Il flusso di membrana è uno dei parametri più frequentemente discussi nella progettazione di bioreattori a membrana (MBR).
Un flusso più elevato può sembrare interessante perché può ridurre l'area della membrana necessaria per una data capacità di trattamento.non tutti i valori di flusso indicati rappresentano la stessa quantità di produzione effettiva di acqua.
Questo è il punto in cui la distinzione traflusso lordo e flusso nettodiventa importante.
Per gli ingegneri, gli appaltatori EPC e i titolari di progetti, la comprensione di questa differenza può fornire una base più significativa per la dimensione della membrana e il confronto tecnologico.
Il flusso di membrana descrive il volume di permeabilità prodotto attraverso un'area di membrana unitaria in un dato periodo.
È comunemente espresso come:
Ad esempio, una membrana che opera a25 LMHproduce circa 25 litri di permeabilità per metro quadrato di superficie efficace della membrana all'ora durante il periodo di filtrazione pertinente.
Tuttavia, un sistema MBR non produce necessariamente permeabilità in modo continuo durante ogni minuto di funzionamento.
A seconda della strategia operativa, la membrana può attraversare:
- Filtrazione
- Rilassamento
- Lavaggio a controvalore, se del caso
- Pulizia
- Altri periodi operativi
Pertanto, il flusso durante la filtrazione attiva potrebbe non rappresentare la produzione media durante l'intero ciclo operativo.
Flusso lordosi riferisce generalmente al flusso della membrana durante la filtrazione attiva.
Per esempio:
Una membrana può funzionare ad un flusso di filtrazione lordo di40 LMHdurante il periodo di filtrazione attiva.
Questo può essere un valore operativo valido.
Tuttavia, ciò non significa automaticamente che la membrana produca permeabile continuamente a 40 LMH per tutto il periodo di funzionamento.
Se il sistema prevede periodi di rilassamento o altri periodi di non produzione, il tasso medio di produzione sarà inferiore.
Per questo motivo un flusso lordo quotato deve sempre essere valutato insieme al suo ciclo operativo.
Flusso nettorappresenta la produzione media effettiva di membrana dopo aver tenuto conto dei periodi in cui la produzione di permeabilità è ridotta o interrotta.
A seconda della progettazione del sistema, questi periodi possono includere:
- Rilassamento
- Riciclaggio
- Pulizia
- Servizi di manutenzione
- Altri periodi di non produzione
Una relazione semplificata è:
Ad esempio, se una membrana opera a un flusso relativamente elevato durante la filtrazione attiva, ma trascorre parte del ciclo in rilassamento,la produzione media effettiva sarà inferiore al flusso di filtrazione attivo.
Il calcolo esatto dipende dalla strategia operativa.
Due fornitori di membrane possono sembrare offrire valori di flusso significativamente diversi.
Prima di concludere che una membrana ha prestazioni sostanzialmente migliori, gli ingegneri dovrebbero chiedersi:
- Il valore quotato è lordo o netto?
- E' istantanea o media?
- Quanto dura il periodo di filtrazione attiva?
- Sono inclusi i periodi di relax?
- Il retrolavaggio e' incluso?
- Sono inclusi i periodi di pulizia?
- Quale temperatura delle acque reflue è stata utilizzata?
- Quale concentrazione di MLSS è stata utilizzata?
- Quale qualità delle acque reflue è stata utilizzata?
- Per quanto tempo è stato eseguito il test?
Senza queste informazioni, i confronti diretti di flusso possono essere fuorvianti.
Un flusso operativo quotato più elevato da un fornitore non può necessariamente comportare un flusso operativo più elevatocapacità produttiva giornaliera netta.
La superficie della membrana è generalmente stimata utilizzando:
Ciò rende particolarmente importante la definizione di flusso.
Se si utilizza un flusso di filtrazione lordo come se si trattasse di un flusso di produzione netto continuo, l'area teorica della membrana può essere sottovalutata.
Ad esempio, consideriamo un sistema che richiede:
1,000 m3/giorno
Se la base del progetto è:
Flusso netto 20 LMH
la superficie teorica della membrana è approssimativamente:
Tuttavia, se la produzione netta effettiva sostenibile è inferiore al valore utilizzato per la misurazione, può essere necessaria un'area di membrana aggiuntiva.
Per questo motivo la dimensione della membrana dovrebbe basarsi su un flusso di progettazione chiaramente definito piuttosto che semplicemente sul numero più alto indicato su una scheda di specifiche.
Per un calcolo dettagliato:
- Sì.Come calcolare l'area di membrana richiesta per un sistema MBR
Una membrana in grado di ottenere un flusso di filtrazione attivo elevato può anche richiedere:
- Periodi di rilassamento
- Aerazione più intensiva
- Pulizia più frequente
- Diversi cicli di filtrazione
- Controlli operativi supplementari
Questi fattori possono influenzare la produzione giornaliera effettiva di permeabilità.
