دمای آب گاهی اوقات به عنوان پارامتر عملیاتی ثانویه در تصفیه فاضلاب در نظر گرفته می شود.
با این حال، در سیستم های بیوراکتور غشا (MBR) ، تغییرات دمای فصلی می تواند بر فیلترال غشا، فعالیت بیولوژیکی، ویژگی های لجن، رفتار آلودگی،و عملکرد کلی سیستم.
به همین دلیل، انتخاب غشا و طراحی MBR نباید فقط بر اساس جریان فاضلاب و کیفیت آب باشد.
مهندسان همچنین باید در نظر بگیرندمحدوده دمای عملیاتی انتظار می رود، به ویژه حداقل دمای فاضلاب در طول عملیات زمستانی.
این امر به ویژه برای کارخانه های تصفیه فاضلاب شهری در مناطقی که تغییرات فصلی قابل توجهی دارند مهم است.
یک MBR ترکیبی از درمان بیولوژیکی با جدایی غشاست.
بنابراین درجه حرارت می تواند بر هر دو بخش از فرآیند تأثیر بگذارد.
از نظر بیولوژیکی، دمای هوا بر فعالیت میکروبی و حرکات درمان تاثیر می گذارد.
در سمت غشا، دمای آب می تواند تاثیر بگذارد:
- ويسکوسیت آب
- نفوذ غشا
- مقاومت در برابر فیلتر
- فشار غشا
- رفتارهای نقص آمیز
- جریان عملیاتی قابل دستیابی
رابطه واقعی پیچیده تر است زیرا عملکرد MBR به تعامل بین ویژگی های فاضلاب، لجن فعال، خواص غشا و استراتژی عملیاتی بستگی دارد.
با این حال، یک اصل مهم است:
یک MBR که در شرایط متوسط یا گرم طراحی شده است نیز باید در حداقل دمای آب فاضلاب مورد انتظار ارزیابی قرار گیرد.
یکی از مستقیم ترین اثرات دمای هوا، تاثیر آن بر لزگی آب است.
با کاهش دما، آب بیشتر چسبنده می شود.
ويسکوزيت بالاتري باعث افزایش مقاومت در برابر نفوذ جریان از طریق غشا مي شود.
در شرایط مشابه، این می تواند بر جریان که می تواند به دست آید یا نیروی محرک مورد نیاز برای حفظ نرخ تولید خاص تاثیر بگذارد.
این بدان معنی است که یک سیستم غشا که در دوره های گرمتر به راحتی کار می کند ممکن است در شرایط مختلف در زمستان کار کند.
به همین دلیل، داده های عملکرد غشا همیشه باید همراه با پایه دمای آن در نظر گرفته شود.
جریان غشا تحت تاثیر مقاومت هیدرولیکی است.
هنگامی که دمای کاهش می یابد و لزوم افزایش می یابد، مقاومت تصفیه به طور کلی افزایش می یابد.
در نتیجه، حفظ همان تولید نفوذ ممکن است نیاز به شرایط عملیاتی متفاوت داشته باشد.
بنابراین برای طراحی سیستم MBR، یک سوال مهم این است:
چه جریان عملیاتی می تواند در پایین ترین دمای آب فاضلاب انتظار داشته شود؟
این اغلب مفیدتر از ارزیابی فقط جریان اوج یا عملکرد اندازه گیری شده در شرایط مطلوب آب و هوای گرم است.
بنابراین اثر دمای آن باید در اندازه گیری غشا و استراتژی عملیاتی آن گنجانده شود.
برای اطلاعات بیشتر در مورد جریان طراحی:
→یک جریان طراحی واقع بینانه برای غشای MBR ورق مسطح سرامیکی چیست؟
دمای آب فقط بر لزگی آب تاثیر نمیذاره.
در یک MBR، غشا در تماس مستقیم با لجن فعال عمل می کند.
تغییرات دمای فصلی می تواند بر:
- فعالیت بیولوژیکی
- ویژگی های زیست توده
- چسبندگی لجن
- خواص فلک
- محصولات میکروبی محلول
- مواد پلیمری خارج از سلول
- پتانسیل آلودگی
این تغییرات ممکن است بر مقاومت ایجاد شده در نزدیکی سطح غشا تأثیر بگذارد.
