可滿足系統(tǒng)在高通量運行條件下的吹掃氣量要求，通過脈沖曝氣，膜絲抖動更劇烈，濾餅層更不易黏附在膜絲上，確保膜組件長時間運行不積泥，同時不增加用電消耗，節(jié)約成本。

2)第2次出現(xiàn)積泥原因為膜池污泥濃度超高，導(dǎo)致膜組迅速積泥。

2019年污水處理場停工檢修期間，由于生化系統(tǒng)單系列停運檢修，單池檢修期間，生化系統(tǒng)剩余污泥全部倒運至單系列后，導(dǎo)致在運生化系統(tǒng)污泥濃度迅速上升，因生化池共計5個小間池+膜池，而倒泥時，剩余污泥直接倒運至靠近膜池的第二間曝氣池，導(dǎo)致高濃度生化污泥快速進入膜池后，污泥濃度從6800mg/L左右，迅速上升至12000mg/L左右。同時，期間4小時，因膜池內(nèi)循環(huán)污泥回流泵跳停，導(dǎo)致膜池內(nèi)污泥濃度快速上升至35000mg/L，導(dǎo)致膜組壓差迅速上升，膜通量下降，拆卸后發(fā)現(xiàn)膜組嚴(yán)重積泥。發(fā)現(xiàn)問題后立即停運膜組，恢復(fù)污泥回流后，直至檢測生化池與膜池污泥濃度基本平穩(wěn)，同時拆卸膜架進行離線沖洗，加大排泥，污泥濃度降至11000mg/L左右時，恢復(fù)正常產(chǎn)水。目前，為控制膜組正常運行，生化池+膜池污泥濃度控制在4000mg/L左右，膜組運行平穩(wěn)，壓差無明顯上升趨勢，超過半年未進行離線清洗，運行正常。

2 MBR膜組結(jié)垢問題及應(yīng)對措施

2018年5月-8月污水處理場含鹽系列MBR膜組壓差快速上升，其中含鹽系列兩組膜為新更換膜組，運行不到半年，拆卸后發(fā)現(xiàn)膜絲表面粗糙，結(jié)垢明顯，同時膜架鋼結(jié)構(gòu)同樣出現(xiàn)白色污垢，敲碎后約1-2mm厚度，其中膜絲用手輕輕一折，則膜絲斷裂，立即停止膜組運行，并停止曝氣。取下白色結(jié)垢塊狀物后，浸泡入燒杯，加入檸檬酸溶液后，有輕微反應(yīng)，不明顯。改用30%鹽酸溶液后，反應(yīng)劇烈，燒杯內(nèi)部出現(xiàn)大量氣泡，經(jīng)現(xiàn)場燒杯小試，判斷為碳酸鹽結(jié)垢。

為恢復(fù)膜組正常運行，采用酸洗盡快恢復(fù)膜組運行，根據(jù)現(xiàn)場情況進行離線化學(xué)清洗，投加0.5-1%鹽酸，同時浸泡后進行間斷性行曝氣，現(xiàn)場反應(yīng)劇烈，清洗液pH為2-3，每組膜架清洗4-6小時后，吊出膜架，膜絲變軟，再次進行次氯酸鈉清洗，清洗完成后，沖洗、置換、浸泡后恢復(fù)完成清洗，恢復(fù)正常產(chǎn)水，膜組通量與初次投運時無衰減。

經(jīng)排查，本次膜組結(jié)垢主要原因為生化進水硬度持續(xù)偏高，5月-8月生化系統(tǒng)進水硬度平均為421mg/L，最高達到541mg/L，說明來水中鈣、鎂等離子含量較高，同時5-8月含鹽系列MBR膜池池內(nèi)pH呈堿性，pH在8.0-8.5之間，導(dǎo)致膜組快速結(jié)垢。

為解決膜組結(jié)垢問題，排查上游高硬度污水，經(jīng)排查為原油助劑添加問題，導(dǎo)致硬度增加，協(xié)調(diào)上游解決。同時污水處理場生化系統(tǒng)控制pH在7.5-8.0之間，減緩結(jié)垢速度，根據(jù)控制措施，含鹽系列目前硬度在100-220mg/L，膜池內(nèi)污水pH在8.0情況下，膜絲未出現(xiàn)結(jié)垢異常狀況。

