Fluks membran adalah salah satu parameter yang paling sering dibahas dalam desain bioreaktor membran (MBR).
Aliran yang lebih tinggi mungkin tampak menarik karena dapat mengurangi area membran yang dibutuhkan untuk kapasitas perawatan tertentu.tidak setiap nilai fluks yang dikutip mewakili jumlah produksi air yang sama.
Di sinilah perbedaan antaraAliran kotor dan aliran bersihmenjadi penting.
Untuk insinyur, kontraktor EPC, dan pemilik proyek, memahami perbedaan ini dapat memberikan dasar yang lebih berarti untuk ukuran membran dan perbandingan teknologi.
Fluks membran menggambarkan volume permeat yang diproduksi melalui area membran satuan selama periode tertentu.
Hal ini biasanya dinyatakan sebagai:
Sebagai contoh, membran yang beroperasi pada25 LMHmenghasilkan sekitar 25 liter permeat per meter persegi area membran efektif per jam selama periode filtrasi yang relevan.
Namun, sistem MBR tidak selalu menghasilkan permeat secara terus menerus selama setiap menit operasi.
Tergantung pada strategi operasi, membran dapat melalui:
- Filtrasi
- Relaksasi
- Pencucian balik, jika berlaku
- Pembersihan
- Periode operasional lainnya
Oleh karena itu, fluks selama filtrasi aktif mungkin tidak mewakili produksi rata-rata selama siklus operasi penuh.
Aliran kotorumumnya mengacu pada aliran membran selama filtrasi aktif.
Misalnya:
Membran dapat beroperasi pada fluks filtrasi bruto40 LMHselama periode filtrasi aktif.
Ini bisa menjadi nilai operasi yang valid.
Namun, hal ini tidak secara otomatis berarti bahwa membran menghasilkan permeat terus-menerus pada 40 LMH selama seluruh periode operasi.
Jika sistem ini mencakup relaksasi atau periode non-produksi lainnya, tingkat produksi rata-rata akan lebih rendah.
Oleh karena itu, fluks bruto yang dikutip harus selalu dievaluasi bersama dengan siklus operasinya.
Aliran bersihmewakili produksi membran rata-rata yang efektif setelah memperhitungkan periode ketika produksi permeat berkurang atau dihentikan.
Tergantung pada desain sistem, periode ini dapat mencakup:
- Relaksasi
- Pembersihan
- Pembersihan
- Pemeliharaan
- Periode non-produksi lainnya
Hubungan yang disederhanakan adalah:
Misalnya, jika membran beroperasi pada aliran yang relatif tinggi selama filtrasi aktif tetapi menghabiskan bagian dari siklus dalam relaksasi,produksi rata-rata yang efektif akan lebih rendah dari aliran filtrasi aktif.
Perhitungan yang tepat tergantung pada strategi operasional.
Dua pemasok membran mungkin tampak menawarkan nilai fluks yang sangat berbeda.
Sebelum menyimpulkan bahwa salah satu membran memiliki kinerja yang jauh lebih baik, insinyur harus bertanya:
- Apakah nilai yang dikutip kotor atau bersih?
- Apakah itu instan atau rata-rata?
- Berapa lama periode filtrasi aktif?
- Apakah waktu istirahat termasuk?
- Apakah backwashing termasuk?
- Apakah periode pembersihan termasuk?
- Apa suhu air limbah yang digunakan?
- Konsentrasi MLSS apa yang digunakan?
- Kualitas air limbah apa yang digunakan?
- Berapa lama tes dilakukan?
Tanpa informasi ini, perbandingan aliran langsung dapat menyesatkan.
Aliran operasi yang lebih tinggi dari satu pemasok mungkin tidak selalu menghasilkan arus operasi yang lebih tinggi.kapasitas produksi harian bersih.
Luas membran biasanya diperkirakan dengan menggunakan:
Hal ini membuat definisi fluks sangat penting.
Jika fluks filtrasi bruto digunakan seolah-olah fluks produksi bersih yang berkelanjutan, luas membran teoretis dapat diremehkan.
Sebagai contoh, pertimbangkan sistem yang membutuhkan:
1,000 m3/hari
Jika dasar desain adalah:
20 LMH fluks bersih
luas membran teoretis adalah sekitar:
Tetapi jika produksi bersih berkelanjutan yang sebenarnya lebih rendah dari nilai yang digunakan untuk ukuran, area membran tambahan mungkin diperlukan.
Inilah sebabnya mengapa ukuran membran harus didasarkan pada aliran desain yang didefinisikan dengan jelas daripada hanya jumlah tertinggi yang ditunjukkan pada lembar spesifikasi.
Untuk perhitungan rinci:
→Cara Menghitung Area Membran yang Dibutuhkan untuk Sistem MBR
Membran yang mampu mencapai fluks filtrasi aktif yang tinggi juga mungkin membutuhkan:
- Periode relaksasi
- Pengudaraan yang lebih intensif
- Lebih sering membersihkan
- Siklus filtrasi yang berbeda
- Kontrol operasi tambahan
Faktor-faktor ini dapat mempengaruhi produksi permeat harian yang sebenarnya.
