膜片式曝气器的清洗方法介绍

膜片式曝气器的清洗方法介绍

胡祥路

中信环境技术（广州）有限公司   广东省广州市510627

摘要：结垢污堵是影响膜片式曝气器使用效率及寿命的关键因素。本文列举了近年内国内外各种膜片式曝气器的清洗方法及效果。并应用于福建省某印染工业污水处理厂进行膜片式曝气器清洗。根据实际清洗效果以及运营经验，总结出在线与离线清洗以及常规检修共同配合的膜片式曝气器的清洗方案，能够有效提升膜片式曝气器的效率及使用寿命。

关键词：污水处理，膜片式曝气器，在线清洗，离线清洗

引言：膜片式曝气器广泛地应用于各种类型的污水处理设施中，便捷有效的维护保养措施能够切实提高膜片式曝气器的工作效率以及使用寿命。单一的清洗措施，无法完全消除结垢对于膜片式曝气器的影响。必须结合多种清洗措施搭配日常的检修，方能有效改善曝气系统的运行状态，节能降耗。

1.膜片式曝气器的种类与应用

考虑到膜片式微孔曝气器的高氧利用率以及动力效率，该种形式的曝气装置已广泛应用于城镇污水处理及各类型工业污水处理中[1]。市场上的膜片式曝气器，根据曝气装置形式，主要可以分为盘式曝气器以及管式曝气器，根据实际需要应用于不同类型的项目中。盘式曝气器的直径通常为200mm-320mm，管式曝气器的内径通常为60-100mm，安装形式主要以螺纹连接以及卡扣连接为主。

膜片式曝气器主要由膜片、连接件以及空气分配管道组成。连接件和空气分配管道，根据污水水质，可以选择不同的金属或非金属耐腐蚀材质，而膜片的材质，在市场上主要销售的有两种：EPDM（三元乙丙橡胶）以及硅橡胶材质。硅橡胶材质的膜片更加耐腐蚀，主要应用于各种复杂的工业污水处理设施中，尤其是含油量较高的污水，更适宜选用硅橡胶材质的膜片。通常膜片的使用寿命，根据运行水质的不同，可以达到2-5年。但由于结垢污染的影响，膜片式微孔曝气器的氧利用率逐渐下降，风机的风压逐渐上升，大大增加了污水处理厂的能耗，增加了运营的成本。为了应对该种情况，多年来，许多产品供应商及污水处理设施运营单位，对膜片式曝气器的结垢污染进行了分析，并提出和实践了多种的离线及在线清洗方案，以期望能够提高膜片式曝气器的使用寿命以及使用效率。

2.膜片式曝气器的结垢污染类型

膜片式曝气器常见的污染类型有生物型结垢、有机型结垢和无机型结垢[2]。而结垢的位置主要是曝气器表面（气端），曝气器表面（水端）和曝气器膜片微孔。

生物型：生物型结垢主要是在曝气器水端表面的生物膜生长，摸起来是黏滑的。一般可以通过高压水枪冲洗去除生物型结垢，采用次氯酸钠浸泡清也有一定的去除效果。

有机型：有机型污垢主要附着在曝气器水端表面，由污水中的油脂，纤维材料以及沉降的固体组成。有机型结垢也会增加风机压力和减小曝气均匀性，甚至污染层厚度达到一定程度，会形成完全没有风透过的“Dead zone”。一般可以通过高压水枪冲洗去除有机型结垢。

无机型：无机型结垢存在于曝气器水端和气端的表面以及孔洞中，主要的成分是碳酸钙及铁盐。形成无机型结垢的原因是水的硬度高以及污水处理工艺中添加的石灰。一般需要通过酸洗去除无机型污垢。

3.膜片式曝气器的常见清洗方法

在近些年的探索中，国内外有一些关于曝气系统清洗的实践案例。包含了离线以及在线清洗的方法[2]：

高压水枪冲洗法（离线清洗）：该方法使用水枪对水池底部进行冲洗，可以去除曝气头表面的生物型及有机型结垢，但对于矿物质（无机型）污垢的去除效果不佳，同时曝气器气端表面的污垢也无法有效去除。

酸喷洒清洗法（离线清洗）：该方法需要排空水池，用清水冲洗曝气头，并用30%浓度的盐酸稀释一倍喷洒在曝气头上，等待至少30分钟后，用清水再次重启。该方法需要排空水池，可以考虑在年度停产检修时使用。经验证明了这种方法的对去除无机污染非常有效，对于去除生物型污垢部分有效。

酸完全浸没法（离线清洗）：该方法需要用泵把稀释的酸打入池中，直到完全浸没曝气管道。但此种方法所需时间较长，停产需要超过一天，并且需要大量的低浓度酸性溶液，经济性不佳。也可以采用将膜片分单元进行拆卸，然后浸泡在低浓度的酸性溶液中进行清洗，此种方法效果更佳，可以分阶段分单元停产，对运营影响较小。

