Od czasu pojawienia się technologii MBR, jest ona szeroko stosowana na całym świecie ze względu na jej niewielki wpływ na środowisko, dobrą jakość ścieków, wysoki poziom obciążenia organicznego i niską produkcję osadu,zwłaszcza w oczyszczaniu ścieków miejskichJednakże ze względu na potrzebę skutecznego kontrolowania zanieczyszczenia błony podczas pracy konieczne jest przyjęcie takich środków, jak zwiększenie przepływu poprzecznego i wentylacji,który zużywa dużą ilość energii podczas pracy MBRCo zatem operatorzy MBR powinni zrobić, aby rozwiązać te problemy? Tylko szybko identyfikując przyczynę zanieczyszczenia błony i zapewniając precyzyjne uderzenia, możemy zmniejszyć częstotliwość czyszczenia.Jak występuje zanieczyszczenie błony?
Szczerze mówiąc, skażenie błony odnosi się do zjawiska pokrycia powierzchni błony i zablokowania porów spowodowanego przez adsorpcję lub osadzenie cząstek, cząstek koloidalnych,lub rozpuszczonych makromolekuł, które przetwarzają materiały podczas pracy z powodu fizycznych, chemiczne lub mechaniczne interakcje z membraną.
Zjawisko skażenia błony jest bardzo złożone, obejmuje wiele mechanizmów, wśród których polaryzacja stężenia jest główną przyczyną powstawania warstwy filtracji na powierzchni,a główne cząstki osadowe obejmują zawieszone ciała stałeZanieczyszczenie organiczne i nieorganiczne odnosi się do zanieczyszczenia spowodowanego adsorpcją substancji organicznych i nieorganicznych na powierzchniach i porach błony.Zanieczyszczenie biologiczne to biofilm wytwarzany przez przyczepienie się i wzrost społeczności drobnoustrojów na powierzchni błonyZjawisko łuszczenia występuje, gdy stężenie soli rozpuszczonej na powierzchni błony przekracza jej rozpuszczalność i nie jest główną przyczyną skażenia błony.Zanieczyszczenie błony jest ogólnie używane do podsumowania wszystkich zjawisk, które powodują spadek przepływu permeacji błonyZgodnie z różnymi metodami czyszczenia zanieczyszczenia błony można podzielić na: 1. zanieczyszczenie odwracalne, które powoduje spadek strumienia w krótkim czasie z powodu polaryzacji stężenia,zanieczyszczenie porów błony i tworzenie warstwy żelowejZanieczyszczenie, które można szybko usunąć metodami czyszczenia powierzchni, takimi jak mycie z tyłu, wentylacja, przepływ krzyżowy itp., odnosi się zazwyczaj do zanieczyszczenia krótkotrwałego. 2.Nieodwracalne zanieczyszczenie spowodowane długotrwałą interakcją między cząstkami materiału a materiałami membranowymi nie może zostać usunięte metodami fizycznego czyszczenia, ale można je odzyskać poprzez czyszczenie chemiczne w celu odzyskania zanieczyszczenia strumieniowego, co ogólnie odnosi się do zanieczyszczenia długotrwałego. 3.Zanieczyszczenie, które nie może zostać usunięte żadną metodą czyszczenia podczas długotrwałej eksploatacji, nazywa się zanieczyszczeniem nieodwracalnym.
Jakie czynniki wpływają na zanieczyszczenie błony?
1、 Źródłem zanieczyszczeń błony w bioreaktorze błonowym jest mieszanina osadów aktywnych, a zanieczyszczenie błony przez mieszaninę osadów jest niezwykle złożone.
1EPS i SMP
Substancje polimerowe pozakomórkowe (EPS) i rozpuszczalne produkty drobnoustrojowe (SMP) są metabolitami drobnoustrojowymi o mniej więcej tym samym składzie.Mają one istotne i złożone skutki dla skażenia błony i są głównymi zanieczyszczeniami w procesach MBRNadmierne stężenie EPS może zwiększać lepkość roztworu mieszanego, co nie sprzyja dyfuzji rozpuszczonego tlenu,utrudniające zatlenianie układu osadu i wpływające na normalną aktywność fizjologiczną płatów bakteriiJednakże, jeśli zawartość EPS jest zbyt niska, może to powodować rozkład płatków, co jest szkodliwe dla działania MBR.istnieje optymalna wartość EPS, która stabilizuje strukturę płatków i nie powoduje dużej tendencji do skażenia błonyBadania wykazały, że większość cząsteczek SMP o masie cząsteczkowej mniejszej niż 1 kDa i większej niż 10 kDa, małych masie cząsteczkowej rozpuszczonej materii organicznej,może łatwo zatkać pory błony podczas przechodzenia przez błonęW tym samym czasie na właściwości i skład SMP wpływają również wiele parametrów operacyjnych.Ogólnie, COD w kręgu wodnym uważa, że tendencja skażenia SMP na błonie w MBR słabnie wraz ze wzrostem MLSS, zmniejszeniem obciążenia materią organiczną i zwiększeniem rozpuszczonego tlenu.
