Autor: Sunny Wu(Kate@aquasust.com)
Postituskuupäev: 13. juuni 2022
Postita sildid:Miks on MBR-membraani lihtne määrduda ja veebipõhine tagasipesu on kasutu?Mida me saame teha?
MBR-i on laialdaselt ja küpselt kasutatud reoveepuhastuses, kuna MBR asendab sekundaarset settepaaki, mis võib tagada heitvee SS-i ja kõrge muda kontsentratsiooni ning säästa palju reovett töötamise ajal, kuid membraani saastumise probleem on samuti arengut häirinud. ja MBR toimimine! Niisiis, mida peaksid MBR-operaatorid nendele probleemidele vastuseks tegema, et kiiresti leida membraani saastumise algpõhjus ja anda puhastussageduse vähendamiseks täpseid lööke.
Tabeli sisu:
1. Mis on membraani saastumine?
2. Millised on membraani saastumise tüübid?
3. Membraanide saastumise tegurite mõju.
一,Mis on membraani saastumine?
Membraani saastumine tähendab tavaliselt segus olevate ainete adsorptsiooni ja agregatsiooni protsessi membraani pinnal (väljaspool) ja membraani pooride sees (sees), mille tulemuseks on membraani pooride ummistus ja poorsuse vähenemine, mis põhjustab membraani lagunemist. vooluhulk ja filtreerimisrõhu tõus.
Membraanfiltratsiooni käigus läbivad veemolekulid ja peenmaterjalid pidevalt membraani, samas kui osa materjale jääb membraani kinni ja blokeerib membraani poorid või sadestub membraani pinnale, põhjustades seeläbi membraani saastumist. Võib öelda, et membraani saastumist põhjustab membraani kinnipidamine. Membraanide saastumise otsene ilming on membraanivoolu vähenemine või töörõhu tõus.
Toitainete substraadid, bakterikolloidid, mikroobirakud, rakujäänused, mikroobsed metaboliidid (EPS, SMP) ja mitmesugused aktiivmuda segusüsteemis sisalduvad orgaanilised ja anorgaanilised lahustunud ained soodustavad kõik membraanide saastumist.
Membraanide saastumise kujunemise võib tavaliselt jagada kolmeks etapiks (on olemas ka 2-staadiumi väited).
(1) Esialgne saastumine: see tekib algstaadiumis, kui membraanisüsteem käivitatakse ja membraani pind interakteerub tugevalt segus olevate kolloidide ja orgaanilise ainega ning saastumine toimub adhesiooni, laenguefekti ja membraani pooride ummistus. Ajastatud voolufiltrimise tingimustes võivad peened bioflokid või ekstratsellulaarsed polümeerid siiski kleepuda membraani pinnale, samas kui membraani pooride suurusest väiksemad ained adsorbeeruvad membraani poorides ja põhjustavad membraani saastumist kontsentreerimise, kristalliseerumise sadestumise ja kasvu ning paljunemine.
(2) Aeglane saastumine: algselt on membraani pind sile ja suured osakesed ei kleepu kergesti kinni, peamiselt EPS, SMP, biokolloidide ja muude viskoossete ainete abil, mis adsorbeeritakse membraani pinnale adsorptsioonisildade, võrgupüüdmise ja muude mõjude kaudu, mis moodustavad membraani. geelikiht, mille tulemuseks on membraanfiltratsiooni takistuse aeglane tõus ja saasteainete säilivus segus paraneb. Geelikihi saastumine on vältimatu ja toob kaasa membraani takistuse aeglase tõusu. See väljendub TMP aeglases tõusus konstantse voolu töös ja voo aeglases languses konstantse rõhu režiimis.
(3) Kiire saastumine: 2. etapis moodustunud geelikiht muutub järk-järgult tihedaks saasteainete sadestumise tõttu pideva filtreerimisrõhu erinevuse ja läbilaskva veevoolu mõjul, mis põhjustab membraani saastumist kvantitatiivselt kvalitatiivsele muutusele ja helbeid segu koguneb kiiresti membraani pinnale ja moodustab mudafiltrikoogi ning membraanidevaheline rõhuerinevus tõuseb kiiresti.
