摘要：采用MBR處理化工廢水終端出水，對膜處理調試及運行階段遇到的問題提出相應的解決方法，可使出水COD<60 mg／L，并達到江蘇省《化學工業(yè)主要水污染物排放標準》(DB 32／939-2006)的規(guī)定，出水回用至循環(huán)水裝置。

關鍵詞：化工廢水,膜生物反應器,污水回用

金陵石化公司化工一廠污水處理裝置接收酸性化工廢水和堿性化工廢水，其廢水成分比較復雜，主要為苯甲酸、單酯酸鹽等。原來處理后出水COD≤ 100 mg／L，為了達到江蘇省《化學工業(yè)主要水污染物排放標準》(DB 32／939-2006)的規(guī)定，實現零排放，該廠于2007年在原有裝置基礎上進行了部分改造，以2套CAF渦凹氣浮設備替代原氣浮裝置，并增加 1套MBR處理系統(tǒng)，改造后工藝運行1 a多來取得了很好的經濟效果。

1 工藝介紹

1．1 工藝流程

現有工藝流程見圖1。

1．2 廢水水量及排放標準

整套裝置設計廢水處理能力為45 t／h，MBR設計處理量為40 t，h，設計進出水水質指標見表1。

1．3 MBR 工藝

首先用活性污泥去除水中可生物降解的有機污染物、氨氮．然后用膜將凈化后的水和活性污泥進行固液分離，分離后的水達到回用要求并回用到生產工藝．活性污泥被截留在生化系統(tǒng)中繼續(xù)降解有機污染物和氨氮。

MBR中所用的膜為中空絲膜，膜的孔徑在 0．4 m左右，能夠截留住活性污泥及絕大多數的懸浮物。達到凈化水質的目的。膜組件底部設有沖洗膜的曝氣裝置，一定強度的空氣不斷對膜進行抖動，既起到為生物供氧的作用，又防止活性污泥附著在膜的表面造成膜的污染。膜區(qū)出水采用泵負壓抽吸，截留的污泥由泵輸送回流至MBR的厭氧區(qū)部分。

MBR工藝的特點：(1)用膜分離技術取代活性污泥二沉池，作為處理單元中富集生物的手段，幾乎所有微生物都被截留在反應器內，生物種群非常豐富，生化處理效率很高。(2)膜分離使污水中的大分子難降解成分在體積有限的生物反應器內有足夠的停留時間，大大提高了難降解有機物的降解效率。 (3)反應器在高容積負荷、低污泥負荷、長泥齡下運行，基本可以實現無剩余污泥排放。并且污泥濃度可根據生化處理需要進行調整．確保污泥的高濃度、高活性。(4)可有效抑制絲狀菌生長，控制污泥膨脹和生物泡沫。(5)生物相啟動快，生物降解徹底，抗沖擊能力高．處理效率達95％以上，出水COD<50 mg／L。(6)處理設施緊湊、占地面積小、運行費用低、自動化控制程度高，可最大限度地減少人為因素的影響。

2 改造部分

2．1 氣浮

原工藝采用兩級溶氣氣浮法．整池溶氣不均。自動化程度較差，油與固體懸浮物去除效果較差。為此將兩級溶氣氣浮系統(tǒng)全部改造為CAF渦凹氣浮系統(tǒng)。CAF渦凹氣浮系統(tǒng)摒棄了過去溶氣氣浮系統(tǒng)中的壓力溶氣罐、電耗很高的空壓機、循環(huán)泵及易堵塞的噴嘴或釋放器，具有結構簡單、設備整體性好、占地小、能耗低、操作維修簡單、去除率高、無噪音、安裝方便等優(yōu)點。CAF系統(tǒng)主要由曝氣區(qū)、氣浮區(qū)、回流系統(tǒng)、刮渣系統(tǒng)及排水系統(tǒng)等幾部分組成．一級氣浮在原氣浮池內安裝1臺防爆曝氣機及支撐系統(tǒng)，增加曝氣室及回流管，增加1臺刮渣機，反應池設二級攪拌。二級氣浮由于池容較小，最大處理量只能達30 m ，為此新上1套混凝反應池和1套全自動PAM加藥裝置。

2．2 MBR

原有B好氧池共8格，改造后將這8格重新分區(qū)，并對設備進行了相應調整，8格分為厭氧(A)區(qū)、好氧(O)區(qū)、膜區(qū)三部分。其中第1、第2格為A區(qū)，設有2臺潛水攪拌器；中間5格為O區(qū)，O區(qū)采用原羅茨風機供風，池底設有Irr專利高效充氧器進行空氣攪拌，每格分3排共安裝384個曝氣盤；最后 l格改為MBR區(qū)，增加膜組件8組，7用1備對廢水進行微濾處理。原B好氧池采用軟管曝氣，由于各格間曝氣不均勻．即使在同一格內也存在同樣的問題，使得活性污泥因缺氧而抑制了活性，影響了污水出水 為此使用I rr專利高效充氧器代替軟管曝氣。采用先進的MBR處理工藝后，出水可滿足循環(huán)水的回用標準。

