في بعض الأحيان يتم التعامل مع درجة الحرارة كمعلم تشغيل ثانوي في معالجة مياه الصرف الصحي.
ومع ذلك ، في أنظمة المفاعل الحيوي الغشاء (MBR) ، يمكن أن تؤثر تغيرات درجة الحرارة الموسمية على تصفية الغشاء ، النشاط البيولوجي ، خصائص الوحل ، سلوك التلوث ،وتشغيل النظام بشكل عام.
لهذا السبب، لا ينبغي أن يعتمد اختيار الغشاء وتصميم MBR فقط على تدفق مياه الصرف الصحي وجودة المياه.
يجب على المهندسين أيضا النظر فينطاق درجة حرارة التشغيل المتوقع، وخاصة الحد الأدنى لدرجة حرارة مياه الصرف الصحي أثناء التشغيل في فصل الشتاء.
هذا مهم بشكل خاص لمحطات معالجة مياه الصرف الصحي البلدية في المناطق التي تشهد اختلافات موسمية كبيرة.
الـ (إم بي آر) يجمع بين العلاج البيولوجي و فصل الغشاء
لذلك يمكن أن تؤثر درجة الحرارة على كلا الجزئين من العملية.
من الناحية البيولوجية، تؤثر درجة الحرارة على النشاط الميكروبي وحركية العلاج.
على جانب الغشاء، يمكن أن تؤثر درجة الحرارة:
- لزجة الماء
- نفوذ الغشاء
- مقاومة التصفية
- الضغط عبر الغشاء
- سلوك التلوث
- التدفق التشغيلي الممكن تحقيقه
العلاقة الفعلية أكثر تعقيدًا لأن أداء MBR يعتمد على التفاعل بين خصائص مياه الصرف الصحي والطين المنشط وخصائص الغشاء واستراتيجية التشغيل.
ومع ذلك، مبدأ واحد مهم:
وينبغي أيضًا تقييم MBR المصممة في ظل ظروف متوسطة أو دافئة عند الحد الأدنى من درجة حرارة مياه الصرف الصحي المتوقعة.
أحد أكثر تأثيرات درجة الحرارة مباشرة هو تأثيرها على لزجة الماء.
مع انخفاض درجة الحرارة، يصبح الماء أكثر لزجة.
الزخامة العالية تزيد المقاومة لتسرب التدفق من خلال الغشاء.
في ظل ظروف مماثلة ، يمكن أن يؤثر ذلك على التدفق الذي يمكن تحقيقه أو القوة الدافعة المطلوبة للحفاظ على معدل إنتاج معين.
هذا يعني أن نظام الغشاء يعمل بشكل مريح خلال الفترات الدافئة قد يعمل في ظروف مختلفة خلال فصل الشتاء.
لهذا السبب، يجب دائماً النظر في بيانات أداء الغشاء مع قاعدة درجة حرارته.
يتأثر تدفق الغشاء بالمقاومة الهيدروليكية.
عندما تنخفض درجة الحرارة وتزداد اللزوجة ، تزداد مقاومة التصفية بشكل عام.
ونتيجة لذلك، قد يتطلب الحفاظ على نفس إنتاج الاختراق ظروف تشغيل مختلفة.
لذلك بالنسبة لتصميم نظام MBR ، فإن السؤال المهم هو:
ما هو تدفق التشغيل الذي يمكن الحفاظ عليه عند أدنى درجة حرارة متوقعة للمياه العادمة؟
غالبًا ما يكون هذا أكثر فائدة من تقييم تدفق الذروة فقط أو الأداء المقاس في ظل ظروف الطقس الدافئ المواتية.
لذلك يجب دمج تأثير درجة الحرارة في حجم الغشاء واستراتيجية العمل.
لمزيد من المعلومات عن تدفق التصميم:
!ما هو تدفق التصميم الواقعي لأغشية MBR السيراميكية المسطحة؟
درجة الحرارة لا تؤثر فقط على لزجة الماء.
في MBR ، يعمل الغشاء في اتصال مباشر مع الوحل المنشط.
