Tại sao màng MBR dễ bị quy mô và cách xử lý nó

Tại sao màng MBR dễ dàng mở rộng quy mô, đòi hỏi phải làm sạch mỗi vài tháng, ngay cả khi rửa ngược trực tuyến không hiệu quả?

Công nghệ MBR (Membrane Bioreactor) đã được áp dụng rộng rãi và thành công trong xử lý nước thải.MBR đảm bảo chất lượng nước thải cao và nồng độ bùn cao, giảm nhiều cơn đau đầu hoạt động cho nhân viên xử lý nước thải. Tuy nhiên, sự bẩn trong màng luôn là một thách thức cho sự phát triển và hoạt động của các hệ thống MBR.Làm thế nào các nhà khai thác MBR có thể nhanh chóng xác định các nguyên nhân gây bẩn màng và giải quyết chúng một cách hiệu quả để giảm tần suất làm sạch?

Định nghĩa về sự bẩn trong màng

Mảng bẩn màng thường đề cập đến quá trình trong đó các chất trong chất lỏng hỗn hợp tích tụ và hấp thụ trên bề mặt màng (ngoài) và bên trong các lỗ chân lông màng (ở bên trong).Điều này dẫn đến tắc lỗ chân lông, làm giảm độ xốp, làm giảm luồng màng và làm tăng áp suất lọc.

Trong các hoạt động lọc màng, các phân tử nước và các hạt nhỏ liên tục đi qua màng, trong khi một số chất được giữ lại bởi màng,chặn lỗ chân lông hoặc lắng đọng trên bề mặt màngVề cơ bản, sự bẩn màng xảy ra như là kết quả của lọc màng.Biểu hiện trực tiếp của vi khuẩn màng là giảm lưu lượng màng hoặc tăng áp suất hoạt động.

Các chất trong chất lỏng hỗn hợp bùn hoạt động, chẳng hạn như chất dinh dưỡng, vảy vi khuẩn, tế bào vi khuẩn, mảnh tế bào, các sản phẩm phụ chuyển hóa (EPS, SMP),và các chất hòa tan hữu cơ và vô cơ khác nhau, tất cả đều góp phần gây bẩn màng.

Các giai đoạn của sự bẩn trong màng

Môi bẩn màng thường phát triển theo ba giai đoạn (một số phân loại đề cập đến hai giai đoạn):

1. Sự bẩn đầu tiên:Điều này xảy ra trong giai đoạn đầu của hoạt động của hệ thống màng. bề mặt màng tương tác mạnh mẽ với các chất hợp chất, chất hữu cơ, vv, trong chất lỏng hỗn hợp, gây bẩn thông qua dính,ảnh hưởng của tải, tắc lỗ chân lông, v.v. Trong điều kiện lọc dòng chảy chéo, các lớp sinh học nhỏ hoặc polyme ngoài tế bào vẫn bám vào bề mặt màng,trong khi các chất nhỏ hơn kích thước lỗ chân lông màng có thể hấp thụ trong lỗ chân lôngThông qua sự tập trung, tinh thể hóa, và tăng trưởng, sự bẩn xảy ra.

2. Slow Fouling:Ban đầu, bề mặt màng mịn, và các hạt lớn không dễ dàng dính.hấp thụ trên bề mặt màng và tạo thành một lớp giống gelĐiều này làm tăng khả năng chống lọc từ từ, tăng khả năng giữ chất ô nhiễm trong chất lỏng hỗn hợp.gây ra sự gia tăng dần dần trong kháng màngTrong hoạt động dòng chảy liên tục, điều này xuất hiện như là một sự gia tăng chậm trong TMP (áp suất xuyên màng), trong khi trong chế độ áp suất liên tục, nó dẫn đến một sự suy giảm chậm trong luồng.

3. Bị bẩn nhanh:Lớp gel được hình thành trong giai đoạn thứ hai trở nên nhỏ gọn hơn dưới áp suất lọc liên tục và dòng chảy thấm, làm cho sự bẩn chuyển từ dần dần sang mạnh mẽ.Một lượng lớn các mảng nhanh chóng tích tụ trên bề mặt màng, tạo thành một bánh bùn, và áp suất xuyên màng tăng nhanh chóng.

