Membraanstroom is een van de eerste cijfers waar ingenieurs naar kijken bij het evalueren van een MBR-membraan.
Een hogere vloeistof kan aantrekkelijk lijken omdat het de voor een bepaalde behandelcapaciteit vereiste membraanoppervlakte kan verminderen.De selectie van de membraan voor een echte zuiveringsinstallatie voor afvalwater kan niet eenvoudig worden gebaseerd op de hoogste vloeiing die tijdens een korte test is bereikt..
Voor een MBR-systeem is de belangrijkste vraag:
Welke membraanstroom kan op de lange termijn betrouwbaar worden gehandhaafd onder werkelijke afvalwater- en bedrijfsomstandigheden?
Dit is het concept achter eenrealistische ontwerpstroom.
Membraanstroom wordt over het algemeen uitgedrukt als:
Het vertegenwoordigt het volume permeat dat per eenheid membraanoppervlakte per uur wordt geproduceerd.
Bijvoorbeeld, als een membraansysteem werkt op20 LMH, produceert elke vierkante meter effectieve membraanoppervlakte ongeveer 20 liter permeat per uur onder de opgegeven bedrijfsomstandigheden.
De vloeibaarheid is een belangrijke ontwerpparameter omdat deze rechtstreeks van invloed is op het vereiste membraanoppervlak.
De vloeistof mag echter nooit onafhankelijk worden beschouwd van membraanvervuiling en bedrijfsstabiliteit.
Voor de relatie tussen flux en membraanoppervlak zie:
- Ja.Hoe de vereiste membraanoppervlakte voor een MBR-systeem te berekenen
Een van de meest voorkomende misverstanden bij de selectie van membranen is het behandelen van een maximale of korte teststroom als de juiste ontwerpwaarde.
Een membraan kan tijdens een gecontroleerde test een relatief hoge stroom bereiken met gunstige:
- Waterkwaliteit
- Temperatuur
- Membraanconditionering
- Bedrijfsomstandigheden
Een grootschalige MBR-fabriek is anders.
Echt afvalwater bevat variabele concentraties aan gesuspendeerde vaste stoffen, organische stoffen, micro-organismen en andere potentiële vervuilende stoffen.
De temperatuur verandert ook het hele jaar door, terwijl de bedrijfsomstandigheden en de reinigingscycli kunnen variëren.
Daarom:
Een realistische ontwerpstroom moet de prestaties weerspiegelen die redelijkerwijs kunnen worden gehandhaafd tijdens langdurige werking.
Het membraan wordt voortdurend blootgesteld aan geactiveerd slib.
Naarmate de filtratie vordert, kunnen foulanten zich op of in de buurt van het membraanoppervlak ophopen.
MBR-systemen gebruiken daarom verschillende bedrijfsstrategieën om vervuiling te beheersen, zoals:
- Membraanbeluchting
- Ontspanning
- Indien van toepassing, terugspoelen
- Chemische onderhoudsreiniging
- Periodiek herstel schoonmaken
- Beheersing van biologische processen
Zelfs met deze maatregelen blijft membraanvervuiling een belangrijke ontwerpoverweging.
Als een systeem te dicht bij zijn maximale praktische stroom is ontworpen, kan het membraan sneller vuil worden en moet het vaker worden gereinigd.
Een iets conservatievere ontwerpstroom kan een grotere bedrijfsstabiliteit en flexibiliteit bieden.
Dit is met name belangrijk voor stedelijke afvalwaterinstallaties waarvan wordt verwacht dat zij vele jaren continu zullen werken.
Er bestaat geen universele ontwerpstroom die van toepassing is op elk MBR-project.
De juiste waarde hangt af van verschillende factoren.
Verschillende afvalwaterbronnen hebben een heel verschillend vervuilingspotentieel.
Stedelijk afvalwater, industrieel afvalwater, afvalwater van voedselverwerking en sterk geconcentreerd proces afvalwater mogen niet automatisch dezelfde membraanontwerpbasis gebruiken.
Belangrijke parameters kunnen zijn:
- COD
- BOD
- TSS
- Kenmerken van gesuspendeerde vaste stoffen
- Olie en vet
- Biologische kenmerken
- Voorafbehandelingsvoorwaarden
Hoe veeleisender het voerwater is, des te nauwkeuriger moet de ontwerpstroom worden beoordeeld.
