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[摘 要]通过对污水处理厂微滤膜系统冬季运行情况的分析，总结了微滤膜系统在冬季寒冷地区常见的几种问题，简要的分析了问题发生的原因，并根据运行经验提出了解决问题的方法。
[关键词]微滤膜 低温运行 预处理 出水通量 措施
中图分类号：TU991.24 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）23-0022-01
近些年，因微滤膜具有处理效果好、运行稳定、适应能力强、自动化程度高且能在低驱动力下使用，运行费用较低等特点，常被用于污水再生回用工艺中。但冬季北方寒冷地区，气温与水温较低，环境恶劣，微滤系统常会遇到进水水质恶化、进水水温偏低、清洗效果降低等问题，甚至因操作不当造成膜的损伤。
本文主要针对微滤膜在北方冬季寒冷地区遇到的问题进行分析，并对可以采取的措施做初步的探讨。
1 冬季微滤系统常见问题
1.1 冬季，微滤膜进水水质较夏、秋季变化较大，主要是因为在大型污水处理系统中，生化、絮凝沉淀往往是微滤膜的前端预处理工艺。在污水处理中多数微生物生长最适合的水温为20℃-40℃，低温将降低微生物的代谢活力，通常在5℃以下时，细菌的代谢作用就会受阻，成休眠状态，只能维持生命而不发育。
水温低，也会影响混凝沉淀过程。水温过低，分子活化能下降，布朗运动减弱，絮凝效果变差。另外因絮凝剂水解反应是吸热过程，水温低时吸热困难，水解反应不充分，影响絮凝效果。经观察发现，10℃时水温对絮凝的影响开始显现，当水温低于5℃时，此影响更为明显。
1.2 水温过低除影响污水生化及絮凝效果外，还会影响微滤膜出水通量。有关资料表明，在保持膜驱动力不变的情况下，水温每变化1℃，膜产水通量将变化约2%。这种变化在季节更替，昼夜温差变化大时尤为突出。下图为天津某污水处理厂某台微滤机组在2011年4月16日1天内产水通量与水温的变化关系图。
1.3 入冬后，随着气温的降低，設备故障显著增多，微滤系统前端处理工艺中，与水接触的室外设备如：格栅、启闭机、滗水器、刮吸泥机等常常会因结冰等问题导致设备无法运行，严重影响进膜水水质。另外，环境温度低将导致润滑油（脂）粘稠度增大甚至凝固，可能产生机械启动负荷过大，造成设备无法启动或烧毁电机等事故发生。暴露在室外的过水管道及阀门也会因环境温度过低或因缺乏保温设施导致冻裂损坏。
1.4 膜的化学清洗在进入冬季后也会变得较为困难，主要原因是很难保证膜清洗药液的温度。膜的化学清洗药液温度通常为30℃，可利用电加热器对清洗罐中的药液进行加温并在循环清洗过程中持续加热，保证药液的温度在整个清洗过程中能满足要求，发挥作用。但冬季，环境温度较低，药液在循环过程中大量放热，药液温度很难维持，这样会降低分子活化能，严重影响膜的清洗效果。
2 常见问题的处理措施
2.1 为改善微滤膜冬季进水水质，可以在微滤预处理单元如生化、絮凝等处理单元进行调整。如在生化阶段，可以延长污泥停留时间，使生化反应进行完全，也可适量增加污泥回流比，增加活性污泥量，降低污泥负荷率。也有研究表明，可以将耐低温微生物用于寒冷地区污水处理中，这种微生物在低温下可以自由生长繁殖，并对污染物质有很好的去除作用。在絮凝沉淀处理单元，由于冬季絮凝效果减弱，应根据水质变化及时调整药剂投加量，可根据情况投加助凝剂。
2.2 目前可以使用太阳能加热、地源热泵加热、沼气锅炉加热、蒸汽加热、电加热等方法提高进膜水温低。选用何种加热方式需对污水处理厂所处环境、是否存在热源等问题进行综合分析。如需加热的污水量较大，应首先考虑是否可以利用周围企业的热污染源，如高温烟气、锅炉冷却循环水等，这些廉价的热污染源可以通过热泵及热交换技术加以利用，不但减少了对环境的污染，也能降低企业的经济负担。