Sự bẩn lớp gel là không thể tránh khỏi và gây ra sự gia tăng dần dần trong kháng màng.nó biểu hiện như một sự suy giảm chậm trong luồngMột khi một lượng lớn các lớp bùn lắng đọng trên bề mặt màng, tạo thành một bánh bùn, hệ thống không còn hoạt động bình thường.

Trọng tâm chính trong quá trình vận hành và bảo trì MBR là trì hoãn sự bẩn lớp gel (bằng cách duy trì điều kiện thủy lực tốt, làm sạch tại chỗ, kiểm soát tốc độ phát triển bẩn màng,và kéo dài giai đoạn bẩn chậm) và kiểm soát bẩn bánh bùn (bẩn nhanh).

Loại bẩn màng

1. Dựa trên thành phần của các vật liệu gây bụi

   • Mối ô nhiễm hữu cơ:Điều này chủ yếu đến từ các chất hữu cơ macromolecular (như polysaccharides, protein), axit humic, các lớp vi khuẩn và các mảnh tế bào trong chất lỏng hỗn hợp.Trong khi các sản phẩm vi khuẩn hòa tan (SMP) và các chất polyme ngoài tế bào (EPS) chiếm một phần nhỏ của MLSS (những chất rắn lỏng hỗn hợp), chúng góp phần đáng kể vào sự bẩn của màng (26%-52%).Sự phát triển và hấp thụ của vi sinh vật bên trong lỗ chân lông màng và trên bề mặt màng cũng đóng một vai trò quan trọng trong sự bẩn.

   • Chất không hữu cơ:Điều này là kết quả của muối kim loại và các ion vô cơ tạo thành các cầu nối, chẳng hạn như canxi, magiê, sắt và silica, dẫn đến vỏ bọc, đặc biệt là canxi cacbonat, canxi sulfat,và magnesium hydroxide.

2. Dựa trên bản chất của chất bẩn

   • Sự bẩn trở lại (Bẩn tạm thời):Loại bẩn này có thể được loại bỏ thông qua một số biện pháp thủy lực, chẳng hạn như rửa ngược bằng nước sạch hoặc thông khí.

   • Bối cảnh không thể đảo ngược (bối cảnh vĩnh viễn):Sự bẩn này không thể được loại bỏ bằng phương pháp làm sạch thủy lực và đòi hỏi phải làm sạch bằng các hóa chất như chất oxy hóa, axit, cơ sở hoặc chất làm giảm.

   Cả bẩn có thể đảo ngược và không thể đảo ngược đều có thể được làm sạch, nhưng bẩn không thể đảo ngược liên quan đến thiệt hại vĩnh viễn cho hiệu suất màng.

3. Dựa trên vị trí của vết bẩn

   • Bối cảnh nội bộ:Điều này xảy ra khi các vật liệu trong chất lỏng hỗn hợp tích tụ, tinh thể hóa và tích tụ bên trong lỗ chân lông màng.

   • Sự bẩn bên ngoài:Điều này xảy ra khi vật liệu tích tụ và lắng đọng trên bề mặt màng.

Các yếu tố ảnh hưởng đến viêm màng

1. Tính chất của rượu hỗn hợp

   Nguồn của các chất bẩn trong các hệ thống MBR là chất lỏng hỗn hợp bùn hoạt tính, có tính chất phức tạp ảnh hưởng đến bẩn:

   • EPS và SMP:EPS và SMP là các sản phẩm phụ chuyển hóa vi khuẩn đóng một vai trò quan trọng và phức tạp trong việc gây bẩn.làm cho sự phân tán oxy khó khăn và ảnh hưởng đến hoạt động của các vảy vi khuẩnNếu mức EPS quá thấp, các flocs sẽ bị phá vỡ, ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt động của MBR.

   • MLSS Nồng độ:Nồng độ MLSS trực tiếp ảnh hưởng đến độ nhớt của chất lỏng hỗn hợp. Khi MLSS tăng, độ nhớt tăng theo cấp số nhân, làm giảm hiệu quả lọc.Nếu tốc độ dòng chảy chéo hoặc cường độ thông khí không đủ để rửa chất rắn gắn vào bề mặt màng, sẽ xảy ra bẩn.

   • Độ nhớt:Độ nhớt của chất lỏng hỗn hợp bị ảnh hưởng bởi MLSS và có ảnh hưởng trực tiếp đến kích thước bong bóng và độ linh hoạt màng, cũng như hiệu quả chuyển oxy.Độ nhớt cao hơn dẫn đến xu hướng bẩn cao hơn.

