摘要：金桥电厂采用生物加强超滤工艺对城市二级排放水进行深度处理，清水用于锅炉循环冷却水补给水。在连续半年的运行期间没有产生严重膜污染情况，通过反洗、在线反洗、鼓风曝气和适当操作条件能很好的防治并预防膜污染，保证系统的稳定运行。
关键词：生物加强超滤； 深度处理； 膜污染； 膜清洗
中图分类号：X703 文献标识码：A文章编号：1007-0370 (2012) 01-0048-04
Membrane pollution cleaning effect analysis in the process of the
biological strengthen ultrafiltration secondary treatment city recycled water
Zhang Ying， Gegentuya， Cai Yu， Yan Wenhui， Yang Lipeng
（Hohhot environmental science institute，Inner Mongolia 010030）
Abstract：
Abstract: The biological strengthen ultrafiltration is applied in JinQiao plant to secondary treat the municipal wastewater and Water boiler make-up water for circulating cooling water.The system didn"t produce the strict membrane fouling condition in the continuous running half year. In this period, backplus、online backplus、air bubble and proper operation condition can effectively prevented membrane fouling, in the same time, the system be ensured stably running.
Key words：
Strengthen ultrafiltration；Secondary Treatment；Membrane Fouling；Membrane Cleaning
引言
生物加强超滤是活性污泥生物降解过程和固-液分离的膜过滤器相结合的一种工艺。生物加强超滤使用微滤或超滤膜技术（孔径由0.05~0.4μm），完全能截流生物反应器中的絮状微生物和悬浮固体[1，2]。近年来生物加强超滤广泛应用在污水处理领域中，已得到较高的出水水质，达到传统的活性污泥处理法很难达到的处理效果[3]。特别是具有体积负荷高、占地面积小、设计和操作简单、剩余污泥少、出水水质好，并且出水稳定、运行管理方便等优点的膜生物反应器(MBR)及其组合工艺在废水处理中格外引人瞩目。金桥电厂采用生物加强超滤工艺对城市二级排放水进行深度处理，通过反洗、在线反洗、鼓风曝气和适当操作条件能很好的防治并预防膜污染，保证系统的稳定运行。
1 工艺部分
1.1 工艺流程及设备
2 运行参数
实际运行过程采用国外引进的先进技术-脉冲式制水方式，即：9min制水+50s反洗。膜组建的清洗采用四种清洗方式联合作用：（1）曝气方式冲刷膜组建；（2）水力反洗；（3）在线维护清洗；（4）化学清洗。
3 结果与分析
3.1 曝气冲刷对膜污染的影响
间歇制水的超滤系统，运行一周期间对超滤膜进行空曝气，观察超滤出水流量分别在200、220、300m3/h时透膜压差（TMP）的变化如图2所示：
由图2可以看出，3个曲线变化的总趋势：运行开始1min内，UF 膜TMP 值降低较快，但随后TMP变化幅度不明显。在超滤膜组建过滤中水期间滤饼层形成及脱落两种情况同时进行，当超滤膜在负压动力下过滤净水的同时料液中的固体颗粒物也随之流向超滤膜表面，开始形成滤饼层堵塞膜孔。同时超滤池内膜制水过程中始终伴随着曝气方式冲刷膜组建，使得膜表面形成的滤饼层不断地冲刷掉。超滤膜过滤开始初期，膜表面比较干净光滑，膜组件的制水动力远大于曝气冲刷膜组件的能力，因此在这阶段料液中的污染物迅速流向膜表面，迅速形成滤饼层堵塞膜孔，导致TMP负值迅速上升，这过程大约用1min时间。随后制水过程中，当固体颗粒的累积速度与空气擦洗时脱落速率达到平衡，膜污染程度达到动态稳定值，此时相应的TMP 也达到稳定值。从此能得出生物加强超滤制水过程中，曝气擦洗过程对减缓膜孔堵塞和滤饼层引起的膜污染有一定的效果。
