羅 凱

（山西省交通新技術(shù)發(fā)展有限公司，山西 太原 030012）

0 引言

隨著環(huán)保理念的不斷深入，高速公路服務(wù)區(qū)的污水處理設(shè)備也不斷完善。同時(shí)受限于服務(wù)區(qū)地處偏遠(yuǎn)無(wú)法接入城市污水管網(wǎng)，多數(shù)污水經(jīng)過(guò)處理后需要滿足沖廁、綠化、場(chǎng)地沖洗等應(yīng)用環(huán)境的需求以避免造成環(huán)境危害，對(duì)產(chǎn)水的指標(biāo)要求較高。故MBR（Membrane Bio-Reactor，膜生物反應(yīng)器）工藝憑借其產(chǎn)水穩(wěn)定、水質(zhì)好、便于自動(dòng)化控制等優(yōu)勢(shì)近年來(lái)被廣泛運(yùn)用于高速公路服務(wù)區(qū)污水處理[1]。

MBR工藝是由膜分離技術(shù)與生物處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合的廢水處理工藝，該工藝以膜組件取代傳統(tǒng)生物處理技術(shù)末端的二沉池，同時(shí)在反應(yīng)器中保持較高的活性污泥濃度以提高水處理有機(jī)負(fù)荷，進(jìn)而大幅減少了污泥的排放量并在一定程度上降低了日常維護(hù)的頻率。但是，由于較大的系統(tǒng)污泥濃度和物理性質(zhì)的膜分離原理，不論采用何種材質(zhì)的膜材料均無(wú)法避免膜污染的出現(xiàn)，在必要的情況下，需要對(duì)膜組件進(jìn)行清洗以恢復(fù)其處理能力。由于該過(guò)程涉及的技術(shù)工作較多需要技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)操作，該操作對(duì)于中大型的污水處理廠易于實(shí)現(xiàn)，但在高速公路服務(wù)區(qū)這種小型水處理站則性價(jià)比較低，主要表現(xiàn)在技術(shù)人員到場(chǎng)的服務(wù)費(fèi)、差旅費(fèi)占比過(guò)高，同時(shí)隨著站點(diǎn)數(shù)量的上升也會(huì)出現(xiàn)技術(shù)力量不足的情況，故實(shí)現(xiàn)MBR膜無(wú)人值守離線清洗對(duì)于高速公路服務(wù)區(qū)的污水處理設(shè)備管理具有較大的意義。

1 MBR膜無(wú)人值守離線清洗技術(shù)

實(shí)現(xiàn)MBR膜無(wú)人值守離線清洗主要包括水處理設(shè)備優(yōu)化和自動(dòng)化運(yùn)行邏輯優(yōu)化兩個(gè)部分。

1.1 水處理設(shè)備優(yōu)化

實(shí)現(xiàn)MBR膜無(wú)人值守離線清洗首先需要對(duì)水處理設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化以便自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地識(shí)別各組件狀態(tài)并操控指定設(shè)備完成工作，同時(shí)完善藥液加注口及標(biāo)志標(biāo)牌等方便現(xiàn)場(chǎng)人員操作。改進(jìn)后的設(shè)備工作流程見圖1。

圖1 實(shí)現(xiàn)MBR膜無(wú)人值守離線清洗的改進(jìn)工藝

污水經(jīng)過(guò)一系列的前段處理工藝后進(jìn)入MBR池，MBR池中設(shè)置多種傳感器，應(yīng)包括液位變送器和污泥濃度傳感器。液位變送器可實(shí)時(shí)顯示膜池液位，方便遠(yuǎn)程控制；污泥濃度傳感器可幫助技術(shù)人員遠(yuǎn)程判斷污泥的處置方法。同時(shí)，MBR池設(shè)置回流外排系統(tǒng)，通過(guò)電動(dòng)三通閥控制污泥去向，日常運(yùn)行的情況下污泥直接回流至前段，在離線清洗模式下可根據(jù)需要遠(yuǎn)程控制電動(dòng)閥將污泥排至污泥池，同時(shí)該部分管路也具備外排功能，可將清洗結(jié)束后的藥液排至應(yīng)急池方便后續(xù)處理。加藥采取加藥器加藥或注藥口加藥方式，管理人員可將清洗藥液儲(chǔ)存于加藥器中待清洗時(shí)直接定量加入使用，也可按照技術(shù)人員的計(jì)算用量委托運(yùn)輸公司將藥液運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)并由注藥口注入膜池，該過(guò)程不需要技術(shù)人員到場(chǎng)參與，僅需運(yùn)輸人員將藥品傾瀉于指定注藥口。最后，由清水池通過(guò)在線反洗管路將清水注入膜池以稀釋藥液達(dá)到目標(biāo)濃度。

1.2 自動(dòng)化運(yùn)行邏輯優(yōu)化

MBR工藝一般采用水泵提升的方式控制反應(yīng)器內(nèi)污水的流動(dòng)，相比傳統(tǒng)沉淀池式的工藝需要更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目刂七壿?，一般情況下均采用PLC（Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器）進(jìn)行控制[2]。PLC具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性能和邏輯編程能力，在編入相關(guān)控制邏輯后，能夠精準(zhǔn)地實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守條件下設(shè)備的各種運(yùn)行模式，離線清洗也基于該模式實(shí)現(xiàn)（見圖2）。