天津某污水再生水厂拥有微滤设备22套，处理能力4.8万m3/d，冬季进膜水水温最低可达2℃，为保证处理水量，需对进膜水进行加热。再生水厂周边有某企业发电站一座，内有130吨锅炉，其循环冷却水出水温度在50℃-60℃，经冷却塔处理后循环使用。经改造，循环冷却水通过加压泵站通入再生水厂，通过3台总换热面积为680平方米的板式换热器对进膜水进行加热。通过调节，可使进膜水水温控制在15-20℃之间，有效地提高了微滤膜出水通量，
2.3 解决冬季微滤系统及前端预处理系统设备问题的关键是预防。在管理方面，入冬前应做好冬季应急预案，对可能发生的设备问题做好充分的准备，并进行预案演练。要储存必要的备品备件，以应对设备的突发故障。在操作方面，入冬前应对管道及阀门连接处进行加固，如更换老化的法兰橡胶垫、紧固螺栓、对塑料管道粘接接头漏点进行处理等。入冬后，要对有热备的机组进行定期轮换使用，对能进行手动盘车的设备在启动前要进行手动盘车，不能手动盘车的设备在启动时要进行点动试车，以防止设备因润滑不良或卡阻造成设备轴承及电机损坏。除此之外，还要加强冬季巡检，缩短巡检间隔，尤其在气温骤降时要严密关注设备情况，如出现设备冻结、损坏或设备启动电流过大等情况要及时处理，根据情况启动相应应急预案。
2.4 冬季，因药液温度问题，化学清洗效果难以保证，因此，要通过调整微滤膜的运行方式避免或减少微滤膜的化学清洗。首先，可加大浓水排放量，适当降低回收率，减少膜的污染。其次，可在膜能承受的条件下增大反洗时的气水流量，加强反洗效果，也可有效维持微滤膜的产水通量。如果微滤膜污染严重，必须进行化学清洗时，需调整自动化学清洗程序，增加药液加热频次，保证在循环清洗过程中药液温度满足要求。必要时可进行手动化学清洗。在有条件的污水处理厂可以采用蒸汽等高温介质对药液进行加热，并可以在药液管道上加保温层或伴热管。
参考文献
[1] 张建丰.活性污泥工艺控制[M].北京：中国电力出版社，2007：40-41.
[2] 叶红、徐成善.冬季污水处理厂现状及运行管理[J].环境科学与管理，2008，33（6）：1-3.
[3] 段福仲、段爱兰.温度对污水处理效果的影响[J]. 科技与经济，2006（17）：117-118.
[关键词]微滤膜 低温运行 预处理 出水通量 措施
中图分类号：TU991.24 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）23-0022-01
近些年，因微滤膜具有处理效果好、运行稳定、适应能力强、自动化程度高且能在低驱动力下使用，运行费用较低等特点，常被用于污水再生回用工艺中。但冬季北方寒冷地区，气温与水温较低，环境恶劣，微滤系统常会遇到进水水质恶化、进水水温偏低、清洗效果降低等问题，甚至因操作不当造成膜的损伤。
本文主要针对微滤膜在北方冬季寒冷地区遇到的问题进行分析，并对可以采取的措施做初步的探讨。
1 冬季微滤系统常见问题
1.1 冬季，微滤膜进水水质较夏、秋季变化较大，主要是因为在大型污水处理系统中，生化、絮凝沉淀往往是微滤膜的前端预处理工艺。在污水处理中多数微生物生长最适合的水温为20℃-40℃，低温将降低微生物的代谢活力，通常在5℃以下时，细菌的代谢作用就会受阻，成休眠状态，只能维持生命而不发育。
水温低，也会影响混凝沉淀过程。水温过低，分子活化能下降，布朗运动减弱，絮凝效果变差。另外因絮凝剂水解反应是吸热过程，水温低时吸热困难，水解反应不充分，影响絮凝效果。经观察发现，10℃时水温对絮凝的影响开始显现，当水温低于5℃时，此影响更为明显。
1.2 水温过低除影响污水生化及絮凝效果外，还会影响微滤膜出水通量。有关资料表明，在保持膜驱动力不变的情况下，水温每变化1℃，膜产水通量将变化约2%。这种变化在季节更替，昼夜温差变化大时尤为突出。下图为天津某污水处理厂某台微滤机组在2011年4月16日1天内产水通量与水温的变化关系图。
