近幾年，超濾膜分離技術(shù)作為再生水處理，工藝越來(lái)越成熟，它具有膜分離過(guò)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(diǎn)，是解決環(huán)境污染等問(wèn)題的重要新技術(shù)。但在水廠運(yùn)行管理中，也會(huì)出現(xiàn)各類問(wèn)題，本次總結(jié)北京市昌平區(qū)再生水廠運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，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(jí)出水的基礎(chǔ)上新建污水處理水廠，為了使污水二級(jí)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(yùn)行方式，減少運(yùn)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(jī)物等。二級(jí)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(jī)物的效果。沉淀池出水進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，再生水廠主要進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)如表1。從表1看出，二級(jí)出水水質(zhì)滿足超濾系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)要求。
2、工藝介紹
再生水廠處理規(guī)模為2萬(wàn)m3/d，處理單元主要包括混凝劑投加裝置、自清洗過(guò)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(lái)水通過(guò)投加混凝劑，進(jìn)入自清洗過(guò)濾器，去除來(lái)水中大的懸浮顆粒，保護(hù)超濾系統(tǒng)運(yùn)行，作為超濾的保護(hù)處理手段，自清洗過(guò)濾器采用過(guò)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(jìn)水壓力滿足情況下可自動(dòng)反清洗。超濾膜組件為外置內(nèi)壓超濾膜，每個(gè)膜組件長(zhǎng)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。
3、存在問(wèn)題及原因分析
該再生水廠運(yùn)行至第5年，出現(xiàn)運(yùn)行負(fù)荷低、產(chǎn)水量降低、自清洗過(guò)濾器或超濾膜堵塞及產(chǎn)水濁度過(guò)高等問(wèn)題，具體如下。
(1)再生水資源浪費(fèi)。
設(shè)計(jì)出水回用于上游景觀，但水廠建成運(yùn)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(fèi)。
(2)系統(tǒng)產(chǎn)水能力不足。
?、儆捎诙脸爻鏊痪鶆?，水量波動(dòng)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(jìn)水波動(dòng)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(yán)重不足，該段時(shí)間超濾膜低負(fù)荷運(yùn)行;因此超濾膜系統(tǒng)最大產(chǎn)水量約為1.3萬(wàn)m3/d，僅能達(dá)到設(shè)計(jì)水量的65%;
?、谟捎诙?jí)處理采用活性污泥法，二沉池池面偶爾會(huì)有上浮污泥，導(dǎo)致二級(jí)出水濁度瞬時(shí)升高，出水直接進(jìn)入自清洗過(guò)濾器，自清洗過(guò)濾器無(wú)法全部濾清，超濾系統(tǒng)開(kāi)機(jī)后跨膜壓差過(guò)高，致使產(chǎn)水流量快速降低，無(wú)法達(dá)到產(chǎn)水量要求。
(3)自清洗過(guò)濾器和超濾膜系統(tǒng)污堵嚴(yán)重。
?、儆捎谝归g再生水廠的來(lái)水量較少，集水池內(nèi)水力停留時(shí)間較長(zhǎng)，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(shí)來(lái)水濁度高，致使自清洗過(guò)濾器連續(xù)工作，過(guò)濾器濾芯快速堵塞，設(shè)備自動(dòng)清洗程序無(wú)法及時(shí)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(guò)濾器經(jīng)常堵塞，進(jìn)入超濾系統(tǒng)的水質(zhì)濁度高，超濾膜短時(shí)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(yùn)行費(fèi)用，減少了超濾膜的使用壽命。同時(shí)，該超濾系統(tǒng)為內(nèi)壓式超濾膜，對(duì)于進(jìn)水瞬時(shí)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(guò)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(duì)4套超濾膜系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行完整性檢測(cè)及分析，發(fā)現(xiàn)如下幾個(gè)問(wèn)題：