Geelikihi saastumine on vältimatu ja toob kaasa membraani takistuse aeglase tõusu. See väljendub TMP aeglases tõusus konstantse voolu töös ja voo aeglases languses konstantse rõhu režiimis. Kui membraani pinnale on ladestunud suur kogus muda flokki ja moodustub mudakoogi kiht, ei saa süsteem põhimõtteliselt normaalselt töötada. MBR-i töö- ja hooldusprotsessi peamised kaalutlused on geelkihi saastumise aeglustamine (heade hüdrauliliste tingimuste säilitamine, kohapealne puhastamine, membraani saastumise kiiruse kontrollimine ja aeglase saastumise tööaja pikendamine) ja muda kontrollimine. tordikihi saastumine (kiire saastumine).
2,Wmüts on membraani saastumise tüübid?
(1) Klassifikatsioon saasteainete koostise järgi
a.Orgaaniline saastumine
Peamiselt pärineb see segus olevatest makromolekulaarsetest orgaanilistest ainetest (polüsahhariidid, valgud jne), humiinhapetest, mikroobsetest helvestest, rakujääkidest jne. Nende hulgas moodustavad lahustunud orgaanilise aine SMP ja EPS 26%-52% membraanide saastumisest, kuigi MLSS-i puhul on see osa väga väike. Mikroobide kasv ja adsorptsioon membraani poorides ja membraani pinnal on samuti olulised membraani saastumise tegurid.
b.Anorgaaniline saastumine
Moodustunud metallisooladest, anorgaaniliste soolade ioonide sildav toime. Membraani tavaline anorgaaniline reostus on peamiselt kaltsiumi, magneesiumi, raua ja räni karbonaat-, sulfaat- ja silikaat-saasteained, mille hulgas on rohkem kaltsiumkarbonaati, kaltsiumsulfaati ja magneesiumhüdroksiidi.
(2) Klassifikatsioon saasteainete olemuse järgi
Pöörduv reostus (ajutine reostus): saab eemaldada teatud hüdrauliliste meetmete abil membraanireostuse eemaldamiseks; nt tagasipesu läbi puhta vee, aeratsiooni loksutamist saab eemaldada.
Pöördumatu reostus (pikaajaline saaste): ei saa eemaldada hüdrauliliste puhastusmeetmetega membraanireostuse eemaldamiseks, saab eemaldada puhastades oksüdeerijate, hapete, leeliste, redutseerivate ainetega jne.
Pööratav ja pöördumatu, mõlemat saab välja pesta. Kõiki puhastusvahendeid, mida ei saa välja pesta, nimetatakse taastumatuks reostuseks.
(3) Klassifikatsioon saasteainete asukoha järgi
Segus sisalduv materjal adsorbeerub, kontsentreerub ja kristalliseerub membraani poorides ning sisereostuse teket nimetatakse sisereostuseks; agregatsiooni ja ladestumise teket membraani pinnal nimetatakse välisreostuseks.
3,Tmembraani saastumise tegurite mõju
1. muda segu omadused
Membraanbioreaktoris on membraani saasteainete allikaks aktiivmuda segu ning membraani reostus muda seguga on äärmiselt keeruline.
1)EPS ja SMP
Ekstratsellulaarne polümeer (EPS) ja lahustatud mikroobiproduktid (SMP) on mõlemad ligikaudu sama koostisega mikroobsed metaboliidid ning neil on oluline ja kompleksne mõju membraanide saastumisele ning need on MBR-protsessi kõige olulisemad saasteained.
Liiga kõrge EPS-i kontsentratsioon suurendab segu viskoossust, mis ei soodusta lahustunud hapniku difusiooni, raskendades mudasüsteemi hapnikuga varustamist, mõjutades seega bakterikolloidi normaalset füsioloogilist aktiivsust ja suurendades seeläbi membraanfiltratsiooni takistust. Kuigi liiga madal EPS-i sisaldus põhjustab floki lagunemist, mis kahjustab MBR-i tööd.
Seetõttu on olemas optimaalne EPS väärtus, mis muudab floki struktuuri stabiilseks ja ei põhjusta membraani saastumise suurt kalduvust.
Leiti, et enamiku SMPde molekulmass on alla 1 KDa ja suurem kui 10 KDa ning väikese molekulmassiga lahustunud orgaaniline aine kipub membraani läbides ummistama membraani poore, põhjustades membraani saastumist ja muutudes peamiseks jääk-orgaaniliseks aineks. ainet heitvees.