在线清洗：该方法主要是用泵将清洗药剂（甲酸或盐酸）通过雾化喷嘴打入运行中的曝气系统管网中，酸挥发的蒸汽随着空气到达曝气头并通过曝气盘孔洞，达到除垢的效果。与其他方法相比，在线清洗操作简单，不影响生产，是日常运营维护中比较理想的曝气盘清洗方法。

关于在线清洗，国内外有一些实际操作的案例进行对比。与别的清洗方法相比而言，在线清洗的优点主要是方便，快捷，不需要排空水池，不影响生产。选择的药剂主要是盐酸以及甲酸，用于清洗膜片或者刚玉的曝气器。国内的实践经验主要将在线清洗应用于刚玉曝气器，其中包括成都三厂、成都龙泉西河污水处理厂以及深圳首创水务公司在深圳某污水厂的清洗试验取得了良好的效果。

成都三厂[

3]：成都三厂的试验主要采用甲酸投加装置在曝气支管上打入300L（甲酸密度1.2kg/L）的30%的甲酸，对刚玉曝气器进行清洗，大约每个曝气头30g甲酸。酸洗过后溶解氧普遍上涨1mg/L左右，压力从0.071Mpa下降到约0.067Mpa，达到了预期的效果。

成都龙泉西河污水处理厂[4]：该污水厂采用甲酸投加装置（由隔膜计量泵，集流腔，控制开关，阀门，喷嘴等组成）在曝气支管上打入240kg浓度为40%的甲酸，对刚玉钟罩式曝气器进行清洗，大约每个曝气头50g甲酸。酸洗前后，溶解氧从<2.5mg/L上涨到>3mg/L，达到预期效果。同时还建议当风机出口压力超过正常值0.02bar时，即可考虑采用酸洗对曝气系统进行维护。

深圳首创[5]：深圳首创的试验主要采用盐酸投加装置在曝气支管上打入浓度为11%的盐酸（25kg浓度为33%的盐酸稀释），对刚玉钟罩式曝气器进行清洗，大约每个曝气头245g浓度为33%的盐酸。经过连续的溶解氧监测，溶解氧从0.22mg/L上升到0.35mg/L，但通过观察只有局部的曝气器有明显改观，大部分曝气器没有明显变化。放空池子后，发现被大量污泥覆盖的曝气器，无法通过在线酸性显著改善曝气效果，仍然要采用放空池子的离线清洗方式配合清洗。该文章同时指出，使用加酸装置对膜片曝气器进行清洗，已经在生产中证明效果良好。

国外的实践经验主要来自Xylem的曝气系统清洗方案，Jäger的曝气盘产品手册中的清洗方法以及来自AWT（Association of Water Technology）的参考文献。

Xylem[2]：Xylem旗下Sanitaire拥有世界上第一个关于在线清洗曝气头的专利（1980年），采用盐酸气体清洗刚玉曝气头，在清洗无机污垢和减小曝气压力方面有显著的效果。2011年Xylem研发了另一种新型的在线清洗方法，并于2014年申请专利。该方法通过泵将液体酸（盐酸或甲酸）打入曝气管网内，直到酸的液位到达0.5英寸（12.5mm），酸性气体缓缓挥发，曝气恢复后随曝气的气体穿过曝气盘微孔，整个过程持续2-3天。药剂的选择根据曝气管道的材质，推荐PVC管道使用盐酸，不锈钢管道使用甲酸。。

Jäger[6]：Jäger公司的EPDM橡胶膜片曝气器的安装、运行、维护手册中提出了一种化学清洗方法，通过加药设备往曝气管道中加入85%的甲酸溶液，大约每个曝气头0.1L。为了让甲酸全部挥发从曝气孔洞离开管道，至少需要连续曝气2小时以上。

Rotorua[7]：新西兰的Rotorua污水厂对MBR系统中的膜片曝气头和传统活性污泥池中的刚玉曝气头进行了清洗试验。试验使用了一种加酸装置，将85%的甲酸加入到曝气管网中，大约每个曝气头50g到100g甲酸。通过测量清洗前和清洗后每组曝气网格的背压，可以清楚地看到清洗的效果。对于现场运营来说，风机的工作压力减小了5%左右，节省了能源。

从上面所述的例子中可以看出盐酸和甲酸是常用的两种曝气头清洗药剂，主要根据曝气管的材质来选择。一般盐酸适用于PVC管道，而不锈钢管道则需要选择甲酸。对于不同的案例，药剂浓度和用量都不尽相同。因此，清洗前的试验找到合适浓度和剂量是不可或缺的。而加药设备的主要组成为计量泵，不锈钢雾化喷嘴和管道配件，可将药剂储存箱以及加药泵集成在可移动的推车上，形成便捷式清洗装置，亦可连接设置永久式管道以及加药储药设备。

