MBR工藝在含油廢水處理中的應(yīng)用

1、中外能源第5期SINO-GLOBALENERGY·115·MBR工藝在含油廢水處理中的應(yīng)用馮超群，魏強(qiáng)，王鋒(中國(guó)石油長(zhǎng)慶石化公司，陜西咸陽(yáng)712000)摘要膜生物反應(yīng)器(MembraneBio-Reactor，簡(jiǎn)稱MBR)處理工藝是在真空泵和產(chǎn)水泵的抽吸作用下，利用膜箱上的中空纖維，對(duì)生化池的懸浮混合液進(jìn)行固液分離；利用膜的選擇透過性產(chǎn)水，在生化池中實(shí)現(xiàn)生物富集，生物處理效率大幅提高。截留的活性污泥以300%400%的回流比回流至生化缺氧池，膜箱內(nèi)設(shè)有曝氣裝置，既能對(duì)膜進(jìn)行氣水振蕩清洗，保持膜表面清潔，又能繼續(xù)在該段提供好氧微生物降解所需的氧氣。該工藝具有高效的固液分離作

2、用，出水中懸浮物等固體雜質(zhì)含量很低；反應(yīng)器污泥濃度高、容積負(fù)荷高，系統(tǒng)產(chǎn)泥量少；反應(yīng)器內(nèi)生物種群豐富，污染物去除效率高；系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，占地面積小，操作簡(jiǎn)單，易于擴(kuò)展，可實(shí)現(xiàn)全程的自動(dòng)化控制。以MBR與A/O(缺氧/好氧)組合工藝為對(duì)象，研究其運(yùn)行特性及維護(hù)要點(diǎn)。應(yīng)用結(jié)果表明，在工藝控制平穩(wěn)情況下，MBR處理效果明顯優(yōu)于A/O工藝，處理后的污水能夠直接回用，或進(jìn)一步深度處理后回用。關(guān)鍵詞MBR去除率生化池固液分離廢水處理1前言煉油生產(chǎn)產(chǎn)生的廢水水質(zhì)復(fù)雜，可生化性較差，處理難度大。僅用傳統(tǒng)的活性污泥法工藝處理，其出水水質(zhì)雖然基本滿足國(guó)家的排放標(biāo)準(zhǔn)，但無法直接回用，造成企業(yè)對(duì)新鮮水的需求量較大

3、，企業(yè)面臨著一邊大量排放廢水，一邊新鮮水源不足的境況。水資源的短缺，直接制約了企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。流至生化缺氧池，膜箱內(nèi)設(shè)有曝氣裝置，既能對(duì)膜進(jìn)行氣水振蕩清洗，保持膜表面清潔，又能繼續(xù)在該段提供好氧微生物降解所需的氧氣。MBR工藝特點(diǎn)如下：具有高效的固液分離作用，出水中懸浮物等固體雜質(zhì)含量很低；反應(yīng)器污泥濃度高、容積負(fù)荷高，系統(tǒng)產(chǎn)泥量少；反應(yīng)器內(nèi)生物種群豐富，污染物去除效果好，去除效率高；2008年，長(zhǎng)慶石化公司對(duì)原有生化系統(tǒng)(A/O工藝)進(jìn)行改造，改造工藝采用先進(jìn)的膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，占地面積小，操作簡(jiǎn)單，易于擴(kuò)展，可實(shí)現(xiàn)全程的自動(dòng)化控制。(MembraneBio-Reactor，

4、簡(jiǎn)稱MBR)處理工藝。MBR是一種新型的污水生化處理系統(tǒng)，它是傳統(tǒng)生物處理技術(shù)與膜分離技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。該工藝處理后的污水能夠直接回用，或經(jīng)進(jìn)一步深度處理后回用，可以最大限度地減少企業(yè)污水排放量，降低受納水體的環(huán)境負(fù)荷，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。MBR廢水處理工藝流程如圖1所示。生產(chǎn)廢水鼓風(fēng)機(jī)污泥回流鼓風(fēng)機(jī)膜生物反應(yīng)器硝態(tài)液回流污泥回流二沉池初級(jí)再生水回用系統(tǒng)回用至生產(chǎn)區(qū)域消防系統(tǒng)監(jiān)測(cè)池傳統(tǒng)處理工藝(隔油、浮選、生化)氧化塘出水2MBR技術(shù)簡(jiǎn)介MBR工藝原理是在真空泵和產(chǎn)水泵的抽吸作用下，利用膜箱上的中空纖維，對(duì)生化池的懸浮混合液進(jìn)行固液分離；利用膜的選擇透過性產(chǎn)水，在生化池中實(shí)

