MBR膜在PACT生化处理系统中的应用.pdf

5 陈国兴,刘国英,胡国荣,等.一种双烯烃热聚法制备石油树脂的方法 及 混 合 共 聚 碳 五 碳 九 热 聚 法 生 产 石 油 树 脂 的 方 法:CN107163186AP.2017-09-15.6 耿朝华,马国章.热聚法石油树脂合成方法:CN1137164CP.2004-02-04.7 高栋华,葛发祥.橡胶用 C5/C9共聚石油树脂合成新工艺初探J.安徽化工,2004(2):21-22.8 李桂明,葛昌平,邵继洲,等.乙烯副产C9综合利用技术及发展前景J.石化技术,2018,25(9):336-338.9 王世明,秦技强.中国 DCPD 生产现状和发展前景分析 J.化工与医药工程,2018,9(2):58-62.员0 凌霞.利用裂解 C5合成双环戊二烯石油树脂D.大庆:东北石油大学,2015.员1 周凯.C5/C9共聚石油树脂的氢化作用研究J.广东化工,2012,39(17):57-58.第37卷第4期2023年7月天津化工Tianjin Chemical IndustryVol.37No.4Jul.2023MBR 膜在 PACT 生化处理系统中的应用李青山袁崔浩袁郭刚袁张威袁靳学健（天津渤化化工发展有限公司，天津 300450）摘要院 在工业废水处理中，为达到较低的出水浊度，在好氧法生物滤池或活性污泥法生化池后逐步开始应用 MBR 膜取代砂滤作为固液分离的三级出水装置，其优点是耗能较低，不需要投加混凝剂；运行成本低，装置简单，易于实现自动化控制；出水浊度低。其缺点是材料膜组件成本高，不能在高COD 条件下运行；易堵塞，分离效率低；清洗复杂，维护困难等。运行中参数的控制与定期的维护清洗是长周期稳定运行的关键。关键词院MBR 膜；PACT 生化处理；膜压差；膜清洗doi:10.3969/j.issn.1008-1267.2023.04.031中图分类号院TQ09文献标志码院 A文章编号院1008-1267(2023)04-0108-04收稿日期：2023-01-10作者简介院李青山（1978-），男，高级工程师。1MBR 膜在污水处理中的应用MBR渊Membrane Bio-Reactor冤是膜-生物反应器的英文首字母缩写袁主要原理是以膜分离与生物处理相结合的新型废水处理工艺遥 最大特点是以膜组件取代传统生物处理流程中的二沉池遥 在废水处理工艺流程中袁一般分为三级处理遥 一级处理也称为预处理袁主要包括格栅尧沉砂池尧沉淀池等曰二级处理也称为生化段处理袁主要包括生物曝气池或生物滤池尧二次沉淀池尧浓缩池污泥消化池等曰三级处理也称为深度处理袁主要包括絮凝混凝尧BAF 过滤尧膜过滤尧离子交换等设备遥MBR 膜在三级处理中的主要作用是深度分离污水中的大分子如葡萄糖尧醇类尧活性炭等袁实现分离尧浓缩尧提纯的目的遥膜分离技术的核心是膜袁膜可以是固态咱1暂袁也可以是液态袁可应用在净水领域也可应用在废水处理领域遥 废水处理领域应用最多的是固态膜袁其厚度从几微米到几毫米遥 膜有多种分类方法袁按结构分类袁膜可分为多孔模和致密膜遥 多孔模主要用于超滤尧微滤和渗析过程曰致密膜主要用第 37 卷第 4 期李青山等：MBR膜在PACT生化处理系统中的应用于反渗透尧电渗析过程遥 按材质分类袁膜可分为有机膜和无机膜遥 有机膜材料主要是高分子聚合物袁如纤维素脂类尧聚砜和聚酰胺类曰无机膜材料主要是金属氧化物尧陶瓷尧沸石等袁如 Al2O3尧TiO2尧SiO2等遥因为 MBR 膜很薄袁 需要将其固定在支撑材料上袁以提高膜的工作效率遥 由膜尧固定膜的支撑材料尧间隔物组装成的一个单元称为膜组件遥 废水处理应用的膜组件主要有板框式尧 螺旋卷式尧管式和中空纤维式遥 陶瓷膜实际是将膜涂覆在陶瓷板上或陶瓷卷上形成的遥MBR 膜的运行工艺参数主要是膜通量与比通量袁 膜通量是单位时间单位面积透过水的量袁膜组件的产水量和单支膜元件的初始产水量及稳定系数有关遥 