論農(nóng)村供水超濾技術(shù)運(yùn)用問題

1、論農(nóng)村供水超濾技術(shù)運(yùn)用問題 當(dāng)前,超濾技術(shù)處理農(nóng)村水源水逐漸得到廣泛應(yīng)用,然而在農(nóng)村水廠普遍存在的問題是缺乏技術(shù)支持和穩(wěn)定的資金來源,致使部分農(nóng)村改水工程擱置不前,有些已建工程由于機(jī)電設(shè)備老化、各類設(shè)施損壞而不能及時(shí)維修,多半處于癱瘓或半癱瘓狀況,缺乏統(tǒng)一長遠(yuǎn)的發(fā)展規(guī)劃1。在工程管理方面,一些地方領(lǐng)導(dǎo)對飲用水安全問題的嚴(yán)峻形勢認(rèn)識(shí)不足,對農(nóng)村飲用水安全工程沒有給予重視和支持,已建工程缺乏后期管理與定期維護(hù),重建設(shè)輕管理現(xiàn)象嚴(yán)重1。村鎮(zhèn)水廠一般也沒有嚴(yán)格的規(guī)章制度,并缺乏有效的監(jiān)督機(jī)制2。如何保證超濾系統(tǒng)在農(nóng)村水廠中的正常運(yùn)行和規(guī)范管理就變得尤為重要,本文結(jié)合重慶秀山農(nóng)村安全飲水工程,分析超濾系

2、統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中的管理方法和遇到問題的解決措施。 1工程概況 該飲水工程建設(shè)時(shí)間為2009年12月,建設(shè)地點(diǎn)位于重慶市秀山縣龍池鎮(zhèn)建國村,并于2010年4月投入使用。設(shè)計(jì)供水規(guī)模為10m3/h,供水受益人口為2940人,工程占地面積為21m2。工程采用以浸沒式超濾膜為核心,并附以混凝、粉末炭等預(yù)處理技術(shù)以及濾后消毒的工藝,出水水質(zhì)按照國家現(xiàn)行的生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(gb5749-2006)中關(guān)于小型集中供水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格把關(guān),處理工藝如圖1所示。膜組件采用pvc外壓中空合金簾式超濾膜,由蘇州立升凈水科技有限公司提供,其截留分子質(zhì)量為50000dalton,公稱孔徑為0.01m。繼電器控制進(jìn)、出水、

3、加藥,反洗、曝氣以及排污等程序。其中過濾時(shí)間29min,曝氣時(shí)間1min,曝氣循環(huán)次數(shù)5次,降液時(shí)間15s,氣水反洗時(shí)間20s,排污時(shí)間15s?；炷齽┎捎脡A式氯化鋁(aln(oh)mcl3n-m),通過試驗(yàn)研究確定投加量為0.8mg/l。原水取自當(dāng)?shù)匾粋€(gè)水庫,濁度為0.765.89ntu,codmn為2.012.54mg/l,水溫為7.531.4,原水氨氮質(zhì)量濃度非常低,最高時(shí)僅為0.26mg/l,其余時(shí)間均在0.1mg/l以下。 2超濾系統(tǒng)的日常維護(hù)和運(yùn)行管理 設(shè)備的運(yùn)行、維護(hù)及管理過程總是相伴而生的,運(yùn)行過程中一旦出現(xiàn)了問題就需要及時(shí)解決,只有及時(shí)的維護(hù)、有效的管理才能保證設(shè)備長期、正常、

4、高效的運(yùn)行,還能及時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行性能的第一手資料,提高后期工作效率,同時(shí)也能積累更多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),對今后類似工程案例具有寶貴的參考價(jià)值。故本工程運(yùn)行管理主要從以下6個(gè)方面做起。 (1)水廠負(fù)責(zé)人“日值班”制度水廠負(fù)責(zé)人必須每天去水廠查看一番并做好相關(guān)數(shù)據(jù)的記錄。查看的內(nèi)容包括:整套設(shè)備有無人為破壞現(xiàn)象,所有管道、閥門是否漏水,膜池是否有溢流現(xiàn)象,所有設(shè)備是否均為正常運(yùn)行狀態(tài)。記錄的相關(guān)數(shù)據(jù)包括:膜池水溫、出水流量。 (2)定期配藥配藥周期是依據(jù)加藥桶的容積和加藥泵的投加量確定的,為一個(gè)星期。 (3)膜池的定期排空雖然設(shè)備運(yùn)行程序中有排水這一環(huán)節(jié),但為了節(jié)約水資源,每次排水只持續(xù)幾十秒的時(shí)間,而非

