低营养低温条件下双膜法水处理系统的改进

张 伟，俞海桥，江嘉晶，夏天华，王俊川、2

（1.威士邦（厦门）环境科技有限公司，福建 厦门 361101；2.厦门绿邦膜技术有限公司，福建 厦门 361101）

低营养低温条件下双膜法水处理系统的改进

张 伟1，俞海桥1，江嘉晶1，夏天华1，王俊川1、2

（1.威士邦（厦门）环境科技有限公司，福建 厦门 361101；2.厦门绿邦膜技术有限公司，福建 厦门 361101）

膜分离技术中的MBR与RO组合工艺具有出水水质好、占地面积小、便于自动控制、运行稳定等优点。但在运行过程中，膜会发生不同程度的污堵，如何减缓膜污染的发生及让系统稳定高效的运行是膜法水处理技术面临的主要问题。通过优化生化系统的菌群结构，提高生化出水水质，可有效减缓MBR膜污染的发生，从而使生化 + MBR系统的整体运行效果大大增强；通过在MBR和RO之间增设汽水换热系统，可克服冬季低温对RO系统运行的影响，提高MBR + RO组合工艺的产水率，节省运行能耗。

低营养；低温；印染废水；MBR；RO；膜；中水回用

1 引言

印染废水因其水量大、水质波动大、污染物组分复杂且含量高、色度深、化学需氧量（COD）和生化需氧量（BOD）均较高等特点，成为国内外难处理的工业废水之一[1]，其处理技术得到了水处理工作者的充分重视和广泛研究[2-4]。

近年来，MBR作为一种新型高效的印染废水处理技术得到了广泛研究与应用[5]，其中MBR与RO的双膜法组合工艺因具有出水水质好、占地面积小、便于自动控制、运行稳定等优点而在废水处理和回用中格外引人注目，目前已有大量工程应用实例。由于膜在运行过程中不可避免地要受到污染，低营养条件下影响更大；冬季低温会对RO系统运行造成影响，影响系统产水率，因此如何减缓膜污染的发生及克服冬季低温对RO系统产水率的影响是值得探讨的问题。针对以上问题，本文以北方某纺织企业的中水回用系统实际工程为例，对运行工艺做出优化调整，保证了MBR及MBR + RO组合工艺的运行效果。

2 工程概况及存在的问题

某纺织企业中水回用系统主要工艺流程为：中间水池 → 水解酸化池 → 活性污泥池 → MBR膜池 → MBR产水池 → RO系统 → RO产水池。运行中存在以下问题：

（1）低营养造成MBR系统运行不稳

由于系统进水COD≤200mg/L，后续的生化系统所需营养不足。如果添加大量菌种和营养物，则会使MBR系统中的泵负压偏高，系统出现经常停机现象，同时会加速膜污堵。在菌种培养前期，刚开始集中投加了大量菌源（将近活性污泥池一半体积的污泥源），由于系统进水COD偏低，营养供应不足，为保证活性污泥达到一定的浓度，并保证SV30达到30%～40%的正常范围，持续投加了大量的营养物；此时，菌群的群落在显微镜下主要体现为草履虫，钟形虫为少量；当活性污泥池的SV30达到30%，基于MBR池的污泥要进行长期部分回流的操作方式，MBR池的SV30基本控制在40%左右，而此时的MBR系统中泵的抽吸压力一般在-0.06M～-0.04MPa之间跳动。按照浸没式超滤的要求，当MBR抽吸压力低于-0.04MPa的情况下需要进行反洗，这样就会出现MBR系统经常停机反洗的情况，影响系统的产水，并导致系统不能正常连续运行；同时过高的负压会加速膜污堵，影响膜的使用寿命。

（2）低温造成MBR+RO组合工艺运行不稳

北方冬季气温低，室外气温往往在0℃以下。工程所在地冬季气温在-12℃～3℃，而室外的MBR产水池水温≤10℃；RO系统高压泵的功率为55kW；MBR + RO组合工艺产水量受到影响，难以达到既定产水率。MBR产水池的水温与RO系统进水水温相近，即使RO系统处于有暖气的设备间内，室内的暖气对RO进水的影响也不大，RO系统进水温度一般≤12℃；在这样的情况下，RO系统通过将近一周的低产水量运行后，本身膜的温度相应有了提高，进水温度提高为23℃，此温度为冬季RO系统的极限温度，在功率为55kW的高压泵满额的支持下，系统产水量仍然难以达到设计的既定水量。

3 低营养条件下MBR系统的改进

在现有的进水营养水平较低的情况，根据实际需要投加了活性污泥优势菌源后，不需要进行过多的污泥量投加，并且在培养周期到后，适当地减少营养物的投加，保证池内实际COD为300mg/L左右。经过一段时间的调整，发现活性污泥池的SV30在20%～25%，污泥颜色呈土褐色，菌群中的草履虫和钟形虫数量相当，MBR池SV30在25%～35%，MBR挂膜情况处于正常范围。运行过程中，抽吸负压不超过0.04MPa，保证了MBR系统的正常连续运行，有效减缓了膜污堵的发生，并保证了MBR膜的正常运行寿命（如下表所示）。经调整改进工艺措施后，MBR系统运行稳定。