بنابراین، دمای را نباید به سادگی به عنوان یک عامل اصلاح هیدرولیک در نظر گرفت.
در یک سیستم MBR در مقیاس کامل، اثر آن همچنین می تواند به عملکرد فرآیند بیولوژیکی و ویژگی های الکل مخلوط مرتبط باشد.
برای بسیاری از کارخانه های تصفیه فاضلاب، زمستان ممکن است دوره کار غشا را بیشتر مورد نیاز قرار دهد.
دمای پایین آب فاضلاب ممکن است همراه با تغییرات در فعالیت بیولوژیکی، خواص لجن و شرایط نفوذ رخ دهد.
اگر اندازه گیری غشا فقط بر اساس شرایط متوسط سالانه باشد، حاشیه عملیاتی موجود ممکن است در دوره های سردتر کوچکتر شود.
ارزیابی عملی مهندسی باید موارد زیر را در نظر بگیرد:
- دمای متوسط فاضلاب
- حداقل دمای انتظار شده آب فاضلاب
- محدوده دمای فصلی
- شرایط جریان زمستانی
- ظرفیت درمان مورد نیاز
- جریان طراحی غشا
- حاشیه عملیاتی
هدف این است که اطمینان حاصل شود که سیستم غشا قادر به پاسخگویی به ظرفیت مورد نیاز در کل محدوده عملیاتی انتظار می رود.
دمای هوا نیز می تواند به طور غیر مستقیم بر آلودگی غشا تاثیر بگذارد.
آلودگی MBR به عوامل زیادی بستگی دارد، از جمله:
- جریان غشا
- غلظت MLSS
- تهویه
- خواص گل
- مواد آلی
- فعالیت بیولوژیکی
- ویژگی های سطح غشا
- چرخه های عملیاتی
از آنجایی که دمای هوا می تواند بر بسیاری از این عوامل تأثیر بگذارد، رابطه بین دمای هوا و آلودگی همیشه مستقیم نیست.
به عنوان مثال، دمای پایین تر می تواند به دلیل لزگی بالاتر مقاومت تصفیه را افزایش دهد، در حالی که تغییرات در فعالیت بیولوژیکی نیز ممکن است بر ویژگی های مایع مخلوط تأثیر بگذارد.
به همین دلیل است که عملکرد غشا باید به جای تکیه بر یک اصلاح درجه حرارت واحد، در شرایط نماینده پروژه ارزیابی شود.
هر دو غشای سرامیکی و پلیمر تحت تأثیر تأثیر فیزیکی دمای آب و لزگی قرار می گیرند.
با این حال، مواد غشا در ویژگی هایی مانند:
- قدرت مکانیکی
- مقاومت شیمیایی
- تحمل تمیز کردن
- دوام طولانی مدت
- ثبات دمایی
غشا های سرامیکی به طور فزاینده ای برای کاربردهای سخت مورد توجه قرار می گیرند زیرا ساختار غیر ارگانیک آنها می تواند قدرت مکانیکی بالا و مقاومت شیمیایی قوی را فراهم کند.
این ویژگی ها می توانند به ویژه در مواردی که انتظار تمیز کردن مکرر، مدت زمان کار طولانی یا شرایط آب فاضلاب را دارند، مهم باشند.
برای مقایسه گسترده تر:
→غشا های سرامیکی در مقابل پلیمری در MBR
با این حال، غشا های سرامیکی کاملاً مستقل از اثرات دمایی نیستند.
عملکرد واقعی هر سیستم غشا هنوز هم به شرایط فاضلاب، جریان عملیاتی، درجه حرارت، فرآیند بیولوژیکی و پیکربندی سیستم بستگی دارد.
هنگام ارزیابی غشا برای یک پروژه MBR، مهندسان باید اطلاعات عملکرد را تحت شرایط عملیاتی مربوطه درخواست کنند.
