污水回用双膜系统运行与维护

摘 要：简述双膜系统的基本概念，列举实例介绍双膜系统长周期稳定运行方式，解决双膜系统中存在的问题，介绍建立双膜系统标准化的必要性

关键词： 双膜系统；稳定运行；标准化

中图分类号：[TU992.3] 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2013）-12-0221-02

水资源的匮乏，是目前当今社会急需解决的一大难题，生活中需要节水，生产中同样需要节水，利用膜的分离技术可以使水的利用率提高，从而节约一部分新水的消耗。这里主要介绍含油污水的回用处理，含油污水主要来自炼油化工并且污水中的成分复杂含有部分乳化油乃至溶解油，随着水质的不同，同一种工业也因生产工艺 、设备和工作条件不同而相差较大，一般处理工艺会利用隔油、浮选、生化处理等方法处理含油污水，使之达到国家排放标准。并且通过膜技术将已处理过的污水进行在利用。

一、简述双膜系统的概念

膜，通俗地讲，可以说是一种过滤物质，更确切地讲是半透膜，它是一种薄层物质。当有一定的推动力作用于膜两侧时，它能按照物质的物理化学性质使该物质分离。常见的膜分离技术有反渗透（RO）、超滤（UF）、微滤（MF）、透析（dialysis）、电渗析（EDI）以及渗透汽化（PV）、纳滤膜（NF）等，这些膜技术主要应用于废水处理、海水淡化、湿法冶金、食品保险等方面得到了广泛的应用。在膜技术中，超滤和反渗透这两种膜技术的发展最为迅速，常常作为污水的三级处理技术。因此常被大家称为“双膜系统”。双膜系统就是将超滤（UF）或微滤（MF）和反渗透（RO）结合起来的一种水处理技术。污水经过前期的除油以及预处理段，达到UF进水的要求，再经过UF处理后能达到RO进水要求。最后得到可以在利用的软化水，使污水得到再生和利用。

二、双膜系统的应用以及长周期稳定运行方式

这里主要以锦西石化公司污水回用项目为例，介绍双膜系统的运行过程。锦西石化污水回用项目于2013年1月份开始投产，采用污水处理场深度处理后的炼油污水作为原水，通过纤维球、超滤、反渗透处理，生产产品水。装置设计进水750m3/h；产循环水200m3/h；产除盐水420m3/h。超率设计产水率为≥90%，反渗透设计产水率为≥75%。

1.1工艺流程简图如下：

循环水补水缓冲罐→循环水场

该系统超滤是采用荷兰NORIT X-FLOW AquaFlex HP中空纤维内压式超滤膜组件，共四套192支膜，采用死端过滤方式，材质是聚乙烯吡咯酮聚醚砜共混极性膜（PES+PVP）。膜孔径为25nm，最高进水温度为40℃，单套设计最大产水量为190 m3/h。反渗透膜采用的是美国海德能（Hydranautics）节能型抗污染卷式复合膜（PROC10），共四套576支膜，材质是芳香族聚酰胺复合材料，设计平均水通量为19.6L/m2·h，最高进水温度45℃，单套设计产水量为110 m3/h。

1.2实际运行水质分析如下表（以2013年7月份为例）

从水质分析上来看，产水能够满足水质要求，系统运行稳定，但是在调试初期，该系统运行出现了以下几种问题：

1、严格监督工程质量，减少系统开停次数。由于纤维球过滤器滤料泄漏，运行水罐罐体防腐脱落等问题，导致系统停车，经过一段时间的整改，双膜系统继续投产。由于停车次数较为频繁，时间较长，系统管线内的污水存在死角并未完全放空，这时随着气温的升高，管线内大量微生物滋生，给反渗透系统运行造成了一定的影响。在运行的后期反渗透保安过滤器滤芯更换频繁，滤芯堵塞严重。并且针对该现象对滤芯进行电镜扫描，污堵保安过滤器滤芯的主要是微生物、有机物等。因此该系统采用投加非养化杀菌剂的方式进行灭菌，投加方式采用冲击性投加，结合现场实际情况决定每隔五天冲击性投加一次，每次投加浓度200ppm，投加时长为1小时。但是微生物已经形成了一定的数量，投加药剂已经不能完全的解决细菌滋生问题，最后不得不将双膜系统全部停下，进行全系统杀菌，并且将运行水罐、管线内污水排空，双膜系统进行药剂保护。当具备投产条件时，待超滤系统投产后进行细菌分析，SDI的测量，水质稳定后可以投运反渗透系统。