5、排空。因此隨著過濾的進(jìn)行,膜池內(nèi)濃縮液的濃度會(huì)越來越濃,而且膜池內(nèi)水面上會(huì)漂浮一層很厚的油垢狀物質(zhì)。這會(huì)增加膜的污染程度,使膜阻力增大,通量下降。建議每個(gè)星期對膜池進(jìn)行一次排空,且在排空的同時(shí)伴隨曝氣,這樣會(huì)使膜絲在池內(nèi)液位下降的整個(gè)過程中都保持?jǐn)_動(dòng)狀態(tài),防止水中雜質(zhì)重新吸附到膜絲上。 (4)鼓風(fēng)機(jī)油量的定期檢查鼓風(fēng)機(jī)在曝氣過程和反沖過程中都要運(yùn)作,耗油量也比較大,為保證其正常運(yùn)行,需要定期檢查其主機(jī)內(nèi)的剩余油量(建議每個(gè)月進(jìn)行一次)。 (5)空壓機(jī)的定期“排水”為保證各氣動(dòng)閥門的正常運(yùn)轉(zhuǎn),空壓機(jī)必須時(shí)刻保持氣管中有充足壓力的氣體,長期壓縮空氣后,儲(chǔ)氣壓力罐中會(huì)有水的集聚,隨后水又會(huì)銹蝕壓力罐

6、。所以要定期打開儲(chǔ)氣壓力罐底部的泄壓閥以排出內(nèi)部的積水和銹漬,建議每個(gè)星期進(jìn)行一次。 (6)膜的定期檢漏在運(yùn)行過程中,膜絲往往會(huì)因水中大顆粒雜質(zhì)在曝氣過程中擾動(dòng)而被劃破,或者因?yàn)槟ぜ苌下萁z沒有擰緊而導(dǎo)致膜束與集水管之間出現(xiàn)漏縫。以上兩種情況均會(huì)導(dǎo)致膜的截留能力大大降低,出水水質(zhì)得不到保證。因此,需要定期對膜進(jìn)行檢測(建議每3個(gè)月進(jìn)行一次),了解其完整性狀況,以防出現(xiàn)使用壞膜。 3超濾系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)際問題及解決對策 本示范工程在運(yùn)行過程中因多種不確定因素而產(chǎn)生了很多不確定問題。由于目前此類示范工程的案例非常稀缺,種種不確定因素的暴露也屬正?，F(xiàn)象,總結(jié)本示范工程運(yùn)行階段出現(xiàn)的問題及解決方法,可以為后期

7、類似工程提供案例參考和經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)。 3.1超濾系統(tǒng)膜絲破裂 在超濾系統(tǒng)運(yùn)行3個(gè)月之后,超濾系統(tǒng)抽水時(shí)伴隨著大量的氣泡出現(xiàn),產(chǎn)水能力急劇下降,由設(shè)計(jì)流量的10m3/h降到了3m3/h。發(fā)現(xiàn)問題之后立即停止設(shè)備運(yùn)行,對故障原因進(jìn)行分析。對事故的原因初步判斷為膜破裂或者產(chǎn)水管道上出現(xiàn)裂縫,故對膜絲和管道進(jìn)行檢漏。膜檢漏時(shí)所用到的核心工具為氣動(dòng)兩聯(lián)件,檢漏時(shí),先將膜架頂部的檢漏閥關(guān)閉,調(diào)節(jié)氣動(dòng)兩聯(lián)件,使其上的壓力表顯示為0.08mpa,然后打開檢漏閥,觀察壓力表讀數(shù)的變化,持續(xù)10min,同時(shí)觀察膜池內(nèi)有無氣泡上升。如若膜絲出現(xiàn)破損或膜束與集水管之間出現(xiàn)漏縫,膜池內(nèi)定會(huì)有氣泡上升,同時(shí)壓力表的壓力值也會(huì)

8、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(fā)現(xiàn)氣動(dòng)兩聯(lián)件上的壓力變的壓力降超過0.005mpa,隨后觀察管道無漏氣的部位,但是膜池內(nèi)有氣泡出現(xiàn),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(fā)現(xiàn)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(diǎn)上。凝固5min后去掉膜針封頭。再次進(jìn)氣檢驗(yàn)封堵效果發(fā)現(xiàn)膜池內(nèi)沒有氣泡出現(xiàn),壓力沒有下降。在做完整性檢測后,膜絲內(nèi)充滿空氣。在恢復(fù)運(yùn)行前一定要對超濾裝置進(jìn)行排氣,否則會(huì)破壞超濾膜,通過真空泵抽取膜絲內(nèi)的空氣,直至透明塑料軟管上有水流出。 3.2跨

9、膜壓差迅速增大 對超濾膜設(shè)備從4月到11月持續(xù)運(yùn)行過程中的跨膜壓差進(jìn)行統(tǒng)計(jì),其每月的平均值變化見圖2。通常把初始運(yùn)行時(shí)膜的壓差作為評判壓差上升的起點(diǎn)值,到膜壓差的變化p50kpa時(shí),即可進(jìn)行離線清洗。故在11月28日對超濾系統(tǒng)進(jìn)行了離線清洗,采用藥液濃度(質(zhì)量比)為0.8%的鹽酸和藥液濃度(質(zhì)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(shí)每1h曝氣一次,浸泡結(jié)束后,排除藥液,用清水沖洗殘留藥液以及被理解的殘余污泥。進(jìn)行化學(xué)清洗后,半個(gè)月內(nèi)運(yùn)行狀況又迅速惡化,跨膜壓差再次迅速增大。原因 分析為: (1)由于本系統(tǒng)是安裝于室外,膜池內(nèi)的平均水溫為7.5,同時(shí)水源水的濁度長期處