سوالات مفیدی عبارتند از:
- حداقل دمای آب فاضلاب انتظار می رود چیست؟
- در اين درجه حرارت چه عملکردي از غشا انتظار مي رود؟
- برای جریان ذکر شده از چه دمایی استفاده شد؟
- آیا جریان قیمت گذاری شده ناخالص است یا خالص؟
- ارزش آن لحظه ای است یا پایدار؟
- از چه محدوده MLSS استفاده شد؟
- چه راهبردي استفاده شد؟
- چه حاشیه ای از طراحی شامل می شود؟
تمایز بین جریان ناخالص و جریان خالص به ویژه مهم است.
→جریان ناخالص در مقابل جریان خالص در MBR: چرا تفاوت مهم است
مقایسه ها زمانی که تامین کنندگان غشا داده های عملکرد را به طور مداوم ارائه دهند بسیار معنی دارتر می شوند.
یک طراحی غشا قابل اعتماد باید درجه حرارت را از ابتدای پروژه در نظر بگیرد.
فقط از میانگین سالانه استفاده نکنید.
دمای عادی و حداقل انتظار شده برای کار را مشخص کنید.
تاثیرات ترکیبی این موارد را بررسی کنید:
درجه حرارت + جریان + MLSS + ویژگی های فاضلاب + ظرفیت مورد نیاز
یک جریان بلند مدت کوتاه مدت در شرایط مطلوب نباید به طور خودکار پایه طراحی بلند مدت شود.
منطقه غشا و استراتژی عملیاتی باید انعطاف پذیری کافی را برای تغییرات فصلی فراهم کند.
هنگام مقایسه تامین کنندگان، اطمینان حاصل کنید که داده های جریان در دمای قابل مقایسه، فاضلاب، MLSS و شرایط عملیاتی ارزیابی می شود.
درجه حرارت نباید به عنوان یک پارامتر جداگانه در نظر گرفته شود.
تاثیر آن بر عملکرد غشا را می توان به عنوان:
درجه حرارت → لزگی → مقاومت در برابر فیلتر شدن → جریان → کنترل آلودگی → استراتژی عملیاتی
در عین حال:
درجه حرارت → فعالیت بیولوژیکی → ویژگی های گل → پتانسیل آلودگی
این نشان می دهد که چرا عملکرد غشا نمی تواند با استفاده از درجه حرارت به تنهایی ارزیابی شود.
غشا که در شرایط آزمایشگاهی عملکرد خوبی داشته باشد ممکن است در شرایط کامل زمستان نیاز به یک استراتژی عملیاتی متفاوت داشته باشد.
برای کاربردهای MBR غوطه ور که در آن دوام مکانیکی، مقاومت شیمیایی، تحمل تمیز کردن و ثبات طولانی مدت ملاحظات مهمی هستند،غشا های صاف فلز سرامیکی می توانند به عنوان جایگزین غشا های پلیمری معمولی ارزیابی شوند..
پیکربندی مناسب غشا و جریان طراحی باید همیشه با توجه به ویژگی های واقعی فاضلاب و شرایط عملیاتی پروژه تعیین شود.
درجه حرارت می تواند تأثیر مهمی بر عملکرد غشا در سیستم های MBR داشته باشد.
دمای پایین تر به طور کلی لزگی آب و مقاومت در برابر فیلتر شدن را افزایش می دهد، در حالی که تغییرات فصلی نیز می تواند بر ویژگی های لجن فعال و رفتار آلودگی تأثیر بگذارد.
به همین دلیل، انتخاب غشا نباید فقط بر اساس عملکرد در شرایط مطلوب یا متوسط باشد.
درحداقل دمای آب فاضلابباید در طول اندازه گیری غشا و طراحی سیستم در نظر گرفته شود.
برای عملیات MBR طولانی مدت، هدف فقط شناسایی بالاترین جریان ممکن در دمای خاص نیست.
هدف مهم تر این است کهپنجره عملیاتی پایدار و پایدار در سراسر طیف گسترده ای از شرایط پروژه انتظار می رود.
برای ارزیابی پروژه، اطلاعات مانند نوع فاضلاب، میزان جریان، MLSS، محدوده دمایی، فرآیند درمان،و ظرفیت درمان هدف می تواند به ایجاد یک پایه مناسب طراحی غشا کمک کند.
