科氏超滤膜在化纤污水MBR系统中的应用试验

2022-09-11

一、前言

膜生物反应器 (membrane bioreactor reaction) 是膜的高效分离与生物降解作用相结合的一种污水处理与回用新工艺, 它是将分离工程中的膜技术应用于好氧活性污泥处理系统, 由膜组件取代传统生物处理技术中的二次沉淀池, 进行固液分离, 有效达到泥水分离的目的。MBR具有容积负荷高、水力停留时间短、占地面积小、出水水质好等优点, 目前广泛应用于巴陵石化、金陵石化、长庆石化等石化行业, 2012-2013年洛阳石化选用美国科氏PURON MBR膜组开展科研攻关, 旨在通过现场试验来进一步优化MBR工艺及操作控制。

二、工艺介绍

1. 原工艺流程

洛阳石化化纤污水处理装置主要处理上游PTA、PET、长短丝及部分配套工程所产生的连续和间断生产污水、生活污水。来水经过预处理、均质调节、两级生化处理以后, 经缓冲池泵提升, 通过间距为0.8mm的预过滤器去除水中的悬浮杂质, 然后进入MBR系统, MBR系统主要由缺氧区、好氧区以及膜区三个区域所组成, 膜区放置了18组膜组件, 出水最终经过活性炭过滤后达标排放或回用。

2. 科氏超滤膜系统

为了不影响原18组膜系统的运行, 2012年1月通过改造洛阳石化在现有MBR膜池中, 增设一组共2套科氏膜组件 (性能参数见表1) , 该组件采用美国科氏公司中空纤维PURON®浸没式超滤膜产品, 带加强筋, 膜孔径0.03微米, 间歇曝气, 单头封装, 在水中自由摆动实现海藻式过滤。

为确保膜系统持续稳定的运行, 科氏系统通过双向转子泵实现周期性产水和反洗, 反洗用水来源于自身的产水, 每运行600S产水后自动进行60S反洗;除此之外, 该系统每24小时自动进行一次30分钟的次氯酸钠在线化学清洗, 主要用于去除附着在膜丝表面的有机物;每7天进行一次30分钟的草酸化学清洗, 主要去除附着在膜丝表面的无机结垢类物质;每隔1小时进行一次缓冲罐排气;每隔4小时进行一次大通量的膜丝抽气;采用间歇曝气方式对膜组件进行空气擦洗, 控制曝气风量为265~300m3/h。该MBR膜系统中所有功能均通过PLC自控系统及相应的泵、阀门来实现。

三、科氏MBR膜系统运行情况

1. 处理效果

3月8日至3月底10l/h低通量运行, 4月至10月18.1l/h高通量运行, 整个投运期间, 进水水质波动范围较大, 进水COD302 mg/L~2804 mg/L, 进水氨氮13 mg/L~132 mg/L, 膜出水COD 30 mg/L~144 mg/L, 氨氮0.83 mg/L~7.98mg/L, 出水水质相对稳定见图1。6月以后, 主要受上游高浓度来水水质 (COD, 氨氮, 各种金属离子等) 的影响, MBR系统污泥活性降低, 科氏膜出水COD与氨氮指标出现波动, 与原系统18膜组出水呈现一致性。10月份以后MBR系统进出水稳定, 详情见图2.

2. TMP与通量

跨膜压差 (TMP) 为膜组件进液侧压力与透过液侧压力的压差, 它能较直接的反映出膜受污染的状况, TMP值越大表明膜受污染的情况越严重。为实时准确反映膜系统的运行情况, 科氏MBR膜系统每10秒自动对TMP数据进行采集, 在膜系统投运初期以10LMH较低的膜通量运行, 运行近半月以后, 膜系统运行情况逐渐趋于稳定, 从3月13日起将膜的运行通量提高至18.1LMH, 同时将单周期产水时间延长至600秒 (净产水通量为15.7 LMH) 。从图3中可以看出, 当膜运行通量由10LMH提高至18.1LMH时, TMP也相应的由0.14Bar增大至0.16Bar。从膜系统的整个运行情况分析, 3月至7月, TMP先由最初的0.14~0.16 Bar逐渐下降并稳定在0.07~0.10Bar, 7月至12月, TMP逐渐升高并稳定在0.22~0.24 Bar。在提高运行通量后膜通量能一直稳定在18.1LMH。膜系统运行情况较好, TMP远低于膜所能承受的最大值0.50Bar。特别是在6月中旬至7月初期间, MBR系统受冲击污泥浓度发生较大变化, 由最初的5000mg/l升至15000mg/l, 科氏膜组TMP未发生变化, 通量也未衰减, 保证了良好的运行效果。

3. 出水浊度

膜过滤是一个简单的物理过程, 膜出水浊度不仅可以表征膜对悬浮物的截留效果, 还可以从侧面反映出运行过程中膜有无破损。项目开展期间, 对科氏膜和原MBR系统内四组膜的产水浊度进行现场取样分析详情见图4, 科氏膜出水水质较稳定, 浊度始终小于0.2NTU, 明显好于系统内其它膜组出水, 表现出超滤膜的优点。