2Stężenie zawieszonych ciał stałych w roztworze mieszanym, MLSSMLSS, bezpośrednio wpływa na lepkość roztworu mieszanego.Zwiększenie lepkości jest główną przyczyną spadku wydajności filtracji roztworu mieszanego spowodowanego wzrostem MLSSJeżeli natężenie przepływu poprzecznego lub natężenie wentylacji nie są wystarczające do wypłukiwania ciał stałych przymocowanych do powierzchni błony, szybko powstaje warstwa zanieczyszczenia.
3Na lepkość mieszaniny wpływa MLSS, a gdy stężenie MLSS jest wyższe niż wartość krytyczna, lepkość wzrasta wykładniczo wraz ze wzrostem stężenia stałego.W błonnikach pustego MBR, lepkość roztworu mieszanego wpływa na rozmiar bąbelków i elastyczność błony włóknistej w reaktorze.zwiększenie lepkości obniży wydajność przenoszenia rozpuszczonego tlenu (DO), a niskie stężenie tlenu rozpuszczonego pogorszy tendencję do skażenia błony.
4Wiele badań wykazało, że rozpuszczona w osadzie materia organiczna ma negatywny wpływ na zanieczyszczenie błony.niektóre badania wykazały, że bardzo wodobójczy szlam płynny może również powodować skażenie błonyHydrofobiczność i ładunek powierzchniowy osadu związane są z składem i właściwościami polimerów pozakomórkowych, a także z wskaźnikiem wzrostu bakterii włókienkowych.Nadmierne rozmnażanie bakterii włókienkowych może wytworzyć dużą ilość, co prowadzi do zmniejszenia potencjalnego, nieregularnego kształtu osadu płynnego, zwiększonej hydrofobowości i silnego skażenia błony.
5Zmniejszenie strumienia błony z powodu wielkości cząstek osadu jest spowodowane głównie przez cząstki około 2um.im łatwiej cząstki osadzają się na powierzchni błony,W związku z tym mniejsza wielkość cząstek może pogorszyć zanieczyszczenie błony.
6Chociaż wskaźnik osadzenia osadu (SVI) nie ma bezpośredniego wpływu na skażenie błony, może odzwierciedlać właściwości osadzenia materii organicznej w roztworze mieszanym.substancje organiczne, które nie mogą osiadać, takie jak koloidy i rozpuszczona materia organiczna, są powszechnie uważane za główne zanieczyszczenia w błonach.
2、 Warunki pracy w procesie MBR
Warunki pracy bezpośrednio lub pośrednio wpływają na zanieczyszczenie błony oraz właściwości i skład osadu.
7Wyniki rzeczywiste czasu zatrzymywania osadu (SRT) pokazują, że zwiększenie SRT może zmniejszyć produkcję SMP i EPS, a współczynnik skażenia błony również odpowiednio zmniejszy się.nadmiernie długa SRT może prowadzić do wysokiego stężenia osaduSRT bioreaktora membranowego w ogólnym oczyszczaniu ścieków miejskich wynosi 5-20 dni.
8Chociaż czas retencji hydraulicznej (HRT) nie ma bezpośredniego wpływu na zanieczyszczenie błony, krótka HRT dostarcza więcej składników odżywczych do mikroorganizmów,prowadzące do szybkiego wzrostu i zwiększania stężenia i przepływu MLSS, zwiększając w ten sposób prawdopodobieństwo zanieczyszczenia błony.
9Porównując temperaturę i pH w różnych porach roku, nie trudno stwierdzić, że zanieczyszczenie odwracalne jest bardziej dotkliwe w okresie niskich temperatur,i nieodwracalne zanieczyszczenie rozwija się szybciej w okresie wysokich temperaturZakres pH dla działania MBR wynosi zazwyczaj 6-9. Powyżej tego zakresu liczba bakterii nitryfikujących w reaktorze gwałtownie zmniejsza się, co prowadzi do hamowania nitryfikacji.W przypadku gdy wartość pH jest wyższa niż wartość krytyczna, błona szybko się zanieczyszcza, a wraz ze wzrostem temperatury maksymalna dopuszczalna wartość pH spada.