MBR系统改进前后对比表

4 低温条件下MBR+RO双膜处理系统的改进

为克服冬季低温对RO系统产水率的影响，达到既定产水率，有两种方法：1）更换高压泵，将原本功率为55kW的高压泵更换为75kW的高压泵。此种方法提高了投资成本（旧机废弃换成新机需提高费用），更换工程难度大（需要人工安装，拆卸、安装均不易），更换耗时长（拆卸、采购、生产、运输、安装均要时间），而且55kW的高压泵更换为75kW的高压泵后，增加了电耗，加大了企业污水处理成本；2）鉴于水温每提高1℃，RO系统产水量提高5m3/h的特性，新增一台热交换器，安装于RO进水管道上，利用冬季北方所有的蒸气或者水汽热交换器，将RO系统进水温度提高，保证RO系统进水在20℃～25℃，随着系统的持续运行，系统内温度会相应提升，系统的产水率也得到提高，保证了RO系统的产水要求。

经过调查，RO设备间的蒸气温度在150℃左右，可提供为板式换热器用；可将板式换热器安装于MBR产水管道上，将进入MBR产水池的水温提高，并将水泵的扬程提高到6米左右。

采用板式换热器的优点如下：安装方便、不会造成对RO膜片的过大压力、价格较便宜、夏季停换热器可降低能耗；夏季高压泵低频率可胜任，不会因更换了高频率高压泵而造成投资浪费；夏季可通过变频控制抽吸泵降低压力运行，降低能耗。

通过新增板式换热器，可在冬季需要的时候，将MBR产水的水温提高到25℃，省去RO系统低温低流速运行来提高膜本身温度的时间（一般冬季需要一周左右），又可减少因为更换高压泵而造成的压力过大对膜造成的损伤，以及夏季能耗的浪费。

5 结论

（1）在现有的进水营养不足的情况下，通过优化生化系统的菌群结构，控制活性污泥的过量投加，减少了不必要的成本投入，提高了生化 + MBR系统的整体处理效率，保证了系统连续稳定运行，并可减缓MBR膜污堵的发生，保证MBR膜的运行寿命。

（2）通过增加气水换热系统，保证了冬季RO系统运行的进水温度，克服了冬季低温对RO系统运行效率的影响，提高了MBR与RO双膜组合工艺系统的产水率，降低了系统能耗。

[1] 赵雪，何瑾馨，展义臻．印染废水处理技术的研究进展[J]．化学工业与工程技术，2009，30（2）：38-43．

[2] 丛利泽，王慧，熊小京，等．组合工艺处理印染废水研究[J]．厦门大学学报（自然科学版），2008，47（3）: 457-460．

[3] 俞海桥，王俊川，江良涌，等．双膜技术在印染工业废水回用工程的应用[J]．中国环保产业，2011（8）: 31-33．

[4] 白祖国，杨小俊，蔡亚君，等．臭氧-生物活性炭系统处理印染废水低温启动研究[J]．环境工程，2013，31（3）: 12-14．

[5] 孙超，刘鹏飞，曹建云，等．电解絮凝/水解酸化/MBR工艺处理印染废水[J]．中国给水排水，2010，26（8）: 71-77．

Improvement of Double Membrane Process of Water Treatment System under Condition of Low Nutrition and Low Temperature Protection Field

ZHANG Wei1, YU Hai-qiao1, JIANG Jia-jing1, XIA Tian-hua1, WANG Jun-chuan1,2
(1. Xiamen Visbe Membrane Science and Technology Co., Ltd, Fujian Xiamen 361101; 2. Xiamen Lvbang Membrane Science and Technology Co., Ltd, Fujian Xiamen 361101, China)

The combing technology of MBR and RO possesses good water quality, accounts for a small area of the land, is easy to automatic control and has a stable operation in membrane separation technique. But in the operation course, the membrane would cause the sludge blockage at the different degree. The main problem of the membrane process of water treatment technique is how to eliminate the occurrence of membrane pollution and to maintain the operation of the system in a stable and high effect condition. By optimizing the bacterium group structure of bio-chemistry system and upgrading the water quality of bio-chemistry, the occurrence of MBR membrane pollution can be efficiently eliminated, so that the whole operation effect of bio-chemistry + MBR system can be boosted up; by setting up the heat exchange system of fizzwater between MBR and RO, impact of low temperature in Winter on RO system operation can be overcome, the generating water rate of the combing technology of MBR + RO can be upgraded, the operation energy consumption can be saved.

low nutrition; low temperature; wastewater printing and dyeing; MBR; RO; membrane; reuse of reclaimed water

X703

A

1006-5377（2014）10-0034-03

科技部科技型中小企业技术创新基金（12C26213513727）；厦门市科技计划（3502A20111077）。