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        MBR系統(tǒng)離線清洗順序的優(yōu)化研究

        2018-10-09 05:15:14耀
        山西建筑 2018年25期
        關(guān)鍵詞:污染效果

        馬 耀 珍

        (太原市排水管理處,山西 太原 030006)

        1 MBR相關(guān)概念界定

        1.1 膜污染

        膜污染是指與膜表面接觸的料液中微粒、膠體粒子或溶質(zhì)大分子與膜發(fā)生物理、化學(xué)相互作用或因濃差極化使某些溶質(zhì)在膜表面的濃度超過(guò)其溶解度及因機(jī)械作用而引起的在膜表面或膜孔內(nèi)的吸附、沉積造成膜孔徑變小或堵塞,使膜產(chǎn)生透過(guò)流量與分離特性不可逆變化現(xiàn)象。

        1.2 膜污染分類

        在膜系統(tǒng)過(guò)濾產(chǎn)水過(guò)程中,不可避免的會(huì)產(chǎn)生膜污染。膜污染包括可逆污染和不可逆污染。一般分為有機(jī)污染和無(wú)機(jī)污染。有機(jī)污染由污泥混合液中的膠體物質(zhì)、溶解性物質(zhì)在過(guò)濾過(guò)程中附著在膜表面和堵塞在膜孔內(nèi)造成膜污染。一般情況下,有機(jī)污染是膜污染的主要組成部分,其需要使用氧化性藥劑去除(一般采用次氯酸鈉溶液)。無(wú)機(jī)污染是由于在膜過(guò)濾過(guò)程中,由于濃差極化的作用,無(wú)機(jī)鹽濃度在膜表面濃度升高,當(dāng)超過(guò)其濃度積時(shí),即可能在膜表面析出、結(jié)垢,形成污染層,增加過(guò)濾阻力,無(wú)機(jī)污染需采用酸性物質(zhì)去除(一般為檸檬酸或草酸等中強(qiáng)度有機(jī)酸)。

        1.3 膜污染的表征指標(biāo)

        跨膜壓差是膜污染最直觀的表征指標(biāo)。在膜系統(tǒng)的日常運(yùn)行管理中,膜通量的選擇及跨膜壓差的管理非常重要。膜通量的選擇與膜本身性能、混合液性質(zhì)、操作運(yùn)行條件息息相關(guān),選擇合適的運(yùn)行通量,控制混合液性質(zhì)穩(wěn)定,保持操作運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定,才能避免快速膜污染和不可逆膜污染的發(fā)生。膜通量一般選擇在次臨界通量范圍內(nèi),可保持在一定周期內(nèi),負(fù)壓穩(wěn)定,膜污染發(fā)展速率控制在較小、可恢復(fù)的范圍內(nèi)。在日常運(yùn)行過(guò)程中,還應(yīng)密切關(guān)注膜系統(tǒng)的各類運(yùn)行參數(shù),尤其是跨膜負(fù)壓的增長(zhǎng)速率,當(dāng)其出現(xiàn)快速增長(zhǎng)時(shí),提示可能有較嚴(yán)重的膜污染發(fā)生,此時(shí)自控系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào),提醒操作人員進(jìn)行原因排査。一般跨膜壓差的報(bào)警上限設(shè)置在-35 kPa~-50 kPa,運(yùn)行跨膜壓差控制在-35 kPa范圍內(nèi)。此外,膜組器曝氣均勻性也能在一定程度上表征膜的污染,膜片局部污染嚴(yán)重時(shí)表現(xiàn)為曝氣不均勻。因此,運(yùn)行過(guò)程中選擇合適的曝氣強(qiáng)度,保持膜組器曝氣的均勻性,能夠延緩膜污染。

        1.4 膜系統(tǒng)的清洗與維護(hù)

        膜系統(tǒng)應(yīng)采取綜合的污染防控措施,以保證膜污染在可控范圍內(nèi),膜通量持續(xù)穩(wěn)定。一般膜污染控制措施包括:間歇抽吸和空氣擦洗、化學(xué)清洗?;瘜W(xué)清洗又分為在線化學(xué)清洗、離線化學(xué)清洗兩種類型。在線清洗一般周期進(jìn)行,常規(guī)為每周一次,是低強(qiáng)度的化學(xué)清洗;離線清洗(又稱恢復(fù)性清洗),一般每年進(jìn)行1次~2次(根據(jù)污染情況選擇離線清洗周期),是將膜組件徹底清洗干凈,并在較高濃度的藥劑中浸泡一段時(shí)間,以徹底去除污染物質(zhì),是高強(qiáng)度的化學(xué)清洗方式。