تغيرات درجة الحرارة الموسمية يمكن أن تؤثر على:
- النشاط البيولوجي
- خصائص الكتلة الحيوية
- لزجة الوحل
- خصائص القشرة
- المنتجات الميكروبية القابلة للذوبان
- المواد البوليمرية خارج الخلية
- إمكانية التلوث
هذه التغيرات قد تؤثر على المقاومة التي تتطور بالقرب من سطح الغشاء.
ولذلك، لا ينبغي التعامل مع درجة الحرارة ببساطة كعامل تصحيح هيدروليكي.
في نظام MBR على نطاق كامل ، يمكن أيضًا ربط تأثيره بأداء العملية البيولوجية وخصائص الخليط.
بالنسبة للعديد من محطات معالجة مياه الصرف الصحي، قد يمثل فصل الشتاء فترة تشغيل أغشية أكثر تطلبا.
يمكن أن تحدث درجة حرارة مياه الصرف الصحي المنخفضة مع التغيرات في النشاط البيولوجي وخصائص الوحل وظروف التدفق.
إذا كان تحديد حجم الغشاء يعتمد فقط على الظروف السنوية المتوسطة، فإن هامش التشغيل المتاح قد يصبح أصغر خلال فترات البرد.
يجب أن ينظر في تقييم الهندسة العملية:
- متوسط درجة حرارة مياه الصرف الصحي
- الحد الأدنى من درجة حرارة مياه الصرف الصحي المتوقعة
- نطاق درجات الحرارة الموسمية
- ظروف التدفقات الشتوية
- قدرة المعالجة المطلوبة
- تدفق تصميم الغشاء
- هامش التشغيل
الهدف هو ضمان أن نظام الغشاء لا يزال قادرًا على تلبية قدرة المعالجة المطلوبة طوال نطاق التشغيل المتوقع.
يمكن أن تؤثر درجة الحرارة أيضاً بشكل غير مباشر على تلوث الغشاء.
تعتمد تلوث MBR على العديد من العوامل ، بما في ذلك:
- تدفق الغشاء
- تركيز MLSS
- التهوية
- خصائص الوحل
- المواد العضوية
- النشاط البيولوجي
- خصائص سطح الغشاء
- دورات التشغيل
لأن درجة الحرارة يمكن أن تؤثر على العديد من هذه العوامل، فإن العلاقة بين درجة الحرارة والتلوث ليست مباشرة دائما.
على سبيل المثال ، يمكن أن تزيد درجات الحرارة المنخفضة من مقاومة التصفية بسبب ارتفاع اللزوجة ، في حين أن التغيرات في النشاط البيولوجي قد تؤثر أيضًا على خصائص السائل المختلط.
هذا هو السبب في أن أداء الغشاء يجب أن يتم تقييمه بشكل مثالي في ظل ظروف المشروع التمثيلي بدلاً من الاعتماد على تصحيح درجة حرارة واحد.
كل من الأغشية السيراميكية والبوليمرية تتأثر بالتأثير الفيزيائي الأساسي لدرجة حرارة الماء ولزوجته.
ومع ذلك ، تختلف مواد الغشاء في خصائص مثل:
- المقاومة الميكانيكية
- المقاومة الكيميائية
- تحمل التنظيف
- الصمود على المدى الطويل
- استقرار الحرارة
يتم النظر بشكل متزايد في الأغشية السيراميكية للتطبيقات المطالبة لأن بنيتها غير العضوية يمكن أن توفر قوة ميكانيكية عالية ومقاومة كيميائية قوية.
يمكن أن تكون هذه الخصائص ذات صلة خاصة عندما يتوقع تنظيف متكرر أو فترات تشغيل طويلة أو ظروف مياه الصرف الصحي المتطلبة.
لمقارنة أوسع:
!الأغشية السيراميكية مقابل الأغشية البوليمرية في MBR
الأغشية السيراميكية ليست مستقلة تمامًا عن تأثيرات درجة الحرارة ، ومع ذلك.
لا يزال الأداء الفعلي لأي نظام غشاء يعتمد على ظروف مياه الصرف الصحي ، وتدفق التشغيل ، ودرجة الحرارة ، والعملية البيولوجية ، وتكوين النظام.
عند تقييم الأغشية لمشروع MBR ، يجب على المهندسين طلب معلومات عن الأداء في ظل ظروف التشغيل ذات الصلة.
