EVAC MBR系列生活污水处理装置故障分析

袁 振

(中国石油海洋工程有限公司 钻井事业部，天津 300280)

EVAC MBR系列生活污水处理装置是一种采用膜技术与污水生物处理技术有机结合的新型污水处理装置。该工艺与传统的污水生物处理工艺相比，出水水质好且可以直接回收使用，而且以膜技术高效分离作用取代传统的活性污泥二次沉淀池，设备占地面积小，节省空间，活性污泥浓度高，污泥的损失减少，抗水量冲击负荷能力大，便于实现自动控制[1]。

随着海洋环境保护标准的提高，EVAC MBR系列生活污水处理装置被逐步大量应用于新建的各种海上作业设施。保证设备高效、稳定、持续地运行对于保障污水的处理效果以及海洋环境的保护至关重要。作为一种比较新的设备，装置使用过程中会出现各种故障。

本文列举了EVAC MBR 系列生活污水处理装置在使用过程中遇到的主要故障,并分析了其成因以及解决办法，重点揭示了曝气压力与膜过滤压力的联系，为膜过滤压力高、膜堵塞等故障的解决提供了一种新的思路及方法。

1 结构组成

EVAC MBR系列生活污水处理装置结构示意图如图1所示。由图1可知，整个系统由平衡罐、膜滤罐、溢流罐，以及一系列的泵、风机、传感器、液位开关和阀门组成。

1.1 罐体

3个罐中，平衡罐体积最大，约占整个系统容量的1/2，主要用于污水的收集以及预处理。在带有真空收集系统的污水处理装置中，此罐带有2个喷射泵以及喷射器。透气孔引至平台舷外。

图1 EVAC MBR系列生活污水处理装置结构示意图

膜滤罐是整个系统的核心部分，罐体体积比平衡罐稍小一些，主要用于污水的处理。内部有活性污泥以及膜滤模块，根据型号的不同，膜滤模块的数量也不同。透气孔引至平台舷外。

溢流罐是处理好的污水的暂存罐。体积最小，仅占整个系统的一小部分。罐体中存储的处理好的水由2个溢流泵排出舷外，透气孔开于罐体上方。

1.2 配套设备

在带有真空收集系统的污水处理装置中，平衡罐配有2个离心泵以及2个喷射器。离心泵将平衡罐中收集的污水通过喷射器重新循环入平衡罐，为平台的黑水管系提供抽吸动力。在喷射器上部的真空管路上设有真空压力传感器，接入整个系统的控制中心，根据真空度的大小启停离心泵。

平衡罐中的污水由一个补给泵泵入膜滤罐，膜滤罐中处理好的污水由一个变频膜滤泵泵入溢流罐。溢流罐中的液体由2台溢流泵排出。

2台曝气机向平衡罐以及膜滤罐中输送空气，用于平衡罐中污水的预处理、膜滤罐中污水的处理以及防止污物堵塞膜滤模块。在曝气管路上有一个电动三通阀用于膜滤罐内部曝气管线喷嘴的清洁。

膜滤罐中的污水和杂质经过循环泵循环，通过膜滤罐中的喷嘴重新回到膜滤罐，在此过程中杂质被粉碎，难以形成沉淀，同时一台排渣泵将膜滤罐中超标的杂质排出舷外。

消泡泵以及加碱泵向膜滤罐中加入消泡剂以及氢氧化钠(NaOH)保持膜滤罐的酸碱性。在膜滤罐中还有一个PH值传感器，检测膜滤罐中污水的PH值，用来控制加碱泵的启停；还有一个颗粒物浓度传感器，检测膜滤罐中的颗粒物浓度，用来控制排渣泵的启停。

另外，平衡罐以及溢流罐都装有高低位液位开关；在膜滤罐中装有液位传感器，可以实时显示膜滤罐液位。膜滤罐的液位传感器还配备了一个冲洗电磁阀，每半小时冲洗一次液位传感器。