3 調試

氣浮部分經單機設備試車運行穩(wěn)定后進行工藝調試。整個調試過程歷時30 d。為更好地去除油及固體懸浮物，選擇絮凝劑至關重要，經比選最后確定最佳絮凝劑為質量分數10％的聚合氯化鋁，助凝劑為相對分子質量>1．2x10 的陽離子聚丙烯酰胺，其溶液質量分數為0．5％ ，兩者投加質量比為1．2：1，處理后 COD去除率由原來的15％左右提高至25％左右。

MBR系統(tǒng)的調試主要分為接種馴化、提負荷運行和連續(xù)穩(wěn)定運行三個階段。調試過程歷時約50 d。由于活性污泥法中的菌膠團有一個生長過程，為了使馴化初期的微生物更好地生長，可將原系統(tǒng)三級好氧、水解好氧、A厭氧中的部分污泥和污水引入MBR 的A區(qū)．同時引入部分自來水、防控水池中的生活污水、本裝置內的假凈水，待水位高過0區(qū)曝氣盤后開始曝氣．同時啟動回流泵進行循環(huán)。按m(C)：m(N)： m(P)=100：5：1向各反應池投加面粉、尿素、磷酸鹽等營養(yǎng)物質，并補充大量的有機肥(大糞)。由于開始時的污泥量嚴重不足．為了縮短污泥的馴化期，經過比選，采用污泥類型相近的儀征化纖的污泥進行接種。同時在A區(qū)通入蒸汽以保證菌種合適的生長溫度。當反應池液位高過膜區(qū)時，啟動膜區(qū)曝氣。當池容達 70％后停止進水。每天按同等數量連投10 d污泥和營養(yǎng)物，控制水溫在25 c《=左右。觀察結果顯示，污泥活性每日增強．10 d后污泥菌膠團明顯增大，絮狀物和水中后生動物明顯增多．視為馴化階段結束。

第1 1天開始少量進低濃度的污水(按設計量的 10％)，同時投加營養(yǎng)量漸漸減少，第l2天開始出水。由于進水濃度較低，出水符合排放標準。一星期后提高進水量至設計量的20％，漸漸增加至設計進水量的80％，此時進水濃度為設計值的50％，連續(xù)運行10 d后，慢慢提高進水濃度至設計值。調試開始一個月后少量排泥。提負荷階段每隔4 h測定1次進、出水的COD、pH，并控制池內曝氣量，保證池中 DO質量濃度為2～4 mg／L。大約經過3個階段的負荷提高．在30 d后整個系統(tǒng)達到設計要求并開始連續(xù)穩(wěn)定運行。這與設計合適的調試方案和MBR運行操作易于掌握和生物相啟動快有關。

4 運行管理

如何延長膜的使用壽命和提高膜的通透量，一直是MBR在實際運用中必須解決的主要問題。其中加強工藝管理是最主要的手段之一。

4．1 COD的控制

不同的水質影響膜通透量的因素也不同。該工藝對MBR的進水COD要求嚴格，這就需要前期氣浮和生化部分處理效果達到設計要求，保證各部分水質濃度的相對穩(wěn)定，特別是原水水質的相對穩(wěn)定。為此在調節(jié)池中增加了多點進水和多點回流布水。同時增加了 l臺風機，使1 200 m 池容的調節(jié)池內COD基本在 3 500 mg／L左右。各生化部分COD去除率在60％左右，B厭氧進水COD控制在400 mg／L以下。

4．2 機械雜質及懸浮物的清除

由于廢水成分復雜，有機物濃度高，缺乏N、P 等營養(yǎng)元素，在實際運行時，除引入生產區(qū)域內的生活污水外，還人工投加有機糞。這兩部分水在進入污水系統(tǒng)時均加裝過濾網，同時在B厭氧池進、出水口和MBR膜區(qū)入水口也分別加裝過濾網．并定期清理。系統(tǒng)內的懸浮物采用兩級氣浮處理，控制 PAC和PAM的加入量，及時排走多余的污泥。