Pertanto, la domanda:
Qual è il flusso massimo della membrana?
può essere meno utile di:
¢Qual è la produzione netta che la membrana può mantenere in modo affidabile nelle condizioni di funzionamento previste?
Per i progetti MBR su larga scala, la seconda domanda è generalmente più rilevante.
Occorre distinguere questi tre concetti.
Flusso durante la filtrazione attiva.
Produzione media effettiva dopo aver tenuto conto dei periodi di non produzione.
Un valore di progettazione realistico a lungo termine selezionato in base a:
- Caratteristiche delle acque reflue
- Temperatura
- MLSS
- Comportamento di inquinamento
- Strategia di pulizia
- Cicli di funzionamento
- Margine operativo richiesto
Una membrana può raggiungere un flusso lordo elevato pur avendo un flusso di progettazione sostenibile a lungo termine inferiore.
Questo non indica necessariamente una scarsa prestazione della membrana.
Invece, potrebbe riflettere un approccio più realistico al funzionamento a lungo termine del MBR.
Per le applicazioni di membrana di lamiera piatta in ceramica, il flusso di progettazione sostenibile deve essere valutato insieme alle condizioni di funzionamento effettive del MBR.
- Sì.Fabbricazione a partire da prodotti della voce 8528
La temperatura è un altro fattore importante nel confronto dei dati sul flusso della membrana.
Un valore di flusso misurato a una temperatura relativamente elevata delle acque reflue può non rappresentare le condizioni di esercizio invernali effettive.
Le temperature più basse generalmente aumentano la viscosità dell'acqua e la resistenza alla filtrazione.
Pertanto, le squadre di progetto dovrebbero prendere in considerazione:
- Temperatura media delle acque reflue
- Temperatura minima delle acque reflue
- Variazioni stagionali
- Requisiti di trattamento invernale
- Temperatura utilizzata per la prova delle prestazioni della membrana
Per i progetti con variazioni stagionali significative, la temperatura minima di funzionamento può essere una condizione di progettazione importante.
Per una discussione più approfondita:
- Sì.Come la temperatura influenza le prestazioni della membrana nei sistemi MBR
Consideriamo due ipotetici sistemi di membrana.
- Flusso di filtrazione lordo superiore
- Periodi regolari di rilassamento
- Minore tempo di produzione effettivo
- Flusso di filtrazione attivo inferiore
- Tempo di produzione effettivo più lungo
- Ciclo di funzionamento stabile
Guardando solo il flusso di notizie può suggerire che il sistema A fornisce prestazioni migliori.
Tuttavia, i due sistemi potrebbero avere una produzione giornaliera netta simile.
Il confronto deve pertanto tener conto:
Flusso lordo → Ciclo operativo → Flusso netto → Area della membrana → Produzione giornaliera
piuttosto che guardare solo al flusso lordo.
Per valutare le prestazioni della membrana, le seguenti domande possono aiutare a stabilire una base comune di confronto:
- Il flusso citato è lordo, netto o istantaneo?
- Qual è il tempo di filtrazione attiva?
- Quali periodi di relax sono inclusi?
- Quali periodi di pulizia sono inclusi?
- Quale temperatura delle acque reflue è stata utilizzata?
- Quale gamma MLSS è stata usata?
- Quale qualità delle acque reflue è stata utilizzata?
- Quanto e' durato il test?
- Quale ciclo operativo è stato utilizzato?
- Quale flusso di progettazione della rete è raccomandato per il funzionamento a lungo termine?
Queste domande possono rendere molto più significativi i confronti tra le diverse tecnologie di membrana.
Il flusso lordo e quello netto non sono intercambiabili.
Un flusso elevato misurato durante la filtrazione attiva non rappresenta necessariamente la quantità media di acqua prodotta in un ciclo di funzionamento completo.
Per la progettazione del sistema MBR, la base più significativa è spesso lacapacità produttiva netta sostenibile in condizioni realistiche di progetto.
Gli ingegneri dovrebbero quindi guardare oltre i valori di flusso di massa e valutare:
Flusso + ciclo operativo + temperatura + MLSS + caratteristiche delle acque reflue + controllo dell'inquinamento
L'obiettivo non dovrebbe essere semplicemente quello di selezionare la membrana con il più alto flusso annunciato.
L'obiettivo è quello di selezionare un sistema a membrana in grado di fornireproduzione di acqua affidabile e sostenibile per tutta la durata prevista del progetto.
Per la valutazione preliminare, le informazioni utili del progetto includono:
- Capacità di trattamento
- Caratteristiche delle acque reflue
- MLSS
- Temperatura media e minima
- Ciclo operativo
- Produzione di riferimento
- Area di membrana richiesta
Questi parametri possono aiutare a stabilire una dimensione e una base operativa della membrana più realistiche.