        1.5 離線清洗

        盡管采取了在線清洗,但在線清洗的清洗力度有限,仍會(huì)有部分污染物質(zhì)沉積在膜表面及膜孔內(nèi),隨著膜的使用,此部分污染物質(zhì)慢慢累積最終會(huì)影響到膜通量,因此,在在線清洗的基礎(chǔ)上還需要更徹底的清洗方式——離線清洗。這種清洗方式是將膜組件膜組器從系統(tǒng)中取出,浸漬在清洗液中進(jìn)行清洗,通常浸泡清洗的藥液濃度要高于在線清洗,清洗的時(shí)間長(zhǎng)、頻率較低。

        2 MBR系統(tǒng)離線清洗順序的優(yōu)化研究

        以山西某具備MBR系統(tǒng)的污水處理廠作為研究對(duì)象,該工廠膜池共分東西兩區(qū),每區(qū)有20個(gè)廊道,每廊道設(shè)置10個(gè)膜組器,共計(jì)200個(gè)膜組器,設(shè)計(jì)產(chǎn)水能力為133 340 m3/d。

        2.1 采取“先酸后堿”的清洗方式

        2.1.1清洗前

        取該工廠清洗前膜產(chǎn)水量及跨膜壓差一個(gè)月的平均值,并在1 d當(dāng)中取12個(gè)時(shí)間段作為數(shù)據(jù)來(lái)源,分別為01:00,03:00,05:00,07:00,09:00,11:00,13:00,15:00,17:00,19:00,21:00,23:00。清洗前各個(gè)廊道產(chǎn)水量及跨膜壓差見(jiàn)表1。

        表1 “先酸后堿”清洗前各個(gè)廊道產(chǎn)水量及跨膜壓差

        2.1.2清洗步驟

        首先對(duì)膜進(jìn)行水力沖刷,確保表面污泥雜物清理干凈。之后先采用2%檸檬酸溶液浸泡10 h以上,然后將膜上殘留藥液沖洗干凈,再將膜組器浸泡在5 000 ppm的NaClO溶液10 h以上,期間保持藥液在25 ℃~35 ℃。

        2.1.3清洗后

        取該工廠清洗前后膜產(chǎn)水量及跨膜壓差一個(gè)月的平均值,并在1 d當(dāng)中取12個(gè)時(shí)間段作為數(shù)據(jù)來(lái)源,分別為01:00,03:00,05:00,07:00,09:00,11:00,13:00,15:00,17:00,19:00,21:00,23:00。

        清洗后各個(gè)廊道產(chǎn)水量及跨膜壓差見(jiàn)表2。

        2.1.4清洗前后膜絲對(duì)比

        表2 “先酸后堿”清洗后各個(gè)廊道產(chǎn)水量及跨膜壓差

        清洗前后膜絲對(duì)比見(jiàn)圖1,圖2。

        2.1.5清洗前后數(shù)據(jù)對(duì)比

        1)清洗效果明顯。西區(qū):1號(hào)廊道、3號(hào)廊道、5號(hào)廊道、9號(hào)廊道、10號(hào)廊道(其中10號(hào)廊道前后產(chǎn)水量一致,但跨膜壓差縮小);東區(qū):1號(hào)廊道、2號(hào)廊道、3號(hào)廊道、5號(hào)廊道、6號(hào)廊道、7號(hào)廊道、9號(hào)廊道、10號(hào)廊道(其中3號(hào)廊道前后產(chǎn)水量一致,但跨膜壓差縮小)。

        2)清洗后達(dá)不到清洗前產(chǎn)水量,清洗效果不佳。西區(qū):2號(hào)廊道、4號(hào)廊道、6號(hào)廊道、7號(hào)廊道、8號(hào)廊道;東區(qū):4號(hào)廊道、8號(hào)廊道。

