Waarom worden MBR-membranen makkelijk groter, waardoor ze elke paar maanden moeten worden gereinigd, zelfs als online terugwassen niet effectief is?
De MBR-technologie (Membrane Bioreactor) is op grote schaal en met succes toegepast in de zuivering van afvalwater.MBR zorgt voor een hoge afvoerkwaliteit en een hoge slibconcentratieHet gebruik van de MBR-systemen in de afvalwaterzuiveringsinstallaties is een belangrijke uitdaging voor de ontwikkeling en de werking van MBR-systemen.Hoe kunnen MBR-operators snel de oorzaken van membraanvervuiling identificeren en ze effectief aanpakken om de reinigingsfrequentie te verminderen??
Definitie van membraanvervuiling
Membraanvervuiling verwijst doorgaans naar het proces waarbij stoffen in de gemengde vloeistof zich ophopen en adsorberen op het membraanoppervlak (buiten) en in de membraanporen (binnen).Dit leidt tot poreus verstoppen., vermindert de porositeit, veroorzaakt een afname van de membraanstroom en verhoogt de filtratiedruk.
Bij membranfiltratie gaan watermoleculen en kleine deeltjes continu door het membraan, terwijl sommige stoffen door het membraan worden vastgehouden,blokkering van de poriën of afzetting op het membraanoppervlakIn wezen ontstaat membraanvervuiling als gevolg van membraanfiltratie.De directe manifestatie van membraanvervuiling is een afname van de membraanstroom of een toename van de werkdruk..
de stoffen in de actieve slibmengsel, zoals voedingsstoffen, microbiële vlokken, microbiële cellen, celfragmenten, metabole bijproducten (EPS, SMP),en diverse organische en anorganische opgeloste stoffen, dragen allemaal bij aan het vervuilen van de membranen.
Fases van membraanvervuiling
Membraanvervuiling ontwikkelt zich over het algemeen in drie fasen (sommige classificaties verwijzen naar twee fasen):
-
Aanvankelijke vervuiling:Dit gebeurt in de vroege stadia van de werking van het membraansysteem.ladingseffecten, pore-blokkering, enz. Bij kruisstroomfiltratie blijven kleine biologische vlokken of extracellulaire polymeren aan het membraanoppervlak kleven,terwijl stoffen die kleiner zijn dan de porengrootte van het membraan in de poriën kunnen adsorberenDoor concentratie, kristallisatie en groei ontstaat vervuiling.
-
Langzaam vervuilen:Aanvankelijk is het membraanoppervlak glad en kleven grote deeltjes niet gemakkelijk aan.die op het membraanoppervlak adsorberen en een gelvormige laag vormenDit verhoogt langzaam de filtratiebestandheid en vergroot het vermogen van het membraan om verontreinigende stoffen in de gemengde vloeistof vast te houden.veroorzaken van een geleidelijke toename van de membraneresistentieBij een constant-flow-operatie verschijnt dit als een langzame toename van TMP (transmembrane druk), terwijl dit in een constant-druk-modus resulteert in een langzame afname van de flux.
-
Rapid Fouling:De gellaag die in de tweede fase wordt gevormd, wordt compacter onder voortdurende filtratiedruk en permeatie, waardoor het vervuilen van geleidelijk naar drastisch overgaat.Grote hoeveelheden vlokken verzamelen zich snel op het membraanoppervlak, waardoor een slibkoek ontstaat en de druk tussen de membranen snel toeneemt.
Bij een constant-flow-operatie is dit duidelijk als een geleidelijke toename van TMP, terwijl bij een constant-druk-modushet manifesteert zich als een langzame daling van de stroomWanneer grote hoeveelheden slibvlokken zich op het membraanoppervlak afzetten en een slibkoek vormen, kan het systeem niet langer normaal werken.
De belangrijkste focus tijdens de werking en het onderhoud van MBR is het vertragen van het vervuilen van de gellaag (door het handhaven van goede hydraulische omstandigheden, in-situ reiniging, het beheersen van de snelheid van de ontwikkeling van membraanvervuiling,en verlenging van de langzame vervuilingsfase) en controle van de vervuiling van de slibtaart (snelle vervuiling).
Soorten membraanvervuiling
-
Gebaseerd op de samenstelling van vervuilende materialen
-
Biologische vervuiling:Dit komt voornamelijk voort uit macromoleculaire organische stoffen (zoals polysacchariden, eiwitten), huminezuren, microbiële vlokken en celfragmenten in de gemengde vloeistof.Terwijl oplosbare microbiële producten (SMP) en extracellulaire polymere stoffen (EPS) goed zijn voor een klein deel van MLSS (gemengde vloeistof in suspensie), dragen zij aanzienlijk bij aan het vervuilen van de membranen (26%-52%).De groei en adsorptie van micro-organismen in de membranenporen en op het membraanoppervlak spelen eveneens een belangrijke rol bij vervuiling..
-
Inorganic Fouling:Dit is het gevolg van metaalzouten en anorganische ionen die bruggen vormen, zoals calcium, magnesium, ijzer en silica, wat resulteert in schaalvorming, met name calciumcarbonaat, calciumsulfaat,en magnesiumhydroxide.
-
-
Gebaseerd op de aard van de vervuiling
-
Reversibele vervuiling (tijdelijke vervuiling):Dit soort vervuiling kan worden verwijderd door bepaalde hydraulische maatregelen, zoals terugwassen met schoon water of beluchten.
-
Onherroepelijke vervuiling (permanente vervuiling):Deze vervuiling kan niet met hydraulische reinigingsmethoden worden verwijderd en moet worden gereinigd met chemische stoffen zoals oxidanten, zuren, basen of reductiemiddelen.
