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超濾技術在農村供水中的運用問題

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  當前,超濾技術處理農村水源水逐漸得到廣泛應用,然而在農村水廠普遍存在的問題是缺乏技術支持和穩定的資金來源,致使部分農村改水工程擱置不前,有些已建工程由於機電設備老化、各類設施損壞而不能及時維修,多半處於癱瘓或半癱瘓狀況,缺乏統一長遠的發展規劃。在工程管理方麵,一些地方領導對飲用水安全問題的嚴峻形勢認識不足,對農村飲用水安全工程沒有給予重視和支持,已建工程缺乏後期管理與定期維護,重建設輕管理現象嚴重。村鎮水廠一般也沒有嚴格的規章製度,並缺乏有效的監督機製。如何保證超濾係統在農村水廠中的正常運行和規範管理就變得尤為重要,湖北恒創環保水處理結合多年行業經驗,分析超濾係統在實際運行中的管理方法和遇到問題的解決措施。

1、超濾係統的日常維護和運行管理;

  設備的運行、維護及管理過程總是相伴而生的,運行過程中一旦出現了問題就需要及時解決,隻有及時的維護、有效的管理才能保證設備長期、正常、高效的運行,還能及時掌握設備運行性能的第一手資料,提高後期工作效率,同時也能積累更多的實踐經驗,對今後類似工程案例具有寶貴的參考價值。故本工程運行管理主要從以下6個方麵做起。

(1)水廠負責人“日值班”製度水廠負責人必須每天去水廠查看一番並做好相關數據的記錄。查看的內容包括:整套設備有無人為破壞現象,所有管道、閥門是否漏水,膜池是否有溢流現象,所有設備是否均為正常運行狀態。記錄的相關數據包括:膜池水溫、出水流量。

(2)定期配藥配藥周期是依據加藥桶的容積和加藥泵的投加量確定的,為一個星期。

(3)膜池的定期排空雖然設備運行程序中有排水這一環節,但為了節約水資源,每次排水隻持續幾十秒的時間,而非排空。因此隨著過濾的進行,膜池內濃縮液的濃度會越來越濃,而且膜池內水麵上會漂浮一層很厚的油垢狀物質。這會增加膜的汙染程度,使膜阻力增大,通量下降。建議每個星期對膜池進行一次排空,且在排空的同時伴隨曝氣,這樣會使膜絲在池內液位下降的整個過程中都保持擾動狀態,防止水中雜質重新吸附到膜絲上。

(4)鼓風機油量的定期檢查鼓風機在曝氣過程和反衝過程中都要運作,耗油量也比較大,為保證其正常運行,需要定期檢查其主機內的剩餘油量(建議每個月進行一次)。

(5)空壓機的定期“排水”為保證各氣動閥門的正常運轉,空壓機必須時刻保持氣管中有充足壓力的氣體,長期壓縮空氣後,儲氣壓力罐中會有水的集聚,隨後水又會鏽蝕壓力罐。所以要定期打開儲氣壓力罐底部的泄壓閥以排出內部的積水和鏽漬,建議每個星期進行一次。

(6)膜的定期檢漏在運行過程中,膜絲往往會因水中大顆粒雜質在曝氣過程中擾動而被劃破,或者因為膜架上螺絲沒有擰緊而導致膜束與集水管之間出現漏縫。以上兩種情況均會導致膜的截留能力大大降低,出水水質得不到保證。因此,需要定期對膜進行檢測(建議每3個月進行一次),了解其完整性狀況,以防出現使用壞膜。

2、超濾係統運行實際問題及解決對策;

  超濾係統因多種不確定因素而產生了很多不確定問題。種種不確定因素的暴露也屬正常現象,總結本示範工程運行階段出現的問題及解決方法,可以為後期類似工程提供案例參考和經驗指導。

2.1超濾係統膜絲破裂

  在超濾係統運行3個月之後,超濾係統抽水時伴隨著大量的氣泡出現,產水能力急劇下降,由設計流量下降極快。發現問題之後立即停止設備運行,對故障原因進行分析。對事故的原因初步判斷為膜破裂或者產水管道上出現裂縫,故對膜絲和管道進行檢漏。膜檢漏時所用到的核心工具為氣動兩聯件,檢漏時,先將膜架頂部的檢漏閥關閉,調節氣動兩聯件,使其上的壓力表顯示為0.08MPa,然後打開檢漏閥,觀察壓力表讀數的變化,持續10min,同時觀察膜池內有無氣泡上升。如若膜絲出現破損或膜束與集水管之間出現漏縫,膜池內定會有氣泡上升,同時壓力表的壓力值也會下降。氣泡的大小以及壓力值下降的快慢程度均可反映膜絲破損的程度或漏縫的大小。觀察發現氣動兩聯件上的壓力變的壓力降超過0.005MPa,隨後觀察管道無漏氣的部位,但是膜池內有氣泡出現,說明裝置可能存在連接件斷裂、O型圈漏水或者斷絲情況。將超濾膜架從膜池中抽出,卸下漏氣的超濾膜簾,發現造成事故的原因是膜絲斷裂。針對此情況采用膜針配合專用膠,封堵在膜絲斷絲點上。凝固5min後去掉膜針封頭。再次進氣檢驗封堵效果發現膜池內沒有氣泡出現,壓力沒有下降。在做完整性檢測後,膜絲內充滿空氣。在恢複運行前一定要對超濾裝置進行排氣,否則會破壞超濾膜,通過真空泵抽取膜絲內的空氣,直至透明塑料軟管上有水流出。