الأسئلة المفيدة تشمل:
- ما هي الحد الأدنى من درجة حرارة مياه الصرف الصحي المتوقعة؟
- ما هي أداء الغشاء المتوقع عند هذه الحرارة؟
- ما هي درجة الحرارة التي استخدمت لتحديد التدفق؟
- هل التدفق المقتبس صافي أم غير صافي؟
- هل القيمة فورية أم مستدامة؟
- أي نطاق استخدمته؟
- ما هي الاستراتيجية التشغيلية المستخدمة؟
- ما هو هامش التصميم المشمول؟
التمييز بين التدفق الإجمالي وال صافي مهم بشكل خاص.
!التدفق الإجمالي مقابل التدفق الصافي في MBR: لماذا يهم الفرق
تصبح المقارنات أكثر أهمية عندما يقدم موردي الغشاء بيانات الأداء على أساس متسق.
يجب أن يعتبر تصميم الغشاء الموثوق به درجة الحرارة من بداية المشروع.
لا تستخدم فقط المتوسط السنوي
تحديد كل من درجات الحرارة العادية والحد الأدنى المتوقعة للعمل.
فكر في التأثير المشترك
درجة الحرارة + التدفق + MLSS + خصائص مياه الصرف الصحي + السعة المطلوبة
لا ينبغي أن يصبح التدفق القصير الأجل المرتفع في ظل ظروف مواتية تلقائيًا أساس التصميم طويل الأجل.
يجب أن توفر منطقة الغشاء واستراتيجية التشغيل مرونة كافية للتغيرات الموسمية.
عند مقارنة الموردين، تأكد من تقييم بيانات التدفق في ظل درجة حرارة مماثلة، مياه الصرف الصحي، MLSS، وظروف التشغيل.
لا ينبغي اعتبار درجة الحرارة كمعلم معزول.
يمكن النظر إلى تأثيره على عمل الغشاء على النحو التالي:
درجة الحرارة → اللزوجة → مقاومة التصفية → تدفق → مكافحة التلوث → استراتيجية التشغيل
في نفس الوقت:
درجة الحرارة → النشاط البيولوجي → خصائص الوحل → إمكانية التلوث
هذا يوضح لماذا لا يمكن تقييم أداء الغشاء باستخدام درجة الحرارة وحدها.
الغشاء الذي يعمل بشكل جيد في ظروف المختبر قد يتطلب استراتيجية تشغيل مختلفة في ظل ظروف الشتاء الكاملة.
لتطبيقات MBR المغمورة حيث الصمود الميكانيكي والمقاومة الكيميائية وتسامح التنظيف والاستقرار على المدى الطويل هي اعتبارات مهمة.يمكن تقييم الأغشية السيراميكية المسطحة كبديل للأغشية البوليمرية التقليدية.
يجب دائماً تحديد تشكيل الغشاء المناسب وتدفق التصميم وفقاً لخصائص مياه الصرف الصحي الفعلية وظروف تشغيل المشروع.
درجة الحرارة يمكن أن يكون لها تأثير مهم على أداء الغشاء في أنظمة MBR.
درجات الحرارة المنخفضة عادة ما تزيد من لزجة الماء ومقاومة التصفية ، في حين أن التغيرات الموسمية يمكن أن تؤثر أيضًا على خصائص الوحل النشط وسلوك التلوث.
لهذا السبب، لا ينبغي أن يعتمد اختيار الغشاء فقط على الأداء في ظل ظروف مواتية أو متوسطة.
الـالحد الأدنى من درجة حرارة مياه الصرف الصحي المتوقعةيجب أن تؤخذ بعين الاعتبار أثناء تحديد حجم الغشاء وتصميم النظام.
بالنسبة لتشغيل MBR طويل الأمد ، فإن الهدف ليس ببساطة تحديد أعلى تدفق ممكن في درجة حرارة معينة.
الهدف الأكثر أهمية هو إنشاءنافذة تشغيل مستقرة ومستدامة في جميع ظروف المشروع المتوقعة.
لتقييم المشروع، معلومات مثل نوع مياه الصرف الصحي، معدل التدفق، MLSS، نطاق درجة الحرارة، عملية المعالجة،وقد تساعد القدرة على معالجة الهدف في إنشاء أساس مناسب لتصميم الغشاء.