Samal ajal mõjutavad SMP omadusi ja koostist ka mitmed tööparameetrid.
Üldiselt väheneb SMP-ga saastumise kalduvus membraanile MBR-is MLSS-i suurenemise, orgaanilise koormuse vähenemise ja lahustunud hapniku suurenemisega.
2)MLSS-i hõljuvate ainete kontsentratsioon segavedelikus
MLSS-i kontsentratsioon mõjutab otseselt segu viskoossust, viskoossuse tõus on MLSS-i tõusust põhjustatud segu filtreerimisvõime languse peamine põhjus, kui valest voolukiirusest või aeratsiooni tugevusest ei piisa kinnitunud kuivainete väljapesamiseks. membraani pinnale, põhjustab peagi reostuskihi teket.
3) Viskoossus
Segavedeliku viskoossust mõjutab MLSS. Kui MLSS-i kontsentratsioon on kriitilisest väärtusest kõrgem, suureneb viskoossus plahvatuslikult tahkete ainete kontsentratsiooni suurenemisega.
Õõneskiust MBR-is mõjutab segu viskoossus mulli suurust ja kiudmembraani paindlikkust reaktoris. Lisaks vähendab suurenenud viskoossus lahustunud hapniku DO ülekande efektiivsust ja madal lahustunud hapniku kontsentratsioon suurendab membraani saastumise kalduvust.
4) Muda hüdrofiilsus ja hüdrofoobsus
Paljude uuringute tulemused on näidanud, et hüdrofiilne lahustunud orgaaniline aine mudas mängib negatiivset rolli membraanide saastumises. Siiski on leitud ka, et väga hüdrofoobne flokuleeritud muda võib samuti põhjustada membraanide saastumist.
Nii muda hüdrofoobsus kui ka pinnalaeng on seotud rakuväliste polümeeride koostise ja olemusega ning filamentsete bakterite kasvuindeksiga. Filamentsete bakterite liigne vohamine tekitab suure koguse, mis vähendab elektripotentsiaali, flokuleeritud muda ebakorrapärase kuju ja hüdrofoobsuse suurenemist, mis põhjustab tõsist membraani saastumist.
5) Muda osakeste suurus
Membraanivoo vähenemise põhjuseks on peamiselt umbes 2 um suurused osakesed. Üldiselt võib öelda, et mida väiksem on osakeste suurus, seda kergemini sadestuvad osakesed membraani pinnale ja mida tihedam on moodustunud sadestuskiht, seda väiksem on läbilaskvus, nii et osakeste väike suurus suurendab membraani reostust.
6) Muda settimisindeks SVI
Kuigi otsene mõju membraani saastumisele puudub, võib muda settimisindeks (SVI) kajastada orgaaniliste ainete settimist segus.
Praegu peetakse membraani peamisteks saasteaineteks orgaanilisi aineid, mida ei saa settida, näiteks kolloide, lahustunud orgaanilist ainet.
2,MBR-protsessi töötingimused
Töötingimused mõjutavad otseselt või kaudselt membraani saastumist ning muda olemust ja koostist.
1) Muda retentsiooniaeg (SRT)
Praktilised tulemused näitavad, et SRT suurendamine võib vähendada SMP ja EPS tootmist ning membraani saastumise määr väheneb.
Kuid liiga pikk SRT võib põhjustada muda kõrge kontsentratsiooni, mis toob kaasa ka liigse viskoossuse ning mõjutab massiülekannet ja reaktori hüdrodünaamikat, mis põhjustab membraani tõsisemat saastumist. Üldise olmereoveepuhastuse membraanbioreaktorite SRT on 5-20 päeva.
2) Hüdrauliline retentsiooniaeg (HRT)
Kuigi HAR-il ei ole otsest mõju membraanide saastumisele, annab lühike hormoonasendusravi mikroorganismidele rohkem toitaineid ja paneb need kiiresti kasvama, mille tulemuseks on suurem MLSS-i kontsentratsioon ja voog, mis suurendab membraani saastumise võimalust.
