不同MBR膜工艺处理高浓度污水的效果分析

宁爱民

摘要：膜生物反应器（Membrane bio-reactor，MBR）具有污泥龄长、运行稳定、水力剪切力大、F/M值较小等特点，其微生物群落结构与传统活性污泥有很大不同。MBR可凭借其优良的微生物菌体截留能力，实现多种难降解有机物的有效去除。通过现场的试验和MBR膜的运行状况分析，积累了较好的实践经验。MBR膜需要不断优化膜的材质和结构设计，不断优化实际运行状况，以延长MBR膜的运行周期，最大限度地发挥MBR微滤膜的良好污水处理效果。

关键词：MBR；运行周期；膜工艺；高浓度污水；效果分析

近年来，随着污水深度处理和回用技术的发展，膜法深度处理污水回用的课题已成为人们探索的热点。MBR作为高科技领域中的一个新兴技术，在污水回用领域，以其高效除浊和脱盐能力的有机结合，具有自动化程度高、适用范围广的优势，正逐渐得以推广应用。本文通过对不同膜材质的应用实践，探讨在高浓度污水处理方面由于膜材料不同产生的不同膜污染和膜清洗等问题，为膜处理技术在水处理领域中的应用提供借鉴。

1污水水质及MBR膜工艺

1.1MBR工艺流程

现场MBR处理工艺是在原两级生化处理的基础上进行的改造。利用原一级曝气池中的两个活性污泥池改造作为MBR进水的调节缓冲池和MBR的反应池，形成缺氧区、好氧区及膜反应区，成为一套包括缺氧工艺、好氧处理工艺与膜处理工艺相结合的膜生物反应器（MBR）污水处理工艺。处理后的水经MBR微滤膜由集水管汇集排出，回用到循环水系统作为系统补水。

1.2污水水质情况

污水处理场的来水主要是PTA、PET装置的高浓度污水，特点是废水成分复杂、污染物浓度高，无机物和有机物含量均较高，含有醛类、氰类、苯类等有毒物质，水质水量波动大（见表1），COD在1000～100000mg/L之间，废水可生化性一般较差，B/C一般小于0.25。

经二级生化处理后，COD降解90%、TA降解96%以上，二级沉淀池出水即MBR进水水质比较平稳（见表2），可保证MBR系统运行在污泥浓度较低的状况，有效防止膜污染。MBR系统进水为二沉出水，进水量约为170t/h，进水COD在300～500mg/L，出水COD可降30～50mg/L，污泥浓度基本维持在6000～8000mg/L，满足污水回用于循环冷却补充水标准实现了回用。

2试验膜组的情况

由于污水的水质特点，污染物含量较高，COD难降解，MBR膜自投用以来，先后出现了膜丝表面结垢、断丝、通量下降等膜污染问题。为了MBR膜的长期稳定运行，开展了现场优化试验。通过与膜生产厂家的技术交流、膜组造型、膜材质等方面的筛选，先后选择了5种膜厂家的MBR膜进行对比研究，并从膜丝性能检测、污染分析、膜力学性能比对和膜产水等进行了应用分析。

3不同膜组的实际运行情况

3.1膜组的产水阀与跨膜压差

开始试验后，岗位职工定期巡检，记录试验膜组产水调节阀开度、产水量和跨膜压差，共记录了600余组数据。各膜组经过近1年的连续运行，除2#膜组由PE更换为PVDF外，均未出现较大的断丝和结垢现象，情况基本稳定，产水水质满足回用指标要求。各组MBR膜均在产水量方面基本保持设计指标，产水阀开度和真空度上略有差异。

3.2各组膜的运行状况

a）1#膜。采水样肉眼可明显看到少量的悬浮物。2月8号运行出现异常，膜产水阀门开度100%，产水下降、压差上升到0.04MPa。现场组织了化学离线清洗，3月3号重新投用。试验期间连续运行163d后，膜丝出现抽瘪现象和少量断丝，真空度有缓慢上升的趋势。

b）2#膜。15：00投用第一批PE材质的膜组，17：00时就出现产水阀100%，产水量下降至5m3/h。现场进行了化学清洗，但状况仍不好。3个月后投用了厂家提供的第二批PVDF材质的新膜组，运行正常。试验期间连续运行103d后，膜丝出现灰白色斑点。

c）3#膜。投用后运行较平稳。试验期间连续运行213d后，真空度有上涨的趋势，但变化缓慢。膜丝出现积泥现象较多，有软化现象。

d）4#膜。投用后运行较平稳。试验期间连续运行220d，阀门开度、运行压力均无大幅度变化，产水量在后期稍有波动，膜丝出现褐色斑点现象，化学清洗无法去除。

e）5#膜。第5种膜与其他的同类产品不同。该产品设计为独特的单头封装固定海藻式结构，且膜材料内带有加强筋的支撑层。膜系统采用配套的产水、反洗、化学清洗和自控系统单独运行。投用后运行平稳，过程中采用自动产水、反洗与化学清洗相结合的运行措施。试验期间连续运行240d后，膜具有较强的抗污染能力，能量没有衰减，真空度保持较好。

3.3膜运行状况讨论

经过近一年的运行情况比对，不论是从膜的运行情况还是膜出水水质来看，MBR膜具有较好的处理效果，运行稳定，产水水质可达到中水回用水质标准的预期目标。各组膜因为结构、材质、清洗周期等的不同也出现了膜结构、力学性能、亲水性、通量等主要性能指标的变化。从膜材质方面分析来看，PE膜丝通量明显小于PVDF膜丝，造成膜阻力很大，约是PVDF膜的10～20倍。这主要是因为试验所用的PE材质表面具有一定的疏水性，而PVDF膜丝静态接触角均小于90°，有一定的润湿性，亲水性较强。膜丝性状方面分析来看，1#膜丝最薄，横向抗压能力弱，膜丝被吸瘪后产水量急剧下降。2#膜丝更换的PVDF膜表面出现白色斑点，发生膜结构变化。3#膜丝最细，两端積泥较多，表观未发现异样。4#膜丝壁较厚，表面出现褐色斑点，无法化学清洗干净，出现结构变化。5#膜丝最粗，表面未发现异常。5#膜丝的通量最大，是其他膜组的2～3倍，而且跨膜压差最小，约为0.01MPa，仅为其他膜组的1/4。抗污堵情况分析来看，由于5#膜设计上不同于其他两端固定的膜组，利用海藻式单端固定的框架结构，膜丝运行状况好于其他膜组，基本上没有断丝，净产水通量能稳定在15.6m3/h。

4结论与建议

在膜的使用中要慎重考虑的问题很多，需要全面掌握污水成分和膜运行状态变化，查找敏感影响因素。通过现场的试验和MBR膜的运行状况分析，积累了较好的实践经验。MBR膜需要不断优化膜的材质和结构设计，不断优化实际运行状况，以延长MBR膜的运行周期，最大限度地发挥MBR微滤膜的良好污水处理效果。

（作者单位：胜利石化总厂）