Membraanstroom is een van de meest besproken parameters in het ontwerp van membraanbioreactoren (MBR).
Een hogere vloeistof kan aantrekkelijk lijken omdat het de voor een bepaalde behandelcapaciteit vereiste membraanoppervlakte kan verminderen.niet elke genoteerde stroomwaarde vertegenwoordigt dezelfde hoeveelheid daadwerkelijke waterproductie.
Dit is waar het onderscheid tussenBruto- en netto-stroomwordt belangrijk.
Voor ingenieurs, EPC-aannemers en eigenaren van projecten kan het begrijpen van dit verschil een zinvoller basis bieden voor membraangrootte en technologievergelijking.
Membraanstroom beschrijft het volume van permeat dat gedurende een bepaalde periode door een membraanoppervlak wordt geproduceerd.
Het wordt gewoonlijk uitgedrukt als:
Bijvoorbeeld, een membraan werkt op25 LMHproduceert ongeveer 25 liter permeat per vierkante meter effectieve membraanoppervlakte per uur gedurende de relevante filtratieperiode.
Een MBR-systeem produceert echter niet per se per minuut per operatie continu permeat.
Afhankelijk van de werkingsstrategie kan het membraan door:
- Filtratie
- Ontspanning
- Gegevallen, indien van toepassing
- Reiniging
- Andere operationele perioden
Daarom kan de stroom tijdens de actieve filtratie niet de gemiddelde productie over de volledige bedrijfscyclus vertegenwoordigen.
Bruto-stroomverwijst in het algemeen naar de membraanstroom tijdens actieve filtratie.
Bijvoorbeeld:
Een membraan kan werken bij een brutofiltratie-stroom van40 LMHtijdens de actieve filtratieperiode.
Dit kan een geldige bedrijfswaarde zijn.
Het betekent echter niet automatisch dat het membraan gedurende de gehele exploitatieperiode continu permeaat produceert bij 40 LMH.
Als het systeem ontspanning of andere niet-productieperioden omvat, zal het gemiddelde productiepercentage lager zijn.
Daarom moet een genoteerde bruto-stroom altijd samen met de bedrijfscyclus worden geëvalueerd.
Netto-stroomvertegenwoordigt de effectieve gemiddelde membraanproductie na rekening te hebben gehouden met perioden waarin de permeaatproductie is verminderd of gestopt.
Afhankelijk van het systeemontwerp kunnen deze perioden bestaan uit:
- Ontspanning
- Terugwassen
- Reiniging
- Onderhoud
- Andere niet-productieperioden
Een vereenvoudigde relatie is:
Bijvoorbeeld als een membraan tijdens actieve filtratie met een relatief hoge stroom werkt, maar een deel van de cyclus in ontspanning doorbrengt,de effectieve gemiddelde productie zal lager zijn dan de actieve filtratie-stroom.
De exacte berekening is afhankelijk van de bedrijfsstrategie.
Twee membraanleveranciers lijken aanzienlijk verschillende stromingwaarden te bieden.
Voordat ingenieurs tot de conclusie komen dat één membraan aanzienlijk betere prestaties heeft, moeten zij zich afvragen:
- Is de genoteerde waarde bruto of netto?
- Is het onmiddellijk of gemiddeld?
- Hoe lang duurt de actieve filtratieperiode?
- Zijn er ontspanningstijden inbegrepen?
- Is achterwassen inbegrepen?
- Zijn de schoonmaaktijden inbegrepen?
- Welke temperatuur van het afvalwater werd gebruikt?
- Welke MLSS-concentratie werd gebruikt?
- Welke kwaliteit van het afvalwater werd gebruikt?
- Hoe lang duurde de test?
Zonder deze informatie kunnen directe vloedvergelijkingen misleidend zijn.
Een hogere noteringsstroom van één leverancier kan niet noodzakelijkerwijs leiden tot een hogerenetto dagelijkse productiecapaciteit.
Het membraanoppervlak wordt gewoonlijk geschat met behulp van:
Dit maakt de definitie van de stroom bijzonder belangrijk.
Als een brutofiltratiestroom wordt gebruikt alsof het een continue nettoproductiestroom is, kan de theoretische membraanoppervlakte worden onderschat.
Denk bijvoorbeeld aan een systeem dat vereist:
1,000 m3/dag
Indien de ontwerppunt is:
20 LMH netto stroom
het theoretische membraanoppervlak is ongeveer:
Maar als de werkelijke duurzame nettoproductie lager is dan de waarde die wordt gebruikt voor de afmeting, kan er extra membraanoppervlakte nodig zijn.
Daarom moet de afmeting van het membraan worden gebaseerd op een duidelijk gedefinieerde ontwerpstroom en niet simpelweg op het hoogste aantal dat op een specificatieblad staat vermeld.
Voor een gedetailleerde berekening:
- Ja.Hoe de vereiste membraanoppervlakte voor een MBR-systeem te berekenen
Voor een membraan dat een hoge actieve filtratiestroom kan bereiken, kan ook:
- Relaxatieperiodes
- Meer intensieve beluchting
- Vaakder schoonmaken
- Verschillende filtraticyclussen
- Aanvullende bedieningselementen
Deze factoren kunnen van invloed zijn op de werkelijke dagelijkse permeatproductie.
