La temperatura è talvolta considerata un parametro operativo secondario nel trattamento delle acque reflue.
Tuttavia, nei sistemi di bioreattori a membrana (MBR), le variazioni stagionali della temperatura possono influenzare la filtrazione della membrana, l'attività biologica, le caratteristiche dei fanghi, il comportamento dell'inquinamento,e il funzionamento complessivo del sistema.
Per questo motivo, la selezione della membrana e la progettazione del MBR non dovrebbero basarsi solo sul flusso delle acque reflue e sulla qualità dell'acqua.
Gli ingegneri dovrebbero anche considerareintervallo di temperatura di esercizio previsto, in particolare la temperatura minima delle acque reflue durante il funzionamento invernale.
Ciò è particolarmente importante per gli impianti di trattamento delle acque reflue municipali nelle regioni con notevoli variazioni stagionali.
Un MBR combina il trattamento biologico con la separazione della membrana.
La temperatura può quindi influenzare entrambe le parti del processo.
Sul piano biologico, la temperatura influenza l'attività microbica e la cinetica del trattamento.
Sul lato della membrana, la temperatura può influenzare:
- Viscosità dell'acqua
- Permeabilità della membrana
- Resistenza alla filtrazione
- Pressione trasmembrana
- Comportamento di inquinamento
- Flusso operativo raggiungibile
La relazione effettiva è più complessa perché le prestazioni del MBR dipendono dall'interazione tra le caratteristiche delle acque reflue, il fango attivo, le proprietà della membrana e la strategia operativa.
Tuttavia, un principio è importante:
Un MBR progettato in condizioni medie o calde deve essere valutato anche alla temperatura minima prevista delle acque reflue.
Uno degli effetti più diretti della temperatura è la sua influenza sulla viscosità dell'acqua.
Man mano che la temperatura diminuisce, l'acqua diventa più viscosa.
La viscosità più elevata aumenta la resistenza al flusso permeabile attraverso la membrana.
In condizioni altrimenti simili, ciò può influenzare il flusso che può essere raggiunto o la forza motrice necessaria per mantenere un determinato tasso di produzione.
Ciò significa che un sistema a membrana che funziona comodamente durante i periodi più caldi può funzionare in condizioni diverse durante l'inverno.
Per questo motivo, i dati relativi alle prestazioni della membrana devono sempre essere considerati insieme alla sua base di temperatura.
Il flusso della membrana è influenzato dalla resistenza idraulica.
Quando la temperatura diminuisce e la viscosità aumenta, la resistenza alla filtrazione aumenta generalmente.
Di conseguenza, il mantenimento della stessa produzione di permeabile può richiedere condizioni operative diverse.
Per la progettazione del sistema MBR, una domanda importante è quindi:
Quale flusso di funzionamento può essere mantenuto alla temperatura più bassa prevista delle acque reflue?
Questo è spesso più utile che valutare solo il flusso di picco o le prestazioni misurate in condizioni climatiche calde favorevoli.
L'effetto della temperatura dovrebbe pertanto essere incorporato nella dimensione della membrana e nella strategia operativa.
Per ulteriori informazioni sul flusso di progettazione:
- Sì.Qual è un flusso di progettazione realistico per le membrane MBR in lamiera piatta in ceramica?
La temperatura non influenza solo la viscosità dell'acqua.
In un MBR, la membrana opera a contatto diretto con il fango attivo.
Le variazioni stagionali della temperatura possono influenzare:
- Attività biologica
- Caratteristiche della biomassa
- Viscosità del fango
- Proprietà del fiocco
- Prodotti microbici solubili
- Sostanze polimeriche extracellulari
- Potenziale di inquinamento
Questi cambiamenti possono influenzare la resistenza che si sviluppa vicino alla superficie della membrana.
Pertanto, la temperatura non deve essere trattata semplicemente come un fattore di correzione idraulica.
In un sistema MBR su larga scala, il suo effetto può anche essere collegato alle prestazioni del processo biologico e alle caratteristiche del liquore misto.
Per molti impianti di depurazione delle acque reflue, l'inverno può rappresentare un periodo di funzionamento della membrana più impegnativo.
Una temperatura inferiore delle acque reflue può verificarsi insieme a cambiamenti nell'attività biologica, nelle proprietà dei fanghi e nelle condizioni di influenza.
Se la dimensione della membrana si basa solo sulle condizioni medie annue, il margine operativo disponibile può ridursi durante i periodi più freddi.
Una valutazione tecnica pratica dovrebbe prendere in considerazione:
- Temperatura media delle acque reflue
- Temperatura minima prevista delle acque reflue
- Intervallo di temperatura stagionale
- Condizioni di flusso invernale
- Capacità di trattamento richiesta
- Flusso di progettazione della membrana
- Margine operativo
L'obiettivo è garantire che il sistema a membrana sia in grado di soddisfare la capacità di trattamento richiesta per tutta la gamma di funzionamento prevista.
La temperatura può anche influenzare indirettamente l'inquinamento della membrana.
L'inquinamento da MBR dipende da molti fattori, tra cui:
- Flusso di membrana
- Concentrazione MLSS
- Aerazione
- Proprietà del fango
- Materia organica
- Attività biologica
- Caratteristiche della superficie della membrana
- Cicli di funzionamento
Poiché la temperatura può influenzare molti di questi fattori, la relazione tra temperatura e impollinazione non è sempre semplice.