10Niskie stężenia rozpuszczonego tlenu (DO) mogą zmniejszać hydrofobieństwo komórek i powodować rozkład płatków osadu.Rozpuszczony tlen może również wpływać na skład EPS i SMPW systemach MBR o wysokim rozpuszczeniu tlenu stosunek białka do polisacharydów również wzrośnie, a skład społeczności drobnoustrojów będzie bardzo różny.
11W przypadku wszystkich procesów membranowych wzrost przepływu błony może prowadzić do zaostrzenia skażenia błony.W związku z tym, w przypadku, gdy wprowadzono nowe przepisy, należy uwzględnić:.
12Przepływ krzyżowy i wentylacja w bioreaktorze z podzieloną membraną, przepływ krzyżowy (CFV) jest jedną z metod szybkiej zmiany przepuszczalności membrany.W systemach o wysokim stężeniu i małych porach, zwiększenie CFV może zmniejszyć osadzenie zanieczyszczeń na powierzchni błony.Zwiększenie CFV nie ma wpływu na wzrost strumienia lub ma nawet odwrotny wpływ.W procesie zanurzenia w błotach węglowych bardzo ważną rolę odgrywa wentylacja: a、 Dostarcza rozpuszczonego tlenu poprzez wentylację w celu ułatwienia normalnego wzrostu i metabolizmu mikroorganizmów w błocie; b、Wykonuje poruszającą rolę, zawieszenie osadu i dokładne zmieszanie go w roztworze mieszanym; c、 Luźne włókna modułu błony włókiennej i generowanie sił cięcia na powierzchni błony,zmniejszenie osadzenia zanieczyszczeń na powierzchni błony i w pewnym stopniu zapobieganie zanieczyszczeniu błony.3 ̄ Właściwości membran i struktura składników membrany
13Rozmiar porów błony jest niewielki i łatwo przechwycić zanieczyszczenia w roztworze, w wyniku czego powstaje warstwa osadzenia na powierzchni błony i zwiększa się odporność błony.Ten rodzaj zanieczyszczenia należy zazwyczaj do zanieczyszczeń odwracalnych i można go usunąć metodami fizycznymi, takimi jak przepływ krzyżowy., odwrotnego mycia, wentylacji itp. zanieczyszczenie wewnętrzne jest stosunkowo niewielkie.i w miarę tworzenia się dynamicznej membrany powierzchni, efekt zatrzymywania zaczyna wzrastać. zanieczyszczenia są jednak podatne na osadzenie i zatarcie na powierzchni i wewnątrz porów błony,powodując nieodwracalne, a nawet nieodwracalne zanieczyszczenie, co staje się głównym czynnikiem powodującym pogorszenie wydajności membrany i skrócenie jej żywotności podczas długotrwałej pracy. 14.W przypadku membrany z fluorkiem poliwinilidu (PVDF) tendencja do skażenia była znacznie niższa niż w przypadku membrany z polisulfonem (PS) i membrany celulozowej w tych samych warunkach pracy., ukierunkowane na sytuację skażenia różnych materiałów błonowych w anaerobowej MBR.Warto wspomnieć, że gdy w organicznych składnikach osadu aktywowanego występują polimery podobne do materiałów membranowych,Zwiększenie szorstkości powierzchni membrany zwiększa możliwość adsorpcji zanieczyszczeń na powierzchni membrany.,ale jednocześnie zwiększa elastyczność powierzchni błony, uniemożliwiając osadzenie zanieczyszczeń na powierzchni błony.wpływ szorstkości na przepływ błony jest wynikiem połączonego działania dwóch czynników16. Hydrofobiczność materiałów membranowych hydrofilowych i hydrofobowych ma również znaczący wpływ na zanieczyszczenie membrany.Porównanie membran ultrafiltracyjnych hydrofobowych z membranami ultrafiltracyjnymi hydrofilowymi, stwierdzono, że hydrofobowe błony ultrafiltracyjne mają większe prawdopodobieństwo adsorpcji substancji rozpuszczalnych na powierzchni membrany, wykazując większą tendencję do skażenia.Głównym sposobem zmiany hydrofobiczności membran jest modyfikacja materiałów membranowychNa przykład zmiana wielkości porów, szorstkość powierzchni membrany oraz dodanie materiałów nieorganicznych w celu tworzenia dynamicznych powłok na powierzchni membrany.
Jak kontrolować zanieczyszczenie błony MBR?