   • Độ ẩm của bùn:Các nghiên cứu cho thấy rằng độ sợ nước của bùn đóng một vai trò quan trọng trong sự bẩn trong màng.đặc biệt là khi vi khuẩn sợi dư thừa dẫn đến hình dạng dẻo bất thường.

   • Kích thước hạt bùn:Các hạt nhỏ hơn, khoảng 2 micron, có nhiều khả năng lắng đọng trên bề mặt màng, tạo thành các lớp dày đặc và tăng khả năng lọc.

   • Tốc độ lắng đọng bùn (SVI):Mặc dù SVI không ảnh hưởng trực tiếp đến sự bẩn, nhưng nó có thể chỉ ra đặc tính lắng đọng của các vật liệu hữu cơ trong chất lỏng hỗn hợp.Colloids và các chất hữu cơ hòa tan là những yếu tố chủ yếu góp phần gây bẩn.

2. Điều kiện hoạt động của MBR

   • Thời gian giữ bùn (SRT):Tăng SRT có thể làm giảm sản xuất SMP và EPS, do đó làm giảm bẩn.tăng độ nhớt và làm xấu đi sự bẩn.

   • Thời gian giữ thủy lực (HRT):Mặc dù HRT không ảnh hưởng trực tiếp đến sự bẩn, nhưng HRT ngắn hơn cung cấp nhiều chất dinh dưỡng cho vi sinh vật, dẫn đến sự phát triển vi khuẩn nhanh hơn, có thể làm tăng khả năng bẩn.

   • Nhiệt độ và pH:Nhiệt độ thấp gây bẩn có thể đảo ngược, trong khi nhiệt độ cao tăng tốc bẩn không thể đảo ngược.làm tăng sự bẩn.

   • Oxy hòa tan (DO):Nồng độ DO thấp làm tăng khả năng sợ nước của các tế bào vi khuẩn, gây ra sự phân hủy bùn. Khi mức DO giảm xuống dưới 1 mg / L, mức SMP tăng mạnh, làm trầm trọng thêm sự bẩn.

   • Dòng chảy màng:Tăng lưu lượng làm tăng khả năng bẩn trong tất cả các quy trình màng.

3. Tính chất màng và cấu trúc mô-đun màng

   • Kích thước lỗ chân lông:Các màng lỗ nhỏ hơn có xu hướng giữ nhiều chất gây ô nhiễm hơn, tạo ra các lớp bẩn dày đặc hơn, khó loại bỏ hơn.Các màng lỗ lớn hơn có thể có tắc nghẽn ban đầu cao hơn nhưng tạo thành các màng năng động có thể cải thiện hiệu suất lọc theo thời gian.

   • Vật liệu màng:Các màng chống nước, như PVDF, có xu hướng dễ bị bẩn hơn.có khả năng chống bẩn hơn và có lợi thế về tính ổn định hóa học và độ bền.

   • Độ thô bề mặt:Độ thô của bề mặt màng làm tăng khả năng hấp thụ chất gây ô nhiễm nhưng cũng giới thiệu một số tính linh hoạt, làm giảm khả năng chất gây ô nhiễm dính vĩnh viễn.

   • Hydrophobicity vs. Hydrophilicity:Các màng được làm từ các vật liệu thích nước thường có khả năng chống bẩn tốt hơn.

Các biện pháp kiểm soát nhiễm bẩn màng

Sự bẩn chủ yếu bị ảnh hưởng bởi các tính chất vốn có của màng, đặc điểm hỗn hợp nước, và điều kiện hoạt động.kiểm soát bẩn nên tập trung vào ba khía cạnh này:

1. Tính chất màng:Chọn màng có độ ưa nước tốt hơn, độ thô bề mặt và kích thước lỗ chân lông phù hợp để tăng khả năng chống bẩn.Các màng gốm thường là một sự lựa chọn tốt vì độ bền và sự ổn định hóa học của chúng.

2. Các đặc tính của rượu hỗn hợp:Kiểm soát nồng độ và độ nhớt của MLSS, cũng như thành phần của các vật liệu hữu cơ và vô cơ, để giảm bớt bẩn.Các bước xử lý trước như lọc có thể loại bỏ các hạt lớn hơn và ngăn chặn tắc nghẽn.

3. Môi trường hoạt động hệ thống:Sử dụng dòng chảy thích hợp để ở trong các giá trị dưới quan trọng để