Η ροή μεμβράνης είναι μία από τις πιο συχνά συζητούμενες παραμέτρους στον σχεδιασμό βιοαντιδραστήρα μεμβράνης (MBR).
Μια υψηλότερη ροή μπορεί να φαίνεται ελκυστική επειδή μπορεί να μειώσει την περιοχή της μεμβράνης που απαιτείται για μια δεδομένη ικανότητα επεξεργασίας.δεν αντιπροσωπεύουν όλες οι τιμές ροής που αναφέρονται την ίδια ποσότητα πραγματικής παραγωγής νερού.
Εδώ είναι που η διάκριση μεταξύΑκαθάριστη ροή και καθαρή ροήγίνεται σημαντική.
Για τους μηχανικούς, τους εργολάβους EPC και τους ιδιοκτήτες έργων, η κατανόηση αυτής της διαφοράς μπορεί να παρέχει μια πιο ουσιαστική βάση για το μέγεθος της μεμβράνης και τη σύγκριση της τεχνολογίας.
Η ροή μεμβράνης περιγράφει τον όγκο του διαπεραμένου που παράγεται μέσω μιας μονάδας επιφάνειας μεμβράνης σε δεδομένη περίοδο.
Συνήθως εκφράζεται ως:
Για παράδειγμα, μια μεμβράνη που λειτουργεί σε25 LMHπαράγει περίπου 25 λίτρα διαρροής ανά τετραγωνικό μέτρο αποτελεσματικής επιφάνειας μεμβράνης ανά ώρα κατά τη σχετική περίοδο φιλτραρίσματος.
Ωστόσο, ένα σύστημα MBR δεν παράγει απαραίτητα διαπερατό συνεχώς καθ' όλη τη διάρκεια κάθε λεπτού λειτουργίας.
Ανάλογα με τη στρατηγική λειτουργίας, η μεμβράνη μπορεί να περάσει:
- Φιλτράρισμα
- Χαλάρωση
- Πίσω πλύση, κατά περίπτωση
- Καθαρισμός
- Άλλες περιόδους λειτουργίας
Ως εκ τούτου, η ροή κατά τη διάρκεια της ενεργού φιλτραρίσματος ενδέχεται να μην αντιπροσωπεύει τη μέση παραγωγή σε ολόκληρο τον κύκλο λειτουργίας.
Ακαθάριστη ροήγενικά αναφέρεται στη ροή της μεμβράνης κατά τη διάρκεια της ενεργού φιλτραρίσματος.
Για παράδειγμα:
Μια μεμβράνη μπορεί να λειτουργεί με συνολική ροή διήθησης40 LMHκατά τη διάρκεια της περιόδου ενεργού διήθησης.
Αυτή μπορεί να είναι έγκυρη λειτουργική τιμή.
Ωστόσο, αυτό δεν σημαίνει αυτόματα ότι η μεμβράνη παράγει διαπερατό συνεχώς σε 40 LMH καθ' όλη τη διάρκεια της περιόδου λειτουργίας.
Εάν το σύστημα περιλαμβάνει χαλάρωση ή άλλες περιόδους μη παραγωγής, ο μέσος ρυθμός παραγωγής θα είναι χαμηλότερος.
Για το λόγο αυτό, μια εισηγμένη ακαθάριστη ροή πρέπει πάντα να αξιολογείται μαζί με τον λειτουργικό κύκλο της.
Καθαρή ροήαντιπροσωπεύει την πραγματική μέση παραγωγή μεμβράνης μετά τη συνεκτίμηση των περιόδων κατά τις οποίες η παραγωγή διαπεραμένου μειώνεται ή σταματά.
Ανάλογα με τον σχεδιασμό του συστήματος, οι εν λόγω περιόδοι μπορεί να περιλαμβάνουν:
- Χαλάρωση
- Επιστροφική πλύση
- Καθαρισμός
- Διατήρηση
- Άλλες περιόδους μη παραγωγής
Μια απλοποιημένη σχέση είναι:
Για παράδειγμα, εάν μια μεμβράνη λειτουργεί με σχετικά υψηλή ροή κατά τη διάρκεια ενεργού φιλτραρίσματος, αλλά περνά μέρος του κύκλου σε χαλάρωση,η μέση αποτελεσματική παραγωγή θα είναι χαμηλότερη από την ενεργό ροή διήθησης.
Ο ακριβής υπολογισμός εξαρτάται από τη λειτουργική στρατηγική.
Δύο προμηθευτές μεμβρανών μπορεί να εμφανίζονται να προσφέρουν σημαντικά διαφορετικές τιμές ροής.
Πριν συμπεράνουν ότι μια μεμβράνη έχει σημαντικά καλύτερη απόδοση, οι μηχανικοί θα πρέπει να αναρωτηθούν:
- Είναι η αξία που αναφέρεται ακαθάριστη ή καθαρή;
- Είναι στιγμιαία ή με μέσο όρο;
- Πόσο διαρκεί η περίοδος ενεργού διήθησης;
- Περιλαμβάνονται και οι περιόδοι χαλάρωσης;
- Συμπεριλαμβάνεται και το backwashing;
- Περιλαμβάνονται και οι περιόδοι καθαρισμού;
- Ποια θερμοκρασία χρησιμοποιήθηκε για τα λύματα;
- Ποια συγκέντρωση MLSS χρησιμοποιήθηκε;
- Ποια ποιότητα αποβλήτων χρησιμοποιήθηκε;
- Πόσος χρόνος διήρκεσε η δοκιμή;
Χωρίς αυτές τις πληροφορίες, οι άμεσες συγκρίσεις ροής μπορεί να είναι παραπλανητικές.
Μια υψηλότερη προστιθέμενη λειτουργική ροή από έναν προμηθευτή μπορεί να μην οδηγεί απαραίτητα σε υψηλότερηκαθαρή ημερήσια παραγωγική ικανότητα.
Η επιφάνεια της μεμβράνης υπολογίζεται συνήθως χρησιμοποιώντας:
Αυτό καθιστά ιδιαίτερα σημαντικό τον ορισμό της ροής.
Εάν χρησιμοποιηθεί η συνολική ροή διήθησης σαν συνεχή καθαρή ροή παραγωγής, η θεωρητική έκταση της μεμβράνης μπορεί να υποτιμηθεί.
Για παράδειγμα, εξετάστε ένα σύστημα που απαιτεί:
1,000 m3/ημέρα
Εάν η βάση σχεδιασμού είναι:
20 καθαρή ροή LMH
η θεωρητική επιφάνεια της μεμβράνης είναι περίπου:
Ωστόσο, εάν η πραγματική βιώσιμη καθαρή παραγωγή είναι χαμηλότερη από την τιμή που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση, μπορεί να απαιτηθεί πρόσθετη έκταση μεμβράνης.
Για το λόγο αυτό, ο μεγέθους της μεμβράνης θα πρέπει να βασίζεται σε σαφώς καθορισμένη ροή σχεδιασμού και όχι απλώς στον υψηλότερο αριθμό που εμφανίζεται σε φύλλο προδιαγραφών.
Για λεπτομερούς υπολογισμούς:
→Πώς να υπολογίσετε την απαιτούμενη περιοχή μεμβράνης για ένα σύστημα MBR
Μια μεμβράνη ικανή να επιτυγχάνει υψηλή ενεργό ροή διήθησης μπορεί επίσης να απαιτεί:
- Περιόδους χαλάρωσης
- Περισσότερη εντατική αερίωση
- Περισσότερη συχνότητα καθαρισμού
- Διαφορετικοί κύκλοι διήθησης
- Πρόσθετοι έλεγχοι λειτουργίας
Αυτοί οι παράγοντες μπορούν να επηρεάσουν την πραγματική ημερήσια παραγωγή διεισδυτικών υλών.
Επομένως, το ερώτημα:
Ποιά είναι η μέγιστη ροή της μεμβράνης;
μπορεί να είναι λιγότερο χρήσιμη από:
¢Ποια καθαρή παραγωγή μπορεί να διατηρήσει αξιόπιστα η μεμβράνη υπό τις προβλεπόμενες συνθήκες λειτουργίας;
Για τα έργα MBR πλήρους κλίμακας, το δεύτερο ερώτημα είναι γενικά πιο σχετικό.
Οι τρεις αυτές έννοιες πρέπει να διακρίνονται.
Φύση κατά τη διάρκεια ενεργού διήθησης.
Η μέση πραγματική παραγωγή μετά τη λογιστική εκτίμηση των περιόδων μη παραγωγής.
Μια ρεαλιστική μακροπρόθεσμη σχεδιαστική αξία που επιλέγεται σύμφωνα με:
- Χαρακτηριστικά των λυμάτων
- Θερμοκρασία
- ΜΠΣΕ
- Συμπεριφορά που προκαλεί σφάλμα
- Στρατηγική καθαρισμού
- Κύκλοι λειτουργίας
- Απαιτούμενο λειτουργικό περιθώριο
Μια μεμβράνη μπορεί να επιτύχει υψηλή ακαθάριστη ροή ενώ έχει χαμηλότερη βιώσιμη μακροπρόθεσμη ροή σχεδιασμού.
Αυτό δεν υποδηλώνει απαραίτητα κακή απόδοση της μεμβράνης.
Αντίθετα, μπορεί να αντικατοπτρίζει μια πιο ρεαλιστική προσέγγιση για τη μακροπρόθεσμη λειτουργία του MBR.
Για εφαρμογές με κεραμικές επίπεδες μεμβράνες φύλλου, η βιώσιμη ροή σχεδιασμού θα πρέπει να αξιολογείται μαζί με τις πραγματικές συνθήκες λειτουργίας των MBR.
→Κεραμικά πλατιά φύλλα μεμβράνης
Η θερμοκρασία είναι ένας άλλος σημαντικός παράγοντας κατά τη σύγκριση των δεδομένων ροής μεμβράνης.
Η τιμή ροής που μετράται σε σχετικά υψηλή θερμοκρασία λυμάτων μπορεί να μην αντιπροσωπεύει τις πραγματικές χειμερινές συνθήκες λειτουργίας.
Οι χαμηλότερες θερμοκρασίες γενικά αυξάνουν την ιξώδεςτητα του νερού και την αντοχή του στο φίλτρο.
Ως εκ τούτου, οι ομάδες του έργου θα πρέπει να εξετάσουν:
- Μέση θερμοκρασία των λυμάτων
- Ελάχιστη θερμοκρασία λυμάτων
- Εποχικές μεταβολές
- Απαιτήσεις χειμερινής επεξεργασίας
- Θερμοκρασία που χρησιμοποιείται για τη δοκιμή της απόδοσης της μεμβράνης
Για έργα με σημαντικές εποχικές διακυμάνσεις, η ελάχιστη θερμοκρασία λειτουργίας μπορεί να είναι σημαντική προϋπόθεση σχεδιασμού.
Για μια πιο λεπτομερή συζήτηση:
→Πώς η θερμοκρασία επηρεάζει τις επιδόσεις της μεμβράνης στα συστήματα MBR
Εξετάστε δύο υποθετικά συστήματα μεμβρανών.
- Υψηλότερη συνολική ροή διήθησης
- Τακτικές περιόδους χαλάρωσης
- Λιγότερος πραγματικός χρόνος παραγωγής
- Μειωμένη ενεργή ροή διήθησης
- Μεγαλύτερος πραγματικός χρόνος παραγωγής
- Σταθερός κύκλος λειτουργίας
Κοιτάζοντας μόνο την κύρια ροή μπορεί να υποδηλώσει ότι το Σύστημα Α παρέχει καλύτερη απόδοση.
Ωστόσο, τα δύο συστήματα θα μπορούσαν να έχουν παρόμοια ημερήσια καθαρή παραγωγή.
Κατά συνέπεια, η σύγκριση πρέπει να λαμβάνει υπόψη:
Ακαθάριστη ροή → λειτουργικός κύκλος → καθαρή ροή → περιοχή μεμβράνης → ημερήσια παραγωγή
Αντί να κοιτάξουμε μόνο τη συνολική ροή.
Κατά την αξιολόγηση των επιδόσεων των μεμβρανών, τα ακόλουθα ερωτήματα μπορούν να συμβάλουν στην καθιέρωση κοινής βάσης σύγκρισης:
- Η αναφερόμενη ροή είναι ακαθάριστη, καθαρή ή στιγμιαία;
- Ποιος είναι ο χρόνος ενεργού διήθησης;
- Ποιες περιόδους χαλάρωσης περιλαμβάνονται;
- Ποιες περιόδους καθαρισμού περιλαμβάνονται;
- Ποια θερμοκρασία χρησιμοποιήθηκε για τα λύματα;
- Ποια απόσταση MLSS χρησιμοποιήθηκε;
- Ποια ποιότητα αποβλήτων χρησιμοποιήθηκε;
- Πόση ώρα κράτησε η δοκιμή;
- Ποιος κύκλος λειτουργίας χρησιμοποιήθηκε;
- Ποια ροή σχεδιασμού δικτύου συνιστάται για μακροχρόνια λειτουργία;
Αυτά τα ερωτήματα μπορούν να κάνουν τις συγκρίσεις μεταξύ διαφορετικών τεχνολογιών μεμβράνης πολύ πιο σημαντικές.
Η ακαθάριστη ροή και η καθαρή ροή δεν είναι εναλλάξιμες.
Η υψηλή ροή που μετράται κατά τη διάρκεια της ενεργού διήθησης δεν αντιπροσωπεύει απαραίτητα τη μέση ποσότητα νερού που παράγεται σε ολόκληρο τον κύκλο λειτουργίας.
Για το σχεδιασμό των συστημάτων MBR, η πιο ουσιαστική βάση είναι συχνά ηβιώσιμη καθαρή παραγωγική ικανότητα υπό ρεαλιστικές συνθήκες έργου.
Επομένως, οι μηχανικοί θα πρέπει να εξετάζουν πέρα από τις τιμές κύριας ροής και να αξιολογούν:
Πληροφορίες σχετικά με την εκπομπή ρύπων
Ο στόχος δεν θα πρέπει απλώς να είναι η επιλογή της μεμβράνης με την υψηλότερη διαφημιζόμενη ροή.
Στόχος είναι η επιλογή ενός συστήματος μεμβράνης ικανού να παρέχειαξιόπιστη και βιώσιμη παραγωγή νερού καθ 'όλη την αναμενόμενη διάρκεια ζωής του έργου.
Για την προκαταρκτική αξιολόγηση, οι χρήσιμες πληροφορίες του έργου περιλαμβάνουν:
- Δυνατότητα επεξεργασίας
- Χαρακτηριστικά των λυμάτων
- ΜΠΣΕ
- Μέση και ελάχιστη θερμοκρασία
- Κύκλος λειτουργίας
- Στόχος παραγωγής
- Απαιτούμενη έκταση μεμβράνης
Οι παραμέτροι αυτοί μπορούν να συμβάλουν στην καθιέρωση μιας πιο ρεαλιστικής διάταξης μεγέθους και λειτουργίας της μεμβράνης.