3) Temperatuur ja pH
Võrreldes erinevate aastaaegade temperatuure, on lihtne tõdeda, et pöörduv reostus on tõsisem madala temperatuuriga perioodil ja pöördumatu reostus areneb kiiremini kõrgel temperatuuril.
MBR-i töö pH-vahemik on üldiselt 6-9, väljaspool vahemikku vähenevad reaktoris olevad nitrifitseerivad bakterid kiiresti, mille tulemuseks on nitrifikatsiooni pärssimine. Kui pH on kriitilisest väärtusest kõrgem, on membraani saastumine kiire ja temperatuuri tõustes langeb maksimaalne lubatud pH.
4) Lahustunud hapnik (DO)
Madal lahustunud hapniku kontsentratsioon vähendab rakkude hüdrofoobsust ja põhjustab muda helvete lagunemist ning kui DO on alla 1 mg/l, tõuseb SMP sisaldus järsult. Lahustunud hapnik mõjutab ka EPS ja SMP koostist ning kõrge DO MBR süsteemides suureneb valkude ja polüsahhariidide suhe ning mikroobikoosluse koostis on väga erinev.
5) Membraanvood
Kõigi membraaniprotsesside puhul võivad kõrgendatud vood põhjustada membraani suuremat saastumist.
Räbusti valiku tasakaalustamine membraani pindala minimeerimisega, vastupesu ja keemilise puhastuse intervallid mõjutavad otseselt ka tegevuskulusid.
6) Astmestatud voolukiirus ja aeratsioon
Jaotatud membraani bioreaktorites on CFV üks meetodeid membraani läbilaskvuse kiireks muutmiseks.
Suure kontsentratsiooniga ja väikese poori suurusega membraanidega süsteemides võib CFV suurenemine leevendada saasteainete sadestumist membraani pinnale. Suhteliselt suurte segavedeliku tahkete osakeste puhul ei avalda CFV võimendus voo tõusule aga isegi vastupidist mõju.
Aeratsioonil on sukeldatud MBR protsessis väga oluline roll: a, lahustunud hapniku tagamine mudas mikroorganismide normaalseks kasvuks ja ainevahetuseks aeratsiooni kaudu; b, mängides segavat rolli muda suspendeerimisel ja selle täielikul segamisel segatud lahuses; c, lõdvendades õõneskiudmembraani mooduli membraani kiud ja tekitades membraani pinnale nihkejõude, et vähendada saasteainete sadestumist membraani pinnale ja vältida teatud määral membraani saastumist.
3,Membraani olemus ja membraanikomponentide struktuur
1) Membraani pooride suurus
Väikese poori suurusega membraan, mis hoiab saasteaineid lahuses kergesti kinni ja tekitab membraani pinnale ladestunud kihi, nii et membraani vastupidavus suureneb. Seda tüüpi reostus on üldiselt pöörduv reostus, seda saab eemaldada vale voolu, tagasivoolu, õhutamise ja muude füüsiliste vahenditega, sisemine saaste on väike.
Suure pooride suurusega membraan, membraani pooride ummistus on filtreerimise varases staadiumis tõsisem, kui pinnale moodustub dünaamiline membraan, hakkab säilivusefekt paranema. Kuid saasteained ladestuvad ja ummistuvad kergesti membraani pooride pinnal ja sees, moodustades pöördumatu reostuse või isegi mittetaastava reostuse, millest saab peamine tegur, mis põhjustab membraani jõudluse halvenemist ja eluea lühenemist pikaajalisel kasutamisel.
2) Membraanmaterjalid
Erinevate membraanimaterjalide saastumise korral anaeroobses MBR-is on polüvinülideenfluoriidi (PVDF) membraani saastumise trend samades töötingimustes oluliselt väiksem kui polüsulfoon- (PS) ja tselluloosmembraanidel.
Tasub mainida, et kui aktiivmuda orgaanilises fraktsioonis on membraanimaterjaliga sarnaseid polümeere, sõltub pöördumatute saasteainete koostis membraani materjalist.
3) Membraani pinna kareduse aste
Membraani pinna kareduse suurenemine suurendab saasteainete adsorptsiooni võimalust membraani pinnal, kuid see suurendab ka membraani pinna läbipainde astet, mis takistab saasteainete ladestumist membraani pinnale, mistõttu kareduse mõju membraani voolule on mõlema teguri kombinatsiooni tulemus.