1Obecnie, MBR process design generally adopts constant flux operation to control membrane fouling through other operational methods while meeting the requirements of sewage treatment capacity as much as possiblePojęcie krytycznego strumienia zostało zaproponowane po raz pierwszy w 1995 r. Jego definicja jest taka, że poniżej tego strumienia ciśnienie transmembranowe nie wzrasta wraz z wydłużeniem czasu filtracji,i istnieje dobry liniowy związek między ciśnieniem transmembranowym a strumieniemWybór krytycznego strumienia odgrywa ważną rolę w pracy.a różnica ciśnienia transmembranowego (TMP) wzrasta wraz z wydłużeniem czasu filtracjiKomponenty membranowe działające poniżej krytycznego strumienia mogą znacznie opóźnić zanieczyszczenie membrany.
2- szybkość i intensywność wentylacji
Ogólnie rzecz biorąc, zwiększenie intensywności wentylacji jest korzystne dla poprawy przepuszczalności membrany i zmniejszenia skażenia membrany.zanieczyszczenia szybko odkładają się na powierzchni błonyJednakże silne wentylacje mogą również uszkodzić płatki osadu, zmieniając rozmiar i rozmieszczenie cząstek osadu, uwalniając więcej koloidów i rozpuszczonych substancji organicznych (EPS i SMP),i nasilają zanieczyszczenie błonyW związku z tym istotne jest znalezienie optymalnej intensywności wentylacji dla COD w kręgu wodnym.takie jak stężenie mieszaninyNiektórzy naukowcy zaproponowali wykreślenie zmian w natężeniu wentylacji, różnicy ciśnienia transmembranowego (TMP),i strumienia w jednym wykresie, aby znaleźć optymalną intensywność wentylacji.
3. Wybór metod czyszczenia zanieczyszczeń błony
Metody czyszczenia dla zanieczyszczenia błony obejmują głównie czyszczenie fizyczne i czyszczenie chemiczne.Podczas działania MBRW wyniku badań przeprowadzonych w ramach pilotażowego badania podwodnego MBR, wyniki badań przeprowadzonych w ramach badania przeprowadzono w celu ustalenia, czy praca z odwrotnym myciem jest skutecznym sposobem usunięcia odwracalnego zanieczyszczenia i opóźnienia zanieczyszczenia błony.i okazało się, że przy tym samym strumieniu, niskiej częstotliwości i wysokiej intensywności było skuteczniejsze w zmniejszaniu zanieczyszczenia błony niż czyszczenie o wysokiej częstotliwości.zanieczyszczenia na powierzchni błony luźne i spadają z powodu grawitacjiW związku z tym połączenie przerywanej pracy z odwrotnym myciem może skuteczniej złagodzić zanieczyszczenie błony.Czyszczenie chemiczne i fizyczne nie mogą zapobiec nieodwracalnemu zanieczyszczeniuCzyszczenie chemiczne obejmuje czyszczenie utrzymujące i czyszczenie mocne (odzyskujące).Do powszechnie stosowanych środków czyszczących obecnie należy roztwór NaClO do usuwania zanieczyszczeń organicznych, kwasu cytrynowego do usuwania zanieczyszczeń nieorganicznych itp. Jak wiadomo, dostawcy MBR mają własne silne formuły czyszczące,Główną różnicą jest stężenie środków czyszczących i metody czyszczenia.Przykładem jest dostawca MBR, firma Z.
4Dodawanie adsorbentów do MBR powoduje bardzo złożony skład roztworu mieszanego.Najczęściej stosowana metoda polega na dodaniu w reaktorze proszku węgla aktywnego PAC w celu utworzenia węgla biologicznie aktywnego.W pewnym eksperymencie porównano efekty trzech różnych dawek PAC (0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,75Wyniki wykazały, że warstwa skażenia na powierzchni membrany zmniejszała się wraz ze wzrostem dawki PAC,podczas gdy nieodwracalne zanieczyszczenie osiągnęło swój najniższy punkt w dawce 00,75 g/l, a niewielka różnica w nieodwracalnej odporności na zanieczyszczenie występowała między 0 a 1,5 g/l. Nie jest trudno stwierdzić, że węgiel aktywny ma własną zdolność adsorpcji,i szybko osiągnie nasycenie adsorpcji podczas pracy, co nie tylko nie może złagodzić zanieczyszczenia błony, ale nawet go pogarsza.regularne usuwanie osadów i dodanie świeżych PAC są niezbędne do skutecznej poprawy wydajności MBRJednocześnie, w celu oszczędności kosztów operacyjnych, można spróbować zastosować PAC o niskiej stężeniu do poprawy wydajności operacji MBR.Wyniki pokazują, że w warunkach długotrwałej SRT i wysokich warunków pracy HRT, niska dawka PAC może poprawić wydajność operacyjną i skutecznie oszczędzać koszty.
