С момента появления технологии MBR, она широко используется во всем мире из-за ее небольшого объема, хорошего качества сточных вод, высокого уровня органической нагрузки и низкого производства ила.особенно в очистке городских сточных водОднако из-за необходимости эффективного контроля за загрязнением мембраны во время эксплуатации необходимо принять такие меры, как увеличение скорости перекрестного потока и аэрации.который потребляет большое количество энергии во время работы MBRТолько быстрое выявление основной причины загрязнения мембраны и предоставление точных ударов позволят уменьшить частоту очистки.Как происходит загрязнение мембраны?
Строго говоря, загрязнение мембраны относится к явлению покрытия поверхности мембраны и блокировки пор, вызванного адсорбцией или осаждением частиц, коллоидных частиц,или растворенные макромолекулы, которые обрабатывают материалы во время работы из-за физических, химические или механические взаимодействия с мембраной.
Феномен загрязнения мембраны очень сложен, включая множество механизмов.и основные осадочные частицы включают суспендированные твердые веществаОрганическое и неорганическое загрязнение относится к загрязнению, вызванному адсорбцией органических и неорганических веществ на поверхности мембраны и поры.Биологическое загрязнение - это биопленка, вырабатываемая при прикреплении и росте микробических сообществ на поверхности мембраныФеномен чешуйки возникает, когда концентрация соли, растворенной на поверхности мембраны, превышает ее растворимость, и не является основной причиной загрязнения мембраны.Загрязнение мембраны обычно используется для обобщения всех явлений, вызывающих снижение проникновения мембраныВ соответствии с различными методами очистки, загрязнение мембраны можно разделить на: 1. обратимый загрязнение, которое вызывает снижение потока в течение короткого времени из-за концентрации поляризации,загрязнение мембранных пор и образование гелевого слояЗагрязнение, которое может быть быстро удалено методами очистки поверхности, такими как обратная промывка, аэрация, перекрестный поток и т. д., обычно относится к краткосрочному загрязнению.Необратимое загрязнение, вызванное длительным взаимодействием между частицами материала и мембранными материалами, не может быть устранено методами физической очистки, но могут быть восстановлены с помощью химической очистки для восстановления загрязнения потока, обычно относящегося к долгосрочному загрязнению. 3.Загрязнение, которое не может быть устранено никаким способом очистки во время длительной эксплуатации, называется необратимым загрязнением.
Какие факторы влияют на загрязнение мембраны?
1、 Источником загрязнителей мембраны в мембранном биореакторе является смесь активного ила, а загрязнение мембраны смесью ила чрезвычайно сложно.
1. EPS и SMP
Внеклеточные полимерные вещества (EPS) и растворимые микробиологические продукты (SMP) являются микробиологическими метаболитами с примерно одинаковым составом.Они оказывают важное и сложное влияние на загрязнение мембраны и являются основными загрязнителями в процессах MBR.Слишком высокая концентрация EPS может увеличить вязкость смешанного раствора, что не способствует диффузии растворенного кислорода.затрудняют кислородное снабжение системы ила и влияют на нормальную физиологическую активность бактериальных клумбОднако, если содержание EPS слишком низкое, это может привести к разложению хлопьев, что наносит ущерб работе MBR.существует оптимальное значение EPS, которое стабилизирует флоккулентную структуру и не вызывает высокой тенденции к загрязнению мембраны.Исследования показали, что большинство молекул SMP с молекулярными массами менее 1 кДА и более 10 кДА, с небольшим молекулярным весом растворенного органического вещества,может легко забивать поры мембраны при прохождении через мембрануВ то же время на характеристики и состав SMP также влияют множество параметров работы.В общем, COD в водном круге считает, что тенденция загрязнения SMP на мембране в MBR ослабевает с увеличением MLSS, уменьшением нагрузки органического вещества и увеличением растворенного кислорода.
2Концентрация суспендированных твердых веществ в смешанном растворе, концентрация MLSSMLSS, напрямую влияет на вязкость смешанного раствора.Увеличение вязкости является основной причиной снижения эффективности фильтрации смешанного раствора, вызванного увеличением MLSSЕсли скорость перекрестного потока или интенсивность аэрации недостаточны, чтобы вымыть твердые вещества, прикрепленные к поверхности мембраны, это быстро вызовет образование слоя загрязнения.
3Вязкость смеси влияет на MLSS, и когда концентрация MLSS выше критического значения, вязкость увеличивается экспоненциально с увеличением концентрации твердого вещества.В полых волокнах MBR, вязкость смешанного раствора влияет на размер пузырей и гибкость волокнистой мембраны в реакторе.увеличение вязкости уменьшит эффективность передачи растворенного кислорода (DO), а низкая концентрация растворенного кислорода усугубит тенденцию загрязнения мембраны.