3 MBR膜組生物粘泥問題及應(yīng)對措施

在活性污泥生化反應(yīng)器中，當(dāng)濾液被抽出時被截留的污泥會在膜外表面結(jié)成濾餅；被截留溶質(zhì)在膜表面累積形成高濃層，產(chǎn)生濃差阻力；膜表面累積過高的溶質(zhì)甚至可以形成凝膠層，產(chǎn)生凝膠層阻力；細小顆粒會卡在膜孔口或進入膜內(nèi)孔引起孔堵；大分子有可能吸附在膜表面或孔表面，這些都將導(dǎo)致通量降低或跨膜壓力升高。

在MBR運行過程中，發(fā)現(xiàn)膜組長時間運行，膜通量逐步下降，同時拆開膜架后膜絲上附著少量粘稠物，經(jīng)化學(xué)清洗(堿洗+次氯酸鈉清洗)后，可以恢復(fù)正常通量。因生物粘泥附著后，清洗時間較長，費用高，為確保膜組長周期高效穩(wěn)定運行，污水處理場膜池投加膜增效劑。根據(jù)濾紙實驗情況，試驗記錄反應(yīng)速度、30min沉降比、絮凝效果、上清液濁度和濾紙濾液量，對不同廠家、不同型號的膜增效劑進行選型，選用適用于生化池對應(yīng)的膜增效劑對膜組長周期穩(wěn)定運行有較好效果。采用匹配的膜增效劑投加后，MBR膜組運行最長使用年限達到了7年。

4 MBR膜組油污染問題及應(yīng)對措施

運行過程中，突然出現(xiàn)MBR膜組產(chǎn)水壓差逐步上升，膜通量急劇下降。起吊膜組后發(fā)現(xiàn)，膜組膜絲積泥嚴(yán)重。沖洗膜組表面積泥后發(fā)現(xiàn)膜絲表面布滿黑點，且有明顯黑色油污狀物質(zhì)附著，沖洗水沖洗后基本無效果。后膜絲采用簡單清洗方法如酸洗、堿洗也無明顯效果，膜絲表面污油無法沖掉。

針對出現(xiàn)MBR膜組油污染情況，經(jīng)排查，生化池進水油含量在1個月內(nèi)有10天左右超過5mg/L，平均為7mg/L，最高達到15mg/L。污油進入生化池+膜池后，包裹在剩余污泥內(nèi)，當(dāng)膜組抽吸產(chǎn)水后，附著在膜絲表面。由于污油附著在膜絲表面，使膜絲外側(cè)粘度增大，剩余污泥開始集聚在膜絲表面，隨著壓差快速上升，當(dāng)膜組壓差達到-25kpa時，膜組膜絲積泥已非常嚴(yán)重，單組膜架約35片膜均出現(xiàn)積泥。

經(jīng)評估，由于膜絲油污染不嚴(yán)重，采用針對性除油清洗。膜絲積泥沖洗干凈后，利用十二烷基苯磺酸鈉與氫氧化鈉混合進行清洗，清洗期間間歇曝氣，清洗時間24h，清洗完成后，改為酸洗，酸洗采用鹽酸進行浸泡，同樣采用間歇曝氣，清洗完畢后，除污染較為嚴(yán)重的膜絲無法清洗外，大部分油污清洗掉，最后沖洗干凈后回裝恢復(fù)產(chǎn)水?？刂粕M水油含量<5mg/L，同時加大生化池剩余污泥排放，將剩余污泥濃度從7800mg/L降低至4200mg/L，對生化池內(nèi)包裹污油的剩余污泥進行置換。經(jīng)過一系列調(diào)整，膜組自清洗完成后，膜通量恢復(fù)至設(shè)計通量的87.5%，膜組自清洗后半年未進行離線清洗，膜組壓差上升緩慢。

5 結(jié)論

根據(jù)MBR膜運行情況顯示，要確保膜組高效平穩(wěn)運行，務(wù)必需要精細的操作。確保膜組進水pH、硬度、油含量等指標(biāo)滿足運行要求。同時在實際運行和檢修過程中，膜池污泥濃度的控制同樣至關(guān)重要，合適的污泥濃度與所匹配的曝氣風(fēng)量尤其重要。針對膜絲斷絲、膜組漏氣問題本文未做詳細介紹。目前MBR膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，MBR絲增加內(nèi)襯加強筋后，膜絲普遍不易出現(xiàn)斷絲情況，而MBR膜組漏氣可根據(jù)現(xiàn)場情況靈活進行排查。