3.2 水力反洗对膜污染的影响
本系统设置为每列膜制水一周期后多要进行水力反洗。水力反洗是指暂停过滤，用滤后的水对膜从内向外进行冲洗，此时过滤方式与渗透时相反。图3给出了在相同的膜流量下，水力反冲洗对TMP的影响。数据是4号超滤膜在12月2日20点到10日10点连续运行64小时的数据：
由图3看出，在相同流量下水力反洗前后的TMP值相差平均值为4KPa，表明水力反洗可有效降低TMP。从运行开始的14小时后，超滤膜反洗前后的TMP值都有下降的趋势，并且TMP差值也在增大。说明反洗对膜表面形成的可逆污染有很好的冲洗能力，但是反洗后的TMP不能达到新膜过滤初期的TMP，连续过滤几个小时后，固体颗粒物在抽吸产生的负压作用下又重新在膜表面沉积形成滤饼层。对过滤后期形成的不可逆沉积物，水力反洗的效果不显著，所以膜过滤的TMP在反洗前后都有所下降，并且差值也越来越大。
3.3 在线维护清洗对膜污染的影响
膜污染清洗时，曝气冲刷和水力反洗过程能很有效的减少颗粒物沉积，但是随着过滤时间的延长凝胶层开始形成、膜周围附着的沉积层的结构发生变化，变得更加密实，膜孔不断变窄，使得TMP不断降低。膜表面产生的凝胶层或吸附污染，空曝气和反洗过程不能很好的去除，所以对膜丝进行进一步维护清洗来去除污染物。
生物加强超滤系统设置为当膜组建运行100小时后，进行在线维护清洗，在线维护清洗方式为：过滤+60s加药+5min浸泡+过滤，维护清洗流量设定在250 m3oh-1，循环进行3次，后两次加药时间为40s，并且不断对膜丝进行曝气擦洗。反洗水中加药清洗，药剂采用次氯酸钠和柠檬酸。本数据分析3号超滤系统在2月连续运行13（1-13）天的数据，其间系统进行两次加药清洗，采用的化学药剂是10%的次氯酸钠（NaClO），系统的在线维护清洗对膜污染的清除情况如图4所示：
3.4 化学维护清洗
生物加强超滤系统设置为当透膜压差低于-49KPa时，系统要进行化学清洗。化学维护清洗是要停止超滤处理系统，在膜处理水池中加入一定的化学清洗剂，浸泡1-2小时以恢复膜系统的运行，一般1-3月进行一次清洗，每次的时间大约为6-8小时。但是从本工程的超滤系统长期运行一年的日志上看，TMP值低于-40KPa的次数很少，表明系统的曝气擦洗、反洗和在线维护清洗过程对清除和防止超滤膜污染起到很好的效果，所以系统在一年的过滤过程没有对膜进行化学维护清洗。
4 结论
(1)生物加强超滤系统运行一周期，曝气冲刷对膜表面形成的滤饼层有一定的冲刷脱落作用，使得超滤膜过滤中后期TMP降低缓慢甚至不变。
(2)超滤膜反洗对膜表面形成的可逆污染有很好的冲洗能力，但是反洗后的TMP不能达到新膜过滤初期的TMP。但是对过滤后期形成的不可逆沉积物，水力反洗的效果不显著，所以膜过滤的TMP在反洗前后都有所下降，并且差值也越来越大。
(3)本系统采用10%的次氯酸钠，对超滤膜进行在线维护清洗，可以杀死膜面和膜孔中的细菌、微生物和大分子有机污染物，起到净化作用。
参考文献
［1］Pierre Le-Clech , Vicki Chen, Tony A.G. Fane；Fouling in membrane bioreactors used in wastewater treatment［J］. Journal of Membrane Science , 2006 (284) : 17-53.
［2］D. Jeison , J.B. van Lier . Cake layer formation in anaerobic submerged membrane bioreactors (AnSMBR) for wastewater treatment ［J］. Journal of Membrane Science. 2006, (284) :227-236.
［3］Fangang Meng, Fenglin Yang , Jingni Xiao et al., A new insight into membrane fouling mechanism during membrane filtration of bulking and normal sludge suspension［J］. Journal of Membrane Science, 2006 ( 285) : 159-165.
［4］张忠祥，钱易等. 废水生物处理新技术［M］. 北京：清华大学出版社,2004.
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