好氧活性污泥處理高濃度有機廢水工藝是重要的污水處理手段之一。由于污水的COD高，運行中生化好氧池產(chǎn)生的污水泡沫不可避免。據(jù)統(tǒng)計，澳大利亞昆士蘭州的50個污水處理廠中有46個受到不同程度泡沫問題的影響[1];歐洲污水廠有20%受到泡沫的長期影響，50%受到周期影響，采用延時曝氣方式的污水廠中有87%受到泡沫影響;美國108家采用活性污泥法的污水處理廠中有56%受到泡沫問題的困擾;法國6 013 個污水處理廠中有20%受到泡沫問題的長期影響，采用延時曝氣方式的污水廠中更是有87%受到泡沫問題影響;我國污水處理廠中近50%出現(xiàn)過不同程度的泡沫問題[2]。
MBR是近年來生化好氧系統(tǒng)中用以替代傳統(tǒng)二沉池工藝的膜處理技術(shù)，與傳統(tǒng)工藝相比，具有占地面積小、污染物去除率高、污泥濃度高、泥齡長且產(chǎn)泥量小、出水水質(zhì)好等特點，在石油煉化污水處理行業(yè)得到廣泛應(yīng)用[3]，但高污泥濃度運行時產(chǎn)生的泡沫問題更為嚴(yán)重[4]。石油煉化污水的COD高、成分復(fù)雜，生化曝氧MBR工藝段的泡沫問題極為嚴(yán)重，帶來許多負(fù)面問題：泡沫溢出污染環(huán)境，并引起安全問題;影響曝氣系統(tǒng)的充氧效率，降低COD處理能力;影響好氧池的散熱，增加換熱用電;漂浮死泥結(jié)塊，影響出水水質(zhì);污堵MBR膜元件[5]。采用物理方法控制泡沫雖有一定效果但只能治標(biāo)，且受到現(xiàn)場各種因素的影響。投加消泡劑見效快、操作簡單，但會堵塞MBR、增加COD和影響污泥活性等，尤其是硅類消泡劑，雖然效果好，但藥劑中的硅化合物會堵塞MBR膜，對MBR系統(tǒng)的正常運行造成很大影響。
筆者所在單位開發(fā)了一種具有非硅、低COD、無生物毒性等特點的MBR膜專用消泡劑TS-104，以解決石油煉化企業(yè)污水氧化處理MBR系統(tǒng)的泡沫問題。該消泡劑是一種聚醚多元醇及高碳醇為主成分的復(fù)配產(chǎn)品，筆者對該MBR膜用消泡劑的性能進行了評價，并在中海石油中捷石化有限公司污水生化處理MBR工藝段進行應(yīng)用測試研究。
1 實驗部分
1.1 實驗藥劑與儀器
藥劑：檸檬酸、氫氧化鈉，化學(xué)純;鹽酸，工業(yè)品。儀器：MBR膜測試元件，天津膜天膜公司;DRB200型COD消解測定儀，美國哈希公司;ZSXPrimusⅡ型X射線熒光光譜儀，日本理學(xué);ME204電子天平，梅特勒-托利多集團。
1.2 實驗水質(zhì)
實驗水樣采用中捷石化有限公司MBR系統(tǒng)現(xiàn)場污水，活性污泥取自中捷石化有限公司生化好氧曝氣池。
1.3 消泡劑性能測試
(1)消泡性能測試。按照生化曝氧系統(tǒng)的相同曝氣量，在2 L量筒中進行消泡劑TS-104的性能測試，同時與市售非硅類消泡劑和廠區(qū)原使用消泡劑進行對比，結(jié)果見表1。
由表1可知，在石化污水中TS-104的消泡和抑泡性能更為優(yōu)異。
(2)MBR膜污染測試。采用中捷石化有限公司相同材質(zhì)和孔徑的MBR膜元件，在恒溫水槽中加入實驗水樣，控制水溫在25 ℃，曝氣速度與現(xiàn)場保持一致，進行消泡劑的膜污染測試。通過同等壓降變化的時間來比較消泡劑的膜污染程度，為強化測試效果，消泡劑用量取1 000 mg/L。每次測試結(jié)束后，按照酸洗—沖洗至中性—堿洗—沖洗至中性的程序沖洗膜元件，更換測試水樣，然后重新測定，結(jié)果見表2。
從表2可以得出：TS-104對MBR膜的污染極小，1 000 mg/L的用量下壓力衰減速度較其他2種消泡劑要慢，與空白組接近。在正常使用濃度下(<20 mg/L)對污水水質(zhì)基本沒有影響。
(3)對污泥菌落的影響。采用GB 4789.2—1994《食品衛(wèi)生微生物學(xué)檢驗 菌落總數(shù)測定》測試消泡劑TS-104對污泥菌落的影響，測試污泥菌株取自生化好氧MBR膜池，結(jié)果見表3。
由表3可以看出：消泡劑TS-104對好氧生化段的細(xì)菌幾乎不存在影響，不會影響污泥活性。
(4)對污水COD的影響。取好氧生化段現(xiàn)場各取樣點污水，按現(xiàn)場用量5 mg/L投加消泡劑TS-104，測定其對污水COD的影響，結(jié)果見表4。
從表4可以得出，正常投加量下消泡劑不會引入COD。
2 現(xiàn)場實驗結(jié)果及分析
在中捷石化有限公司生化好氧MBR系統(tǒng)中進行消泡劑TS-104的現(xiàn)場應(yīng)用測試。投加消泡劑后觀察MBR膜和活性污泥處理效果。
2.1 生化好氧池的運行情況
投加消泡劑TS-104后可維持MBR系統(tǒng)無泡沫，收集未投加消泡劑的COD數(shù)據(jù)，與投加消泡劑的數(shù)據(jù)進行對比，結(jié)果見圖1。
圖1 投加消泡劑前后的COD去除率
其中第81天為分界線，此前為未加消泡劑的運行數(shù)據(jù)，之后為加入消泡劑的運行數(shù)據(jù)。
由圖1可知消泡劑TS-104對生化好氧系統(tǒng)的COD去除效果不造成影響。
2.2 MBR膜運行情況
測試了使用消泡劑TS-104對MBR膜元件的影響。對現(xiàn)場生化好氧池末端的2套MBR膜池進行對比，選取跨膜壓差接近相同的2組膜元件收集數(shù)據(jù)，期間進行1次化學(xué)清洗，結(jié)果見圖2。
圖2 消泡劑TS-104對MBR膜的影響
MBR膜運行時的跨膜壓差由污泥水質(zhì)等決定，反洗程序也會造成較大影響。由圖2可以看出，消泡劑TS-104對MBR膜元件的運行沒有影響，不會堵塞MBR膜。具體參見http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
3 結(jié)論
(1)TS-104膜用消泡劑有助于煉化污水MBR好氧生化系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，消除現(xiàn)場泡沫問題，減少安全事故的發(fā)生幾率。
(2)使用膜用消泡劑有效解決了傳統(tǒng)消泡劑污堵MBR膜的問題，降低了清洗次數(shù)，減小因膜清洗及更換帶來的運行影響和成本增加。
(3)膜用消泡劑的使用不會對好氧污泥造成影響，不額外增加COD及降低COD處理能力，不增加系統(tǒng)的運行壓力。