1.3 入冬后，随着气温的降低，設备故障显著增多，微滤系统前端处理工艺中，与水接触的室外设备如：格栅、启闭机、滗水器、刮吸泥机等常常会因结冰等问题导致设备无法运行，严重影响进膜水水质。另外，环境温度低将导致润滑油（脂）粘稠度增大甚至凝固，可能产生机械启动负荷过大，造成设备无法启动或烧毁电机等事故发生。暴露在室外的过水管道及阀门也会因环境温度过低或因缺乏保温设施导致冻裂损坏。
1.4 膜的化学清洗在进入冬季后也会变得较为困难，主要原因是很难保证膜清洗药液的温度。膜的化学清洗药液温度通常为30℃，可利用电加热器对清洗罐中的药液进行加温并在循环清洗过程中持续加热，保证药液的温度在整个清洗过程中能满足要求，发挥作用。但冬季，环境温度较低，药液在循环过程中大量放热，药液温度很难维持，这样会降低分子活化能，严重影响膜的清洗效果。
2 常见问题的处理措施
2.1 为改善微滤膜冬季进水水质，可以在微滤预处理单元如生化、絮凝等处理单元进行调整。如在生化阶段，可以延长污泥停留时间，使生化反应进行完全，也可适量增加污泥回流比，增加活性污泥量，降低污泥负荷率。也有研究表明，可以将耐低温微生物用于寒冷地区污水处理中，这种微生物在低温下可以自由生长繁殖，并对污染物质有很好的去除作用。在絮凝沉淀处理单元，由于冬季絮凝效果减弱，应根据水质变化及时调整药剂投加量，可根据情况投加助凝剂。
2.2 目前可以使用太阳能加热、地源热泵加热、沼气锅炉加热、蒸汽加热、电加热等方法提高进膜水温低。选用何种加热方式需对污水处理厂所处环境、是否存在热源等问题进行综合分析。如需加热的污水量较大，应首先考虑是否可以利用周围企业的热污染源，如高温烟气、锅炉冷却循环水等，这些廉价的热污染源可以通过热泵及热交换技术加以利用，不但减少了对环境的污染，也能降低企业的经济负担。
天津某污水再生水厂拥有微滤设备22套，处理能力4.8万m3/d，冬季进膜水水温最低可达2℃，为保证处理水量，需对进膜水进行加热。再生水厂周边有某企业发电站一座，内有130吨锅炉，其循环冷却水出水温度在50℃-60℃，经冷却塔处理后循环使用。经改造，循环冷却水通过加压泵站通入再生水厂，通过3台总换热面积为680平方米的板式换热器对进膜水进行加热。通过调节，可使进膜水水温控制在15-20℃之间，有效地提高了微滤膜出水通量，
2.3 解决冬季微滤系统及前端预处理系统设备问题的关键是预防。在管理方面，入冬前应做好冬季应急预案，对可能发生的设备问题做好充分的准备，并进行预案演练。要储存必要的备品备件，以应对设备的突发故障。在操作方面，入冬前应对管道及阀门连接处进行加固，如更换老化的法兰橡胶垫、紧固螺栓、对塑料管道粘接接头漏点进行处理等。入冬后，要对有热备的机组进行定期轮换使用，对能进行手动盘车的设备在启动前要进行手动盘车，不能手动盘车的设备在启动时要进行点动试车，以防止设备因润滑不良或卡阻造成设备轴承及电机损坏。除此之外，还要加强冬季巡检，缩短巡检间隔，尤其在气温骤降时要严密关注设备情况，如出现设备冻结、损坏或设备启动电流过大等情况要及时处理，根据情况启动相应应急预案。
2.4 冬季，因药液温度问题，化学清洗效果难以保证，因此，要通过调整微滤膜的运行方式避免或减少微滤膜的化学清洗。首先，可加大浓水排放量，适当降低回收率，减少膜的污染。其次，可在膜能承受的条件下增大反洗时的气水流量，加强反洗效果，也可有效维持微滤膜的产水通量。如果微滤膜污染严重，必须进行化学清洗时，需调整自动化学清洗程序，增加药液加热频次，保证在循环清洗过程中药液温度满足要求。必要时可进行手动化学清洗。在有条件的污水处理厂可以采用蒸汽等高温介质对药液进行加热，并可以在药液管道上加保温层或伴热管。
参考文献
[1] 张建丰.活性污泥工艺控制[M].北京：中国电力出版社，2007：40-41.
[2] 叶红、徐成善.冬季污水处理厂现状及运行管理[J].环境科学与管理，2008，33（6）：1-3.
[3] 段福仲、段爱兰.温度对污水处理效果的影响[J]. 科技与经济，2006（17）：117-118.