膜生物反應器MBR(MembraneBioreactor)是“生物+物理”組合處理污水的一種工程形式，它具有固液分離效率高、剩余污泥產(chǎn)量少、占地面積小、不易發(fā)生污泥膨脹和操作管理方便等特點(diǎn)，但伴隨而來(lái)的膜污染問(wèn)題不僅使膜的滲透通量隨時(shí)間不斷減弱(需要對污染膜進(jìn)行定期清洗維護)，還會(huì )縮短膜的使用壽命，使得MBR在污水處理領(lǐng)域的推廣和應用受到了一定的限制。

　　工業(yè)廢水種類(lèi)繁多，成分復雜，因此造成膜污染的原因也不盡相同。目前，膜污染物的種類(lèi)有無(wú)機污染物、有機污染物及礦物油、微生物和膠體污染物等。不同種類(lèi)的膜污染所采取的清洗方法也不盡相同，本文通過(guò)對某印染廢水處理工藝中膜污染的清洗維護試驗，提出對應的膜清洗方案。

　　一、工程項目概況

　　某污水處理廠(chǎng)的印染廢水設計日處理能力為15000t/d。原污水處理流程采用“預處理+物化+生化+深度處理”工藝，不能滿(mǎn)足《紡織染整工業(yè)水污染物排放標準(GB4287―2012)》，因此后期對系統進(jìn)行了升級改造，改造擴建工程在原址進(jìn)行，改造后的工藝流程如圖1所示，在保留部分原構筑物的基礎上，廢除前段加藥池，改建混凝沉淀池成缺氧池，增加活性炭投加池和MBR膜池，后期增加反滲透等。

　　二、MBR系統運行情況

　　該MBR系統使用聚四氟乙烯中空纖維膜(PTFE)，共計35套、2800支，總膜面積為33600m2，分4個(gè)單元，即A、B、C、D單元，各單元9套膜箱(其中一個(gè)單元8套)。膜產(chǎn)品參數配置如表1所示。

　　注：序號1～4為原水水質(zhì)參數，5～13為膜參數。關(guān)于日流量，條件是新膜初期使用，水泵全開(kāi)，關(guān)于曝氣總量，曝氣量計算時(shí)選取60L/(min/支)。

　　目前，該MBR系統運行情況為：過(guò)濾9min間歇1min，10個(gè)過(guò)濾周期反洗一次，反洗時(shí)間為60s，反洗兩次CEB清洗一次，CEB清洗時(shí)間為60s。

　　清洗前膜系統存在以下問(wèn)題：各膜箱膜絲污染嚴重，運行負壓值高達-0.09MPa，且反洗已無(wú)效，膜絲完整，無(wú)斷絲現象，膜箱曝氣孔堵塞，清洗膜箱表面(即低壓水槍連接潛污泵，通過(guò)原膜池污水沖洗膜箱)，單套膜箱清洗時(shí)間約為1h，且清洗效果只能維持2～3h。

　　三、膜清洗試驗

　　3.1 膜清洗試驗流程

　　將待清洗的膜箱吊出，取污染較為嚴重的膜絲，并選擇較為隱蔽處的膜組件上剪取一段膜絲(可選擇膜箱中間部位)作為小試試驗的樣品，剪斷后的膜絲應做好打結處理，防止產(chǎn)水帶泥出水渾濁。準備浸泡藥劑，濃度如表2所示。

　　試驗中，酸堿交替浸泡，即當單個(gè)膜絲酸(堿)浸泡一定時(shí)間后，放置對應的堿(酸)浸泡一定時(shí)間，并記錄上述8組試驗反應速度、反應時(shí)間及清洗效果，繼而確定清洗方式及藥劑濃度和時(shí)間。

　　3.2 膜通量的測定

　　將多根剛取下的膜絲做成小組件。將小組件連接蠕動(dòng)泵，在一定溫度和壓力條件下用印染廢水水樣測量清洗前的膜通量，記錄數據。按照膜清洗試驗結果選取適當濃度的清洗藥劑對污染膜進(jìn)行浸泡清洗。用純水沖洗膜內的清洗劑，之后重新用同樣的印染廢水水樣在同溫同壓下測量沖洗過(guò)的膜通量，并記錄相關(guān)數據。

　　四、清洗效果分析

　　4.1 膜清洗試驗結果

　　膜清洗試驗顯示，堿洗浸泡約1.5h，膜絲反應完全，污染物去除效果很明顯，酸洗浸泡約1.5h，污染物去除效果不顯著(zhù)，酸堿交替浸泡共約3h，膜絲反應完全，污染物去除效果很明顯，如圖2、圖3所示。

　　膜絲污染物以堿洗效果為佳，浸泡時(shí)間約為1.5h，混合堿液濃度為2%～3%NaOH+0.2%～0.3%NaCLO時(shí)效果最好，隨著(zhù)清洗時(shí)間的增加，膜通量會(huì )逐漸恢復。強堿主要是去除蛋白、藻類(lèi)等生物污染，膠體污染以及大多數的有機污染物。因此，該膜生物反應器膜絲污染類(lèi)型主要為有機污染和膠體污染。