5、現(xiàn)生物富集，使得生物處理效率大幅度提高。由于膜的高效截留作用，使泥水達(dá)到良好的分離，截留的活性污泥以300%400%的回流比回RO裝置圖1MBR廢水處理工藝流程作者簡(jiǎn)介：馮超群，助理工程師，2007年畢業(yè)于寧夏大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)，目前主要從事含油廢水的處理回用和污水廠廢氣治理工作。E-mail：fengcq-cs中外能源·116·SINO-GLOBALENERGY2011年表2膜區(qū)進(jìn)水水質(zhì)項(xiàng)目第16卷長(zhǎng)慶石化公司在原有工藝基礎(chǔ)上增加的膜生物反應(yīng)器，主要由膜系統(tǒng)、產(chǎn)水系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)、污泥系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)構(gòu)成。改造將原有一組好氧池分成膜池1與膜池2對(duì)稱的兩個(gè)系列

6、，可同時(shí)運(yùn)行，也可單獨(dú)運(yùn)行。部分設(shè)計(jì)參數(shù)見表1，設(shè)計(jì)膜區(qū)進(jìn)水主要水質(zhì)指標(biāo)見表2。表1MBR工藝參數(shù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)處理能力/(m·h)33-1-1進(jìn)水水質(zhì)pH值CODcr/(mg·L-1)BOD/(mg·L)油含量/(mg·L-1)氨氮含量/(mg·L-1)-16910010323MBR運(yùn)行效果分析備注遠(yuǎn)期400共12套參數(shù)30025PVDF中空纖維580019.324300060003.1各階段處理水質(zhì)情況MBR裝置投運(yùn)以來，運(yùn)行平穩(wěn)，在上游水質(zhì)波動(dòng)不大的情況下，系統(tǒng)對(duì)廢水中各種污染物均有較高的去除率，處理后出水各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到預(yù)期目標(biāo)?，F(xiàn)取2009年

7、12月1日至2010年3月31日運(yùn)行數(shù)據(jù)平均值為依據(jù)進(jìn)行說明。預(yù)處理各階段水質(zhì)變化情況見表3。單套產(chǎn)水能力/(m·h)膜材質(zhì)MBR有效容積/m3總水力停留時(shí)間/h好氧區(qū)DO/(mg·L-1)污泥濃度/(mg·L-1)MBR膜池有效容積700遠(yuǎn)期14.5表3各階段水質(zhì)變化數(shù)據(jù)項(xiàng)目原水水質(zhì)隔油出水氣浮出水缺氧池好氧池監(jiān)測(cè)池mg/LMBR產(chǎn)水42.120.620.460.070.02103.241.1361.351.281.540.130.04COD氨氮油含量硫化物揮發(fā)酚695.887.69136.269.599.49435.229.6954.6513.1312.413

8、34.9712.2121.398.511.36247.54.21注：MBR產(chǎn)水?dāng)?shù)據(jù)中COD<30mg/L，按等于30mg/L計(jì)算。由表3可以看出，在預(yù)處理系統(tǒng)運(yùn)行良好的情況下，MBR系統(tǒng)產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定，且產(chǎn)水的各項(xiàng)指標(biāo)明顯優(yōu)于傳統(tǒng)A/O工藝出水指標(biāo)。4.1防止高濃度污水沖擊采用MBR技術(shù)處理煉化廢水效果顯著，但運(yùn)行過程中需注意高濃度污水對(duì)系統(tǒng)的沖擊，尤其是進(jìn)水油含量不能超過3mg/L。如若受到?jīng)_擊，要及時(shí)切出MBR系統(tǒng)，防止對(duì)其膜組件造成不可逆的污染傷害。截至目前，長(zhǎng)慶石化MBR系統(tǒng)共切出3次實(shí)施保護(hù)，切出后處理污水進(jìn)入二沉池沉淀分離，MBR系統(tǒng)采取悶曝措施，定時(shí)執(zhí)行反洗、產(chǎn)水程序，待水質(zhì)

9、恢復(fù)時(shí)繼續(xù)投運(yùn)。3.2MBR產(chǎn)水水質(zhì)情況分析由表4可以看出，經(jīng)過與MBR組合的工藝處理，出水COD均達(dá)到約40mg/L，出水氨氮均小于1mg/L；與表3中原水水質(zhì)對(duì)比，平均去除率達(dá)到94.23%，氨氮去除率達(dá)到89.34%；對(duì)硫化物、油、揮發(fā)酚的去除率也分別達(dá)到了99.69%、99.61%、99.79%，顯示出非常好的處理效果；有研究表明，膜生物反應(yīng)器在進(jìn)行傳統(tǒng)反硝化的同時(shí)，存在著不同程度的短程硝化反硝化和同步硝化反硝化現(xiàn)象1，因此MBR系統(tǒng)對(duì)氨氮也具有較高的去除率。4.2控制好預(yù)處理廢水處理過程中，預(yù)處理的效果直接關(guān)系到后續(xù)的處理難度和處理效率。維持隔油池、氣浮池平穩(wěn)運(yùn)行，是保證生化系統(tǒng)完好