Oleh karena itu, pertanyaannya:
¢Berapakah fluks membran maksimum?
mungkin kurang berguna daripada:
¢Produksi bersih apa yang dapat diandalkan oleh membran dalam kondisi operasi yang diinginkan?
Untuk proyek MBR skala penuh, pertanyaan kedua umumnya lebih relevan.
Tiga konsep ini harus dibedakan.
Aliran selama penyaringan aktif.
Produksi rata-rata yang efektif setelah memperhitungkan periode non-produksi.
Nilai desain jangka panjang yang realistis yang dipilih sesuai dengan:
- Karakteristik air limbah
- Suhu
- MLSS
- Perilaku yang merusak
- Strategi pembersihan
- Siklus operasi
- Margin operasi yang diperlukan
Membran dapat mencapai fluks bruto yang tinggi sementara memiliki fluks desain jangka panjang yang lebih rendah.
Hal ini tidak selalu menunjukkan kinerja membran yang buruk.
Sebaliknya, hal itu mungkin mencerminkan pendekatan yang lebih realistis terhadap operasi MBR jangka panjang.
Untuk aplikasi membran lembaran datar keramik, aliran desain yang berkelanjutan harus dievaluasi bersama dengan kondisi operasi MBR yang sebenarnya.
→Membran lembaran datar keramik
Suhu adalah faktor penting lainnya saat membandingkan data fluks membran.
Nilai fluks yang diukur pada suhu air limbah yang relatif tinggi mungkin tidak mewakili kondisi operasi musim dingin yang sebenarnya.
Suhu yang lebih rendah umumnya meningkatkan viskositas air dan ketahanan filtrasi.
Oleh karena itu, tim proyek harus mempertimbangkan:
- Suhu rata-rata air limbah
- Suhu air limbah minimum
- Variasi musiman
- Persyaratan pengolahan musim dingin
- Suhu yang digunakan untuk pengujian kinerja membran
Untuk proyek dengan variasi musiman yang signifikan, suhu operasi minimum dapat menjadi kondisi desain yang penting.
Untuk diskusi yang lebih rinci:
→Bagaimana Suhu Mempengaruhi Kinerja Membran dalam Sistem MBR
Pertimbangkan dua sistem membran hipotetis.
- Aliran filtrasi bruto yang lebih tinggi
- Periode relaksasi yang teratur
- Waktu produksi efektif yang lebih rendah
- Aliran filtrasi aktif yang lebih rendah
- Waktu produksi yang lebih lama
- Siklus operasi yang stabil
Melihat hanya pada arus utama mungkin menunjukkan bahwa Sistem A memberikan kinerja yang lebih baik.
Namun, kedua sistem dapat memiliki produksi harian bersih yang sama.
Oleh karena itu, perbandingan harus mempertimbangkan:
Aliran kotor → Siklus Operasi → Aliran bersih → Area Membran → Produksi harian
daripada melihat fluks kotor saja.
Ketika mengevaluasi kinerja membran, pertanyaan-pertanyaan berikut dapat membantu menetapkan dasar perbandingan umum:
- Apakah fluks yang dikutip bruto, bersih, atau instan?
- Berapa waktu filtrasi aktif?
- Waktu rileks apa saja yang termasuk?
- Periode pembersihan apa yang termasuk?
- Apa suhu air limbah yang digunakan?
- Jarak MLSS apa yang digunakan?
- Kualitas air limbah apa yang digunakan?
- Berapa lama tes kinerja?
- Siklus operasi apa yang digunakan?
- Arus desain jaringan apa yang direkomendasikan untuk operasi jangka panjang?
Pertanyaan-pertanyaan ini dapat membuat perbandingan antara teknologi membran yang berbeda jauh lebih berarti.
Aliran kotor dan aliran bersih tidak dapat ditukar.
Aliran tinggi yang diukur selama filtrasi aktif tidak selalu mewakili jumlah rata-rata air yang dihasilkan selama siklus operasi lengkap.
Untuk desain sistem MBR, dasar yang lebih berarti sering adalahkapasitas produksi bersih yang berkelanjutan dalam kondisi proyek yang realistis.
Oleh karena itu, insinyur harus melihat lebih dari nilai arus utama dan mengevaluasi:
Aliran + Siklus Operasi + Suhu + MLSS + Karakteristik Air Limbah + Pengendalian Kebocoran
Tujuannya seharusnya tidak hanya memilih membran dengan fluks yang paling tinggi yang diiklankan.
Tujuannya adalah untuk memilih sistem membran yang mampu menyediakanproduksi air yang dapat diandalkan dan berkelanjutan sepanjang jangka waktu operasional proyek.
Untuk evaluasi awal, informasi proyek yang berguna meliputi:
- Kapasitas pengolahan
- Karakteristik air limbah
- MLSS
- Suhu rata-rata dan minimum
- Siklus operasi
- Target produksi
- Luas membran yang dibutuhkan
Parameter-parameter ini dapat membantu menetapkan ukuran membran dan dasar operasi yang lebih realistis.