4.膜片式曝气器清洗实践案例

根据国内外的膜片式曝气器清洗方法总结，于福建省某沿海印染工业园区配套污水处理厂进行实践。该污水处理厂采用盘式曝气器，膜片材质为EPDM，现场的风管材质为碳钢，因此药剂选择为85%浓度的甲酸溶液，采用计量泵进行加药，加药量为每个系列15L。

加药点的设置：选取两个系列进行对比试验，一个系列将加药点设置在主风管上，另一个系列将加药点设置在风管的每根支管上，并在主风管上安装压力表，监控风管压力。两个系列加药的总量相同。经过甲酸投加对曝气盘进行清洗后，投加点设置在主风管上的系列，风管压力未有明显变化。投加点设置在支管上的系列，风管压力从0.078Mpa下降至0.075Mpa，且肉眼可观察本没有曝气的区域，逐渐恢复了曝气。根据分析，在主管投加，大部分挥发的甲酸会随着空气流向堵塞较为轻微的部分，而结垢污堵较为严重的支管，挥发的甲酸无法到达，因此，清洗效果不好。在支管上投加，可以有效清洗各条支管上相连的曝气盘，清洗效果明显。

全面在线清洗：在简单试验在线清洗效果后，对整厂的曝气盘进行了在线投加甲酸清洗

发现，一部分的曝气系统在经过在线清洗2小时后，风管压力出现较为明显的下降，并且肉眼可见部分区域恢复曝气。但仍有一部分的曝气系统，经过在线清洗后，曝气效果以及风管压力没有明显改善。选取其中几个系列，进行停产，对曝气盘进行检查，发现其中有部分出现曝气盘脱落的现象，导致曝气盘进泥，将膜片堵塞，该部分曝气盘需要全部进行拆卸，并进行清洗，同时将布气支管内的泥进行清理。拆卸下来的所有曝气盘，将膜片进行分离，并采用离线清洗的方法，将膜片浸泡于10%左右浓度的盐酸中24h后取出，用清水冲洗干净，重新安装。经过离线清洗、重新安装的曝气系统，效果十分明显，优于在线清洗效果，整体曝气效率恢复。根据分析，部分曝气盘脱落，导致曝气盘进泥，这种情况的污堵需要停产，进行检修，以及离线清洗。而且由于该污水厂曝气盘2年内从未进行任何清洗保养，因此，部分曝气盘污堵十分严重，仅通过在线清洗的甲酸投加，无法有效去除污垢。

5.结束语

膜片式曝气器的清洗方法主要包括了离线清洗和在线清洗。离线清洗方法主要为排空池体后的清水冲洗以及酸的喷洒，同时更为繁复的方法是将膜片逐个拆卸，采用酸浸泡。在线清洗方法主要是采用加药泵，往曝气系统的风管内投加易挥发的酸（甲酸或者盐酸），让挥发的酸随着空气到达膜片，对膜片污垢进行清洗。

从运营的角度考虑，想要改善膜片式曝气器的效率并延长其使用寿命，单一的清洗方式，是无法满足要求的。结合多种清洗方式及日常检修，对曝气系统进行维护，才能真正起到清洗的效果。

结合膜片式曝气器的清洗试验，可总结如下对策，用于更改好的维护保养膜片式曝气系统，延长膜片的使用寿命，尽可能地降低风机的能耗，维持稳定经济的污水处理运行成本。

1、根据实际运行污水水质，设定合理的在线清洗周期，对膜片进行在线加酸清洗；

2、根据实际运行污水水质，设定合理的轮休离线清洗周期，有条件的采用水枪冲洗以及膜片拆卸浸泡清洗的方式，对膜片进行清洗保养；

3、日常巡检中，对于脱落的膜片式曝气器，需要及时进行维修更换；

4、日常巡检中，要保证曝气阀门的正常使用，调整阀门，保证均匀曝气；

5、定期打开曝气的排水阀，进行排水。

如果能够严格按照设定，定期对膜片式曝气器进行清洗保养，可大大避免风机能耗的浪费，以较小的代价，换取较大的经济利益。

参考文献：

[1] 浅谈橡胶膜片式微孔曝气装置的日常维护及保养，牛克胜、牟晋鹏、戴新、张旭东，《给水排水》Vol.31 No.5 2005

[2] Sanitaire TotalCare: Fine Bubble Diffuser Maintenance & Diffuser Cleaning Methods，Annie Weident，Xylem

[3] 微孔曝气器的清洗方案改进及实施效果，薛媛媚，《中国给水排水》Vol.27 No.10  2011

[4] 关于龙泉西何污水处理厂曝气系统酸洗的尝试，姜科，《西南给排水》Vol.34 No.6 2012。

[5] 城镇污水处理厂刚玉微孔曝气器酸洗方法介绍，冯祥军

[6] Disc Diffuser Assembly, Operating and Maintenance Instruction, Jäger

[7] Aeration Testing Diffuser Cleaning，Kevan Brian and Emmanuel Rochais, AWT Water Ltd.