Daarom is de vraag:
Wat is de maximale membraanstroom?
kan minder nuttig zijn dan:
Wat is de nettoproductie die het membraan onder de beoogde bedrijfsomstandigheden betrouwbaar kan behouden?
Voor volwaardige MBR-projecten is de tweede vraag over het algemeen relevanter.
Deze drie begrippen moeten worden onderscheiden.
Stroom tijdens actieve filtratie.
Effectieve gemiddelde productie na de berekening van niet-productieperioden.
Een realistische ontwerpwaarde op lange termijn die is geselecteerd op basis van:
- Kenmerken van afvalwater
- Temperatuur
- MLSS
- Fouling gedrag
- Schoonmaakstrategie
- Werkscycli
- Vereiste bedrijfsmarge
Een membraan kan een hoge bruto-stroom bereiken terwijl het een lagere duurzame ontwerpstroom op lange termijn heeft.
Dit betekent niet noodzakelijkerwijs dat het membraan slecht functioneert.
In plaats daarvan kan het een realistischer benadering van de exploitatie van MBR op lange termijn weerspiegelen.
Voor toepassingen op keramische platplatenmembranen moet de duurzame ontwerpstroom samen met de werkelijke bedrijfsomstandigheden van de MBR worden geëvalueerd.
- Ja.Keramische platte plaatmembranen
Temperatuur is een andere belangrijke factor bij het vergelijken van membranefluxgegevens.
Een bij een relatief hoge afvalwatertemperatuur gemeten stroomwaarde is mogelijk geen weergave van de werkelijke winterwerkingsomstandigheden.
Lagere temperaturen verhogen over het algemeen de viscositeit van water en de filtraatreistiek.
Daarom moeten projectteams rekening houden met:
- Gemiddelde temperatuur van het afvalwater
- Minimumtemperatuur van het afvalwater
- Seizoensvariatie
- Vereisten voor winterbehandeling
- Temperatuur die wordt gebruikt voor het testen van de prestaties van het membraan
Voor projecten met aanzienlijke seizoensvariaties kan de minimale bedrijfstemperatuur een belangrijke ontwerpvoorwaarde zijn.
Voor een uitgebreidere bespreking:
- Ja.Hoe temperatuur de membraanprestaties in MBR-systemen beïnvloedt
Beschouw twee hypothetische membraansystemen.
- Een hogere brutofiltratiestroom
- Regelmatige ontspanningsperioden
- Lagere effectieve productietijd
- Laagere actieve filtratiestroom
- Langere effectieve productietijd
- Stabiele bedrijfscyclus
Als men alleen kijkt naar de hoofdaanslag, kan men aannemen dat systeem A een betere prestatie levert.
De twee systemen kunnen echter een vergelijkbare netto dagelijkse productie hebben.
Bij de vergelijking moet derhalve rekening worden gehouden met:
Bruto-stroom → bedrijfscyclus → netto-stroom → membraanoppervlakte → dagelijkse productie
In plaats van alleen naar de bruto-stroom te kijken.
Bij de beoordeling van de prestaties van de membranen kunnen de volgende vragen een gemeenschappelijke vergelijkingsgrondslag vormen:
- Is de genoteerde stroom bruto, netto of onmiddellijk?
- Wat is de actieve filtratietijd?
- Welke ontspanningstijden zijn daarbij inbegrepen?
- Welke schoonmaaktijden zijn er inbegrepen?
- Welke temperatuur van het afvalwater werd gebruikt?
- Welke MLSS-bereik werd gebruikt?
- Welke kwaliteit van het afvalwater werd gebruikt?
- Hoe lang duurde de prestatietest?
- Welke cyclus werd gebruikt?
- Welke netontwerpstroom wordt aanbevolen voor langdurige werking?
Deze vragen kunnen vergelijkingen tussen verschillende membraantechnologieën veel zinvoller maken.
Bruto- en netto-stroom zijn niet uitwisselbaar.
Een hoge stroom die tijdens actieve filtratie wordt gemeten, is niet noodzakelijkerwijs de gemiddelde hoeveelheid water die gedurende een volledige bedrijfscyclus wordt geproduceerd.
Voor het ontwerpen van MBR-systemen is de belangrijkste basis vaak deduurzame nettoproductiecapaciteit onder realistische projectomstandigheden.
Ingenieurs moeten daarom verder kijken dan de hoofdstroomwaarden en evalueren:
Stroom + werkcyclus + temperatuur + MLSS + afvalwaterkarakteristieken + controle van vervuiling
Het doel moet niet eenvoudig zijn om het membraan met de hoogste geadverteerde stroom te selecteren.
Het doel is een membraansysteem te selecteren dat in staat isbetrouwbare en duurzame waterproductie gedurende de verwachte levensduur van het project.
Voor de voorlopige evaluatie omvatten nuttige projectinformatie:
- Verwerkingscapaciteit
- Kenmerken van afvalwater
- MLSS
- Gemiddelde en minimale temperatuur
- Werkscyclus
- Doelproductie
- Vereiste membraanoppervlak
Deze parameters kunnen helpen bij het vaststellen van een realistischer membraan afmeting en operationele basis.
