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(dá)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(jì)院有限公司，天津 紅橋 300131)

中海油惠州石化有限公司(以下簡(jiǎn)稱惠州石化)高酸重質(zhì)原油的含鹽污水采用“兩級(jí)物化+兩級(jí)生化+MBR膜反應(yīng)器”的流程進(jìn)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(jìn)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(wèn)題。目前，一級(jí)生化污泥濃度控制在5500-7500mg/L，二級(jí)污泥濃度控制在3000-4500mg/L。膜出水COD<100mg/L，氨氮<0.4mg/L，運(yùn)行情況良好，出水穩(wěn)定。

MBR膜組在實(shí)際運(yùn)行過(guò)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(wèn)題。本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(hù)頻次，確保MBR膜組連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，有利于污水處理場(chǎng)平穩(wěn)生產(chǎn)，延長(zhǎng)膜組件使用壽命及節(jié)約費(fèi)用。

1 MBR膜組積泥問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施

MBR膜組運(yùn)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(wú)法抖動(dòng)積泥。

1)第1次出現(xiàn)積泥原因?yàn)槟そM曝氣風(fēng)不足，膜池內(nèi)死泥區(qū)多，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，膜池底部未曝氣吹掃的地方會(huì)形成死泥區(qū)，經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)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(cè)其膜池底部污泥濃度，4組膜下檢測(cè)結(jié)果如下：

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

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)抽取膜池底部污泥及檢測(cè)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(jìn)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(wú)法正常運(yùn)行。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)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(shí)吹掃氣量可達(dá)到每支膜約6.5～7.5m3/h，可滿足系統(tǒng)在高通量運(yùn)行條件下的吹掃氣量要求，通過(guò)脈沖曝氣，膜絲抖動(dòng)更劇烈，濾餅層更不易黏附在膜絲上，確保膜組件長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行不積泥，同時(shí)不增加用電消耗，節(jié)約成本。

2)第2次出現(xiàn)積泥原因?yàn)槟こ匚勰酀舛瘸?，?dǎo)致膜組迅速積泥。

2019年污水處理場(chǎng)停工檢修期間，由于生化系統(tǒng)單系列停運(yùn)檢修，單池檢修期間，生化系統(tǒng)剩余污泥全部倒運(yùn)至單系列后，導(dǎo)致在運(yùn)生化系統(tǒng)污泥濃度迅速上升，因生化池共計(jì)5個(gè)小間池+膜池，而倒泥時(shí)，剩余污泥直接倒運(yùn)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(jìn)入膜池后，污泥濃度從6800mg/L左右，迅速上升至12000mg/L左右。同時(shí)，期間4小時(shí)，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(wèn)題后立即停運(yùn)膜組，恢復(fù)污泥回流后，直至檢測(cè)生化池與膜池污泥濃度基本平穩(wěn)，同時(shí)拆卸膜架進(jìn)行離線沖洗，加大排泥，污泥濃度降至11000mg/L左右時(shí)，恢復(fù)正常產(chǎn)水。目前，為控制膜組正常運(yùn)行，生化池+膜池污泥濃度控制在4000mg/L左右，膜組運(yùn)行平穩(wěn)，壓差無(wú)明顯上升趨勢(shì)，超過(guò)半年未進(jìn)行離線清洗，運(yùn)行正常。

2 MBR膜組結(jié)垢問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施

2018年5月-8月污水處理場(chǎng)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(yùn)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(shí)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(yùn)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(chǎng)燒杯小試，判斷為碳酸鹽結(jié)垢。

為恢復(fù)膜組正常運(yùn)行，采用酸洗盡快恢復(fù)膜組運(yùn)行，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行離線化學(xué)清洗，投加0.5-1%鹽酸，同時(shí)浸泡后進(jìn)行間斷性行曝氣，現(xiàn)場(chǎng)反應(yīng)劇烈，清洗液pH為2-3，每組膜架清洗4-6小時(shí)后，吊出膜架，膜絲變軟，再次進(jìn)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(yùn)時(shí)無(wú)衰減。

經(jīng)排查，本次膜組結(jié)垢主要原因?yàn)樯M(jìn)水硬度持續(xù)偏高，5月-8月生化系統(tǒng)進(jìn)水硬度平均為421mg/L，最高達(dá)到541mg/L，說(shuō)明來(lái)水中鈣、鎂等離子含量較高，同時(shí)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(wèn)題，排查上游高硬度污水，經(jīng)排查為原油助劑添加問(wèn)題，導(dǎo)致硬度增加，協(xié)調(diào)上游解決。同時(shí)污水處理場(chǎng)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(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施

在活性污泥生化反應(yīng)器中，當(dāng)濾液被抽出時(shí)被截留的污泥會(huì)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(guò)高的溶質(zhì)甚至可以形成凝膠層，產(chǎn)生凝膠層阻力；細(xì)小顆粒會(huì)卡在膜孔口或進(jìn)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(yùn)行過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)膜組長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，膜通量逐步下降，同時(shí)拆開(kāi)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(shí)間較長(zhǎng)，費(fèi)用高，為確保膜組長(zhǎng)周期高效穩(wěn)定運(yùn)行，污水處理場(chǎng)膜池投加膜增效劑。根據(jù)濾紙實(shí)驗(yàn)情況，試驗(yàn)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(duì)不同廠家、不同型號(hào)的膜增效劑進(jìn)行選型，選用適用于生化池對(duì)應(yīng)的膜增效劑對(duì)膜組長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行有較好效果。采用匹配的膜增效劑投加后，MBR膜組運(yùn)行最長(zhǎng)使用年限達(dá)到了7年。

4 MBR膜組油污染問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施

運(yùn)行過(guò)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(diǎn)，且有明顯黑色油污狀物質(zhì)附著，沖洗水沖洗后基本無(wú)效果。后膜絲采用簡(jiǎn)單清洗方法如酸洗、堿洗也無(wú)明顯效果，膜絲表面污油無(wú)法沖掉。

針對(duì)出現(xiàn)MBR膜組油污染情況，經(jīng)排查，生化池進(jìn)水油含量在1個(gè)月內(nèi)有10天左右超過(guò)5mg/L，平均為7mg/L，最高達(dá)到15mg/L。污油進(jìn)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(kāi)始集聚在膜絲表面，隨著壓差快速上升，當(dāng)膜組壓差達(dá)到-25kpa時(shí)，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(píng)估，由于膜絲油污染不嚴(yán)重，采用針對(duì)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(jìn)行清洗，清洗期間間歇曝氣，清洗時(shí)間24h，清洗完成后，改為酸洗，酸洗采用鹽酸進(jìn)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(wú)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(jìn)水油含量<5mg/L，同時(shí)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(duì)生化池內(nèi)包裹污油的剩余污泥進(jìn)行置換。經(jīng)過(guò)一系列調(diào)整，膜組自清洗完成后，膜通量恢復(fù)至設(shè)計(jì)通量的87.5%，膜組自清洗后半年未進(jìn)行離線清洗，膜組壓差上升緩慢。

5 結(jié)論

根據(jù)MBR膜運(yùn)行情況顯示，要確保膜組高效平穩(wěn)運(yùn)行，務(wù)必需要精細(xì)的操作。確保膜組進(jìn)水pH、硬度、油含量等指標(biāo)滿足運(yùn)行要求。同時(shí)在實(shí)際運(yùn)行和檢修過(guò)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(duì)膜絲斷絲、膜組漏氣問(wèn)題本文未做詳細(xì)介紹。目前MBR膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，MBR絲增加內(nèi)襯加強(qiáng)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(chǎng)情況靈活進(jìn)行排查。