　　4.2 膜通量的測定

　　考慮到PVDF膜清洗過(guò)程中堿液浸泡可能導致膜性能發(fā)生變化，本次清洗采用濃度較低的堿液(2%NaOH+0.2%NaCLO)。另外，結合小試試驗結果以及時(shí)間的緊迫性，考慮現場(chǎng)酸堿交替清洗中的操作難度以及交替清洗操作需要較長(cháng)的清洗時(shí)間，建議單次進(jìn)行獨立的一次性堿洗。

　　從表3可以看出，膜污染后膜通量較設計值(印染廢水)降低了17.7%，影響MBR系統的產(chǎn)水性能，經(jīng)過(guò)純水清洗后，通量恢復較小，約占可恢復通量的15%，經(jīng)過(guò)堿洗后，通量恢復較大，約占可恢復通量的84%。

　　由于膜污染一般分為可逆污染和不可逆污染，可逆污染是可以通過(guò)清水反洗、曝氣抖動(dòng)等措施去除的暫時(shí)污染，而不可逆污染則是不能通過(guò)水力清洗措施去除的膜污染，只有在清洗劑中加入酸或堿等化學(xué)藥劑，通過(guò)化學(xué)藥劑反應才能去除的膜污染。從清洗試驗結果來(lái)看，該膜污染通過(guò)清水反洗只去除了很小一部分污染物，而經(jīng)過(guò)堿洗之后，通量得到明顯恢復，因此該膜污染的污染層以不可逆污染為主。

　　五、現場(chǎng)清洗方案

　　根據以上試驗結果，結合現場(chǎng)實(shí)際情況，現場(chǎng)污染膜的清洗方案確定為以下方案。清洗的主要方式為混合堿液浸泡清洗。清洗的流程如下。

　　(1)槽車(chē)送藥加藥至現場(chǎng)CIP加藥桶(容積2000L，材質(zhì)PE，數量2個(gè))，每個(gè)加藥桶加1500L30%工業(yè)級NaOH濃藥和500L10%工業(yè)級NaCLO濃藥。

　　(2)使用CIP加藥泵(流量25m3/h，揚程10m，功率15kW，口徑DN65，數量2臺)分別加藥(2000L混合堿液)至2個(gè)化學(xué)清洗池。

　　(3)將2個(gè)化學(xué)清洗池中分別加入清水至高度3.2m處，浸泡藥劑容積均為24m3，最終化學(xué)清洗池中藥劑濃度均約為2.4%混合堿液。

　　(4)將待清洗的兩套膜箱上的產(chǎn)水閥門(mén)、反洗閥門(mén)及曝氣閥門(mén)關(guān)閉。

　　(5)拆除兩套膜箱產(chǎn)水管和曝氣管連接口。

　　(6)將兩套膜箱依次起吊，并進(jìn)行清水沖洗(建議現場(chǎng)選用低壓水槍?zhuān)故褂酶邏核?，將膜絲表面附著(zhù)污染物清除，膜曝氣孔堵塞可采用：采用人工手動(dòng)清理曝氣孔，去除曝氣孔口堆積的污泥，將膜箱放置于化學(xué)清洗池中，連接膜箱上曝氣管口與CIP清洗管路加藥口，將清水打入曝氣管路中，時(shí)間控制根據現場(chǎng)清洗情況而定。

　　(7)將兩套沖洗完畢的膜箱依次吊入膜化學(xué)清洗池中，開(kāi)始浸泡，浸泡時(shí)間初步均為1.5～2.0h，可根據實(shí)際污染情況適當延長(cháng)。其間，兩套膜箱浸泡時(shí)需要適當開(kāi)啟曝氣。

　　(8)浸泡結束后，依次起吊兩套膜箱，將兩套膜箱依次吊至膜池中連接好曝氣管路及產(chǎn)水管路，建議執行反洗1～2次后恢復產(chǎn)水。

　　(9)后續批次膜箱重復步驟(4)至步驟(8)。

　　六、結論

　　本文通過(guò)對某印染廢水處理過(guò)程中的污染膜進(jìn)行清洗試驗，比較各種濃度清洗劑的清洗效果，結果表明，濃度為2%NaOH+0.2%NaCLO的堿液對該污染膜的清洗效果最好。清洗后，膜通量恢復值占可恢復通量的84%，且該污染膜主要存在有機污染和膠體污染，其中污染層以不可逆污染為主。根據試驗結果，本文制定出現場(chǎng)污染膜的清洗方案，通過(guò)清洗延長(cháng)了膜的使用時(shí)間。清洗后，膜的使用壽命得到延長(cháng)，因膜更換產(chǎn)生的成本得到降低。隨著(zhù)膜清洗技術(shù)的不斷發(fā)展，膜技術(shù)在污水處理領(lǐng)域也會(huì )得到越來(lái)越廣泛的應用。(來(lái)源：中國城市建設研究院有限公司山東分院，同圓設計集團有限公司)