جریان غشا یکی از اولین ارقام است که مهندسان هنگام ارزیابی غشا MBR به آن نگاه می کنند.
یک جریان بالاتر ممکن است جذاب به نظر برسد زیرا می تواند منطقه غشا مورد نیاز برای یک ظرفیت درمان داده شده را کاهش دهد.انتخاب غشا برای یک کارخانه تصفیه آب فاضلاب واقعی نمی تواند به سادگی بر اساس بالاترین جریان حاصل شده در طول یک آزمایش کوتاه مدت باشد..
برای یک سیستم MBR، سوال مهم تر این است:
چه جریان غشا می تواند به طور قابل اطمینان در دراز مدت تحت آب فاضلاب و شرایط عملیاتی واقعی حفظ شود؟
این مفهوم پشت یکجریان طراحی واقع بینانه.
جریان غشا به طور کلی به صورت زیر بیان می شود:
این مقدار حجم نفوذی تولید شده در هر واحد سطح غشا در ساعت را نشان می دهد.
به عنوان مثال، اگر یک سیستم غشا در20 LMH، هر متر مربع از ناحیه موثر غشای تولید حدود 20 لیتر از permeate در ساعت تحت شرایط عملیاتی ذکر شده است.
جریان یک پارامتر طراحی مهم است زیرا به طور مستقیم بر سطح غشا مورد نیاز تأثیر می گذارد.
با این حال، جریان هرگز نباید مستقل از آلودگی غشا و ثبات عملیاتی در نظر گرفته شود.
برای رابطه بین جریان و منطقه غشا، ببینید:
→نحوه محاسبه ناحیه غشا مورد نیاز برای یک سیستم MBR
یکی از شایع ترین سوء تفاهم ها در انتخاب غشا این است که حداکثر یا جریان آزمایش کوتاه مدت را به عنوان ارزش طراحی مناسب در نظر گرفته شود.
یک غشا می تواند در طول یک آزمایش کنترل شده با شرایط مطلوب، یک جریان نسبتاً بالا را به دست آورد:
- کیفیت آب
- درجه حرارت
- تنظیمات غشا
- شرایط عملیاتی
یک کارخانه MBR در مقیاس کامل متفاوت است.
آب های فاضلاب واقعی حاوی غلظت های متغیر از مواد جامد معلق، مواد آلی، میکروارگانیسم ها و سایر مواد آلوده بالقوه است.
درجه حرارت نیز در طول سال تغییر می کند، در حالی که شرایط عملیاتی و چرخه های تمیز کردن ممکن است متفاوت باشد.
بنابراین:
یک جریان طراحی واقع بینانه باید نشان دهنده عملکردی باشد که می تواند به طور معقول در طول عملیات طولانی مدت حفظ شود.
غشا به طور مداوم در معرض لجن فعال قرار می گیرد.
در حالی که فیلتر کردن ادامه می یابد، مواد آلوده می توانند بر روی سطح غشا یا در نزدیکی آن تجمع یابند. این باعث افزایش مقاومت فیلتر و به تدریج کاهش نفوذ می شود.
بنابراین سیستم های MBR از استراتژی های عملیاتی مختلف برای کنترل آلودگی استفاده می کنند، مانند:
- تهویه غشا
- آرامش
- شستن عقب در صورت لزوم
- تمیز کردن نگهداری شیمیایی
- تمیز کردن دوره ای بازیافت
- کنترل فرآیند بیولوژیکی
حتی با این اقدامات، آلودگی غشا همچنان یک ملاحظه مهم در طراحی است.
اگر یک سیستم بیش از حد نزدیک به حداکثر جریان عملی خود طراحی شود، غشا ممکن است سریعتر آلوده شود و نیاز به تمیز کردن مکرر داشته باشد.
یک جریان طراحی کمی محافظه کارانه تر می تواند ثبات عملیاتی و انعطاف پذیری بیشتری را فراهم کند.
این امر به ویژه برای نیروگاه های فاضلاب شهری که انتظار می رود برای سال های زیادی به طور مداوم کار کنند، مهم است.
هیچ جریان طراحی جهانی وجود ندارد که برای هر پروژه MBR اعمال شود.
مقدار مناسب بستگی به چندین عامل دارد.
منابع آب فاضلاب مختلف دارای پتانسیل های بسیار متفاوتی برای آلودگی هستند.
فاضلاب شهری، فاضلاب صنعتی، فاضلاب فرآوری مواد غذایی و فاضلاب فرآوری بسیار متمرکز نباید به طور خودکار از همان طراحی غشا استفاده کنند.