2.2跨膜壓差迅速增大

  對超濾膜設備持續運行過程中的跨膜壓差進行統計,通常把初始運行時膜的壓差作為評判壓差上升的起點值,到膜壓差的變化Δp>50kPa時,即可進行離線清洗。故在對超濾係統進行了離線清洗,采用藥液濃度(質量比)為0.8%的鹽酸和藥液濃度(質量比)為0.5%的次氯酸鈉依次加入膜池中,分別浸泡8h和12h,同時每1h曝氣一次,浸泡結束後,排除藥液,用清水衝洗殘留藥液以及被理解的殘餘汙泥。進行化學清洗後,半個月內運行狀況又迅速惡化,跨膜壓差再次迅速增大。原因分析為:

(1)由於本係統是安裝於室外,膜池內的平均水溫為7.5℃,同時水源水的濁度長期處於10NTU以下,水質比較穩定,形成微汙染低溫低濁水,在此水質條件淨化過程中,絮凝體形成緩慢,絮凝體顆粒細小、鬆散[3-4],以至於難以形成較大的礬花;

(2)進入冬季之後,水源水比較充足,致使超濾設備一直處於滿負荷運行,比之前幾個月的負荷大很多。基於以上兩個個原因間接導致膜的快速汙染,跨膜壓差的急劇增長。

結合以上原因分析,因為水源溫度是難以控製的,除了加強監測,從改善超濾混凝和強化超濾曝氣與反洗效果人手,重點進行了如下改進和優化:

(1)單一的混凝劑處理效果欠佳,同時還會導致濾池負擔加大,故在原基礎上根據燒杯實驗確定投加0.5mg/L的PAM助凝劑,使原水中的顆粒能夠形成較大的礬花。

(2)強化曝氣效果,把原來每次循環的曝氣時間1min增加到1.5min,同時汽水反洗也由20s增加到30s。通過以上兩個解決措施,膜汙染得到了有效的控製,跨膜壓差增長趨於緩慢。

2.3自動化控製故障

  超濾係統是采用西門子公司的PLC控製係統S7-200係統的自動化控製係統設備,一旦控製係統出現故障,超濾係統將停止產水,影響村民的正常生活起居。在超濾係統運行中出現的問題主要集中在以下兩方麵:

(1)因係統處於室外環境中,早上露水特別多,使PLC內部長期處於潮濕,時間稍長後,PLC電控櫃出現了短路問題,燒壞了很多原件,導致控製係統無法正常工作。所以在本工程中針對此問題的解決辦法是:定期為PLC電控櫃通風,使其中的水汽蒸發;特別為PLC電控櫃加設了一個外保護殼,盡量隔絕了空氣中的水分,保持控製櫃及PLC內部幹燥,可大大降低PLC故障率。

(2)由於農村的電力設施經常會因雷電而遭到毀壞,所以停電現象會時有發生。斷電後設備即停止運行,但當電力係統恢複後,電控櫃控製麵板上的“自動/手動”總開關雖仍處於“自動”狀態,設備卻不能自動恢複運行,需要手動操作方能實現。具體做法為:將“自動/手動”總開關,先打至“手動”,再打至“自動”,設備即可恢複自動運行。因此,當電力係統恢複正常後,需要水廠負責人及時去現場手動恢複。

2.4產水泵啟閉頻繁

  根據水廠原有的進水流量和本示範工程的設計供水量,結合設備運行程序,產水泵不應該頻繁啟閉,隻會在曝氣階段的前後關閉和開啟。由於天氣幹旱,水源地的水量大為減少,導致設備的進水流量較出水流量偏小,而產水泵的啟閉是由膜池內的液位繼電器通過“高開低停”的方式控製,所以當膜池內液位達到繼電器的高位探頭位置時,產水泵啟動,由於產水流量大於進水流量,隨過產水過程的進行,液位很快到達繼電器的低位探頭,產水泵關閉。所以產水泵會頻繁啟閉。解決方法:一方麵,調節產水管道進入清水池的手動閥門的開啟度,使產水流量盡量減小到與膜池進水流量大致相等(保證出水流量稍大於進水流量);另一方麵,調節膜池內的液位繼電器,使其高位探頭與低位探頭的高差適當增大,以延長液麵下降的時間。通過這兩方麵的措施,水泵的啟閉頻率大為減小。

3、結論;

  應用超濾技術,能有效降低原水濁度,同時能完全去除各種病原微生物,設備出水水質和管網末梢水質均達到國家標準,能夠保障我國農地區的供水水質安全。由於農村飲水安全工程本身的特點、性質和所服務的對象,決定了工程建後管理所麵臨的問題錯綜複雜。隻有在農村安全供水工程建立之後,推行行之有效的管理措施才能使超濾係統在農村安全供水中的應用長期穩定的運行。超濾係統在重慶秀山應用已一年多,盡管在使用初期出現問題比較多,但通過對問題的分析和總結研究,並及時對係統存在的錯誤做出調整,當前超濾係統運行平穩,同時維護量極小。


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