EVAC MBR系列生活污水處理裝置故障分析

袁 振

(中國石油海洋工程有限公司 鉆井事業部，天津 300280)

EVAC MBR系列生活污水處理裝置是一種采用膜技術與污水生物處理技術有機結合的新型污水處理裝置。該工藝與傳統的污水生物處理工藝相比，出水水質好且可以直接回收使用，而且以膜技術高效分離作用取代傳統的活性污泥二次沉淀池，設備占地面積小，節省空間，活性污泥濃度高，污泥的損失減少，抗水量沖擊負荷能力大，便于實現自動控制[1]。

隨著海洋環境保護標準的提高，EVAC MBR系列生活污水處理裝置被逐步大量應用于新建的各種海上作業設施。保證設備高效、穩定、持續地運行對于保障污水的處理效果以及海洋環境的保護至關重要。作為一種比較新的設備，裝置使用過程中會出現各種故障。

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，重點揭示了曝氣壓力與膜過濾壓力的聯系，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 結構組成

EVAC MBR系列生活污水處理裝置結構示意圖如圖1所示。由圖1可知，整個系統由平衡罐、膜濾罐、溢流罐，以及一系列的泵、風機、傳感器、液位開關和閥門組成。

1.1 罐體

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

圖1 EVAC MBR系列生活污水處理裝置結構示意圖

膜濾罐是整個系統的核心部分，罐體體積比平衡罐稍小一些，主要用于污水的處理。內部有活性污泥以及膜濾模塊，根據型號的不同，膜濾模塊的數量也不同。透氣孔引至平臺舷外。

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

1.2 配套設備

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

平衡罐中的污水由一個補給泵泵入膜濾罐，膜濾罐中處理好的污水由一個變頻膜濾泵泵入溢流罐。溢流罐中的液體由2臺溢流泵排出。

2臺曝氣機向平衡罐以及膜濾罐中輸送空氣，用于平衡罐中污水的預處理、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電動三通閥用于膜濾罐內部曝氣管線噴嘴的清潔。

膜濾罐中的污水和雜質經過循環泵循環，通過膜濾罐中的噴嘴重新回到膜濾罐，在此過程中雜質被粉碎，難以形成沉淀，同時一臺排渣泵將膜濾罐中超標的雜質排出舷外。

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PH值傳感器，檢測膜濾罐中污水的PH值，用來控制加堿泵的啟停；還有一個顆粒物濃度傳感器，檢測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；在膜濾罐中裝有液位傳感器，可以實時顯示膜濾罐液位。膜濾罐的液位傳感器還配備了一個沖洗電磁閥，每半小時沖洗一次液位傳感器。

2 故障現象與排除

這里結合現場最經常遇到的幾個故障，對故障原因進行分析。

2.1 真空壓力下降很快，真空噴射泵頻繁啟動

真空系統用于給生活樓真空馬桶提供動力，當出現此故障時，首先將真空管線與生活污水處理裝置連接的2個隔離閥關閉，然后視情況進行以下后續操作。

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，需要逐層關閉真空隔離閥，并且進行排查。這種情況不經常出現。

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。應該打開噴射器進行檢查，一般出現這種情況都是由于噴射器中的壓蓋被長時間地使用，雜物在密封面堆積造成壓蓋關閉不嚴，從而將真空管路與大氣聯通，導致真空度下降迅速。只需清理密封面就會恢復正常。作為預防性維護，需要定期對噴射器壓蓋進行清理。

2.2 曝氣壓力不正常

曝氣壓力開關的設置點為8～30 kPa，當曝氣壓力在這個范圍內的時候，膜濾罐的狀態界面就會顯示壓力開關正常“AIR FLOW SWITCH OK”。但是這并不意味著整個曝氣系統是正常工作的。在正常工作過程中曝氣壓力應該會穩定在某一值附近，不會有太大波動。最常見的情況是曝氣壓力突然降低，或者逐步升高，此時雖然還在正常范圍內，但是整個曝氣系統和膜濾系統已經不正常了。

圖2為曝氣系統管路實物圖。曝氣機分為1#、2#，正常工作時，1#曝氣機一直運轉為膜濾罐供氣，而2#曝氣機則是按照參數設置里的邏輯間斷運行為平衡罐供氣，2臺曝氣機之間由隔斷閥隔斷。曝氣壓力開關監測的實際上是2臺曝氣機的曝氣壓力。膜濾罐的曝氣壓力會在以下部分出現損失：①整個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生的壓力；④膜處產生的局部壓力。所以當整個管路通暢、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，整個系統的曝氣壓力是一定的。當曝氣壓力波動時，就需要確定曝氣系統是否工作正常，這直接影響到膜濾系統的工作狀態。

圖2 曝氣系統管路實物圖

1) 曝氣壓力下降。長時間穩定的曝氣壓力值出現較大下降，在確定整個曝氣管路不存在泄漏以及曝氣機正常的情況下，最主要的原因應該是誤操作，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，要經常清洗防止濾網堵塞。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，每隔一段時間，清潔電動閥就會自動打開。當電動閥打開后，整個曝氣管路中的空氣就不從噴嘴中流出而是從電動閥處進入膜濾罐，在噴嘴處產生負壓，從而起到清潔噴嘴的作用。電動閥的開啟頻率以及時長可以在參數設置中進行調整。

判斷噴嘴是否堵塞，可以在電動閥打開時，觀察整個清潔管路中是否有液體流動，沒有液體或者液體很少時，判定為噴嘴堵塞。此時可以適當提高電動閥開啟頻率，延長電動閥開啟時間。當噴嘴堵塞嚴重時，可以手動多次開關電動閥用來疏通噴嘴。

需要注意的是，曝氣壓力發生變化后，無論其升高還是下降，膜過濾壓力(TMP)均會增加。當達到一定程度時，系統也會提示要對膜進行清洗。但此時首要的工作不是清洗膜，而是使曝氣壓力恢復正常。

3)膜堵塞。正常情況下，膜濾罐中的膜組塊每隔6個月到1年進行一次化學清洗。清洗周期跟負荷有關系，每天處理的水量少，清洗周期就可以適當延長。

當TMP值達到20 kPa時，系統會提示在2周內對膜進行清洗。當達到25 kPa時，系統會要求立刻清洗，此時膜濾泵將會停止工作，直到清洗完成。當達到30 kPa時，如果此時還要強行使用，就需要將整個系統轉為離線模式(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節的分析，當TMP值達到20 kPa或者25 kPa時，并不意味著一定要在2周內或者立即對膜進行清洗，而是可以先觀察系統曝氣壓力。如果曝氣壓力正常，且距離上一次清洗已經有一段時間，那么就需要對膜進行清洗[2]。