2 故障现象与排除

这里结合现场最经常遇到的几个故障，对故障原因进行分析。

2.1 真空压力下降很快，真空喷射泵频繁启动

真空系统用于给生活楼真空马桶提供动力，当出现此故障时，首先将真空管线与生活污水处理装置连接的2个隔离阀关闭，然后视情况进行以下后续操作。

1)如果真空压力不再下降或者下降很慢，说明生活楼中真空马桶或者其管线有泄漏，需要逐层关闭真空隔离阀，并且进行排查。这种情况不经常出现。

2)如果真空压力依然下降很快，说明问题在于真空制造系统。应该打开喷射器进行检查，一般出现这种情况都是由于喷射器中的压盖被长时间地使用，杂物在密封面堆积造成压盖关闭不严，从而将真空管路与大气联通，导致真空度下降迅速。只需清理密封面就会恢复正常。作为预防性维护，需要定期对喷射器压盖进行清理。

2.2 曝气压力不正常

曝气压力开关的设置点为8～30 kPa，当曝气压力在这个范围内的时候，膜滤罐的状态界面就会显示压力开关正常“AIR FLOW SWITCH OK”。但是这并不意味着整个曝气系统是正常工作的。在正常工作过程中曝气压力应该会稳定在某一值附近，不会有太大波动。最常见的情况是曝气压力突然降低，或者逐步升高，此时虽然还在正常范围内，但是整个曝气系统和膜滤系统已经不正常了。

图2为曝气系统管路实物图。曝气机分为1#、2#，正常工作时，1#曝气机一直运转为膜滤罐供气，而2#曝气机则是按照参数设置里的逻辑间断运行为平衡罐供气，2台曝气机之间由隔断阀隔断。曝气压力开关监测的实际上是2台曝气机的曝气压力。膜滤罐的曝气压力会在以下部分出现损失：①整个曝气管路的沿程压力；②膜滤罐中曝气喷嘴的局部压力；③膜滤罐中的液体在喷嘴处产生的压力；④膜处产生的局部压力。所以当整个管路通畅、喷嘴及膜处无堵塞、膜滤罐的透气良好且罐中的液位高度一定时，整个系统的曝气压力是一定的。当曝气压力波动时，就需要确定曝气系统是否工作正常，这直接影响到膜滤系统的工作状态。

图2 曝气系统管路实物图

1) 曝气压力下降。长时间稳定的曝气压力值出现较大下降，在确定整个曝气管路不存在泄漏以及曝气机正常的情况下，最主要的原因应该是误操作，即误将平衡罐与膜滤罐曝气管路的隔断阀或者旁通管路的隔断阀打开。

2) 曝气压力逐步升高。首先确定膜滤罐的透气孔是否通畅，一般透气孔处都有滤网，要经常清洗防止滤网堵塞。在确定透气孔畅通的情况下，再确定曝气喷嘴处是否堵塞。曝气喷嘴带有自我清洁功能，每隔一段时间，清洁电动阀就会自动打开。当电动阀打开后，整个曝气管路中的空气就不从喷嘴中流出而是从电动阀处进入膜滤罐，在喷嘴处产生负压，从而起到清洁喷嘴的作用。电动阀的开启频率以及时长可以在参数设置中进行调整。

判断喷嘴是否堵塞，可以在电动阀打开时，观察整个清洁管路中是否有液体流动，没有液体或者液体很少时，判定为喷嘴堵塞。此时可以适当提高电动阀开启频率，延长电动阀开启时间。当喷嘴堵塞严重时，可以手动多次开关电动阀用来疏通喷嘴。

需要注意的是，曝气压力发生变化后，无论其升高还是下降，膜过滤压力(TMP)均会增加。当达到一定程度时，系统也会提示要对膜进行清洗。但此时首要的工作不是清洗膜，而是使曝气压力恢复正常。

3)膜堵塞。正常情况下，膜滤罐中的膜组块每隔6个月到1年进行一次化学清洗。清洗周期跟负荷有关系，每天处理的水量少，清洗周期就可以适当延长。

当TMP值达到20 kPa时，系统会提示在2周内对膜进行清洗。当达到25 kPa时，系统会要求立刻清洗，此时膜滤泵将会停止工作，直到清洗完成。当达到30 kPa时，如果此时还要强行使用，就需要将整个系统转为离线模式(OFF-LINE MODE)，此模式中所有传感器以及互锁限制将失效。

基于第2节的分析，当TMP值达到20 kPa或者25 kPa时，并不意味着一定要在2周内或者立即对膜进行清洗，而是可以先观察系统曝气压力。如果曝气压力正常，且距离上一次清洗已经有一段时间，那么就需要对膜进行清洗[2]。