EVAC MBR系列生活污水處理裝置故障分析

袁 振

(中國(guó)石油海洋工程有限公司 鉆井事業(yè)部，天津 300280)

EVAC MBR系列生活污水處理裝置是一種采用膜技術(shù)與污水生物處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合的新型污水處理裝置。該工藝與傳統(tǒng)的污水生物處理工藝相比，出水水質(zhì)好且可以直接回收使用，而且以膜技術(shù)高效分離作用取代傳統(tǒng)的活性污泥二次沉淀池，設(shè)備占地面積小，節(jié)省空間，活性污泥濃度高，污泥的損失減少，抗水量沖擊負(fù)荷能力大，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制[1]。

隨著海洋環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的提高，EVAC MBR系列生活污水處理裝置被逐步大量應(yīng)用于新建的各種海上作業(yè)設(shè)施。保證設(shè)備高效、穩(wěn)定、持續(xù)地運(yùn)行對(duì)于保障污水的處理效果以及海洋環(huán)境的保護(hù)至關(guān)重要。作為一種比較新的設(shè)備，裝置使用過程中會(huì)出現(xiàn)各種故障。

本文列舉了EVAC MBR 系列生活污水處理裝置在使用過程中遇到的主要故障,并分析了其成因以及解決辦法，重點(diǎn)揭示了曝氣壓力與膜過濾壓力的聯(lián)系，為膜過濾壓力高、膜堵塞等故障的解決提供了一種新的思路及方法。

1 結(jié)構(gòu)組成

EVAC MBR系列生活污水處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。由圖1可知，整個(gè)系統(tǒng)由平衡罐、膜濾罐、溢流罐，以及一系列的泵、風(fēng)機(jī)、傳感器、液位開關(guān)和閥門組成。

1.1 罐體

3個(gè)罐中，平衡罐體積最大，約占整個(gè)系統(tǒng)容量的1/2，主要用于污水的收集以及預(yù)處理。在帶有真空收集系統(tǒng)的污水處理裝置中，此罐帶有2個(gè)噴射泵以及噴射器。透氣孔引至平臺(tái)舷外。

圖1 EVAC MBR系列生活污水處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖

膜濾罐是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，罐體體積比平衡罐稍小一些，主要用于污水的處理。內(nèi)部有活性污泥以及膜濾模塊，根據(jù)型號(hào)的不同，膜濾模塊的數(shù)量也不同。透氣孔引至平臺(tái)舷外。

溢流罐是處理好的污水的暫存罐。體積最小，僅占整個(gè)系統(tǒng)的一小部分。罐體中存儲(chǔ)的處理好的水由2個(gè)溢流泵排出舷外，透氣孔開于罐體上方。

1.2 配套設(shè)備

在帶有真空收集系統(tǒng)的污水處理裝置中，平衡罐配有2個(gè)離心泵以及2個(gè)噴射器。離心泵將平衡罐中收集的污水通過噴射器重新循環(huán)入平衡罐，為平臺(tái)的黑水管系提供抽吸動(dòng)力。在噴射器上部的真空管路上設(shè)有真空壓力傳感器，接入整個(gè)系統(tǒng)的控制中心，根據(jù)真空度的大小啟停離心泵。

平衡罐中的污水由一個(gè)補(bǔ)給泵泵入膜濾罐，膜濾罐中處理好的污水由一個(gè)變頻膜濾泵泵入溢流罐。溢流罐中的液體由2臺(tái)溢流泵排出。

2臺(tái)曝氣機(jī)向平衡罐以及膜濾罐中輸送空氣，用于平衡罐中污水的預(yù)處理、膜濾罐中污水的處理以及防止污物堵塞膜濾模塊。在曝氣管路上有一個(gè)電動(dòng)三通閥用于膜濾罐內(nèi)部曝氣管線噴嘴的清潔。

膜濾罐中的污水和雜質(zhì)經(jīng)過循環(huán)泵循環(huán)，通過膜濾罐中的噴嘴重新回到膜濾罐，在此過程中雜質(zhì)被粉碎，難以形成沉淀，同時(shí)一臺(tái)排渣泵將膜濾罐中超標(biāo)的雜質(zhì)排出舷外。