MLSS is een andere belangrijke factor in ondergedompelde MBR-systemen.
Een hogere biomassaconcentratie kan invloed hebben op:
- Viscositeit van slib
- Taartvorming
- Massaoverdracht
- Fouling gedrag
Om deze reden moet de membranestroom samen met het biologische proces en het geselecteerde MLSS-operatiebereik worden geëvalueerd.
De temperatuur van het afvalwater kan van seizoen tot seizoen aanzienlijk variëren.
Lagere temperaturen verhogen over het algemeen de viscositeit van water, wat de filterprestaties van het membraan kan beïnvloeden.
Een membraansysteem dat uitsluitend is ontworpen met behulp van de operationele gegevens van het warme seizoen, biedt daarom mogelijk niet dezelfde operationele marge in de winter.
Bij de afmeting van het membraan moet rekening worden gehouden met de minimale verwachte temperatuur van het afvalwater.
Voor een diepere bespreking:
- Ja.Hoe temperatuur de membraanprestaties in MBR-systemen beïnvloedt
Membraanbeluchting speelt een belangrijke rol bij het beheersen van vervuiling in ondergedompelde MBR-systemen.
De relatie tussen membraanstroom, beluchting, vervuiling en energieverbruik moet daarom worden beschouwd als onderdeel van het complete systeemontwerp.
Een hogere membraanstroom kan het vereiste membraanoppervlak verminderen, maar als het aanzienlijk grotere vervuilingsbeheersing vereist, kan de algemene systeemeconomie niet noodzakelijkerwijs verbeteren.
Bij de beoordeling van de membraneprestaties moeten ingenieurs nauwkeurig nagaan hoe de genoteerde stroom wordt gedefinieerd.
Afhankelijk van de test- en werkmethode kan een gerapporteerde stroom een bepaalde bedrijfsduur vertegenwoordigen in plaats van het werkelijke 24-uursproductiegemiddelde.
Een MBR kan bijvoorbeeld filteringsperioden omvatten samen met ontspanningsperioden of andere niet-productieperiodes.
Het is daarom nuttig om onderscheid te maken tussen:
- Instantane of operationele stroom
- Gemiddelde filtratiestroom
- Nettoproductie-stroom
- Duurzame ontwerpstroom op lange termijn
Deze waarden kunnen niet identiek zijn.
Bij het vergelijken van verschillende leveranciers van membranen moeten ingenieurs ervoor zorgen dat dezelfde basis wordt gebruikt.
Voor een gedetailleerde uitleg:
- Ja.Bruto- en netto-flux in MBR: waarom het verschil belangrijk is
Dit onderscheid kan voorkomen dat schijnbaar grote verschillen tussen leveranciers verkeerd worden begrepen.
De prestaties van het membraan moeten idealiter worden geëvalueerd gedurende een passende exploitatieperiode.
Een korte test kan aantonen dat een membraan in staat is een bepaalde stroom te bereiken.
Een langere evaluatie kan echter meer informatie verschaffen over:
- Ontwikkeling van fouling
- Stroomstabiliteit
- Reactie op het reinigen
- Herstel van de doorlaatbaarheid
- Operationeel consistentie
- Membraantoestand
Bij het ontwerp van een project is het niet de bedoeling om eenvoudig de hoogst mogelijke aanvankelijke stroom te bereiken.
Het doel is om een betrouwbaar werkvenster te creëren dat een stabiele behandeling biedt gedurende de verwachte levensduur van het membraansysteem.
Dat is niet noodzakelijk.
Een hogere stroom kan het voor een bepaalde doorstroming vereiste membraanoppervlak verminderen.
Het membraanoppervlak is echter slechts een deel van de totale kosten van het MBR-systeem.
Andere factoren kunnen zijn:
- Luchtenergie
- Pompvereisten
- Reinigingsfrequentie
- Chemische consumptie
- Vervanging van membraan
- Onderhoud
- Afstandstijd
- Voetafdruk van de apparatuur
Het optimale ontwerp is derhalve een evenwicht tussen:
Membraanoppervlak + Stromen + Fouling Control + Energie + Reiniging + Levenscycluskosten
In sommige projecten kan een matig conservatieve stroom een betere algemene oplossing bieden dan doorlopend werken met een zeer hoge stroom.
