Hoe berekent u het benodigde membraanoppervlak voor een MBR-systeem?

De membraanoppervlakte is een van de belangrijkste parameters bij het ontwerp van een membraanbioreactor (MBR).

Op basisniveau is de berekening eenvoudig:

Vereiste membraanoppervlakte = vereiste stroom ÷ netto ontwerpstroom

Het selecteren van de juiste membraanoppervlakte voor een echt afvalwaterzuiveringsproject houdt echter meer in dan het toepassen van een enkele stroomwaarde.

De eigenschappen van het afvalwater, MLSS, de werktemperatuur, het vervuilingsgedrag, de filtraticyclussen en de vereiste werkmarge kunnen allemaal van invloed zijn op de uiteindelijke membraangrootte.

Voorkeramische platte plaatmembranen voor ondergedompelde MBR-systemen, is een realistische en duurzame ontwerpbasis bijzonder belangrijk.

De voorlopige membraanoppervlakte kan worden berekend met behulp van:

Waar:

• Een= benodigde membraanoppervlakte, m2
• Q= Vereiste doorlaatstroom, L/h
• J= Nettoontwerpstroom, LMH
• LMH= liter per vierkante meter per uur

Voor een voorlopige evaluatie van MBR is de formule eenvoudig.

Welke netontwerpstroom moet worden gebruikt?

Voor ondergedompelde MBR-toepassingen moeten ingenieurs een realistische ontwerpbasis gebruiken in plaats van simpelweg de hoogste vloeibaarheid te selecteren die wordt gerapporteerd onder korte of ideale testomstandigheden.

Beschouw een MBR-systeem met een vereiste permeatproductie van:

1,000 m3/dag

Omschakel eerst de stroom in liter per uur:

1,000 m3/dag = 1,000,000 L/dag

Daarom:

1,000,000 ÷ 24 = 41,667 L/h

Veronderstel een illustratieve nettoontwerpstroom van:

20 LMH

Het theoretische membraanoppervlak is:

Daarom is ongeveer2,083 m2In de eerste plaats is het de bedoeling dat bij deze ontwerpflux theoretisch een groot deel van de membraanoppervlakte vereist zou zijn.

Dit is een voorlopige berekening. Het uiteindelijk geïnstalleerde membraanoppervlak kan hoger zijn na overweging van de bedrijfscycli, vervuiling, onderhoud, redundantie en project-specifieke ontwerpvereisten.

Als u een keramisch MBR-systeem evalueert, is de theoretische membraanoppervlakte slechts het uitgangspunt.duurzame stroom, en systeemconfiguratie.

→ Ontdek onze keramische platte plaatmembranen

Een van de belangrijkste overwegingen bij MBR-membraan afmetingen is het begrijpen van het verschil tussenBruto- en netto-stroom.

Een MBR-systeem kan filtratie, ontspanning, reiniging en andere bedrijfsperioden omvatten.de flux tijdens de actieve filtratie is niet noodzakelijkerwijs de werkelijke gemiddelde membraanproductiviteit gedurende de volledige bedrijfscyclus.

Bij de evaluatie van de prestaties van de membranen kunnen ingenieurs termen tegenkomen zoals:

• Instantane stroom
• Operatiestroom
• Bruto-stroom
• Netto-stroom
• Duurzame ontwerpstroom

Deze waarden mogen niet automatisch als gelijkwaardig worden beschouwd.

Voor de berekeningen van de membraanoppervlakte wordt eenrealistische netontwerpstroomHet biedt een meer zinvolle basis dan alleen het selecteren van de hoogste beschikbare stroom.

Voor meer informatie:

→ Bruto- en netto-stroom in MBR: waarom het verschil belangrijk is

Wiskundig gezien vermindert een hogere stroom het theoretische membraanoppervlak dat vereist is voor een bepaalde stroom.

Bijvoorbeeld:

Deze cijfers zijnillustratieve berekeningen, niet universele ontwerp aanbevelingen.

In echte MBR-systemen kan een hogere ontwerpstroom ook de beschikbare bedrijfsmarge verminderen en de gevoeligheid voor vervuiling en afvalwatervariaties verhogen.

Mogelijke gevolgen kunnen zijn:

• Hoger vervuilingsvermogen
• Verhoogde filtratieresistentie
• Vaakder schoonmaken
• Verminderde flexibiliteit

Daarom moet het doel niet eenvoudig zijn om het membraanoppervlak te minimaliseren.