①4套超濾膜絲出現(xiàn)嚴(yán)重老化，斷絲情況已接近產(chǎn)品公司超濾膜的允許斷絲率;
②超濾膜裝置上的排氣閥質(zhì)量較差，長(zhǎng)期運(yùn)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;
③運(yùn)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(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題及原因，對(duì)該再生水廠進(jìn)行改造，經(jīng)過(guò)對(duì)比分析，確定如下改造方案，新增提升泵及細(xì)格柵，更換自清洗過(guò)濾器濾芯，更換超濾膜組件。改造后工藝流程如圖2。
(1)隨著市政污水管線的不斷接入水廠，市政來(lái)水量增多，白天夜間水量可以保證超濾膜系統(tǒng)的正常運(yùn)行，確保再生水廠處理水量的充足。
(2)為降低對(duì)自清洗過(guò)濾器及膜系統(tǒng)的污堵，采取如下措施。
?、贋榱朔乐辜貎?nèi)微生物生長(zhǎng)，超濾進(jìn)水保持0.2～0.5mg/L以上的余氯，設(shè)置進(jìn)水加氯裝置，加氯量為2～3mg/L，投加點(diǎn)在集水池;
②在進(jìn)水前端增加1.0mm細(xì)格柵及提升泵，用來(lái)對(duì)二沉池出水進(jìn)行過(guò)濾，去除較大的懸浮物;
?、鄹鼡Q自清洗過(guò)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(yùn)行壓差30～60kPa，清洗觸發(fā)壓差小于150kPa，超濾過(guò)濾工藝采用全流量運(yùn)行(死端過(guò)濾)工藝，以節(jié)省運(yùn)行能耗。當(dāng)達(dá)到設(shè)定的過(guò)濾時(shí)間時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)開(kāi)啟氣水聯(lián)合反洗工藝過(guò)程，高效的氣水聯(lián)合反洗工藝是保持外壓式超濾長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(guò)濾器和超濾系統(tǒng)的污堵，保證了后續(xù)的穩(wěn)定運(yùn)行。自清洗過(guò)濾器運(yùn)轉(zhuǎn)正常，達(dá)到設(shè)定壓力自動(dòng)進(jìn)行反沖洗，運(yùn)行穩(wěn)定，效果較好。
(2)系統(tǒng)產(chǎn)水量由設(shè)計(jì)值的65%增加到90%。水質(zhì)也有所提高。
圖3為改造前后一個(gè)月的水量變化圖，改造前水量基本上在0.9萬(wàn)~1.3萬(wàn)m3/d，改造后，隨著調(diào)試運(yùn)行，水量由0.8萬(wàn)m3/d上升到1.8萬(wàn)m3/d，并保持穩(wěn)定，處理水量大幅上升。
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(duì)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%。
(3)根據(jù)水質(zhì)水量以及運(yùn)行情況，系統(tǒng)設(shè)定目前每組膜大約每40min進(jìn)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(shí)定期做好超濾膜系統(tǒng)維護(hù)保養(yǎng)工作，最大產(chǎn)水量1.8萬(wàn)m3/d，達(dá)到設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)，出水進(jìn)入人工濕地，回用于上游景觀。
6、結(jié)論與建議
(1)結(jié)論。
超濾膜工藝運(yùn)行處理效果明顯，出水水質(zhì)高，運(yùn)行穩(wěn)定，但在運(yùn)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(wèn)題，通過(guò)增加細(xì)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(hù)保養(yǎng)工作，有效地改善了運(yùn)行狀況。
(2)建議。
對(duì)于老舊水廠的提標(biāo)改造，在設(shè)計(jì)階段要充分考慮實(shí)際運(yùn)行中存在的問(wèn)題、新舊工藝的銜接等問(wèn)題，才能提出更切實(shí)可行的改造方案。同時(shí)在運(yùn)行過(guò)程中，做好設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，增加設(shè)備的使用壽命，才能保證后續(xù)順利運(yùn)行。( >
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