比通量为单位过膜压差下膜的通量袁膜通量与膜压差和水的黏度尧温度及废水的水质有关遥 在评价 MBR 膜的品质及运行中的参数控制时袁膜通量与膜压差是最重要的参数遥 膜压差和膜通量的关系是一条斜线袁图 1 是陶瓷平板膜对 25益自来水进行过滤时的膜通量渊J冤与膜压差渊TPM冤的关系图遥2MBR垣PACT 生化处理工艺简介2.1MBR垣PACT 工艺原理活性炭-活性污泥工艺渊Powdered activatedcarbon technology冤袁简称 PACT 工艺袁最早由杜邦公司开发袁西门子公司将其工业化遥 该工艺将粉末活性炭投加到好氧系统的回流污泥中袁通过含炭污泥中粉末活性炭渊PAC冤与活性污泥中微生物的相互作用袁 提升对废水中污染物的去除效果遥目前较多应用在印染废水尧化工废水尧垃圾渗滤液的处理中袁其工艺原理是利用活性炭物理吸附作用与生化的 COD 降解作用袁不仅解决了单独使用活性炭成本高昂的问题袁还解决了单独用生物法只适用于去除有机污染物的局限性遥 天津渤化化工发展有限公司渊以下简称渤化发展冤POSM 高污染废水处理引进西门子的专利技术袁 流程包括院 湿氧化+二级 PACT+MBR 工艺袁 其中二级PACT 工艺流程如图 2 所示遥图 1膜压差与膜通量关系曲线图 2PACT+MBR工艺流程图109天津化工2023 年 7 月2.2MBR垣PACT 工艺在高污染废水的应用优势传统的活性污泥法废水处理工艺只适合处理有机质量浓度较低 渊一般不超过 1500mg/L冤的废水处理袁在高污染废水渊HPW冤方面应用不佳袁主要原因是石化污水废水中的苯环和杂环类化合物袁普通的活性污泥生物法处理后袁出水指标难以达标且污泥沉降性能较差袁PACT 在活性污泥的基础上加入了粉末活性炭袁粉末活性炭与回流的污泥混合袁一起完成对曝气池废水中有机污染物的处理袁在粉末活性炭的吸附作用及生物再生作用下对有机物进行去除遥 这主要体现在两个方面袁一是粉末活性炭巨大的比表面积赋予其很强的吸附性能曰二是在活性污泥与粉末活性炭界面之间的溶解氧和降解基质质量浓度有了大幅提高袁从而提高了 COD 的降解去除率遥 PACT 法对工业废水中的一些大分子有机物也有良好的处理效果袁渤化发展新投入项目石化高污染废水组分由丙二醇尧乙苯尧苯酚尧苯甲酸等组成袁COD高渊最高达 200000mg/L冤尧进水可生化性差袁B/C 为0.05袁小于 0.3袁不具有可生化性遥 为提高 HPW 给水可生化性袁 在 PACT 工艺前面设置了湿式氧化工艺袁将含有苯环尧杂环以及长链烃类 HPW 污水在进入 PACT 前断环和断链袁 提高了 HPW 污水的可生化性遥经过 PACT 一级生化处理袁一级出水COD 已达到 200mg/L袁 经过臭氧和二级生化处理后 COD 可达到 30mg/L袁 各项出水水质指标基本达到 GB 18918-2002 叶城镇污水处理厂污染物排放标准曳中一级排放标准要求遥3MBR垣PACT 工艺在运行中存在的问题及解决措施3.1MBR 膜在运行中存在的问题渤化发展项目自 2022 年投用以来袁运行基本稳定袁但仍存在以下问题遥3援1援1MBR 膜堵塞严重，反冲洗效果不理想投用初期袁PACT 出水 COD 不稳定袁 细菌受到冲击后袁 产生大量生物膜遥MBR 膜属于微滤膜袁孔径为0.1滋m袁大分子的污染组分分子及细菌生物膜不能穿过膜袁被截流在膜表面袁小分子会堵塞在膜孔内袁增大膜压差袁且不容易被反冲洗消除遥 膜压差和膜通量是正比例关系袁压差增大袁会导致膜出水减少袁 正常运行状态下的膜压差为-5kPa袁随着运行时间的增加袁当膜压差超过设计压差-30kPa 时袁触发膜保护袁连锁停车袁 一般情况下程序设定每运行 9min 进行 45s 的反冲洗袁膜压差是一个随时间上下起伏的曲线遥另外袁在项目投运的第一个冬季袁污水温度低袁污水中溶解性的 COD 在水温降低的情况下有脂类物质析出袁这些物质在膜表面很难被反冲洗消除袁加快了膜压差上升的梯度和速度遥3援1援2MBR 膜的药剂清洗效果不佳膜污染的清洗方法主要有物理法和化学法袁本公司采用的 