De beste aanpak is een evenwicht te vindenmembraanoppervlak, duurzame stroom, vervuiling beheersing en lange termijn operationele stabiliteit.

De geselecteerde ontwerpstroom moet het werkelijke afvalwater weerspiegelen.

Belangrijke parameters kunnen zijn:

• COD
• BOD
• TSS
• Olie en vet
• Kenmerken van gesuspendeerde vaste stoffen
• Prestaties bij voorbehandeling

Stedelijk afvalwater en industrieel afvalwater kunnen aanzienlijk verschillend vervuilend gedrag en operationele vereisten hebben.

Bijgevolg mag niet automatisch voor elke toepassing dezelfde membraangrootte worden toegepast.

→ Lees: Keramische membranen voor gemeentelijk versus industrieel afvalwater

Voor een ondergedompelde MBR,gemengde vloeistof in suspensie vaste stoffen (MLSS)is een andere belangrijke overweging.

MLSS kan invloed hebben op:

• Viskositeit van gemengde vloeistoffen
• Vorming van koeklaag
• Efficiëntie van het schoonmaken van de lucht
• Massaoverdracht nabij het membraanoppervlak
• Fouling gedrag

Daarom moet de membraangrootte samen met het biologische proces en het verwachte MLSS-operatiebereik worden geëvalueerd.

De temperatuur van het afvalwater kan ook van invloed zijn op de prestaties van het membraan.

Naarmate de temperatuur afneemt, neemt de viscositeit van het water over het algemeen toe, wat de filtratiebestandheid kan verhogen.

Voor projecten met seizoensgebonden temperatuurschommelingen moeten ingenieurs rekening houden met:

• Gemiddelde werktemperatuur
• Minimale werktemperatuur
• Seizoensvariatie

Een ontwerp dat uitsluitend op gemiddelde omstandigheden is gebaseerd, biedt in koude periodes mogelijk geen voldoende bedrijfsmarge.

→ Lees: Hoe temperatuur de membraanprestaties beïnvloedt in MBR-systemen

Fouling is een belangrijke overweging bij de exploitatie van MBR's op lange termijn.

Het kan worden beïnvloed door de samenstelling van het afvalwater, MLSS, stroom, beluchting, voorbehandeling en bedrijfsomstandigheden.

Een membraansysteem moet daarom worden ontworpen rond een stroom die onder de verwachte bedrijfsomstandigheden kan worden gehandhaafd.

Het doel is niet alleen om de hoogste onmiddellijke filtratie snelheid te bereiken.

Het doel is omeen stabiele en duurzame productie gedurende de beoogde exploitatieperiode;.

Het kan zijn dat het membraan gedurende de gehele werkcyclus niet onder identieke omstandigheden functioneert.

Afhankelijk van het systeemontwerp kan het proces bestaan uit:

Filtratie → ontspanning → Filtratie → ontspanning

evenals reinigings- en onderhoudstijden.

Daarom zijn de actieve filtratiestroom en de effectieve dagelijkse membraanproductie niet noodzakelijkerwijs hetzelfde.

Bij de berekening van het membraanoppervlak moeten ingenieurs bevestigen of de geselecteerde stroom:

Actieve filtratie-stroom

of

Nettoproductieflow

Dit onderscheid is vooral belangrijk bij het vergelijken van membraantechnologieën of leveranciersgegevens.

De formule:

geeft een theoretisch membraanoppervlak.

Het eindgeïnstalleerde gebied moet mogelijk rekening houden met:

• Stroomverschillen
• Seizoensomstandigheden
• Fouling
• Reiniging
• Onderhoud
• Beschikbaarheid van het membraan
• Afschaffing
• Toekomstige capaciteitsbehoeften

Er is geen universele ontwerpmarge die op elk MBR-project van toepassing is.

De passende marge moet worden vastgesteld op basis van het procesontwerp en de betrouwbaarheidseisen van het project.

Voor kritieke afvalwaterzuiveringsinstallaties kan het handhaven van de zuiveringscapaciteit, terwijl een deel van het membraansysteem niet beschikbaar is, ook een belangrijke overweging zijn.

Daarom:

De theoretische membraanoppervlakte is het uitgangspunt, niet noodzakelijkerwijs de uiteindelijke geïnstalleerde oppervlakte.