4) Hüdrofoobsus
Membraanimaterjali hüdrofoobsus mõjutab oluliselt ka membraani saastumist, võrreldes hüdrofoobseid ja hüdrofiilseid ultrafiltratsioonimembraane, jõuti järeldusele, et hüdrofoobse ultrafiltratsiooni membraani pind adsorbeerib tõenäolisemalt lahustunud aineid ja näitab suuremat kalduvust saastumisele.
Praegu on enamik viise membraani hüdrofoobsuse muutmiseks membraanimaterjalide modifikatsioonid. Näiteks pooride suuruse muutmine, membraani pinna karedus, anorgaaniliste materjalide lisamine dünaamilise eelkatte moodustamiseks membraani pinnale jne.
4,Membraani saastumise kontrollimeetmed
Peamised tegurid membraani saastumise tekkeks on: membraani olemus, segu olemus ja süsteemi töökeskkond, membraani saastumise kontrollimine ja lahendamine peaks samuti võtma vastavaid meetmeid nendest kolmest aspektist.
(1) Membraanile omane olemus
Membraani füüsikalised ja keemilised omadused määrab membraani materjal ning membraani reostusvastane võime segus on seotud selle materjaliga. On näidatud, et membraani hüdrofiilsusel on väga oluline mõju saastevastasele võimele. Orgaaniliste membraanimaterjalide hulgas on mõned hüdrofiilsed materjalid, nagu PAN, ja enamus hüdrofoobsed materjalid, nagu PVDF, PE, PS jne. Hüdrofoobseid orgaanilisi materjale tuleb pealekandmisel hüdrofiilselt modifitseerida ja modifitseerimisprotsessi erinevuste tõttu on kadu hüdrofiilsus kasutusprotsessis on kiire ja aeglane.
Lisaks on membraani reostusvastane võime seotud ka membraani pinna kareduse, membraani pinna laengu, membraani pooride suurusega jne. Üldiselt saab membraani saastevastast võimet parandada, valides parema hüdrofiilsusega membraanimaterjalid, parandades karedust. membraani pinnast, valides seguga sama potentsiaaliga membraanimaterjalid ja sobiva membraani pooride suuruse.
Anorgaanilised membraanid nagu keraamilised membraanid: alumiiniumoksiid, ränikarbiid, titaanoksiid, tsirkooniumoksiid jne toorainena, kõrgtemperatuuriline paagutamine, voolus, tugevus, keemiline stabiilsus on mugavuse poolest orgaaniliste membraanidega võrreldes ilmsed eelised.
(2) Segatud vedeliku olemus
Membraani saastumine on suures osas membraani ja segu vahelise koostoime tulemus. Segu olemus hõlmab muda kontsentratsiooni ja viskoossust, osakeste jaotumist, lahustunud orgaanilise aine kontsentratsiooni, mikroobsete metaboliitide kontsentratsiooni jne.
Kui muda kontsentratsioon on madal, on muda adsorptsiooni- ja orgaanilise aine lagunemisvõime ebapiisav, orgaanilise aine kontsentratsioon segus suureneb, membraani pooride ummistus on tõsine ja lahustunud aine kontsentratsioon membraani pinnal on oluliselt suurenenud. kontsentratsiooni polarisatsiooni kontsentratsioon, mis võimaldab kergesti moodustada geelikihti, mille tulemuseks on suurenenud filtreerimiskindlus; kui muda kontsentratsioon on teatud väärtusest suurem, suureneb EPC kontsentratsioon, muda viskoossus kasvab kiiresti ning viskoossus mõjutab membraani voogu ja segus olevate mullide suurust ning muda on lihtne sadestada. membraani pinnale ja moodustavad paksema mudakihi. Üldiselt arvatakse, et muda kontsentratsioonil on kriitiline väärtus, kui muda kontsentratsioon on sellest väärtusest kõrgem, mõjutab see negatiivselt membraani voogu, nii et muda kontsentratsiooni saab valida nii, et see kontrollib tõhusalt membraani saastumist sobivas vahemikus. Muda paisumine ja muda peened võivad põhjustada tõsist membraani saastumist.