4Многие исследования показали, что гидрофильные органические вещества, растворенные в грязи, оказывают негативное влияние на загрязнение мембраны.Некоторые исследования показали, что высокогидрофобные флоккулентные ила также могут вызывать загрязнение мембраны.Гидрофобность и поверхностный заряд ила связаны с составом и свойствами внеклеточных полимеров, а также с индексом роста нитевидных бактерий.Чрезмерное размножение волокнистых бактерий может произвести большое количество, что приводит к уменьшению потенциальной, нерегулярной формы флоккулентного ила, повышенной гидрофобности и сильному загрязнению мембраны.
5Уменьшение потока мембраны из-за размера частиц грязи в основном вызвано частицами около 2 мм.чем легче частицам оседать на поверхности мембраныПоэтому меньшие размеры частиц могут усугубить загрязнение мембраны.
6Хотя индекс осаждения грязи (SVI) не влияет непосредственно на загрязнение мембраны, он может отражать осаждающие свойства органического вещества в смешанном растворе.органические вещества, которые не могут оседать, такие как коллоиды и растворенные органические вещества, считаются основными загрязнителями мембран.
2、 Условия работы процесса MBR
Условия эксплуатации прямо или косвенно влияют на загрязнение мембраны и свойства и состав ила.
7Фактические результаты времени удержания ила (SRT) показывают, что увеличение SRT может уменьшить производство SMP и EPS, и скорость загрязнения мембраны также снизится соответственно.чрезмерно длительный SRT может привести к высокой концентрации илаСРТ мембранного биореактора в общей городской очистке сточных вод составляет 5-20 дней.
8Хотя гидравлическое время удержания (HRT) не оказывает прямого влияния на загрязнение мембраны, короткое HRT обеспечивает больше питательных веществ для микроорганизмов.что приводит к быстрому росту и увеличению концентрации и потока MLSS, тем самым увеличивая вероятность загрязнения мембраны.
9Сравнивая температуру и рН в разные сезоны, не трудно обнаружить, что обратимое загрязнение более серьезно в период низких температур.и необратимое загрязнение развивается быстрее в период высоких температурДиапазон pH для работы MBR обычно составляет 6-9 и за пределами этого диапазона количество нитрифицирующих бактерий в реакторе быстро уменьшается, что приводит к ингибированию нитрификации.Если значение pH выше критического значения, мембрана быстро загрязняется, и при повышении температуры максимально допустимое значение pH снижается.
10Низкие концентрации растворенного кислорода (DO) могут уменьшить гидрофобность клеток и привести к разложению грязевых флоков.Растворенный кислород также может влиять на состав компонентов EPS и SMPВ системах MBR с высоким содержанием растворенного кислорода соотношение белка к полисахариду также увеличивается, и состав микробиологических сообществ будет очень отличаться.
11Для всех мембранных процессов увеличение потока мембраны может привести к обострению загрязнения мембраны.и временные интервалы химической очистки напрямую влияют на эксплуатационные затраты.
12Потоковая скорость и аэрация в биореакторе с разделенной мембраной, скорость поток (CFV) является одним из методов быстрого изменения проницаемости мембраны.В системах с высокой концентрацией и мембранами с небольшим размером порОднако, в случае относительно больших частиц в смешанной жидкости,увеличение CFV не оказывает никакого или даже противоположного влияния на увеличение потокаВ процессе погружения в МБР очень важна роль аэрации: а、 обеспечивает растворенный кислород посредством аэрации для облегчения нормального роста и метаболизма микроорганизмов в грязи; б、Играет важную роль, суспендируя и тщательно перемешивая грязь в смешанном растворе; с、 Расслабляя полые волокнистые волокна модуля мембраны и создавая силовые усилия на поверхности мембраны,уменьшение отложения загрязняющих веществ на поверхности мембраны и предотвращение загрязнения мембраны в определенной степени. 3, Свойства мембран и структура компонентов мембран
13Размер пор мембраны небольшой, и в растворе легко перехватываются загрязняющие вещества, что приводит к слою осаждения на поверхности мембраны и увеличению сопротивления мембраны.Этот тип загрязнения, как правило, относится к обратимому загрязнению и может быть удален физическими методами, такими как перекрестный поток.Внутреннее загрязнение относительно незначительное.и как поверхность динамической мембраны формируетОднако загрязняющие вещества склонны к осаждению и блокировке на поверхности и внутри поров мембраны.создавая необратимое и даже необратимое загрязнение, что становится основным фактором, вызывающим снижение производительности мембраны и сокращение срока службы при длительной эксплуатации. 14.Склонность к загрязнению мембраны из поливинилиденофторида (PVDF) была значительно ниже, чем у мембраны из полисульфона (PS) и мембраны из целлюлозы при тех же условиях работы., ориентированный на ситуацию загрязнения различных мембранных материалов в анаэробной MBR.Стоит отметить, что когда в органических компонентах активированного ила присутствуют полимеры, подобные мембранным материаламУвеличение шероховатости поверхности мембраны увеличивает возможность адсорбции загрязняющих веществ на поверхности мембраны.,но в то же время увеличивает гибкость поверхности мембраны, препятствуя отложению загрязняющих веществ на поверхности мембраны.эффект шероховатости на мембранный поток является результатом комбинированного действия двух факторов16. Гидрофобность гидрофильных и гидрофобных мембранных материалов также оказывает значительное влияние на загрязнение мембраны.Сравнение гидрофобных с гидрофильными мембранами ультрафильтрации, было установлено, что гидрофобные мембраны ультрафильтрации более склонны адсорбировать растворимые вещества на поверхности мембраны, демонстрируя большую тенденцию к загрязнению.Главный способ изменить гидрофобность мембран - это изменить материалы мембран.Например, изменение размера пор, шероховатость поверхности мембраны и добавление неорганических материалов для формирования динамических предварительных покрытий на поверхности мембраны.