Zowel omkeerbare als onomkeerbare vervuiling kan worden gereinigd, maar omkeerbare vervuiling brengt blijvende schade met zich mee aan de prestaties van het membraan.
-
-
Gebaseerd op de locatie van de vervuiling
-
Interne vervuiling:Dit gebeurt wanneer materialen in de gemengde vloeistof zich ophopen, kristalliseren en zich in de membraanporen verzamelen.
-
Externe vervuiling:Dit gebeurt wanneer materialen zich op het membraanoppervlak aggregeren en afzetten.
-
Factoren die invloed hebben op membraanvervuiling
-
Eigenschappen van de gemengde drank
De bron van vervuilende stoffen in MBR-systemen is de actieve slibmengsel met complexe vervuilende eigenschappen:
-
EPS en SMP:EPS en SMP zijn microbiële metabole bijproducten die een cruciale en complexe rol spelen bij vervuiling.waardoor de zuurstofdiffusie moeilijk wordt en de activiteit van microbiële vlokken wordt beïnvloedAls de EPS-niveaus te laag zijn, breken de vlokken af, wat een negatieve invloed heeft op de werking van de MBR.
-
MLSS-concentratie:De concentratie van MLSS heeft een directe invloed op de viscositeit van de gemengde vloeistof.Als de snelheid van de dwarsstroom of de beluchtingsintensiteit onvoldoende is om de aan het membraanoppervlak gehechte vaste stoffen af te spoelen, zal vervuiling optreden.
-
viscositeit:De viscositeit van de gemengde vloeistof wordt beïnvloed door MLSS en heeft een rechtstreeks effect op de bubbelgrootte en de membraanflexibiliteit, evenals op de zuurstofoverdracht.Een hogere viscositeit leidt tot een hogere vervuiling.
-
Hydrofobie van slib:Studies suggereren dat de hydrofobie van slib een belangrijke rol speelt bij het vervuilen van de membraan.met name wanneer overtollige filamentenbacteriën leiden tot onregelmatige vlokkenvormen.
-
Deeltjesgrootte van slib:Kleine deeltjes, ongeveer 2 micron, kunnen zich vaker op het membraanoppervlak afzetten, waardoor dichte lagen ontstaan en de filtratiebestandheid toeneemt.
-
Slijmplek snelheid (SVI):Hoewel SVI geen rechtstreekse invloed heeft op vervuiling, kan het de afzettingskenmerken van de organische stoffen in de gemengde vloeistof aangeven.Colloïden en opgeloste organische stoffen zijn belangrijke oorzaken van vervuiling.
-
-
MBR-bedrijfsomstandigheden
-
Slijmretentietijd (SRT):Verhoging van de SRT kan de productie van SMP en EPS verminderen en daardoor vervuiling verminderen.stijgende viscositeit en verslechtering van vervuiling.
-
Hydraulische retentietijd (HRT):Hoewel HRT geen rechtstreeks effect heeft op vervuiling, levert kortere HRT meer voedingsstoffen aan micro-organismen, wat leidt tot snellere microbiële groei, wat het vervuilingspotentieel kan verhogen.
-
Temperatuur en pHEen lage temperatuur veroorzaakt een omkeerbare vervuiling, terwijl hoge temperaturen een onomkeerbare vervuiling versnellen.veroorzaken van een toename van vervuiling.
-
Gesolde zuurstof (DO):Wanneer de DO-waarden onder 1 mg/l vallen, stijgen de SMP-waarden sterk, wat de vervuiling verergert.
-
Membraanstroom:Een verhoogde stroom verhoogt het vervuilingspotentieel in alle membraanprocessen.
-
-
Membraan eigenschappen en membraan module structuur
-
Poriegrootte:Kleine poriën hebben de neiging meer verontreinigende stoffen vast te houden, waardoor dichtere vervuilende lagen ontstaan die moeilijker te verwijderen zijn.Grotere poremembranen kunnen een hogere aanvankelijke blokkade hebben, maar vormen dynamische membranen die de filtratieprestaties na verloop van tijd kunnen verbeteren.
-
Membraanmateriaal:Hydrofobische membranen, zoals PVDF, zijn gevoeliger voor vervuiling.meer bestand zijn tegen vervuiling en hebben voordelen op het gebied van chemische stabiliteit en sterkte.
-
Ruwheid van het oppervlak:De ruwheid van het membraanoppervlak vergroot het vermogen om verontreinigende stoffen te absorberen, maar geeft ook een zekere flexibiliteit, waardoor de kans op permanent vastzitten van verontreinigende stoffen afneemt.
-
Hydrofobiciteit versus hydrofilisiteit:Membranen van hydrofiele materialen zijn over het algemeen beter bestand tegen vervuiling.
-
Controlemaatregelen voor membraanvervuiling
De vervuiling wordt voornamelijk beïnvloed door de inherente eigenschappen van het membraan, de gemengde vloeistofkenmerken en de bedrijfsomstandigheden.de controle van vervuiling moet zich richten op deze drie aspecten:
-
Membraan eigenschappen:Kies voor membranen met een betere hydrofilisiteit, oppervlakkrapheid en een geschikte poriegrootte om de vervuilingsvermogen te verbeteren.Keramische membranen zijn vaak een goede keuze vanwege hun sterkte en chemische stabiliteit.
-
Gemengde drank eigenschappenControleer de MLSS-concentratie en -viscositeit, alsmede de samenstelling van organische en anorganische materialen, om vervuiling te verminderen.Voorbehandeling zoals filtratie kan grotere deeltjes verwijderen en verstoppen voorkomen.
-
System Operating Environment (Systeembesturingsomgeving):Gebruik passende stromen om binnen subkritische waarden te blijven om