10、運(yùn)行的重要前提。好的生化工況是MBR系統(tǒng)產(chǎn)水水質(zhì)的保障。生產(chǎn)過程中，生化池溶解氧量應(yīng)控制在24mg/L之間；因工業(yè)廢水大多缺磷，根據(jù)營(yíng)養(yǎng)比情況，定期、定量添加磷肥，并根據(jù)污泥濃度變化，及時(shí)排出剩余污泥，以保持生物相的良好生長(zhǎng)。需注意防止污泥發(fā)生非絲狀菌膨脹，膨脹會(huì)引起胞外聚合物的濃4運(yùn)行維護(hù)實(shí)際生產(chǎn)中，MBR系統(tǒng)的高效運(yùn)行直接關(guān)系到企業(yè)污水回用率的大小，裝置運(yùn)行中存在的某些問題，可能會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)水量、或者對(duì)MBR系統(tǒng)本身造成影響?，F(xiàn)將實(shí)際生產(chǎn)中遇到的問題進(jìn)行總結(jié)，并提出相應(yīng)對(duì)策，以保障MBR系統(tǒng)的高效運(yùn)行。第5期馮超群等.MBR工藝在含油廢水處理中的應(yīng)用·117·度上升2，導(dǎo)

11、致膜組件產(chǎn)水水質(zhì)變差、膜通量下降。表42010年MBR產(chǎn)水水質(zhì)情況mg/L采樣時(shí)間COD氨氮油含量硫化物揮發(fā)酚03-0152.20.1170.190.180.00703-02<300.1230.1010.120.03803-03<30未檢出0.086未檢出0.0103-0442.60.070.61未檢出0.01403-0541.80.0140.647未檢出0.00303-06<300.0250.103未檢出0.01703-0732.8未檢出0.111未檢出0.01303-0827.2未檢出0.124未檢出0.01403-0944.7未檢出0.086未檢出0.01403-106

12、1.4未檢出0.121未檢出0.01203-1134.91.5960.1未檢出0.01503-1234.84.5861.2940.060.01103-1333.85.6570.09未檢出0.0103-1430.90.0531.069未檢出0.01103-1534.8未檢出0.095未檢出0.02303-1643.60.4350.133未檢出0.02803-17911.7028.043未檢出0.01203-19<30未檢出0.093未檢出0.00803-2052.90.0950.0830.490.00803-2253.90.4070.161未檢出0.02403-23<300.4440

13、.104未檢出0.02603-2444.30.1060.102未檢出0.01903-2546.80.0420.094未檢出0.01203-2636.70.192未檢出未檢出0.03303-27<300.0451.01未檢出0.03203-2837.60.4910.159未檢出0.01903-29<305.0930.288未檢出0.01703-3032.22.6080.266未檢出0.01903-3143.5未檢出0.101未檢出0.008平均值40.150.820.530.030.02注：18日和21日未取樣分析。4.3控制最佳運(yùn)行參數(shù)在運(yùn)行過程中，需進(jìn)一步摸索系統(tǒng)的最佳運(yùn)行參數(shù)，

14、嚴(yán)格控制生產(chǎn)過程，避免超量產(chǎn)水或超時(shí)產(chǎn)水情況的發(fā)生，定期執(zhí)行反洗、化學(xué)清洗程序，從而提高膜元件的使用壽命，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)高效運(yùn)行。4.4設(shè)備維護(hù)及保養(yǎng)運(yùn)行中需注意對(duì)一些關(guān)鍵設(shè)備、儀表進(jìn)行維護(hù)和檢查，因?yàn)镸BR系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化程度很高，自保條件限制較多，儀表或者關(guān)鍵設(shè)備故障容易引起長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)。長(zhǎng)慶石化MBR系統(tǒng)運(yùn)行以來，因設(shè)備故障原因多次停運(yùn)，遇到情況如下：產(chǎn)水泵氣動(dòng)閥門閥板發(fā)生故障，無法正常開關(guān)，產(chǎn)水量“低低”，導(dǎo)致系統(tǒng)自保，后更換閥板后恢復(fù)正常；產(chǎn)水管抽真空泵故障，更換后恢復(fù)正常；真空泵底部氣動(dòng)U-PVC球閥閥芯開關(guān)頻繁，導(dǎo)致該閥芯損壞，更換球閥后恢復(fù)正常；污泥回流泵機(jī)封故障，有污泥刺出，嚴(yán)重影響周

