كيفية حساب مساحة الغشاء المطلوبة لنظام MBR؟

مساحة الغشاء هي واحدة من المعلمات الرئيسية في تصميم نظام المفاعل الحيوي الغشاء (MBR).

على المستوى الأساسي، الحساب بسيط:

مساحة الغشاء المطلوبة = التدفق المطلوب ÷ صافي تدفق التصميم

ومع ذلك، فإن اختيار منطقة الغشاء المناسبة لمشروع معالجة مياه الصرف الصحي الحقيقي ينطوي على أكثر من تطبيق قيمة تدفق واحدة.

يمكن أن تؤثر خصائص مياه الصرف الصحي و MLSS و درجة حرارة التشغيل و سلوك التلوث و دورات التصفية و هامش التشغيل المطلوب على حجم الغشاء النهائي.

من أجلأغشية السيراميك المسطحة المستخدمة في أنظمة MBR المغمورة، أساس التصميم الواقعي والمستدام مهم بشكل خاص.

يمكن حساب مساحة الغشاء الأولية باستخدام:

حيث:

• أ= مساحة الغشاء المطلوبة، متر مربع
• ق= التدفق المطلوب للدخول ، L / h
• ج= صافي تدفق التصميم، LMH
• LMH= لتر لكل متر مربع في الساعة

لتقييم MBR الأولي، الصيغة بسيطة. السؤال الأكثر أهمية هو:

ما هو تدفق تصميم الشبكة الذي يجب استخدامه؟

بالنسبة لتطبيقات MBR المغمورة ، يجب على المهندسين استخدام أساس تصميم واقعي بدلاً من مجرد اختيار أعلى تدفق تم الإبلاغ عنه في ظل ظروف اختبار قصيرة الأجل أو مثالية.

فكر في نظام MBR مع إنتاج دخول مطلوب من:

1،000 م3/يوم

أولا، تحويل التدفق إلى لترات في الساعة:

1،000 م3/يوم = 1،000،000 لتر/يوم

لذلك:

1,000،000 ÷ 24 = 41,667 لتر/ساعة

افترض تدفق تصميم صافي توضيحي من:

20 LMH

مساحة الغشاء النظرية هي:

وبالتالي، حوالي2,083 متر مربعمن منطقة الغشاء سوف تكون مطلوبة نظريا في هذا التدفق التصميم.

هذا حساب أولي. قد تكون مساحة الغشاء المثبتة النهائية أعلى بعد النظر في دورات التشغيل ، والتلوث ، والصيانة ، والتكرار ، ومتطلبات التصميم المحددة للمشروع.

إذا كنت تقوم بتقييم نظام MBR السيراميكي، فإن منطقة الغشاء النظرية هي نقطة البداية فقط. يجب أن يعتمد اختيار الغشاء الفعلي على خصائص مياه الصرف الصحي، وظروف التشغيل،التدفق المستدام، وتكوين النظام.

→ استكشف غشاءنا السيراميكي

واحدة من أهم الاعتبارات في تحديد حجم غشاء MBR هو فهم الفرق بينالتدفق الإجمالي والتدفق الصافي.

نظام MBR قد يتضمن تصفية، الاسترخاء، التنظيف، وأوقات تشغيل أخرى.تدفق خلال الترشيح النشط لا يمثل بالضرورة متوسط إنتاجية الغشاء الفعلية على مدار دورة التشغيل كاملة.

عند تقييم أداء الغشاء، قد يواجه المهندسون مصطلحات مثل:

• التدفق الفوري
• تدفق التشغيل
• التدفق الإجمالي
• التدفق الصافي
• تدفق التصميم المستدام

هذه القيم لا ينبغي أن تعتبر تلقائيًا معادلة.

لحسابات مساحة الغشاءتدفق التصميم الحقيقي للشبكةيوفر أساسا أكثر مغزى من مجرد اختيار أعلى تدفق متاح.

لمزيد من المعلومات:

→ التدفق الإجمالي مقابل التدفق الصافي في MBR: لماذا يهم الفرق

من الناحية الرياضية، فإن تدفق أعلى يقلل من مساحة الغشاء النظرية المطلوبة لتدفق معين.

على سبيل المثال

هذه الأرقامحسابات توضيحية، وليس توصيات التصميم العالمية.

في أنظمة MBR الحقيقية ، قد يقلل تدفق التصميم الأعلى أيضًا من هامش التشغيل المتاح ويزيد من الحساسية لتغيرات التلوث والمياه العادمة.

