膜过滤污水回用实际运行中出现的问题及对策

深度处理橡胶污水对超滤膜污染问题及其性能恢复

邹君峰

摘要：对以丁苯橡胶污水为主导超滤系统超滤膜污染问题进行了分析，初步认定是以有机溶融态橡胶胶体、生物粘泥及无机药剂聚合物的综合污染，而复杂水质溶融胶特性、预处理的不完善、杀菌措施不够是导致膜污染的主要原因，最后提出解决办法和应对措施。

关键词：超滤膜 膜污染 橡胶污水 化学清洗

某大型石化联合装置污水处理场“超滤--反渗透”膜过滤系统设计规模处理水量为380m3/h，采用均质/混凝沉淀/超滤/反渗透处理工艺，回用水系统的处理来水为循环水场排污水。2008年开始设计、2012年4月建成中交，6月完成通水调试，8月成功实现污水处理达标回用。污水产水作为循环水场补充水源，实现工业回用。

某大型石化联合装置乙烯联合生产区生产生活用水以抚顺浑河大伙房水库为水源，水库水质较好。从水库取水后经加压泵站送到石油二厂，再到热电厂，在热电厂根据生产需要二次处理分为三类，分别是高压生产水、低压生产水和生活水二次加压送到乙烯联合生产区。低压生产水作为循环水场补水，用量较大；高压生产水为热电厂二次加压共往生产装置冲洗用水，再者就是经处理并二次加压的生活用水。因浑河大伙房水库为辽宁沈阳市、大连市等主要城市生活水水源地，随城市发展，水资源日益紧缺，化工企业尤为水资源消耗大户，为节约水资源，变废为宝，某大型石化联合装置乙烯联合生产区设计时，响应国家号召，污水场全面考虑了环保优先、节能减排、污水回用，可持续发展等理念。

某大型石化联合装置乙烯联合生产区净水装置区有三个污水处理单元，分别是650m3/h处理能力的生产生活废水处理2501单元、380m3/h处理能力的循环排污清净下水处理2502单元、150m3/h处理能力的乙烯废碱液及反渗透浓水处理2503单元。处理对象为乙烯联合生产区共乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、丁苯橡胶及芳烃8套生产装置，以及空分空压、循环水、污水、罐区、火炬、仓库、汽车火车装卸站、变电站等13套辅助装置的生产生活排污水。

2501单元生产生活废水处理工艺流程为“调节除油罐-气浮机-A/O-二沉池

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-BAF-多介质过滤器-臭氧接触池-活性炭过滤器”，初步设计产水回用，因主导污水为丁苯橡胶污水，占总来水水量60%，经处理后活性炭产水浊度、COD、氨氮、总磷指标如下：

名称 平均值 最大值 最小值

2502单元为超滤反渗透处理单元，核心部分为“超滤-反渗透”处理系统。4组超滤、4组反渗透，超滤采用陶氏2860型超滤膜，单组设计处理能力105m3/h，采用立式“4-9”排列，每组36只；反渗透采用陶氏反渗透膜，一级两段设置，采用6米长膜组件按照10-5排列，每组90只。目前，由于装置初始开工，热负荷不够，循环排污清净下水水量不稳定，通常不足100 m3/h，导致2502单元不能连续运行，超滤处理水量为140m3/h，反渗透处理水量为130m3/h，回收率70%，来水量不足且水量不稳定，日常运行方式为3组超滤2组反渗透低负荷运行。为提高处理负荷，提高回用水总量，节能减排，确保“超滤--反渗透”平稳运行，2013年1月末开始，将生产污水分流到“超滤-反渗透”处理单元，与多介质出水混合处理。

超滤进水水质

名称 浊度 NTU 控制指标 实际进水平均指标 最大值 最小值 ≤5 4.16 7.9 0.26 COD mg/l ≤70 55.6 92.0 17.0 SDI ≤5 未测出 未测出 未测出 NH4-N mg/l 18.4 24.8 11.5 TP mg/l 26.6 36.7 8.75 浊度 NTU 8.4 30.1 1.31 COD mg/l 66 89 19 NH4-N mg/l 10.73 21.1 1.5 TP mg/l 16.56 23.45 9.1 2502单元污水处理工艺流程如下：

