¿Por qué las membranas MBR son propensas a escalar y cómo manejarlo?

¿Por qué las membranas de MBR crecen fácilmente, requiriendo limpieza cada dos meses, incluso cuando el lavado en línea es ineficaz?

La tecnología MBR (Membrane Bioreactor) se ha aplicado ampliamente y con éxito en el tratamiento de aguas residuales.El MBR garantiza una alta calidad de los efluentes y una alta concentración de lodosLa contaminación de las membranas siempre ha sido un desafío para el desarrollo y el funcionamiento de los sistemas MBR.¿Cómo pueden los operadores de MBR identificar rápidamente las causas de la contaminación de la membrana y abordarlas de manera efectiva para reducir la frecuencia de limpieza??

Definición de la contaminación por membrana

La contaminación de la membrana se refiere típicamente al proceso en el que las sustancias del líquido mezclado se acumulan y adsorben en la superficie de la membrana (fuera) y dentro de los poros de la membrana (dentro).Esto conduce a la obstrucción de los poros., reduce la porosidad, causa disminución del flujo de membrana y aumenta la presión de filtración.

En las operaciones de filtración por membrana, las moléculas de agua y las partículas pequeñas pasan continuamente a través de la membrana, mientras que algunas sustancias son retenidas por la membrana,bloqueo de los poros o deposición en la superficie de la membranaEsencialmente, la contaminación de la membrana se produce como resultado de la filtración de la membrana.La manifestación directa de incrustación de la membrana es la disminución del flujo de la membrana o un aumento de la presión de funcionamiento.

Las sustancias en el líquido mezclado de lodo activado, tales como nutrientes, flocos microbianos, células microbianas, fragmentos celulares, subproductos metabólicos (EPS, SMP),y diversas sustancias orgánicas e inorgánicas disueltas, todos contribuyen a la contaminación de la membrana.

Etapas de la contaminación de la membrana

La contaminación por membrana se desarrolla generalmente en tres etapas (algunas clasificaciones se refieren a dos etapas):

1. En el caso de los productos de la categoría II, el valor de la prueba de calidad será el valor de la prueba de calidad.Esto ocurre en las primeras etapas del funcionamiento del sistema de membrana. Las superficies de membrana interactúan fuertemente con coloides, materia orgánica, etc., en el líquido mezclado, causando incrustación a través de la adhesión,efectos de carga, obstrucción de poros, etc. En condiciones de filtración de flujo cruzado, pequeños flocos biológicos o polímeros extracelulares todavía se adhieren a la superficie de la membrana,mientras que las sustancias más pequeñas que el tamaño de los poros de la membrana pueden adsorberse en los porosA través de la concentración, cristalización y crecimiento, se produce la contaminación.

2. Lento ensuciamiento:La superficie de la membrana es suave y las partículas grandes no se adhieren fácilmente.que se adsorben en la superficie de la membrana y forman una capa similar a un gelEsto aumenta lentamente la resistencia a la filtración, mejorando la capacidad de la membrana para retener contaminantes en el líquido mezclado.causando un aumento gradual de la resistencia de la membranaEn el funcionamiento de flujo constante, esto aparece como un aumento lento de TMP (presión transmembrana), mientras que en el modo de presión constante, resulta en una disminución lenta del flujo.

3. En caso de incrustación rápida:La capa de gel formada en la segunda etapa se vuelve más compacta bajo presión de filtración continua y flujo de permeación, causando que la contaminación pase de gradual a drástica.Gran cantidad de flocos se acumulan rápidamente en la superficie de la membrana, formando una torta de lodo, y la presión transversal de la membrana aumenta rápidamente.

La contaminación de la capa de gel es inevitable y causa un aumento gradual de la resistencia de la membrana.se manifiesta como una disminución lenta en el flujoUna vez que grandes cantidades de flocos de lodo se depositan en la superficie de la membrana, formando una torta de lodo, el sistema ya no puede funcionar normalmente.

El enfoque principal durante la operación y el mantenimiento de MBR es retrasar la contaminación de la capa de gel (manteniendo buenas condiciones hidráulicas, limpieza in situ, control de la tasa de desarrollo de contaminación de la membrana,y extensión de la fase de incrustación lenta) y control de incrustación de la torta de lodo (incrustación rápida).

Tipos de contaminación por membrana

1. Basado en la composición de los materiales de incrustación

   • Polvo orgánico:Esto proviene principalmente de sustancias orgánicas macromoleculares (como polisacáridos, proteínas), ácidos húmicos, flocos microbianos y fragmentos celulares en el licor mezclado.Mientras que los productos microbianos solubles (SMP) y las sustancias poliméricas extracelulares (EPS) representan una pequeña parte de MLSS (sólidos en suspensión en líquido mezclado), contribuyen significativamente a la contaminación de las membranas (26%-52%).El crecimiento y la adsorción de microorganismos dentro de los poros de la membrana y en la superficie de la membrana también juegan un papel importante en la contaminación..

   • Polvo inorgánico:Esto es el resultado de sales metálicas e iones inorgánicos que forman puentes, como calcio, magnesio, hierro y sílice, lo que resulta en escamas, particularmente carbonato de calcio, sulfato de calcio,y hidróxido de magnesio.

2. Basado en la naturaleza de la contaminación

   • En el caso de los vehículos de la categoría M2 y M3, el valor de los valores de los valores de los vehículos de la categoría M2 y M3 será el valor de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valores de los valoresEste tipo de contaminación puede eliminarse mediante ciertas medidas hidráulicas, como el lavado inverso con agua limpia o la aireación.