2、加强污水场源头治理，减少污染物的沖击，保证来水量平稳。双膜系统稳定运行最重要的条件就是水质、水量的稳定，双膜系统是一套恒压、恒量的系统，水质、水量频繁波动会影响产水水质指标。同时也缩短了双膜的使用寿命。因此必须要严格控制污水场源头水质的治理，加大奖惩力度，增加各个下水点的监测频次，并且应提高对污水水质分析工作监管力度，设置专人、专车针对污水场进行采样分析，加快采样、分析的时间。尽量减少双膜系统的生产调整。在调试期间污水场水质冲击严重，氨氮水质超标14次，累计时长77小时，最高浓度达到了322.2mg/L。冲击时间多数集中在夜间，其中有60个小时的冲击都在夜间，占冲击总时间的78%。本次冲击时间长，调整难度大，为保证水质合格厂内将限量出水，最低出水达到了200t/h，因此回用系统将降低水量，逐步停运各单元系统。当时已进入夏季，天气炎热，水温较高，水体内细菌滋生较快，回用系统不稳定运行，势必会导致膜内细菌的滋生，因此必须将四套超滤、四套反渗透系统全部投用，频繁的开停设备必定影响膜的使用寿命。

3、降低预处理段药剂投加量，降低双膜系统污堵风险。降低预处理段的PAC、PAM投加量，回用装置需要进行联调，确定最佳的PAC、PAM投加量，保证长周期稳定的运行。若PAC投加过量，会导致系统内产生二次絮凝，将会堵塞保安过滤器滤芯及反渗透膜。

4、反渗透浓水处理工艺不成熟，活性炭失效较快，使用效率低，费用较高。该双膜装置反渗透浓水是经过活性炭吸附，降低COD浓度后进行达标外排，设计浓水量为120t/h，COD为150mg/l。调试初期是在冬季，并且只运行了一套反渗透，浓水量较小，活性炭使用较正常。随着浓水水量增加与气温的升高，活性炭的使用量增加并且使用效率降低，每间池子投用的新炭仅能使用一周，因此按照目前120t/h浓水估算每年活性炭使用量约在1248吨，若不进行再生活性炭，使用新炭的费用约为每年1200万元。夏季气温较高，细菌滋生较快是导致活性炭利用率降低的主要原因。选择适合的浓水处理工艺可以有效的降低回用水的处理费用。

在双膜系统运行过程中，以上出现的属于典型的问题，在运行过程中监控每个运行单元，查找问题的根源，有效的解决问题，也是双膜系统运行的关键所在。双膜系统本身就比较“娇气”，在运行时要严格的控制水质、水量，避免不必要的伤害，在操作时也应严格的执行操作规程，杜绝由于操作失误造成的机械损害。

三、双膜系统的标准化

影响双膜系统运行的因素很多，压力、水温、PH值、含盐量、回收率、等，当各项运行数据发生改变时往往难以准确判断是何种因素的变化所致，这就需要我们把运行条件统一在一个标准上进行比较，这就是标准化。在稳定回收率、产水量的情况下，真实记录系统运行参数；采用专业的标准化软件进行记录，数据标准化软件可以消除温度、进水TDS、产水量和回收率的影响，获得标准化性能参数，判断系统是否处于故障状态及是否需要化学清洗；将系统目前的标准化性能参数与运行初始的标准化数据进行对比，就可以确定系统性能的变化情况。数据标准化是判断双膜系统故障状态的基础，贵在坚持。因此在双膜运行初期应建立完善的运行记录，水质分析报表。记录双膜系统无故障情况的初始数据，为以后的稳定运行打下基础。

四、结论

双膜系统的运行与维护是复杂的工作，需要大量的运行数据来判断膜的运行状态，并且在运行过程中出现问题时应及时的查明原因并采取有效的措施加以解决，否则长期运行将很快造成膜元件损害，影响使用寿命。只要做好预防工作，加强管理，出现问题时及时采取有效的针对性措施，就基本上可以减少问题的出现，从而确保双膜系统长期、有效、正常地运行。

参考文献：

[1] 高廷耀 顾国维 水污染控制工程（下册）[ M] .北京：高等教育出版社，1999. 243～245.

[2]郑书忠 陈爱民 腾厚开 聂明 双膜法水处理运行故障及诊断[ M]北京：化学工业出版社，2011.8

作者简介：张昕，男，1973年3月1日出生，毕业于抚顺石油学院环境工程专业，工学学士，现工作于锦西石化分公司污水处理车间，工程师。