消泡泵以及加堿泵向膜濾罐中加入消泡劑以及氫氧化鈉(NaOH)保持膜濾罐的酸堿性。在膜濾罐中還有一個(gè)PH值傳感器，檢測(cè)膜濾罐中污水的PH值，用來控制加堿泵的啟停；還有一個(gè)顆粒物濃度傳感器，檢測(cè)膜濾罐中的顆粒物濃度，用來控制排渣泵的啟停。

另外，平衡罐以及溢流罐都裝有高低位液位開關(guān)；在膜濾罐中裝有液位傳感器，可以實(shí)時(shí)顯示膜濾罐液位。膜濾罐的液位傳感器還配備了一個(gè)沖洗電磁閥，每半小時(shí)沖洗一次液位傳感器。

2 故障現(xiàn)象與排除

這里結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)最經(jīng)常遇到的幾個(gè)故障，對(duì)故障原因進(jìn)行分析。

2.1 真空壓力下降很快，真空噴射泵頻繁啟動(dòng)

真空系統(tǒng)用于給生活樓真空馬桶提供動(dòng)力，當(dāng)出現(xiàn)此故障時(shí)，首先將真空管線與生活污水處理裝置連接的2個(gè)隔離閥關(guān)閉，然后視情況進(jìn)行以下后續(xù)操作。

1)如果真空壓力不再下降或者下降很慢，說明生活樓中真空馬桶或者其管線有泄漏，需要逐層關(guān)閉真空隔離閥，并且進(jìn)行排查。這種情況不經(jīng)常出現(xiàn)。

2)如果真空壓力依然下降很快，說明問題在于真空制造系統(tǒng)。應(yīng)該打開噴射器進(jìn)行檢查，一般出現(xiàn)這種情況都是由于噴射器中的壓蓋被長(zhǎng)時(shí)間地使用，雜物在密封面堆積造成壓蓋關(guān)閉不嚴(yán)，從而將真空管路與大氣聯(lián)通，導(dǎo)致真空度下降迅速。只需清理密封面就會(huì)恢復(fù)正常。作為預(yù)防性維護(hù)，需要定期對(duì)噴射器壓蓋進(jìn)行清理。

2.2 曝氣壓力不正常

曝氣壓力開關(guān)的設(shè)置點(diǎn)為8～30 kPa，當(dāng)曝氣壓力在這個(gè)范圍內(nèi)的時(shí)候，膜濾罐的狀態(tài)界面就會(huì)顯示壓力開關(guān)正?！癆IR FLOW SWITCH OK”。但是這并不意味著整個(gè)曝氣系統(tǒng)是正常工作的。在正常工作過程中曝氣壓力應(yīng)該會(huì)穩(wěn)定在某一值附近，不會(huì)有太大波動(dòng)。最常見的情況是曝氣壓力突然降低，或者逐步升高，此時(shí)雖然還在正常范圍內(nèi)，但是整個(gè)曝氣系統(tǒng)和膜濾系統(tǒng)已經(jīng)不正常了。

圖2為曝氣系統(tǒng)管路實(shí)物圖。曝氣機(jī)分為1#、2#，正常工作時(shí)，1#曝氣機(jī)一直運(yùn)轉(zhuǎn)為膜濾罐供氣，而2#曝氣機(jī)則是按照參數(shù)設(shè)置里的邏輯間斷運(yùn)行為平衡罐供氣，2臺(tái)曝氣機(jī)之間由隔斷閥隔斷。曝氣壓力開關(guān)監(jiān)測(cè)的實(shí)際上是2臺(tái)曝氣機(jī)的曝氣壓力。膜濾罐的曝氣壓力會(huì)在以下部分出現(xiàn)損失：①整個(gè)曝氣管路的沿程壓力；②膜濾罐中曝氣噴嘴的局部壓力；③膜濾罐中的液體在噴嘴處產(chǎn)生的壓力；④膜處產(chǎn)生的局部壓力。所以當(dāng)整個(gè)管路通暢、噴嘴及膜處無堵塞、膜濾罐的透氣良好且罐中的液位高度一定時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的曝氣壓力是一定的。當(dāng)曝氣壓力波動(dòng)時(shí)，就需要確定曝氣系統(tǒng)是否工作正常，這直接影響到膜濾系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