15、圍環(huán)境，停車更換機(jī)封后恢復(fù)正常；固定膜箱不銹鋼螺栓蝕損，導(dǎo)致膜箱傾斜，拉裂U-PVC產(chǎn)水管，系統(tǒng)因產(chǎn)水量低低無法啟用，更換螺栓、產(chǎn)水管后恢復(fù)正常；膜箱檢修時(shí)，發(fā)現(xiàn)膜絲上有大量傘流式曝氣器殘片，清理完成后，在膜池進(jìn)口處增加過濾網(wǎng)，防止雜物劃破膜絲，影響產(chǎn)水水質(zhì)。4.5MBR停車保護(hù)措施系統(tǒng)停車時(shí)間在8h以內(nèi)的，系統(tǒng)保證曝氣攪動(dòng)即可。若裝置停車時(shí)間較長(zhǎng)，應(yīng)定時(shí)執(zhí)行產(chǎn)水和反洗程序，如不能自動(dòng)執(zhí)行，可實(shí)施手動(dòng)操作，防止因長(zhǎng)時(shí)間停車引起膜元件的不可逆污染。如果不能執(zhí)行以上操作，可根據(jù)廠家提供的操作手冊(cè)，采取藥液保護(hù)，亦可有效防止膜元件受到污染。檢修過程中，膜池?zé)o液位時(shí)，需在膜箱頂部保持噴淋，讓膜元件濕潤(rùn)

16、，防止其受損。4.6MBR系統(tǒng)泡沫解決方法因MBR膜池內(nèi)污泥濃度較高，池內(nèi)容易產(chǎn)生大量生物泡沫，可采取水力消泡的方法，在反應(yīng)器上方安裝噴頭，用MBR反應(yīng)器出水或其他回用水，對(duì)反應(yīng)池上部進(jìn)行噴淋，控制膨脹污泥和泡沫對(duì)反應(yīng)器的危害，這一措施目前應(yīng)用效果良好。5結(jié)語(yǔ)使用過程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)MBR設(shè)施的運(yùn)行管理，摸索適宜的控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高效運(yùn)行。長(zhǎng)慶石化的應(yīng)用實(shí)踐證明，傳統(tǒng)的A/O工藝與膜生物反應(yīng)器技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)用于含油廢水處理，原水通過隔油、浮選預(yù)處理，MBR系統(tǒng)對(duì)廢水中各種污染物均具有很高的去除率。其出水可以回用至消防系統(tǒng)，或作為反滲透等深度水處理裝置的原水，對(duì)于企業(yè)減少污染物排放、降低水耗非常

17、重要，是企業(yè)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要技術(shù)保障。同時(shí)，膜生物反應(yīng)器技術(shù)具有自動(dòng)化程度高、易于改造、易于擴(kuò)展等特點(diǎn)，在具有類似特點(diǎn)的工業(yè)廢水處理領(lǐng)域，其應(yīng)用價(jià)值不可低估。中外能源·118·SINO-GLOBALENERGY2011年第16卷參考文獻(xiàn)：1林豐，張林生.MBR脫氮工藝的研究進(jìn)展J.污染防治技術(shù)，2003，16(4)：42-44.2高春娣，彭永臻，王淑瑩.磷缺乏引起的非絲狀菌活性污泥膨脹J.中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2002，22(1)：40-43.(編輯劉燕)TheApplicationofMembraneBio-ReactorinRefineryWastewaterTreat

18、mentFengChaoqun，WeiQiang，WangFeng(PetrochinaChangqingPetrochemicalCompany，XianyangShaanxi712000)AbstractMembraneBio-Reactor(MBR)technologyuseshollowfiberonthemembranetanktoseparatesolidsandliquidofsuspendedliquidmixtureinabiochemicalreactiontankthroughthepumpingactionofvacuumpumpsandwaterproductionp

19、umps.Itutilizestheselectivepermeabilityofmembranetoproduceeffluentandachievebiologicalconcentrationinthebiochemicalreactiontank，greatlyraisingtheefficiencyofbiologicaltreatment.Theactivesludgetrappedflowsbacktothebiologicalanoxictankatarefluxratioof300%-400%.Insidethemembranetankisinstalledanaeratin

20、gapparatus，whichcancleanthesurfaceofthemem-branewithwaterandgasbymeansofoscillationontheonehandandontheotherhandsupplyoxygenneededinthedegradationofaerobe.Thistechnologycanefficientlyseparatesolidandliquidandtheeffluentitproducescontainsverylowcontentsofsolidimpuritiessuchassuspendedmatters.Theconce

21、ntrationofsludgeinthereactorishigh，thevolumetricloadishighandsludgeoutputofthesystemislow.Thereactorhasrichbiologicalpopulationsinitandhasahighrateofremovalofpollutants.Thesystemusesamodulardesignanddoesnotrequirealargelandarea.Itiseasytooperateandexpandandallowswhole-processautomatedcontrol.ThisarticlestudiestheoperationalcharacteristicsoftheMBRandA/Ointegratedtechnolo-gyandkeypointsofmaintenance.Applicationresultsshowthatifprocesscontrolisstable，MBRstreatmenteffec