يمكن أن تشمل العواقب المحتملة:

• ميل أعلى إلى التلوث
• زيادة مقاومة التصفية
• تنظيف متكرر
• انخفاض مرونة التشغيل

ولذلك، لا ينبغي أن يكون الهدف مجرد تقليل مساحة الغشاء.

النهج الأفضل هو التوازنمساحة الغشاء ، التدفق المستدام ، مكافحة التلوث ، واستقرار التشغيل على المدى الطويل.

يجب أن يعكس تدفق التصميم المختار مياه الصرف الصحي الفعلية.

يمكن أن تشمل المعايير الهامة:

• المرض
• الـ BOD
• TSS
• الزيت والشحوم
• خصائص المواد الصلبة المعلقة
• أداء المعالجة السابقة

مياه الصرف الصحي البلدية ومياه الصرف الصناعي يمكن أن يكون لها سلوك التلوث المختلف بشكل كبير ومتطلبات التشغيل.

لذلك لا ينبغي تطبيق نفس أساس قياس الغشاء تلقائيًا على كل تطبيق.

→ اقرأ: أغشية سيراميكية لمياه الصرف الصحي

بالنسبة لـ MBR المغمورةالمواد الصلبة المتعلقة بالشراب المختلطة (MLSS)هو اعتبار مهم آخر.

يمكن أن يؤثر MLSS على:

• اللزوجة المختلطة للشراب
• تشكيل طبقة الكعك
• فعالية تنظيف الهواء
• نقل الكتلة بالقرب من سطح الغشاء
• سلوك التلوث

لذلك يجب تقييم حجم الغشاء جنبا إلى جنب مع العملية البيولوجية ومدى عمل MLSS المتوقع.

درجة حرارة مياه الصرف الصحي يمكن أن تؤثر أيضا على أداء الغشاء.

مع انخفاض درجة الحرارة، تزداد لزجة الماء بشكل عام، مما يمكن أن يزيد من مقاومة التصفية.

بالنسبة للمشاريع التي تتغير درجة الحرارة موسميا، يجب على المهندسين النظر في:

• متوسط درجة حرارة العمل
• الحد الأدنى لدرجة حرارة العمل
• التغيرات الموسمية

قد لا يوفر التصميم القائم فقط على الظروف المتوسطة هامش تشغيل كاف خلال الفترات الباردة.

كيف تؤثر درجة الحرارة على أداء الغشاء في أنظمة MBR

التلوث هو اعتبار مهم في تشغيل MBR طويل الأجل.

يمكن أن تتأثر بتكوين مياه الصرف الصحي ، MLSS ، التدفق ، التهوية ، المعالجة المسبقة ، وظروف التشغيل.

لذلك يجب تصميم نظام غشاء حول تدفق يمكن الحفاظ عليه في ظل ظروف التشغيل المتوقعة.

الهدف ليس فقط تحقيق أعلى معدل تصفية فوري.

الهدف هو الحفاظإنتاج مستقر ومستدام خلال فترة التشغيل المخطط لها.

قد لا يعمل الغشاء في ظل ظروف متطابقة طوال دورة التشغيل بأكملها.

اعتمادا على تصميم النظام، قد تشمل العملية:

تصفية → استرخاء → تصفية → استرخاء

وكذلك فترات التنظيف والصيانة.

لذلك ، فإن تدفق التصفية النشطة والإنتاج اليومي الفعال للغشاء ليسا بالضرورة نفس الشيء.

عند حساب مساحة الغشاء ، يجب على المهندسين التأكد مما إذا كان التدفق المختار يمثل:

تدفق التصفية النشطة

أو

تدفق الإنتاج الصافي

هذا التمييز مهم بشكل خاص عند مقارنة تقنيات الغشاء أو بيانات الموردين.

الصيغة:

يوفر منطقة غشاء نظرية.

المساحة النهائية المثبتة قد تحتاج إلى حساب:

• تغيرات التدفق
• الظروف الموسمية
• التلوث
• التنظيف
• الصيانة
• توافر الغشاء
• الإفراج
• متطلبات القدرة المستقبلية

لا يوجد هامش تصميم عالمي ينطبق على كل مشروع MBR.

يجب تحديد الهامش المناسب وفقًا لتصميم العملية ومتطلبات الموثوقية للمشروع.

بالنسبة لمرافق معالجة مياه الصرف الصحي الحيوية ، قد يكون الحفاظ على قدرة المعالجة أثناء عدم توفر جزء من نظام الغشاء أيضًا اعتبارًا مهمًا.

لذلك:

مساحة الغشاء النظرية هي نقطة البداية وليس بالضرورة المساحة النهائية المثبتة.