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2501单元分水

进水 均质池高效澄清器多介 质过滤器碟片过滤器超滤膜单元保安过滤器反渗透膜过滤单元产水 回用

PAC PAM 1. 运行中出现的问题

净水装置“超滤--反渗透”双膜系统自2012年8月投产以来，试运行情况良好，但自从2013年1月末从2501单元分深度处理丁苯橡胶污水后，实际运行就出现诸多生产问题。除了北方特殊的冬季严寒低气温天气造成的设备、管线、仪表等防冻凝问题外，核心问题是超滤膜污堵问题，表现在以下两个方面：

1.1 从2501产水分水到超滤原水池后，超滤跨膜压差迅速升高到极限值 超滤进水浊度要求小于5NTU。2501单元产水深度处理单元活性炭产水浊度一般小于8.5NTU，与2502单元产水勾兑后，实际进水浊度小于4.2NTU，最好时浊度0.26NTU，分水量在100m3/h时，10：4比例勾兑混合后，超滤膜进出水压差从0.04MPa，3个小时就上升到0.15MPa，投自动程序控制时，当一组反洗另外两组跨膜压差甚至达到0.20MPa，超滤膜个别出现断丝现象。影响了超滤膜出水水质、运行安全和使用寿命。

1.2化学清洗效果不明显

2013年1月末从2501单元多介质活性炭产水分水前，超滤的运行方式为顺控自动运行，执行顺控程序，3组超滤按程序26min一次反洗、10h一次碱洗，72h一次酸洗，超滤运行压力非常稳定，在一组反洗时，总通量不变的情况下另外两组的跨膜压差不大于0.09MPa。分水以后，超滤膜进水压力迅速增长，为控制跨膜压差，对自动顺空程序进行人为干预，加强了酸碱在线化学清洗频率，跨膜压差到0. 15MPa时就进行一次碱、酸洗，跨膜压差压力快速从0.15 MPa降到0.105 MPa，但是不能恢复到最好的0.04MPa，产水通量也达不到160m3/h，常常

杀菌剂 盐酸 阻垢剂 还原剂

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维持在130m3/h左右，频繁的在线化学清洗效果不明显，超滤膜的跨膜压力没有降低恢复到初始水平后，采用了离线化学清洗，用PH12的氢氧化钠碱液与PH2的盐酸溶液，并配以超滤膜专用碱洗剂和酸洗剂，经过离线化学清洗跨膜压差降至0.95MPa，但是还是不能恢复到初始状态，同样在投运过程中存在跨膜压力快速频繁接近膜压力极限，导致频繁离线化学清洗。

1.3预处理系统包括均质池、高效澄清器、多介质过滤器、保安过滤器。均质池搅拌器功率小，设置位置非最佳位置，来水混合不均匀。高效澄清器在运行过程中，因来水水质波动较大，加上其排泥线、冲洗水线、工业风线、PAC和PAM加药线在气温低于-15℃时易冻凝、常堵塞。高效澄清器排泥、PAC、PAM加药稍有跟不上水质波动时，导致“絮凝-沉淀”效果不佳，出水带泥，浊度升高。高效澄清器出水水质波动恶化时，多介质过滤器易发生污堵，过滤层提前穿透，投自动顺空程序易导致反洗不彻底，频繁反洗等问题，也造成多介质产水水质不稳定，响超滤进水水质。

2. 问题产生的原因

拆膜后发现膜的上下端附着黄色粘性固体，有强烈的刺鼻腥臭味，打开另一端，情况一样，触摸这些粘性淡黄色物质，现场烧杯试验发现这种淡黄色粘性固体不溶于酸碱，说明为生物粘泥。采用杀菌剂只能将活菌杀死，不能清除生物粘泥和根除细菌的繁殖。

从数据表可以看出，超滤进水、产水中，都有较高的有机物，且这种混合超滤原水，优越的水温和营养条件非常适合微生物的滋生繁殖，同样在超滤膜丝上也可产生了微生物膜层，加大了阻力。

通过离线化学清洗，发现酸碱性清洗废液表层有一层细微豆腐渣状黏胶性物质，而在不分水后，继续加大次氯酸钠投加量，调整PH值的方法加强杀菌，不断地采用用人为干预反洗、酸碱洗、反复离线化学清洗的情况下，压力逐渐恢复正常。

总结起来，膜污染主要有以下几点： 1）