圖2 曝氣系統(tǒng)管路實(shí)物圖

1) 曝氣壓力下降。長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的曝氣壓力值出現(xiàn)較大下降，在確定整個(gè)曝氣管路不存在泄漏以及曝氣機(jī)正常的情況下，最主要的原因應(yīng)該是誤操作，即誤將平衡罐與膜濾罐曝氣管路的隔斷閥或者旁通管路的隔斷閥打開。

2) 曝氣壓力逐步升高。首先確定膜濾罐的透氣孔是否通暢，一般透氣孔處都有濾網(wǎng)，要經(jīng)常清洗防止濾網(wǎng)堵塞。在確定透氣孔暢通的情況下，再確定曝氣噴嘴處是否堵塞。曝氣噴嘴帶有自我清潔功能，每隔一段時(shí)間，清潔電動(dòng)閥就會(huì)自動(dòng)打開。當(dāng)電動(dòng)閥打開后，整個(gè)曝氣管路中的空氣就不從噴嘴中流出而是從電動(dòng)閥處進(jìn)入膜濾罐，在噴嘴處產(chǎn)生負(fù)壓，從而起到清潔噴嘴的作用。電動(dòng)閥的開啟頻率以及時(shí)長(zhǎng)可以在參數(shù)設(shè)置中進(jìn)行調(diào)整。

判斷噴嘴是否堵塞，可以在電動(dòng)閥打開時(shí)，觀察整個(gè)清潔管路中是否有液體流動(dòng)，沒有液體或者液體很少時(shí)，判定為噴嘴堵塞。此時(shí)可以適當(dāng)提高電動(dòng)閥開啟頻率，延長(zhǎng)電動(dòng)閥開啟時(shí)間。當(dāng)噴嘴堵塞嚴(yán)重時(shí)，可以手動(dòng)多次開關(guān)電動(dòng)閥用來疏通噴嘴。

需要注意的是，曝氣壓力發(fā)生變化后，無論其升高還是下降，膜過濾壓力(TMP)均會(huì)增加。當(dāng)達(dá)到一定程度時(shí)，系統(tǒng)也會(huì)提示要對(duì)膜進(jìn)行清洗。但此時(shí)首要的工作不是清洗膜，而是使曝氣壓力恢復(fù)正常。

3)膜堵塞。正常情況下，膜濾罐中的膜組塊每隔6個(gè)月到1年進(jìn)行一次化學(xué)清洗。清洗周期跟負(fù)荷有關(guān)系，每天處理的水量少，清洗周期就可以適當(dāng)延長(zhǎng)。

當(dāng)TMP值達(dá)到20 kPa時(shí)，系統(tǒng)會(huì)提示在2周內(nèi)對(duì)膜進(jìn)行清洗。當(dāng)達(dá)到25 kPa時(shí)，系統(tǒng)會(huì)要求立刻清洗，此時(shí)膜濾泵將會(huì)停止工作，直到清洗完成。當(dāng)達(dá)到30 kPa時(shí)，如果此時(shí)還要強(qiáng)行使用，就需要將整個(gè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)為離線模式(OFF-LINE MODE)，此模式中所有傳感器以及互鎖限制將失效。

基于第2節(jié)的分析，當(dāng)TMP值達(dá)到20 kPa或者25 kPa時(shí)，并不意味著一定要在2周內(nèi)或者立即對(duì)膜進(jìn)行清洗，而是可以先觀察系統(tǒng)曝氣壓力。如果曝氣壓力正常，且距離上一次清洗已經(jīng)有一段時(shí)間，那么就需要對(duì)膜進(jìn)行清洗[2]。