پارامترهای مهم ممکن است شامل موارد زیر باشند:
- COD
- BOD
- TSS
- ویژگی های مواد جامد معلق
- روغن و چربی
- ویژگی های بیولوژیکی
- شرایط پیش پردازش
هرچه آب تغذیه بیشتر باشد، جریان طراحی باید با دقت بیشتری ارزیابی شود.
MLSS یکی دیگر از عوامل مهم در سیستم های MBR غوطه ور است.
غلظت بالاتر از بیوماس می تواند بر:
- چسبندگی لجن
- شکل گیری کیک
- انتقال جرم
- رفتارهای نقص آمیز
به همین دلیل، جریان غشا باید همراه با فرآیند بیولوژیکی و محدوده عملیاتی MLSS انتخاب شده ارزیابی شود.
دمای آب فاضلاب می تواند بین فصل ها به طور قابل توجهی تغییر کند.
دمای پایین تر به طور کلی لزگی آب را افزایش می دهد که می تواند بر عملکرد فیلترال غشا تأثیر بگذارد.
بنابراین یک سیستم غشا که تنها با استفاده از داده های عملیاتی فصل گرم طراحی شده است ممکن است همان حاشیه عملیاتی را در زمستان ارائه ندهد.
حداقل دمای آب فاضلاب مورد انتظار باید در طول اندازه گیری غشا در نظر گرفته شود.
برای بحث عمیق تر:
→چگونگی تاثیر درجه حرارت بر عملکرد غشا در سیستم های MBR
تهویه غشا نقش مهمی در کنترل آلودگی در سیستم های MBR غوطه ور دارد.
بنابراین باید رابطه بین جریان غشا، تهویه، کنترل آلودگی و مصرف انرژی به عنوان بخشی از طراحی سیستم کامل در نظر گرفته شود.
یک جریان غشا بالاتر ممکن است منطقه غشا مورد نیاز را کاهش دهد، اما اگر به طور قابل توجهی کنترل آلودگی بیشتری را نیاز داشته باشد، اقتصاد کلی سیستم لزوماً بهبود نمی یابد.
در هنگام ارزیابی عملکرد غشا، مهندسان باید به دقت بررسی کنند که چگونه جریان ذکر شده تعریف شده است.
بسته به روش آزمایش و عملیات، جریان گزارش شده ممکن است به جای میانگین تولید 24 ساعته واقعی، یک دوره عملیاتی خاص را نشان دهد.
به عنوان مثال، یک MBR ممکن است شامل دوره های فیلتر کردن همراه با دوره های آرامش یا سایر دوره های غیر تولید باشد.
بنابراین مفید است که بین:
- جریان لحظه ای یا عملیاتی
- متوسط جریان فیلتر
- جریان تولید خالص
- جریان طراحی پایدار در دراز مدت
این مقادیر ممکن است یکسان نباشند.
در هنگام مقایسه تامین کنندگان مختلف غشا، مهندسان باید اطمینان حاصل کنند که از همان پایه استفاده می شود.
برای توضیحات دقیق:
→جریان ناخالص در مقابل جریان خالص در MBR: چرا تفاوت مهم است
این تمایز می تواند مانع از سوء تفاهم تفاوت های ظاهرا بزرگ بین تامین کنندگان شود.
عملکرد غشا باید در یک دوره عملیاتی مناسب ارزیابی شود.
یک آزمایش کوتاه می تواند نشان دهد که یک غشا قادر به دستیابی به یک جریان خاص است.
با این حال، ارزیابی طولانی مدت می تواند اطلاعات بیشتری در مورد:
- توسعه آلودگی
- ثبات جریان
- پاسخ تمیز کردن
- بازیابی نفوذ پذیری
- ثبات عملیاتی
- وضعیت غشا
برای طراحی پروژه، هدف این نیست که به سادگی به بالاترین جریان اولیه ممکن برسد.
هدف این است که یک پنجره عملیاتی قابل اعتماد ایجاد شود که عملکرد درمان پایدار را در طول عمر انتظار شده سیستم غشا فراهم کند.
نه لزوماً
یک جریان بالاتر می تواند منطقه غشا مورد نیاز برای یک نرخ جریان داده شده را کاهش دهد.
با این حال، ناحیه غشا تنها یک بخش از کل هزینه سیستم MBR است.