圖2 實(shí)現(xiàn)MBR膜無(wú)人值守離線清洗的邏輯控制

PLC可設(shè)置遠(yuǎn)程管理模塊激活離線反洗模式或由現(xiàn)場(chǎng)人員手動(dòng)激活，PLC進(jìn)入該模式后隨即停止曝氣及進(jìn)出水，使設(shè)備進(jìn)入靜置狀態(tài)，主要目的為防止設(shè)備繼續(xù)工作破壞清洗環(huán)節(jié)，同時(shí)沉淀膜池污泥以便下階段操作，該階段靜置時(shí)間30 min；隨后PLC打開水泵進(jìn)行污泥回流或外排，可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)閥門將污泥外排至濃縮池或前段反應(yīng)器，液位變送器顯示低液位后表示膜池已經(jīng)排空可進(jìn)入下一環(huán)節(jié)；開啟清水泵向膜池注入清水達(dá)到液位后停止，同時(shí)開啟加藥泵或由注藥口注入藥劑，保持靜置，靜置時(shí)間按照膜產(chǎn)品特點(diǎn)確定；達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間后開啟外排泵，排出膜池內(nèi)藥液至低液位；最后恢復(fù)運(yùn)行，開始產(chǎn)水。

2 實(shí)用效果

MBR膜的清洗周期一般在1個(gè)季度左右，根據(jù)膜實(shí)際的污染情況可適當(dāng)延長(zhǎng)或縮短，判斷膜是否已經(jīng)污染并需要進(jìn)行離線清洗的標(biāo)志是膜壓力。MBR膜在產(chǎn)水時(shí)需要自吸泵進(jìn)行抽吸，在抽吸過(guò)程中位于自吸泵和膜之間管路的真空度即是膜壓力。在一般的應(yīng)用環(huán)境中，當(dāng)前膜壓力超出膜初始狀態(tài)壓力0.03 MPa以上則說(shuō)明膜污染嚴(yán)重，繼續(xù)運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)水不足甚至系統(tǒng)損壞。以山西省某高速干線服務(wù)區(qū)的污水處理設(shè)備為例，該站點(diǎn)設(shè)計(jì)日處理能力為120 m3/d，采用AO+MBR工藝，在為期1年的運(yùn)行維護(hù)中，采用了常規(guī)離線清洗和無(wú)人離線清洗的方式進(jìn)行試驗(yàn)，并得出該站點(diǎn)膜設(shè)備在清洗完畢后最佳狀態(tài)下的日平均膜壓力為0.35 MPa，在日平均膜壓達(dá)到或接近0.65 MPa時(shí)進(jìn)行停機(jī)離線清洗。按照運(yùn)維管理的設(shè)計(jì)及預(yù)算要求，年度離線清洗的次數(shù)不應(yīng)大于4次，即每次清洗的時(shí)間間隔應(yīng)大于90 d。在進(jìn)行完1次無(wú)人值守的離線清洗后，對(duì)膜壓力進(jìn)行了為期90 d的跟蹤（見圖3），最終的膜壓力低于0.65 MPa，說(shuō)明采用無(wú)人值守方式進(jìn)行離線清洗的效果可滿足設(shè)備運(yùn)行維護(hù)需要。

圖3 某站點(diǎn)無(wú)人值守離線清洗后膜系統(tǒng)壓力變化

3 意義分析

傳統(tǒng)的MBR膜離線清洗方式常采用水槍沖洗膜絲表面然后用藥液浸泡的方式，該方法可很好地恢復(fù)膜通量以提高污水處理效率。在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)，采用傳統(tǒng)膜清洗的方式相比無(wú)人值守的方式在清理深度和最終效果上雖然依舊存在一定優(yōu)勢(shì)，但實(shí)際已非常接近，均可達(dá)到90 d以上的清洗周期。由于無(wú)人值守的清洗方式在一定程度上節(jié)約了人員技術(shù)費(fèi)用及交通費(fèi)，致使其在縮短清洗周期并增加清洗次數(shù)后依然有優(yōu)于傳統(tǒng)清洗方式的費(fèi)用優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，采用無(wú)人值守的清洗方式縮短了膜清洗的準(zhǔn)備周期，應(yīng)對(duì)膜污染的響應(yīng)速度更快、效率更高，對(duì)未來(lái)全面實(shí)現(xiàn)高速公路服務(wù)區(qū)污水處理站的無(wú)人值守運(yùn)行管理具有較強(qiáng)的實(shí)用意義。

4 結(jié)語(yǔ)

MBR膜工藝應(yīng)用于小型分散式污水處理時(shí)，雖然在水質(zhì)、占地、可靠性上有著巨大的優(yōu)勢(shì)，但由于其較高的維護(hù)成本和定期離線清洗的需求在很大程度上提高了維護(hù)的技術(shù)難度，導(dǎo)致其在實(shí)用過(guò)程中的評(píng)價(jià)褒貶不一，也致使該工藝的推廣一再受阻。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有工藝的優(yōu)化和實(shí)際應(yīng)用情況的分析，MBR工藝完全可以通過(guò)更完善的自動(dòng)化控制和遠(yuǎn)程管理實(shí)現(xiàn)離線清洗的無(wú)人值守，克服離線清洗的技術(shù)難度后，MBR工藝基本擺脫了現(xiàn)場(chǎng)管理的技術(shù)門檻，運(yùn)維費(fèi)用也進(jìn)一步降低，成為高速公路服務(wù)區(qū)高品質(zhì)污水處理和中水回用環(huán)保工程的優(yōu)選工藝。