   • En el caso de los vehículos de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor.Esta contaminación no puede eliminarse mediante métodos de limpieza hidráulica y requiere limpieza con productos químicos como oxidantes, ácidos, bases o agentes reductores.

   Tanto el ensuciamiento reversible como el irreversible pueden limpiarse, pero el ensuciamiento irreversible implica daños permanentes en el rendimiento de la membrana.

3. Basado en la ubicación de la contaminación

   • En el caso de los vehículos de motor de motor de motor de motor de motor:Esto ocurre cuando los materiales en el líquido mezclado se acumulan, cristalizan y se agregan dentro de los poros de la membrana.

   • En el caso de los vehículos de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motor de motorEsto ocurre cuando los materiales se agregan y se depositan en la superficie de la membrana.

Factores que afectan a la contaminación de la membrana

1. Propiedades del licor mezclado

   La fuente de las sustancias contaminantes en los sistemas MBR es el líquido mezclado de lodo activado, que tiene propiedades complejas que afectan a la contaminación:

   • EPS y SMP:EPS y SMP son subproductos metabólicos microbianos que desempeñan un papel crítico y complejo en la contaminación.dificultando la difusión de oxígeno y afectando la actividad de los flocos microbianosSi los niveles de EPS son demasiado bajos, los flocos se descomponen, impactando negativamente en el funcionamiento de MBR.

   • Concentración de MLSS:La concentración de MLSS afecta directamente a la viscosidad del líquido mezclado.Si la velocidad de flujo cruzado o la intensidad de aireación son insuficientes para eliminar los sólidos adheridos a la superficie de la membrana, se producirá incrustación.

   • La viscosidad:La viscosidad del líquido mezclado está influenciada por MLSS y tiene un efecto directo en el tamaño de la burbuja y la flexibilidad de la membrana, así como en la eficiencia de transferencia de oxígeno.Una mayor viscosidad da lugar a una mayor tendencia a la incrustación.

   • Hidrofobia de los lodos:Los estudios sugieren que la hidrofobía del lodo juega un papel importante en la contaminación de la membrana.especialmente cuando el exceso de bacterias filamentosas conduce a formas irregulares del floco.

   • Tamaño de las partículas del lodo:Las partículas más pequeñas, de alrededor de 2 micras, tienen más probabilidades de depositarse en la superficie de la membrana, formando capas densas y aumentando la resistencia a la filtración.

   • Velocidad de sedimentación del lodo (SVI):Si bien el SVI no afecta directamente a la incrustación, puede indicar las características de sedimentación de los materiales orgánicos en el líquido mezclado.Los coloides y los compuestos orgánicos disueltos son los principales contribuyentes a la contaminación.

2. Condiciones de funcionamiento del MBR

   • Tiempo de retención del lodo (SRT):El aumento de la SRT puede reducir la producción de SMP y EPS, reduciendo así la contaminación.aumento de la viscosidad y empeoramiento de la incrustación.

   • Tiempo de retención hidráulica (HRT):Aunque la THS no afecta directamente a la incrustación, una THS más corta proporciona más nutrientes a los microorganismos, lo que conduce a un crecimiento microbiano más rápido, lo que puede aumentar el potencial de incrustación.

   • Temperatura y pH:Las bajas temperaturas causan incrustación reversible, mientras que las altas temperaturas aceleran la incrustación irreversible.causando un aumento de la contaminación.

   • Oxígeno disuelto (DO):Los niveles bajos de DO aumentan la hidrofobía de las células microbianas, causando la descomposición del floco de lodo.

   • Flujo de membrana:El aumento del flujo aumenta el potencial de incrustación en todos los procesos de membrana.

3. Propiedades de la membrana y estructura del módulo de membrana

   • Tamaño del poro:Las membranas de los poros más pequeños tienden a retener más contaminantes, creando capas de contaminación más densas, que son más difíciles de eliminar.Las membranas porosas más grandes pueden tener un mayor bloqueo inicial, pero forman membranas dinámicas que pueden mejorar el rendimiento de filtración con el tiempo.

   • Material de la membrana:Las membranas hidrofóbicas, como el PVDF, tienden a ser más propensas a la contaminación.son más resistentes a la contaminación y tienen ventajas en términos de estabilidad química y resistencia.

   • Roughness de la superficie:La rugosidad de la superficie de la membrana aumenta su capacidad para absorber contaminantes, pero también introduce cierta flexibilidad, reduciendo la probabilidad de que los contaminantes se peguen permanentemente.

   • Hidrofobia frente a la hidrofilidad:Las membranas hechas de materiales hidrófilos generalmente tienen una mejor resistencia a la contaminación.

Medidas de control de la contaminación por membrana

La contaminación se ve principalmente influenciada por las propiedades inherentes de la membrana, las características del líquido mezclado y las condiciones de funcionamiento.el control de la contaminación debe centrarse en estos tres aspectos:

1. Propiedades de la membrana:Elegir membranas con mejor hidrofilidad, rugosidad superficial y tamaño de poro adecuado para mejorar la resistencia a la contaminación.Las membranas cerámicas son a menudo una buena opción por su resistencia y estabilidad química.

2. Propiedades del licor mixto:Controlar la concentración y la viscosidad del MLSS, así como la composición de los materiales orgánicos e inorgánicos, para reducir la contaminación.Los pasos previos al tratamiento, como la filtración, pueden eliminar las partículas más grandes y evitar la obstrucción.

3. Entorno operativo del sistema:Utilice flujos apropiados para mantenerse dentro de los valores subcríticos para