        3)產(chǎn)水量增量對(duì)比。西區(qū)清洗效果明顯的膜組器前后產(chǎn)水量差值范圍在0 m3/s~130 m3/s;東區(qū)清洗效果明顯的膜組器前后產(chǎn)水量差值范圍在0 m3/s~300 m3/s。

        2.2 采取“酸洗—堿洗—酸洗”的清洗方式

        2.2.1清洗前

        取該工廠清洗前膜產(chǎn)水量及跨膜壓差一個(gè)月的平均值,并在1 d當(dāng)中取12個(gè)時(shí)間段作為數(shù)據(jù)來(lái)源,分別為01:00,03:00,05:00,07:00,09:00,11:00,13:00,15:00,17:00,19:00,21:00,23:00。清洗前各個(gè)廊道產(chǎn)水量及跨膜壓差見(jiàn)表3。

        表3 “酸—堿—酸”清洗前各個(gè)廊道產(chǎn)水量及跨膜壓差

        2.2.2清洗步驟

        首先對(duì)膜進(jìn)行水力沖刷,確保表面污泥雜物清理干凈。之后先采用2%檸檬酸溶液浸泡10 h以上,然后將膜上殘留藥液沖洗干凈,再將膜組器浸泡在5 000 ppm的NaClO溶液10 h以上,最后再進(jìn)行一次2%檸檬酸溶液清洗,浸泡10 h以上,期間保持藥液在25 ℃~35 ℃。

        2.2.3清洗后

        取該工廠清洗前后膜產(chǎn)水量及跨膜壓差一個(gè)月的平均值,并在1 d當(dāng)中取12個(gè)時(shí)間段作為數(shù)據(jù)來(lái)源,分別為01:00,03:00,05:00,07:00,09:00,11:00,13:00,15:00,17:00,19:00,21:00,23:00。清洗后各個(gè)廊道產(chǎn)水量及跨膜壓差見(jiàn)表4。

        表4 “酸—堿—酸”清洗后各個(gè)廊道產(chǎn)水量及跨膜壓差

        2.2.4清洗前后膜絲對(duì)比

        清洗前后膜絲對(duì)比見(jiàn)圖3,圖4。

        2.2.5清洗前后數(shù)據(jù)對(duì)比

        1)清洗效果明顯。

        西區(qū):1號(hào)廊道、2號(hào)廊道、3號(hào)廊道、4號(hào)廊道、5號(hào)廊道、6號(hào)廊道、7號(hào)廊道、8號(hào)廊道、9號(hào)廊道、10號(hào)廊道;

        東區(qū):1號(hào)廊道、2號(hào)廊道、3號(hào)廊道、4號(hào)廊道、5號(hào)廊道、6號(hào)廊道、7號(hào)廊道、8號(hào)廊道、9號(hào)廊道、10號(hào)廊道。

        2)清洗后達(dá)不到清洗前產(chǎn)水量,清洗效果不佳:

        西區(qū):無(wú);

        東區(qū):無(wú)。

        3)產(chǎn)水量增量對(duì)比。

        西區(qū)清洗效果明顯的膜組器前后產(chǎn)水量差值范圍在6.2 m3/s~269 m3/s;

        東區(qū)清洗效果明顯的膜組器前后產(chǎn)水量差值范圍在74 m3/s~285 m3/s。

        3 結(jié)語(yǔ)

        1)“酸洗—堿洗”清洗后,有部分廊道清洗效果不佳,達(dá)不到清洗前的產(chǎn)水量;但在“酸洗—堿洗—酸洗”清洗后,全部廊道清洗效果明顯;

        2)“酸洗—堿洗”清洗3個(gè)月后,膜組器產(chǎn)水量恢復(fù)到清洗前,說(shuō)明此次清洗的效果并不理想,僅僅保持了3個(gè)月。但截至目前,“酸洗—堿洗—酸洗”清洗后已經(jīng)經(jīng)過(guò)5個(gè)月之久,膜組器產(chǎn)水量依舊保持穩(wěn)定,說(shuō)明此次清洗效果較佳;

        3)經(jīng)過(guò)以上數(shù)據(jù)對(duì)比分析得知,在該廠“酸洗—堿洗—酸洗”的清洗方式較“酸洗—堿洗”的清洗方式更為適合,此次研究具有實(shí)用價(jià)值。

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