【石化废水】MBR工艺处理石化废水

从参数调整期间的运行效果来看, 处理后的产水COD 去除率为85%~93%,磷酸盐去除率为80%~97%,氨氮去除率为78%~99%｡整体上COD  的去除率稳定,磷酸盐和氨氮的去除率波动较大,这主要是由于进水的COD  含量波动相对较小,而磷酸盐和氨氮含量波动较大｡通过不间断地监测和分析,产水各项水质指标均达到了排放标准的要求｡参数调整后的运行状况符合工艺要求｡

2.3 膜组反洗设置

该厂在运行初期按照自动化程序的设置,  执行了膜组在线反洗程序,但在随后的实际运行中发现,刚刚过滤后的产水即被打回膜组进行在线反洗工作存在很大的风险:一是产水洁净度不够,难以取得良好的效果;  二是一旦有膜组损坏而导致部分产水未被过滤,污染物及污泥颗粒进入产水,用此水进行反洗势必造成膜丝从内部堵塞,  严重影响膜组的安全运行｡为杜绝此安全隐患,该厂在程序中取消了在线反洗,在每个产水周期中,原有的1 min 反洗被代之以1 min 的停止产水,  即以间歇产水的方式来保持膜组的稳定运行｡从图2 和图3  可以看出,停止此反洗程序对膜组的稳定运行影响不大｡随着膜组的不断老化,膜压差上升的速率不断加快,就需要加大清洗的频次,这时只能采取离线化学药剂清洗措施,虽然清洗彻底,但也操作繁杂,对正常的生产运行影响较大｡对此有采取MBR  工艺的污水处理厂做了改进,如设计了在线药剂反洗系统或净水反洗系统等｡

3 MBR 工艺的膜组污染控制

3.1 膜组污染控制的4 个方面

一般情况下, 膜组的污染控制主要从4 个方面考虑:废水的预处理､膜本身的性质､活性污泥的性质以及MBR  的运行条件,四者相互影响,共同决定膜组的运行状况｡废水预处理可以直接改善水的状况,减少悬浮物及其他污染物含量,从源头上降低膜组污染的速率;  膜材质决定了膜的亲水性和膜孔隙率,膜孔的尺寸则会影响膜压差的大小;反应器的构造与错流速率(CFV)将影响到活性污泥中胞外聚合物(EPS)的生成､污泥絮体结构和大小以及溶解物的性质;MBR  中的HRT/SRT 则直接影响到污泥的浓度和EPS 的形成与生长〔6〕｡膜污染的影响因素如图5 所示｡

3.2 预处理措施

粗､细格栅是控制膜组污染的第一道措施,粗格栅､细格栅栅孔尺寸分别为15､5  mm｡由于石化废水本身固体悬浮污染物含量较少,经过格栅处理后,废水中的悬浮污染物可去除80%以上,避免了这些污染物在膜组件内部蓄积｡在实际运行中发现,膜组件内部固体悬浮物较少,膜丝呈现垂顺状,没有出现处理生活废水后的雨伞状乍起｡

3.3  膜材质对膜组污染控制的影响

该厂采用的膜材质为聚偏氟乙烯(PVDF),具有优良的化学稳定性､耐辐射性和耐热性,但这种材质疏水性极强,易产生吸附污染,维护保养成本较高,限制了其在污水处理中的大规模应用｡该厂在实际运行中发现,在膜压差处于高位时,膜丝表面形成了污泥滤饼层,大量膜丝被滤饼黏连在一起,使得内部膜丝不能起到过滤污水的作用,  为了维持设定的产水量,膜丝就会被施以更大的过膜压力,使膜丝黏连情况更加严重, 最后只能通过人工清理加化学药剂清洗的方式去除滤饼层,  以恢复整个膜组的过水通量｡为了减弱膜的疏水性,有学者通过研究认为,可合成两亲聚合物作为添加剂与PVDF 原料共混制膜,可有效改善膜的性能〔7〕｡

3.4 污泥方面的措施

为有效控制膜组污染, 必须选择合适的污泥浓度｡MBR  工艺有利于在高污泥浓度状况下运行,因而污泥负荷较低,较低的污泥负荷,一方面可以使产生的剩余污泥量减少从而降低了处置费用,  但另一方面使得污泥龄变长｡较长的污泥龄有利于世代期较长的细菌生长(如硝化菌),但过长的污泥龄会使微生物产生出可溶性代谢产物(SMP)｡若大分子的SMP  被截留在MBR 中一方面会污染膜, 另一方面SMP 会吸附在气—水两相的界面上导致氧传递率的降低, 而小分子的SMP  则会穿过膜进入产水,导致产水水质变差｡低污泥负荷还会使污泥产生EPS,使混合液的黏度升高,  从而导致污泥的脱水性能变差,膜过滤阻力变大〔8〕｡该厂根据石化废水的性质和实际运行情况, 在膜组工作区域选择维持了不高的污泥质量浓度(3 000 mg/L  左右),以保持膜压差的平稳,并减少滤饼层的形成｡

3.5 运行条件方面的措施

该厂通过长时间的摸索和对比, 并结合水质情况和工艺系统的运行状况, 主要采取了如下几项措施:(1)在约1 000 m3 的膜组工作区内,安装了A､B､C  3 个膜组,避免过高的装填度;(2)在满足生产要求的前提下,对每个膜组设定合适的膜通量,使用年限较长的A､B 膜组设定产水量为40 m3/h,年限较短的C  膜组产水量为60 m3/h;(3)保持稳定的污泥浓度,3 000 mg/L 左右,并及时更新污泥,防止EPS  和丝状菌的大量产生;(4)保持较大的曝气量,单个膜组件曝气量为5~6 m3/h,  以确保池内水体的高度紊动,控制滤饼层在膜丝表面的形成;(5)每个产水周期停止产水1  min,以利于膜丝在扰动水流的作用下抖落吸附在表面的污染物;(6)定期对膜组进行离线化学药剂清洗工作,以彻底清除膜丝表面污染物,恢复初始膜压差｡

4 结论

(1)为了适应进水质和量的变化,在确保产水达标排放的基础上, 通过不断优化调整MBR 运行参数,既可以提高工艺系统处理能力,又能够降低生产成本,是MBR  工艺运行管理的核心内容｡

(2)采取合适的膜组污染控制措施是确保MBR工艺系统长时间稳定运行的基础,  在运行参数调整的同时,务必要考虑到对膜组污染的影响,如果调整后的参数加快了膜组的污染, 又不能通过管理和技术手段使之减缓和恢复,则不能采用,反之则可行｡

(3)使用MBR  工艺处理石化废水具有稳定､高效的特点,具有传统工艺所无法比拟的优点,如污泥浓度高､产水水质好､抗冲击能力强等,是处理类似工业废水的有效方法。

延伸阅读：

【石化】石油化工污水处理技术的应用与分析