4．3 膜面污染的解決方法

污染物質的分子直徑不同．造成膜污染的機理也不同。一些分子直徑小于膜孔徑的物質被吸附在膜孔的表面造成膜孑L內壁的堵塞．而分子直徑與膜孔徑相近的物質易發(fā)生膜孔的阻塞，當顆粒分子直徑大于膜孑L徑時，會使膜的一側表面和接近表面的物質濃度增加．形成濃差極化而生成凝膠層或濾餅層。針對這種情況，在實際運行過程中采用以下幾種方法消除污染。

4．3．1 空曝

正常情況下MBR膜出水時操作壓力為負壓。一旦出現正壓，其出水量將會大降低。此時可采用停止出水，關閉出口閥，維持正常曝氣1～2 h，通過曝氣抖動膜絲，消除膜層表面的濾餅層的方法。

4.3．2 定期清洗

清洗種類和頻次見表2。

4．3．3 出水量恒定

每組膜存在臨界通量，當實際采用的膜通量低于臨界膜通量時，膜過濾壓力保持平穩(wěn)且膜污染可逆；相反，如果膜過濾壓力迅速上升而不能趨于穩(wěn)定，膜污染的可逆性下降。為此操作過程中應控制出水量恒定不變(40 m )。當液位較低時，停止出水進行空曝。

4．3．4 合理曝氣

曝氣除了為微生物供氧外．還使上升的氣泡產生水流來清洗膜表面和阻止污泥聚集，保持膜通量穩(wěn)定，因此曝氣量較高，通常曝氣高度大約在l0～ 20 cm，MBR膜池液位高度在膜支架之上70--100 cm。

4.3．5 適宜的反應溫度

溫度每升高l℃可引起膜通量增加2％ ．這主要是由于溫度變化引起污泥混合液的黏度的變化產生的。通?？刂扑疁?5～30℃。

工藝改造運行1 a多來，通過以上的工藝管理， MBR的各項指標：沉降指數60％～80％、污泥質量濃度3 000～5 000 mg／L、DO質量濃度2～4 mg／L． COD去除率>97％。

5 設施運行監(jiān)測結果

調試于2007年10月開始．2007年l2月達到穩(wěn)定運行，其COD去除率在97．2％～99．1％。2008年實際運行效果見表3。

6 技術經濟指標及環(huán)境效益分析

在污水連續(xù)運行平穩(wěn)后，2007年l2月對污水裝置進行標定，歷時3 d。處理化工廢水量為2 576 t，調節(jié)池COD 2 558～4 660 m L，裝置出水COD為21～ 51 mg／L。污水處理能力平均達36 t／h，排放水平均 COD為40．3 mg／L，運行成本為15．75元／t(不含人工成本、維修費及折舊費)。其中污泥：14 000元；新鮮水：185 t~2．30元／t=425．5元；供水廢水：800 tx0．9 元／t=720元；電：10 440 kW ·h×0．5元／(kW ·h)= 5 220元；蒸汽：51 t~136元／t=6 936元；大糞：42 擔×15元／擔=630元：絮凝劑堿式氯化鋁：0．125 t× 1 965．81元／t=245．73元；聚丙烯酰銨：0．025 t× 36 75Z14 fvA=918．8元；純堿：5 t)(846．15元^ 230．75 元；尿素：O．1 t~2 237．17元／t=223．72元：磷酸二氫胺：O．05 t~9 500元~=475元：殺菌劑：0．05 tx24 000 元h=l 200元：片堿：O．05 tx3 500元／t=175元：次氯酸鈉：0．1 tx3 200元／t=320元：面粉：1 tx4 000元／t= 4 000元：檸檬酸：0．1 tx8 500元／t=850元。成本： 40 570．5／2 576=1 5．75元／t MBR膜出水經殺菌后直接回用至循環(huán)水裝置作為主裝置的冷卻水，2008年回用水量>9萬t，節(jié)約新鮮水帶來的直接經濟效益為20多萬元。 2008年污水處理減少COD總排放量788 t，有效地減少了環(huán)境的污染。

7 小結

(1)MBR能有效地處理終端化工廢水，使出水 COD<60 mg／L，可連續(xù)穩(wěn)定達到江蘇省《化學工業(yè)主要水污染物排放標準》(DB 321939-2006)。

(2)廢水出水水質達到了2008年版《中國石油化工集團公司工業(yè)水管理制度》回用水標準：濁度≤ 10．0 mg／L，電導率≤1 200~S／cm，pH 6．5-9．0，COD。≤ 60 mg／L。

(3)由于化工廢水中酸堿廢水COD較高，為了保證MBR膜出水連續(xù)穩(wěn)定達標，一定要加強預處理和生化部分運行管理，以保證B好氧部分進水 COD<400 mg／L。

(4)MBR膜通量的大小直接影響出水水質，一定要保持B好氧部分污泥有良好地活性，充足的曝氣量，適當的水溫，有效的清洗等。

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