MBR 是进口的日本明电舍陶瓷膜袁比一般的管式陶瓷膜或中空纤维膜在清洗方法上有更多选择袁物理清洗需将沉浸在膜池的膜组吊出清洗袁清洗难度大袁只有在确认膜片有破损的情况下才会采用袁 运行中更多采用化学清洗遥 药剂采用专利商要求的次氯酸钠和柠檬酸遥化学清洗分为在线清洗和浸渍清洗两类袁在线清洗是利用加药泵将药剂注入膜组产生管上袁进入膜片内部的产生面进行反冲洗遥 浸渍清洗是将膜池废水放空后袁在膜池中加入清水和药剂袁在曝气的模式下对膜片的外表面进行反复擦洗遥 在线药洗自动清洗为每周一次袁浸渍清洗根据运行情况灵活安排遥 项目投用后实际清洗时发现袁使用柠檬酸在线清洗时袁柠檬酸与污水中的组分渊主要是碳酸根尧重碳酸根冤产生气体袁导致膜组产生正压袁破坏了膜组运行的真空袁使膜组连锁停车袁因此在线清洗只能使用次钠药洗袁导致清洗效果不佳遥3援1援3MBR 膜专利商推荐药洗浓度偏低膜清洗剂浓度的选择主要根据污染物的类型和污染程度确定遥MBR 膜专利商建议次氯酸钠110第 37 卷第 4 期李青山等：MBR膜在PACT生化处理系统中的应用质量分数为 0.05%袁容许质量分数为 0.1%曰柠檬酸建议质量分数为 0.5%袁容许质量分数为 1%袁标准的浸渍时间为 8耀24h袁现场取 12h 浸泡遥 但实际使用发现该质量分数效果不佳遥 将次氯酸质量分数提高到 0.2%袁 柠檬酸质量分数提高到 2%后效果比较显著袁压差可从-35kPa 下降到-5kPa袁达到清洗目的遥3.1.4MBR 膜清洗温度专利商推荐的范围大且不合理MBR 膜清洗温度专利商的手册中推荐温度为 15耀40益袁 现场清洗用的生产水作业温度夏天为 25益袁冬天为 10益袁基本在推荐温度范围内袁但实际使用发现效果不好袁尤其是冬天清洗效果很差遥3.2解决措施3援2援1MBR 膜堵塞的解决措施PACT 生化处理细菌从培养到进入污水驯化袁大致需要 40d袁尤其是高污染废水袁组分比较复杂袁含有大量长链及环状芳香族化合物袁需要的菌种比较苛刻袁成长速度较慢遥 由于运行初期水质与水量均不稳定袁 生化池频繁受到冲击袁细菌死亡后袁出现大量泡沫袁形成生物膜遥 在进入稳定运行期后袁细菌受到的冲击次数减少袁生化效果提升袁 PACT 生化系统改善袁 一级出水 COD 稳定在 200mg/L袁 二级出水稳定在 30mg/L袁MBR 膜堵塞的问题得到很好改善袁 因此控制 PACT 生化进水 COD 含量是保障 MBR 膜不发生频繁堵塞的关键遥3援2援2MBR 膜清洗方法的调整根据专利商的清洗手册袁在线清洗使用柠檬酸和次氯酸钠溶液袁 但渤化发展石化废水碱度较高袁 柠檬酸药剂在线清洗时与水中的碱性物质发生的反应产生气体袁 造成膜组压力突增袁连锁停车袁影响膜组的安全运行遥 经与专利商沟通袁将在线清洗改为只用次氯酸钠清洗遥 当在线清洗效果逐渐消失后 渊膜压差 TEMP 仅能维持12d冤袁改用柠檬酸浸泡洗遥 用两者结合的方式袁使 MBR 膜的连续运行时间从一周提升到一个月遥3援2援3MBR 膜清洗药剂浓度的调整鉴于清洗效果不佳的问题袁专利商沟通后提出建议袁 在确认低浓度柠檬酸清洗效果不充分的情况下袁 在容许范围内提高清洗剂浓度能取得一定效果遥 石化系统 HPW 高污染废水中含有芳香脂类袁 脂类物质在膜表面的粘结与吸附能力比一般废水中的 COD 强袁 低浓度清洗需要的时间比推荐的 12h 更长袁并且效果要差一些遥 将柠檬酸溶液的质量分数从 1%调整到 2%袁 膜片的清洗效果明显改善遥3援2援4MBR 膜浸泡清洗水温度的调整经过与专利商沟通袁控制膜浸泡清洗温度上限的主要原因是膜片间连接 PVC 管路的胶最高耐受温度为 80益遥 为提高清洗效果袁在不超过最高限制温度的前提下袁将清洗温度从 25益提高到60益袁在同样的药剂浓度和浸渍时间的条件下袁清洗效果明显好转袁这个温度在冬季运行条件下尤为重要遥4结论MBR+PACT 污水处理工艺在国内属于新工艺袁 其突出优点是不用设置二沉池和 V 型