Как контролировать загрязнение мембраны MBR?
1В настоящее время, 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 possibleКонцепция критического потока была впервые предложена в 1995 году. Ее определение заключается в том, что ниже этого потока трансмембранное давление не увеличивается с увеличением времени фильтрации.и есть хорошая линейная связь между трансмембранным давлением и потокомВыбор критического потока играет важную роль в работе. Если критический поток будет превышен, произойдет загрязнение.и трансмембранная разница давления (TMP) увеличивается с увеличением времени фильтрацииКомпоненты мембраны, работающие ниже критического потока, могут значительно задержать загрязнение мембраны.
2Скорость и интенсивность аэрации
В целом, повышение интенсивности аэрации полезно для улучшения проницаемости мембраны и уменьшения загрязнения мембраны.загрязняющие вещества быстро оседают на поверхности мембраныОднако сильное проветривание может также повредить грязевые струи. Это изменит размер и распределение частиц грязи, высвободит больше коллоидов и растворенного органического вещества (EPS и SMP),и ухудшают загрязнение мембраныПоэтому крайне важно найти оптимальную интенсивность проветривания для СОД в водном круге.например, концентрация смесиНекоторые ученые предложили составить график изменений интенсивности вентиляции, разницы в давлении через мембрану (TMP),и потока в одном графике, чтобы найти оптимальную интенсивность аэрации.
3. Выбор методов очистки от загрязнения мембраны
Методы очистки при загрязнении мембраны включают в себя физическую очистку и химическую очистку.Во время работы MBRЭффект обратного промывания на отсрочку промывания мембраны был изучен в пилотном подводном МБР.и было обнаружено, что при том же потоке, низкочастотная высокоинтенсивная обратная промывка была более эффективной в снижении загрязнения мембраны, чем высокочастотная очистка.загрязняющие вещества на поверхности мембраны ослабевают и отпадают из-за силы тяжестиТаким образом, совмещение периодической работы с обратным промыванием может более эффективно уменьшить загрязнение мембраны.Химическая и физическая очистка не могут предотвратить необратимое загрязнениеХимическая очистка включает в себя техническую очистку и сильную (восстановительную) очистку.Обычно используемые моющие средства в настоящее время включают раствор NaClO для удаления органических загрязнителей, лимонная кислота для удаления неорганических загрязнителей и т. д. Как известно, поставщики MBR имеют свои собственные сильные формулы очистки,Основными различиями являются концентрация очистительных средств и методы очистки.В качестве примера возьмем поставщика MBR компании Z.
4Добавление адсорбентов в MBR приводит к очень сложному составу смешанного раствора.наиболее часто используемый метод - добавление в реактор порошкообразного активированного угля PAC для образования биологически активного угля.В одном эксперименте сравнивали эффекты трех различных доз ПАК (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, 0,75Результаты показали, что уровень загрязнения на поверхности мембраны уменьшается с увеличением дозы ПАК,в то время как необратимое загрязнение достигло своей самой низкой точки при дозировке 00,75 г/л, и не было большой разницы в необратимой устойчивости к загрязнению между 0 и 1,5 г/л. Нетрудно обнаружить, что активированный уголь имеет свою собственную способность к адсорбции,и он быстро достигнет адсорбционной насыщенности во время работы, что не только не может облегчить загрязнение мембраны, но даже усугубляет его.регулярное сброс ила и добавление свежей PAC необходимы для эффективного улучшения производительности MBRВ то же время, чтобы сэкономить операционные расходы, можно попробовать использовать PAC с низкой концентрацией дозировки для улучшения производительности работы MBR.Результаты показывают, что при длительных условиях SRT и высоких условиях HRT, низкая дозировка PAC может повысить эффективность работы и эффективно сэкономить затраты.