10、于10ntu以下,水質(zhì)比較穩(wěn)定,形成微污染低溫低濁水,在此水質(zhì)條件凈化過程中,絮凝體形成緩慢,絮凝體顆粒細(xì)小、松散3-4,以至于難以形成較大的礬花; (2)進(jìn)入冬季之后,水源水比較充足,致使超濾設(shè)備一直處于滿負(fù)荷運(yùn)行,比之前幾個(gè)月的負(fù)荷大很多?；谝陨蟽蓚€(gè)個(gè)原因間接導(dǎo)致膜的快速污染,跨膜壓差的急劇增長。 結(jié)合以上原因分析,因?yàn)樗礈囟仁请y以控制的,除了加強(qiáng)監(jiān)測,從改善超濾混凝和強(qiáng)化超濾曝氣與反洗效果人手,重點(diǎn)進(jìn)行了如下改進(jìn)和優(yōu)化: (1)單一的混凝劑處理效果欠佳,同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致濾池負(fù)擔(dān)加大5,故在原基礎(chǔ)上根據(jù)燒杯實(shí)驗(yàn)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)

11、強(qiáng)化曝氣效果,把原來每次循環(huán)的曝氣時(shí)間1min增加到1.5min,同時(shí)汽水反洗也由20s增加到30s。通過以上兩個(gè)解決措施,膜污染得到了有效的控制,跨膜壓差增長趨于緩慢。 3.3自動(dòng)化控制故障 超濾系統(tǒng)是采用西門子公司的plc控制系統(tǒng)s7-200系統(tǒng)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)備,一旦控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障,超濾系統(tǒng)將停止產(chǎn)水,影響村民的正常生活起居。在超濾系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的問題主要集中在以下兩方面: (1)因本系統(tǒng)處于室外環(huán)境中,早上露水特別多,使plc內(nèi)部長期處于潮濕,時(shí)間稍長后,plc電控柜出現(xiàn)了短路問題,燒壞了很多原件,導(dǎo)致控制系統(tǒng)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電控柜通

12、風(fēng),使其中的水汽蒸發(fā);特別為plc電控柜加設(shè)了一個(gè)外保護(hù)殼,盡量隔絕了空氣中的水分,保持控制柜及plc內(nèi)部干燥,可大大降低plc故障率。 (2)由于農(nóng)村的電力設(shè)施經(jīng)常會(huì)因雷電而遭到毀壞,所以停電現(xiàn)象會(huì)時(shí)有發(fā)生。斷電后設(shè)備即停止運(yùn)行,但當(dāng)電力系統(tǒng)恢復(fù)后,電控柜控制面板上的“自動(dòng)/手動(dòng)”總開關(guān)雖仍處于“自動(dòng)”狀態(tài),設(shè)備卻不能自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行,需要手動(dòng)操作方能實(shí)現(xiàn)。具體做法為:將“自動(dòng)/手動(dòng)”總開關(guān),先打至“手動(dòng)”,再打至“自動(dòng)”,設(shè)備即可恢復(fù)自動(dòng)運(yùn)行。因此,當(dāng)電力系統(tǒng)恢復(fù)正常后,需要水廠負(fù)責(zé)人及時(shí)去現(xiàn)場手動(dòng)恢復(fù)。 3.4產(chǎn)水泵啟閉頻繁 根據(jù)水廠原有的進(jìn)水流量和本示范工程的設(shè)計(jì)供水量,結(jié)合設(shè)備運(yùn)行程序,

13、產(chǎn)水泵不應(yīng)該頻繁啟閉,只會(huì)在曝氣階段的前后關(guān)閉和開啟。由于天氣干旱,水源地的水量大為減少,導(dǎo)致設(shè)備的進(jìn)水流量較出水流量偏小,而產(chǎn)水泵的啟閉是由膜池內(nèi)的液位繼電器通過“高開低?！钡姆绞娇刂?所以當(dāng)膜池內(nèi)液位達(dá)到繼電器的高位探頭位置時(shí),產(chǎn)水泵啟動(dòng),由于產(chǎn)水流量大于進(jìn)水流量,隨過產(chǎn)水過程的進(jìn)行,液位很快到達(dá)繼電器的低位探頭,產(chǎn)水泵關(guān)閉。所以產(chǎn)水泵會(huì)頻繁啟閉。解決方法:一方面,調(diào)節(jié)產(chǎn)水管道進(jìn)入清水池的手動(dòng)閥門的開啟度,使產(chǎn)水流量盡量減小到與膜池進(jìn)水流量大致相等(保證出水流量稍大于進(jìn)水流量);另一方面,調(diào)節(jié)膜池內(nèi)的液位繼電器,使其高位探頭與低位探頭的高差適當(dāng)增大,以延長液面下降的時(shí)間。通過這兩方面的措施,水泵的啟閉頻率大為減小。 4結(jié)論 應(yīng)用超濾技術(shù),能有效降低原水濁度,同時(shí)能完全去除各種病原微生物,設(shè)備出水水質(zhì)和管網(wǎng)末梢水質(zhì)均達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn),