झिल्ली बायोरिएक्टर (एमबीआर) प्रणाली के डिजाइन में झिल्ली क्षेत्र प्रमुख मापदंडों में से एक है।
बुनियादी स्तर पर, गणना सीधी है:
आवश्यक झिल्ली क्षेत्र = आवश्यक प्रवाह ÷ नेट डिजाइन फ्लक्स
हालाँकि, वास्तविक अपशिष्ट जल उपचार परियोजना के लिए उपयुक्त झिल्ली क्षेत्र का चयन करने में एकल फ्लक्स मान लागू करने से कहीं अधिक शामिल है।
अपशिष्ट जल की विशेषताएँ, एमएलएसएस, ऑपरेटिंग तापमान, दूषित व्यवहार, निस्पंदन चक्र और आवश्यक ऑपरेटिंग मार्जिन सभी अंतिम झिल्ली आकार को प्रभावित कर सकते हैं।
के लिएडूबे हुए एमबीआर सिस्टम में उपयोग की जाने वाली सिरेमिक फ्लैट शीट झिल्ली, एक यथार्थवादी और टिकाऊ डिजाइन आधार विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।
प्रारंभिक झिल्ली क्षेत्र की गणना निम्न का उपयोग करके की जा सकती है:
कहाँ:
- ए= आवश्यक झिल्ली क्षेत्र, वर्ग मीटर
- क्यू= आवश्यक पारगम्य प्रवाह, एल/एच
- जे= नेट डिजाइन फ्लक्स, एलएमएच
- एलएमएच= लीटर प्रति वर्ग मीटर प्रति घंटा
प्रारंभिक एमबीआर मूल्यांकन के लिए, सूत्र सरल है। अधिक महत्वपूर्ण प्रश्न यह है:
किस नेट डिज़ाइन फ़्लक्स का उपयोग किया जाना चाहिए?
विसर्जित एमबीआर अनुप्रयोगों के लिए, इंजीनियरों को केवल अल्पकालिक या आदर्श परीक्षण स्थितियों के तहत रिपोर्ट किए गए उच्चतम प्रवाह का चयन करने के बजाय यथार्थवादी डिजाइन आधार का उपयोग करना चाहिए।
आवश्यक परमिट उत्पादन के साथ एक एमबीआर प्रणाली पर विचार करें:
1,000 वर्ग मीटर/दिन
सबसे पहले, प्रवाह को प्रति घंटे लीटर में बदलें:
1,000 घन मीटर/दिन = 1,000,000 लीटर/दिन
इसलिए:
1,000,000 ÷ 24 = 41,667 लीटर/घंटा
इसका एक उदाहरणात्मक शुद्ध डिज़ाइन प्रवाह मान लें:
20 एलएमएच
सैद्धांतिक झिल्ली क्षेत्र है:
अत: लगभग2,083 वर्ग मीटरइस डिज़ाइन फ्लक्स पर सैद्धांतिक रूप से झिल्ली क्षेत्र की आवश्यकता होगी।
यह प्रारंभिक गणना है. संचालन चक्र, फाउलिंग, रखरखाव, अतिरेक और परियोजना-विशिष्ट डिजाइन आवश्यकताओं पर विचार करने के बाद अंतिम स्थापित झिल्ली क्षेत्र अधिक हो सकता है।
यदि आप सिरेमिक एमबीआर प्रणाली का मूल्यांकन कर रहे हैं, तो सैद्धांतिक झिल्ली क्षेत्र केवल प्रारंभिक बिंदु है। वास्तविक झिल्ली का चयन अपशिष्ट जल विशेषताओं, परिचालन स्थितियों, टिकाऊ प्रवाह और सिस्टम कॉन्फ़िगरेशन पर आधारित होना चाहिए।
→ हमारे सिरेमिक फ्लैट शीट मेम्ब्रेन का अन्वेषण करें
एमबीआर झिल्ली आकार में सबसे महत्वपूर्ण विचारों में से एक है बीच के अंतर को समझनासकल प्रवाह और शुद्ध प्रवाह.
एक एमबीआर प्रणाली में निस्पंदन, विश्राम, सफाई और अन्य परिचालन अवधि शामिल हो सकती है। परिणामस्वरूप, सक्रिय निस्पंदन के दौरान प्रवाह आवश्यक रूप से संपूर्ण परिचालन चक्र पर वास्तविक औसत झिल्ली उत्पादकता का प्रतिनिधित्व नहीं करता है।
झिल्ली प्रदर्शन का मूल्यांकन करते समय, इंजीनियरों को ऐसे शब्दों का सामना करना पड़ सकता है:
- तात्कालिक प्रवाह
- संचालन प्रवाह
- सकल प्रवाह
- शुद्ध प्रवाह
- सतत डिजाइन प्रवाह
इन मूल्यों को स्वचालित रूप से समकक्ष नहीं माना जाना चाहिए।
झिल्ली क्षेत्र की गणना के लिए, एयथार्थवादी नेट डिजाइन प्रवाहकेवल उच्चतम उपलब्ध प्रवाह का चयन करने की तुलना में अधिक सार्थक आधार प्रदान करता है।
अधिक जानकारी के लिए:
→ एमबीआर में सकल प्रवाह बनाम शुद्ध प्रवाह: अंतर क्यों मायने रखता है
गणितीय रूप से, एक उच्च प्रवाह किसी दिए गए प्रवाह के लिए आवश्यक सैद्धांतिक झिल्ली क्षेत्र को कम कर देता है।
उदाहरण के लिए:
| नेट डिजाइन फ्लक्स | सैद्धांतिक क्षेत्र 1,000 वर्ग मीटर/दिन |
|---|---|
| 15 एलएमएच | ≈ 2,778 वर्ग मीटर |
| 20 एलएमएच | ≈ 2,083 वर्ग मीटर |
| 25 एलएमएच | ≈ 1,667 वर्ग मीटर |
| 30 एलएमएच | ≈ 1,389 वर्ग मीटर |
ये आंकड़े हैंउदाहरणात्मक गणना, सार्वभौमिक डिज़ाइन अनुशंसाएँ नहीं।
वास्तविक एमबीआर प्रणालियों में, एक उच्च डिज़ाइन फ्लक्स उपलब्ध ऑपरेटिंग मार्जिन को भी कम कर सकता है और गंदगी और अपशिष्ट जल विविधताओं के प्रति संवेदनशीलता बढ़ा सकता है।
संभावित परिणामों में शामिल हो सकते हैं:
- उच्चतर दूषण प्रवृत्ति
- बढ़ी हुई निस्पंदन प्रतिरोध
- अधिक बार सफाई
- परिचालन लचीलेपन में कमी
इसलिए, उद्देश्य केवल झिल्ली क्षेत्र को कम करना नहीं होना चाहिए।
संतुलन बनाना ही बेहतर तरीका हैझिल्ली क्षेत्र, टिकाऊ प्रवाह, दूषण नियंत्रण, और दीर्घकालिक परिचालन स्थिरता.
चयनित डिज़ाइन फ़्लक्स को वास्तविक अपशिष्ट जल को प्रतिबिंबित करना चाहिए।
महत्वपूर्ण मापदंडों में शामिल हो सकते हैं:
- सीओडी
- बीओडी
- टीएसएस
- तेल और चर्बी
- निलंबित ठोस विशेषताएँ
- पूर्व उपचार प्रदर्शन
नगर निगम के अपशिष्ट जल और औद्योगिक अपशिष्ट जल में काफी अलग-अलग दूषित व्यवहार और परिचालन आवश्यकताएं हो सकती हैं।
इसलिए प्रत्येक अनुप्रयोग पर समान झिल्ली आकार का आधार स्वचालित रूप से लागू नहीं किया जाना चाहिए।
→ पढ़ें: नगरपालिका बनाम औद्योगिक अपशिष्ट जल के लिए सिरेमिक झिल्ली
एक डूबे हुए एमबीआर के लिए,मिश्रित शराब निलंबित ठोस (एमएलएसएस)एक और महत्वपूर्ण विचार है.
एमएलएसएस प्रभावित कर सकता है:
- मिश्रित शराब की चिपचिपाहट
- केक की परत का निर्माण
- वायु शोधन प्रभावशीलता
- झिल्ली सतह के निकट द्रव्यमान स्थानांतरण
- गंदा व्यवहार
इसलिए झिल्ली आकार का मूल्यांकन जैविक प्रक्रिया और अपेक्षित एमएलएसएस ऑपरेटिंग रेंज के साथ किया जाना चाहिए।
अपशिष्ट जल का तापमान झिल्ली के प्रदर्शन को भी प्रभावित कर सकता है।
जैसे-जैसे तापमान घटता है, पानी की चिपचिपाहट आम तौर पर बढ़ जाती है, जिससे निस्पंदन प्रतिरोध बढ़ सकता है।
मौसमी तापमान भिन्नता वाली परियोजनाओं के लिए, इंजीनियरों को इस पर विचार करना चाहिए:
- औसत ऑपरेटिंग तापमान
- न्यूनतम परिचालन तापमान
- मौसमी परिवर्तन
केवल औसत स्थितियों पर आधारित डिज़ाइन ठंडी अवधि के दौरान पर्याप्त परिचालन मार्जिन प्रदान नहीं कर सकता है।
→ पढ़ें: एमबीआर सिस्टम में तापमान झिल्ली के प्रदर्शन को कैसे प्रभावित करता है
दीर्घकालिक एमबीआर ऑपरेशन में फाउलिंग एक महत्वपूर्ण विचार है।
यह अपशिष्ट जल संरचना, एमएलएसएस, प्रवाह, वातन, पूर्व उपचार और परिचालन स्थितियों से प्रभावित हो सकता है।
इसलिए एक झिल्ली प्रणाली को एक फ्लक्स के आसपास डिज़ाइन किया जाना चाहिए जिसे अपेक्षित परिचालन स्थितियों के तहत बनाए रखा जा सकता है।
लक्ष्य केवल उच्चतम तात्कालिक निस्पंदन दर प्राप्त करना नहीं है।
लक्ष्य बनाए रखना हैइच्छित परिचालन अवधि में स्थिर और टिकाऊ उत्पादन.
झिल्ली पूरे परिचालन चक्र के दौरान समान परिस्थितियों में काम नहीं कर सकती है।
सिस्टम डिज़ाइन के आधार पर, प्रक्रिया में शामिल हो सकते हैं:
निस्पंदन → विश्राम → निस्पंदन → विश्राम
साथ ही सफाई और रखरखाव की अवधि।
इसलिए, सक्रिय निस्पंदन प्रवाह और प्रभावी दैनिक झिल्ली उत्पादन आवश्यक रूप से समान नहीं हैं।
झिल्ली क्षेत्र की गणना करते समय, इंजीनियरों को यह पुष्टि करनी चाहिए कि क्या चयनित प्रवाह दर्शाता है:
सक्रिय निस्पंदन प्रवाह
या
शुद्ध उत्पादन प्रवाह
झिल्ली प्रौद्योगिकियों या आपूर्तिकर्ता डेटा की तुलना करते समय यह अंतर विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।
सूत्र:
एक सैद्धांतिक झिल्ली क्षेत्र प्रदान करता है।
अंतिम स्थापित क्षेत्र के लिए खाते की आवश्यकता हो सकती है:
- प्रवाह भिन्नता
- मौसमी स्थितियाँ
- अवरोधन
- सफाई
- रखरखाव
- झिल्ली की उपलब्धता
- फालतूपन
- भविष्य की क्षमता आवश्यकताएँ
कोई सार्वभौमिक डिज़ाइन मार्जिन नहीं है जो प्रत्येक एमबीआर परियोजना पर लागू होता है।
परियोजना की प्रक्रिया डिजाइन और विश्वसनीयता आवश्यकताओं के अनुसार उचित मार्जिन स्थापित किया जाना चाहिए।
महत्वपूर्ण अपशिष्ट जल उपचार सुविधाओं के लिए, झिल्ली प्रणाली का हिस्सा अनुपलब्ध होने पर उपचार क्षमता बनाए रखना भी एक महत्वपूर्ण विचार हो सकता है।
इसलिए:
सैद्धांतिक झिल्ली क्षेत्र प्रारंभिक बिंदु है - जरूरी नहीं कि अंतिम स्थापित क्षेत्र हो।
एक बार आवश्यक झिल्ली क्षेत्र स्थापित हो जाने के बाद, अगला कदम झिल्ली तत्वों या मॉड्यूल की संख्या का अनुमान लगाना है।
मूल संबंध है:
अंतिम मॉड्यूल व्यवस्था पर भी विचार करना चाहिए:
- टैंक आयाम
- हाइड्रोलिक विन्यास
- वातन वितरण
- स्थापना स्थान
- रखरखाव पहुंच
- फालतूपन
- परिचालन लचीलापन
इसलिए झिल्ली की मात्रा का मूल्यांकन संपूर्ण एमबीआर सिस्टम डिज़ाइन के हिस्से के रूप में किया जाना चाहिए।
एक व्यावहारिक प्रारंभिक वर्कफ़्लो को निम्नानुसार संक्षेपित किया जा सकता है:
औसत और शिखर परमिट आवश्यकताओं का निर्धारण करें।
सीओडी, बीओडी, टीएसएस, तेल और ग्रीस और अन्य प्रासंगिक मापदंडों की समीक्षा करें।
जैविक प्रक्रिया और अपेक्षित एमएलएसएस रेंज स्थापित करें।
औसत और न्यूनतम ऑपरेटिंग तापमान पर विचार करें।
यथार्थवादी परियोजना-विशिष्ट डिज़ाइन आधार का उपयोग करें।
झिल्ली क्षेत्र = प्रवाह ÷ नेट डिजाइन फ्लक्स
निस्पंदन, विश्राम, सफाई और रखरखाव पर विचार करें।
ऑपरेटिंग मार्जिन, उपलब्धता और अतिरेक का हिसाब रखें।
यह वर्कफ़्लो केवल उच्चतम उद्धृत प्रवाह द्वारा प्रवाह को विभाजित करने की तुलना में प्रारंभिक झिल्ली चयन के लिए अधिक विश्वसनीय आधार प्रदान करता है।
विसर्जित एमबीआर परियोजनाओं के लिए,सिरेमिक फ्लैट शीट झिल्लीजब स्थायित्व, रासायनिक प्रतिरोध और सफाई सहनशीलता महत्वपूर्ण विचार हों तो इस पर विचार किया जा सकता है।
हालाँकि, अकेले झिल्ली सामग्री ही उचित डिज़ाइन का निर्धारण नहीं करती है।
इंजीनियरों को मूल्यांकन करना चाहिए:
- आवश्यक झिल्ली क्षेत्र
- सतत डिजाइन प्रवाह
- अपशिष्ट जल की विशेषताएँ
- एमएलएसएस
- परिचालन तापमान
- दूषण नियंत्रण
- सफ़ाई संबंधी आवश्यकताएँ
- मॉड्यूल विन्यास
- दीर्घकालिक परिचालन आवश्यकताएँ
हमारे सिरेमिक फ्लैट शीट झिल्ली समाधान पानी और अपशिष्ट जल उपचार अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किए गए हैं और परियोजना-विशिष्ट परिचालन स्थितियों के अनुसार इसका मूल्यांकन किया जा सकता है।
→ फ्लैट शीट सिरेमिक मेम्ब्रेन मॉड्यूल देखें
प्रारंभिक गणना प्रवाह दर और शुद्ध डिजाइन प्रवाह से की जा सकती है, लेकिन परियोजना-विशिष्ट झिल्ली आकार के लिए वास्तविक ऑपरेटिंग डेटा की आवश्यकता होती है।
प्रारंभिक मूल्यांकन के लिए, उपयोगी जानकारी में शामिल हैं:
- अपशिष्ट जल का प्रकार
- औसत और चरम प्रवाह
- सीओडी/बीओडी/टीएसएस
- एमएलएसएस
- न्यूनतम एवं औसत तापमान
- जैविक उपचार विन्यास
- आवश्यक प्रवाह गुणवत्ता
- परिचालन की स्थिति
इन मापदंडों को प्रदान करने से झिल्ली क्षेत्र और कॉन्फ़िगरेशन का अधिक यथार्थवादी इंजीनियरिंग आधार पर मूल्यांकन किया जा सकता है।
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मूल सूत्र है:
आवश्यक झिल्ली क्षेत्र = आवश्यक प्रवाह ÷ नेट डिजाइन फ्लक्स
परिणाम एक सैद्धांतिक झिल्ली क्षेत्र प्रदान करता है। अंतिम स्थापित क्षेत्र को संचालन चक्र, दूषण, तापमान, सफाई और डिजाइन आवश्यकताओं पर भी विचार करना चाहिए।
एक यथार्थवादीशुद्ध डिजाइन प्रवाहअधिकतम या तात्कालिक फ्लक्स मान को स्वचालित रूप से लागू करने के बजाय इसका उपयोग किया जाना चाहिए।
हाँ। एक उच्च प्रवाह किसी दिए गए प्रवाह के लिए आवश्यक सैद्धांतिक झिल्ली क्षेत्र को कम कर देता है। हालाँकि, उच्च प्रवाह परिचालन मार्जिन को भी कम कर सकता है और गंदगी या सफाई की आवश्यकताओं को बढ़ा सकता है।
एक उदाहरणात्मक शुद्ध डिज़ाइन प्रवाह पर20 एलएमएच, लगभग2,083 वर्ग मीटरसैद्धांतिक झिल्ली क्षेत्र की आवश्यकता होगी.
प्रवाह दर, अपशिष्ट जल विशेषताएँ, एमएलएसएस, ऑपरेटिंग तापमान, जैविक प्रक्रिया, आवश्यक उपचार प्रदर्शन और परिचालन स्थितियाँ प्रारंभिक मूल्यांकन के लिए उपयोगी शुरुआती बिंदु हैं।
एमबीआर झिल्ली क्षेत्र की गणना एक सरल समीकरण से शुरू होती है:
लेकिन विश्वसनीय एमबीआर डिज़ाइन के लिए गणित से कहीं अधिक की आवश्यकता होती है।
अपशिष्ट जल की विशेषताएँ, एमएलएसएस, तापमान, दूषण, परिचालन चक्र, सफाई, झिल्ली की उपलब्धता और सिस्टम की विश्वसनीयता सभी अंतिम झिल्ली क्षेत्र को प्रभावित कर सकते हैं।
के लिएसिरेमिक फ्लैट शीट झिल्ली अनुप्रयोग, उद्देश्य केवल झिल्ली क्षेत्र को कम करना नहीं है। इसके बीच सही संतुलन हासिल करना हैझिल्ली क्षमता, टिकाऊ प्रवाह, परिचालन स्थिरता, रखरखाव और दीर्घकालिक प्रदर्शन.
एक यथार्थवादी डिज़ाइन आधार एक विश्वसनीय एमबीआर प्रणाली की नींव है।