Zodra de vereiste membraanoppervlakte is vastgesteld, is de volgende stap het aantal membraanelementen of -modules te schatten.

De basisverhouding is:

Bij de definitieve opstelling van de modules moet ook rekening worden gehouden met:

• Afmetingen van de tank
• Hydraulische opstelling
• Verdeling van de luchting
• Installatieruimte
• Toegang voor onderhoud
• Afschaffing
• Flexibiliteit van de werkzaamheden

De membraanhoeveelheid moet daarom worden beoordeeld als onderdeel van het volledige ontwerp van het MBR-systeem.

Een praktische voorlopige workflow kan als volgt worden samengevat:

Deze werkstroom biedt een betrouwbaarder basis voor de voorlopige selectie van het membraan dan het gewoon delen van de stroom door de hoogste genoteerde stroom.

Voor ondergedompelde MBR-projectenmet een gewicht van niet meer dan 50 kgkan worden overwogen wanneer duurzaamheid, chemische weerstand en schoonmaakvermogen belangrijke overwegingen zijn.

Het membraanmateriaal alleen bepaalt echter niet het geschikte ontwerp.

Ingenieurs moeten beoordelen:

• Vereiste membraanoppervlak
• Duurzame ontwerpstroom
• Kenmerken van afvalwater
• MLSS
• Werktemperatuur
• Controle van vervuiling
• Requirements voor reiniging
• Moduleconfiguratie
• Langetermijnbehoeften

Onze keramische platte plaatmembraanoplossingen zijn ontworpen voor water- en afvalwaterzuiveringstoepassingen en kunnen worden geëvalueerd op basis van project-specifieke bedrijfsomstandigheden.

→ Bekijk Flat Sheet Ceramic Membrane Module

Een voorlopige berekening kan worden gemaakt aan de hand van de doorstroming en de nettoontwerpstroom, maar de project-specifieke membraangrootte vereist feitelijke bedrijfsgegevens.

Voor een eerste evaluatie zijn onder andere de volgende informatie nuttig:

• Type afvalwater
• Gemiddelde en piekstroom
• COD / BOD / TSS
• MLSS
• Minimum- en gemiddelde temperatuur
• Biologische behandelingsconfiguratie
• Vereiste kwaliteit van het afvalwater
• Bedrijfsomstandigheden

Het verstrekken van deze parameters maakt het mogelijk de membraanoppervlakte en -configuratie op een realistischer ingenieursbasis te evalueren.

→ Contact opnemen met Kegu Technical Team

De basisformule luidt:

Vereiste membraanoppervlakte = vereiste stroom ÷ netto ontwerpstroom

Het resultaat geeft een theoretisch membraanoppervlak. De uiteindelijke geïnstalleerde oppervlakte dient ook rekening te houden met de werkcycli, vervuiling, temperatuur, reiniging en ontwerpvereisten.

Een realistischeNettoontwerpstroommoet worden gebruikt in plaats van automatisch een maximale of onmiddellijke stroomwaarde toe te passen.

Een hogere stroom vermindert het theoretische membraanoppervlak dat voor een bepaalde stroom vereist is.

Bij een illustratieve nettoontwerpstroom van20 LMH, ongeveer2,083 m2Het is de bedoeling dat er in de praktijk een aantal methoden worden gebruikt om de oppervlakte van het theoretische membraan te bepalen.

De doorstroming, de eigenschappen van het afvalwater, de MLSS, de bedrijfstemperatuur, het biologische proces, de vereiste behandeling en de bedrijfsomstandigheden zijn nuttige uitgangspunten voor een voorlopige evaluatie.

Het berekenen van het MBR-membraanoppervlak begint met een eenvoudige vergelijking:

Maar een betrouwbaar MBR-ontwerp vereist meer dan wiskunde.

De eigenschappen van het afvalwater, MLSS, temperatuur, vervuiling, bedrijfscycli, reiniging, beschikbaarheid van het membraan en betrouwbaarheid van het systeem kunnen allemaal van invloed zijn op het uiteindelijke membraanoppervlak.

Voorkeramische platte plaat membraan toepassingenHet doel is niet alleen om de membraanoppervlakte te minimaliseren, maar om het juiste evenwicht te bereiken tussenMembraancapaciteit, duurzame stroom, operationele stabiliteit, onderhoud en prestaties op lange termijn.

Een realistisch ontwerp is de basis van een betrouwbaar MBR-systeem.