عوامل دیگر ممکن است شامل موارد زیر باشند:
- انرژی تهویه
- الزامات پمپ
- فرکانس تمیز کردن
- مصرف مواد شیمیایی
- تعویض غشا
- نگهداری
- زمان توقف
- ردپای تجهیزات
بنابراین طراحی بهینه نشان دهنده تعادل بین:
منطقه غشا + جریان + کنترل آلودگی + انرژی + تمیز کردن + هزینه چرخه عمر
در برخی از پروژه ها، یک جریان نسبتا محافظه کار ممکن است یک راه حل کلی بهتر از کار مداوم در یک جریان بسیار بالا باشد.
یک رویکرد عملی این است که با شرایط واقعی پروژه شروع شود نه اینکه ابتدا مقدار جریان را انتخاب کنید.
درک منبع و ویژگی های اصلی کیفیت آب.
تنظیمات درمان و محدوده عملیاتی MLSS مورد انتظار را تعیین کنید.
هر دو درجه حرارت عادی و حداقل انتظار می رود را در نظر بگیرید.
فیلتر کردن، آرامش بخش کردن، هوا دادن، تمیز کردن و سایر پارامترهای عملیاتی را در نظر بگیرید.
در صورت امکان از آزمایش های نمایان یا تجربه عملیاتی معتبر استفاده کنید.
مقدار نهایی طراحی باید ظرفیت کافی غشا را در حالی که حاشیه کار مناسب را حفظ می کند، فراهم کند.
این روش به طور کلی قابل اطمینان تر از انتخاب غشا بر اساس بالاترین جریان تبلیغ شده است.
غشا های صاف ورق سرامیکی به دلیل ترکیب آنها از:
- قدرت مکانیکی
- مقاومت شیمیایی
- تحمل تمیز کردن
- دوام طولانی مدت مواد
این ویژگی ها می توانند انعطاف پذیری بیشتری را در هنگام طراحی استراتژی های تمیز کردن غشا و عملکرد فراهم کنند.
با این حال، غشا های سرامیکی نباید از آلودگی مصون باشند.
همان اصول مهندسی اساسی هنوز هم اعمال می شود:
بنابراین برای کاربردهای MBR غوطه ور، غشا های صاف ورق سرامیکی می توانند در زمانی که دوام طولانی مدت و عملکرد پایدار ملاحظات مهم پروژه هستند ارزیابی شوند.
جریان مناسب طراحی باید هنوز هم از آب فاضلاب واقعی، MLSS، دمای، چرخه عملیاتی و نیازهای تصفیه تعیین شود.
برای پروژه های MBR شهرداری و صنعتی، هیچ عدد جریان درست واحد وجود ندارد.
یک جریان معقول طراحی بستگی به سیستم کامل دارد.
به عنوان یک اصل مهندسی عمومی، طراحان باید بین:
آنچه که یک غشا می تواند به دست آورد
و
چیزی که یک غشا باید به طور مداوم طراحی شود.
سوال دوم برای یک کارخانه تصفیه فاضلاب در مقیاس کامل بسیار مهم تر است.
یک رویکرد طراحی پایدار می تواند به کاهش خطر:
- آلودگی بیش از حد
- عملکرد ناپایدار
- تمیز کردن مکرر
- حاشیه عملیاتی ناکافی
- تعویض مبكر غشا
یک جریان طراحی واقع بینانه برای غشاهای MBR ورق صاف سرامیکی نباید به سادگی با بالاترین جریان حاصل از یک آزمایش کوتاه مدت تعریف شود.
در عوض، باید بر مبنای شرایط عملیاتی طولانی مدت پروژه تصفیه فاضلاب واقعی باشد.
عوامل مهم شامل:
ویژگی های آب فاضلاب + MLSS + دمای + تهویه + رفتار آلودگی + استراتژی تمیز کردن + اقتصاد چرخه عمر
بنابراین برای مهندسان و توسعه دهندگان پروژه مفیدترین مشخصات غشا لزوماً این نیست:
حداکثر فلوکس چیست؟
بلکه:
این غشا در شرایط عملیاتی واقعی ما چه جریان خالص پایدار را می تواند حفظ کند؟
این تمایز می تواند منجر به طراحی های قابل اعتماد تر MBR و مقایسه های معنی دارتر بین فن آوری های غشا شود.
شرکت Shaanxi Kegu New Material Technology Co., Ltd. راه حل های غشا سرامیکی را برای تصفیه آب و فاضلاب ارائه می دهد، از جمله غشا های فلک سرامیکی طراحی شده برای کاربردهای MBR غوطه ور شده.
برای ارزیابی اولیه پروژه، اطلاعات مفید شامل:
- نوع فاضلاب
- ظرفیت درمان
- نرخ جریان
- COD / BOD / TSS
- MLSS
- دمای حداقل و متوسط
- فرآیند درمان
- جریان عملیاتی هدف