Ad esempio, temperature più basse possono aumentare la resistenza alla filtrazione a causa di una maggiore viscosità, mentre i cambiamenti nell'attività biologica possono anche influenzare le caratteristiche del liquido misto.
Per questo motivo, le prestazioni della membrana dovrebbero idealmente essere valutate in condizioni di progetto rappresentative piuttosto che basandosi su una singola correzione di temperatura.
Sia le membrane ceramiche che quelle polimeriche sono influenzate dall'influenza fisica di base della temperatura e della viscosità dell'acqua.
Tuttavia, i materiali a membrana differiscono per caratteristiche quali:
- Resistenza meccanica
- Resistenza chimica
- Tolleranza di pulizia
- Durabilità a lungo termine
- Stabilità a temperatura
Le membrane ceramiche sono sempre più considerate per applicazioni impegnative perché la loro struttura inorganica può fornire una elevata resistenza meccanica e una forte resistenza chimica.
Queste caratteristiche possono essere particolarmente rilevanti se si prevede una ripetuta pulizia, lunghi periodi di funzionamento o condizioni di trattamento delle acque reflue difficili.
Per un confronto più ampio:
- Sì.Membrane ceramiche contro polimeriche in MBR
Tuttavia, le membrane ceramiche non sono completamente indipendenti dagli effetti della temperatura.
Le prestazioni effettive di qualsiasi sistema a membrana dipendono ancora dalle condizioni delle acque reflue, dal flusso operativo, dalla temperatura, dal processo biologico e dalla configurazione del sistema.
Nel valutare le membrane per un progetto di MBR, gli ingegneri dovrebbero richiedere informazioni sulle prestazioni in condizioni di funzionamento pertinenti.
Fra le domande utili ci sono:
- Qual è la temperatura minima prevista delle acque reflue?
- Quali prestazioni della membrana ci si aspetta a questa temperatura?
- Quale temperatura è stata utilizzata per il flusso indicato?
- Il flusso quotato è lordo o netto?
- Il valore è istantaneo o sostenibile?
- Quale gamma MLSS è stata usata?
- Quale strategia operativa è stata utilizzata?
- Quale margine di progettazione è incluso?
La distinzione tra flusso lordo e flusso netto è particolarmente importante.
- Sì.Flusso lordo vs. flusso netto in MBR: perché la differenza è importante
I confronti diventano molto più significativi quando i fornitori di membrane forniscono dati sulle prestazioni su base coerente.
Una progettazione affidabile della membrana dovrebbe tenere conto della temperatura fin dall'inizio del progetto.
Non utilizzare solo la media annuale.
Identificare le temperature di esercizio normali e minime previste.
Considerate l'effetto combinato di:
Temperatura + flusso + MLSS + caratteristiche delle acque reflue + capacità richiesta
Un elevato flusso a breve termine in condizioni favorevoli non dovrebbe automaticamente diventare la base di progettazione a lungo termine.
L'area della membrana e la strategia operativa dovrebbero fornire sufficiente flessibilità per i cambiamenti stagionali.
Quando si confrontano i fornitori, assicurarsi che i dati sul flusso siano valutati in condizioni di temperatura, acque reflue, MLSS e condizioni di funzionamento comparabili.
La temperatura non deve essere considerata un parametro isolato.
La sua influenza sul funzionamento della membrana può essere vista come:
Temperatura → viscosità → resistenza alla filtrazione → flusso → controllo dell'inquinamento → strategia operativa
Allo stesso tempo:
Temperatura → Attività biologica → Caratteristiche del fango → Potenziale di inquinamento
Ciò illustra perché le prestazioni della membrana non possono essere valutate solo utilizzando la temperatura.
Una membrana che funziona bene in condizioni di laboratorio può richiedere una strategia operativa diversa in condizioni invernali a grande scala.
Per le applicazioni MBR immerse in cui la durata meccanica, la resistenza chimica, la tolleranza alla pulizia e la stabilità a lungo termine sono considerazioni importanti,le membrane di lamiera piatta in ceramica possono essere valutate come alternativa alle membrane polimeriche convenzionali.
- Sì.Fabbricazione a partire da prodotti della voce 8528
La configurazione appropriata della membrana e il flusso di progettazione dovrebbero essere sempre determinati in base alle caratteristiche effettive delle acque reflue e alle condizioni di funzionamento del progetto.
La temperatura può avere un'influenza importante sulle prestazioni della membrana nei sistemi MBR.
Le temperature più basse generalmente aumentano la viscosità dell'acqua e la resistenza alla filtrazione, mentre i cambiamenti stagionali possono anche influenzare le caratteristiche dei fanghi attivi e il comportamento di impolveramento.
Per questo motivo, la selezione della membrana non dovrebbe basarsi solo sulle prestazioni in condizioni favorevoli o medie.
Iltemperatura minima prevista delle acque refluedevono essere presi in considerazione durante la dimensione della membrana e la progettazione del sistema.
Per il funzionamento MBR a lungo termine, l'obiettivo non è semplicemente quello di identificare il flusso più elevato possibile a una determinata temperatura.
L'obiettivo più importante è quello di stabilire unafinestra operativa stabile e sostenibile in tutta la gamma di condizioni previste del progetto.
Per la valutazione del progetto, informazioni quali tipo di acque reflue, portata, MLSS, intervallo di temperatura, processo di trattamento,e la capacità di trattamento mirata possono aiutare a stabilire una base di progettazione della membrana appropriata.