بمجرد تحديد مساحة الغشاء المطلوبة ، فإن الخطوة التالية هي تقدير عدد عناصر الغشاء أو الوحدات.

العلاقة الأساسية هي:

وينبغي أيضاً أن تأخذ الترتيب النهائي للوحدة بعين الاعتبار:

• أبعاد الخزان
• التكوين الهيدروليكي
• توزيع الهواء
• مساحة التثبيت
• وصول الصيانة
• الإفراج
• مرونة التشغيل

ولذلك يجب تقييم كمية الغشاء كجزء من تصميم نظام MBR الكامل.

يمكن تلخيص سير العمل الأولي العملي على النحو التالي:

يوفر هذا التدفق العمل أساسا أكثر موثوقية لاختيار الغشاء الأولي من مجرد تقسيم التدفق بأعلى تدفق.

لمشاريع MBR المغمورة،أغشية من السيراميكيمكن النظر فيها عندما تكون المتانة والمقاومة الكيميائية وتسامح التنظيف عوامل مهمة.

ومع ذلك، فإن مادة الغشاء وحدها لا تحدد التصميم المناسب.

يجب على المهندسين تقييم:

• مساحة الغشاء المطلوبة
• تدفق التصميم المستدام
• خصائص مياه الصرف الصحي
• MLSS
• درجة حرارة العمل
• مكافحة التلوث
• متطلبات التنظيف
• تكوين الوحدة
• متطلبات التشغيل على المدى الطويل

تم تصميم حلول غشاء الصفائح المسطحة السيراميكية الخاصة بنا لتطبيقات معالجة المياه والمياه العادمة ويمكن تقييمها وفقًا لظروف التشغيل الخاصة بالمشروع.

→ عرض وحدة الغشاء السيراميكي الصفيحة

يمكن إجراء حساب أولي من معدل تدفق وتدفق التصميم الصافي ، ولكن تحديد حجم الغشاء الخاص بالمشروع يتطلب بيانات تشغيل فعلية.

لتقييم أولي، المعلومات المفيدة تشمل:

• نوع مياه الصرف الصحي
• متوسط وتدفق الذروة
• الـ COD / BOD / TSS
• MLSS
• الحد الأدنى والمتوسط لدرجة الحرارة
• تكوين المعالجة البيولوجية
• الجودة المطلوبة للصرف الصحي
• ظروف التشغيل

توفير هذه المعلمات يسمح بتقييم مساحة الغشاء وتكوينه على أساس هندسي أكثر واقعية.

→ اتصل بفريق كيغو التقني

الصيغة الأساسية هي:

مساحة الغشاء المطلوبة = التدفق المطلوب ÷ صافي تدفق التصميم

النتيجة توفر منطقة غشاء نظرية. يجب أن تأخذ منطقة التثبيت النهائية في الاعتبار أيضًا دورات التشغيل والتلوث ودرجة الحرارة والتنظيف ومتطلبات التصميم.

واقعيةتدفق التصميم الصافييجب أن تستخدم بدلا من تطبيق قيمة التدفق القصوى أو الفورية تلقائيًا.

نعم. تدفق أعلى يقلل من مساحة الغشاء النظرية المطلوبة لتدفق معين. ومع ذلك، قد يقلل تدفق أعلى أيضا من هامش التشغيل وزيادة متطلبات التلوث أو التنظيف.

في تدفق تصميم صافي توضيحي20 LMH، تقريباً2,083 متر مربعمن منطقة الغشاء النظرية ستكون مطلوبة.

معدل التدفق، خصائص مياه الصرف الصحي، MLSS، درجة حرارة التشغيل، العملية البيولوجية، أداء المعالجة المطلوبة، وظروف التشغيل هي نقاط انطلاق مفيدة للتقييم الأولي.

حساب منطقة غشاء MBR يبدأ مع معادلة بسيطة:

لكن تصميم MBR الموثوق يتطلب أكثر من الرياضيات.

يمكن أن تؤثر خصائص مياه الصرف الصحي، MLSS، درجة الحرارة، التلوث، دورات التشغيل، التنظيف، توافر الغشاء، وموثوقية النظام على منطقة الغشاء النهائية.

من أجلتطبيقات غشاء الصفائح المسطحة السيراميكية، والهدف ليس ببساطة تقليل مساحة الغشاء.قدرة الغشاء ، التدفق المستدام ، الاستقرار التشغيلي ، الصيانة ، والأداء على المدى الطويل.

أساس التصميم الواقعي هو أساس نظام MBR موثوق به.