Een praktische aanpak is om te beginnen met de werkelijke projectomstandigheden in plaats van eerst een stroomwaarde te selecteren.
Begrijp de bron en de belangrijkste kenmerken van de waterkwaliteit.
Bepaal de behandelingsconfiguratie en het verwachte MLSS-operatiebereik.
Er moet rekening worden gehouden met zowel de normale als de minimale verwachte bedrijfstemperatuur.
Denk aan filtratie, ontspanning, beluchting, reiniging en andere operationele parameters.
Gebruik waar mogelijk representatieve tests of gevalideerde operationele ervaring.
De definitieve ontwerpwaarde moet voldoende membraancapaciteit bieden met behoud van een passende bedrijfsmarge.
Deze aanpak is over het algemeen betrouwbaarder dan het selecteren van een membraan op basis van alleen de hoogste geadverteerde stroom.
Keramische platte plaatmembranen trekken een toenemende belangstelling voor MBR-toepassingen aan vanwege hun combinatie van:
- Mechanische sterkte
- Chemische weerstand
- Reinigingstoestand
- Langdurige duurzaamheid van het materiaal
Deze kenmerken kunnen een grotere flexibiliteit bieden bij het ontwerpen van membranenreinigings- en bedieningsstrategieën.
Keramische membranen mogen echter niet worden beschouwd als immuun voor vervuiling.
De principes van de ingenieurswetgeving zijn nog steeds hetzelfde:
Voor ondergedompelde MBR-toepassingen kunnen keramische platte plaatmembranen daarom worden geëvalueerd wanneer duurzaamheid op lange termijn en stabiele werking belangrijke projectoverwegingen zijn.
- Ja.Keramische platte plaatmembranen
De geschikte ontwerpstroom moet nog steeds worden bepaald aan de hand van het werkelijke afvalwater, de MLSS, de temperatuur, de bedrijfscyclus en de vereisten voor behandeling.
Voor gemeentelijke en industriële MBR-projecten is er geen enkel juist fluxnummer.
Een redelijke ontwerpstroom hangt af van het complete systeem.
Als algemeen ingenieursbeginsel moeten ontwerpers onderscheid maken tussen:
Wat een membraan kan bereiken
en
Wat een membraan continu moet bereiken.
De tweede vraag is veel belangrijker voor een volledige afvalwaterzuiveringsinstallatie.
Een duurzame ontwerpbenadering kan helpen het risico op:
- Overmatige vervuiling
- Onstabiele werking
- Vaak schoonmaken
- Onvoldoende bedrijfsmarge
- Voortijdige vervanging van het membraan
Een realistische ontwerpstroom voor keramische platte MBR-membranen mag niet eenvoudig worden bepaald door de hoogste stroom die tijdens een korte test wordt bereikt.
In plaats daarvan moet het gebaseerd zijn op de verwachte exploitatietoestanden op lange termijn van het werkelijke afvalwaterzuiveringsproject.
Belangrijke factoren zijn:
Eigenschappen van het afvalwater + MLSS + Temperatuur + Beluchting + Vervuiling + Reinigingsstrategie + Levenscycluseconomie
Voor ingenieurs en projectontwikkelaars is de nuttigste membraanspecificatie dus niet noodzakelijkerwijs:
Wat is de maximale stroom?
maar liever:
Wat is de duurzame netto-stroom die dit membraan onder onze werkelijke bedrijfsomstandigheden kan behouden?
Dit onderscheid kan leiden tot betrouwbaarder MBR-ontwerpen en zinvoller vergelijkingen tussen membraantechnologieën.
Shaanxi Kegu New Material Technology Co., Ltd. levert keramische membraanoplossingen voor water- en afvalwaterbehandeling, waaronder keramische platte plaatmembranen die zijn ontworpen voor ondergedompelde MBR-toepassingen.
Voor de voorlopige projectbeoordeling zijn onder andere de volgende informatie nuttig:
- Type afvalwater
- Verwerkingscapaciteit
- Stroompercentage
- COD / BOD / TSS
- MLSS
- Minimum- en gemiddelde temperatuur
- Behandelingsproces
- Doelgrootte van de operationele stroom