MBR-protsessi mõjuv veekvaliteet avaldab ka suuremat mõju segu komponentidele, mis nõuab teatud eeltöötlust, näiteks karvad ja prügimaterjalid kerivad mustri ümber, põhjustades membraanimooduli muda kogunemist ja seega membraani. saaste, mis tuleb enne aeroobsesse biokeemilisse sisenemist eemaldada erinevate peenmembraanvõredega; muda ja liiv ning muud kõvad osakesed võivad kahjustada membraani filamente, mis tuleb liivavalamu abil eemaldada; õli põhjustab membraani filamentide puhastamatut saastumist. reostus, rohkem kui nõuded on vaja eemaldada õlipüüduri, õhuujutamise jms abil; anorgaanilised ained: võivad sadestuda membraani pinnale, kestendades, ummistades membraani poorid. Seda saab kontrollida flokulatsiooni ja sadestamise või pH reguleerimisega, et vältida selle sadestumist. Erijuhtudel tuleb erilist tähelepanu pöörata teistele iseloomulikele saasteainetele, mis mõjutavad membraani, nagu orgaanilised lahustid, pindaktiivsed ained, vahutamisvastased ained, PAM, kõvadus, aluselisus ja temperatuur.
(3) Süsteemi töökeskkond
a.Alamkriitiline voog
Kriitiline voog on määratletud kui voo olemasolu nii, et kui voog on sellest väärtusest suurem, suureneb TMP oluliselt, samas kui voog on sellest väärtusest väiksem, jääb TMP stabiilseks. See kontseptsioon võib aidata meil leida võrdluspunkti membraanivoolu maksimeerimise ja tõhusa membraani saastumise kontrolli vahel. Membraanmoodulite tegelikus töös nimetatakse kriitilisest voolust kõrgemat töövoogu ülikriitilise voo tööks ja kriitilisest voolust madalamat töövoogu nimetatakse alamkriitiliseks voo tööks. Praktikas tuleb valida sobiv töövoog. See töövoo väärtus on alakriitilises vahemikus ja mõnikord on töövoog ainult umbes 50% kriitilisest voost. Muidugi suurendab membraani saastumine pikaajalises MBR-is isegi alakriitilise voo töörežiimi korral TMP-d järk-järgult.
b.Mõistlik õhutamine
MBR-is ei ole aereerimise eesmärk mitte ainult mikroorganismide varustamine hapnikuga, vaid ka kerkivate mullide ja nende tekitatud segava vee voolamine membraani pinna puhastamiseks ja muda agregatsiooni peatamiseks, et hoida membraani voogu stabiilsena. Samal ajal paneb mullide ja membraanikiudude kokkupõrkel tekkiv värinaefekt membraanikiud isegi üksteise vastu hõõruma, mis võib kiirendada membraanipinna setete levikut ja hõlbustada membraanireostuse leevendamist. Kui aeratsioon on liiga suur, vähendab see membraani pinnasademe osakeste suurust, muutes filtrikoogi struktuuri tihedamaks, suurendades seega membraani filtreerimise takistust; vastupidi, kui aeratsioon on liiga väike, siis häire nõrgeneb ja reostus suureneb, seega tuleks valida sobiv aeratsioon.
c.Töötamise ja peatamise vaheldumine
Membraanide saastumise 3-staadiumi teooria kohaselt nõuab saastumise tekkimine membraani pinnal protsessi. Esiteks adsorbeerivad, sadestuvad ja kogunevad saasteained membraani pinnale. Vahelduva pumpamise töörežiimi eesmärk on taastada membraanfiltratsiooni jõudlus, peatades perioodiliselt membraanfiltratsiooni, nii et membraani pinnale ladestunud muda saaks membraani pinnalt eemaldada õhutamisest ja veevoolust põhjustatud nihkejõu toimel. Üldiselt, mida pikem on pumpamise aeg, seda suurem on hõljuvate ainete kogunemine membraani pinnale; mida pikem on seiskamisaeg, seda täielikumalt membraani pinnale ladestunud muda maha pudeneb ja seda paremini saab membraani filtreerimise jõudlust taastada. Põhimõtteliselt tuleks alternatiivne töö- ja seiskamismeetod kindlaks määrata vastavalt membraanitootja soovitusele ja tegelikule projekti toimimisele, et see vastaks membraani omadustele.
