Przepływ membranowy jest jednym z najczęściej omawianych parametrów w projektowaniu bioreaktora membranowego (MBR).
Większy strumień może wydawać się atrakcyjny, ponieważ może zmniejszyć powierzchnię błony wymaganą dla danej pojemności obróbki.nie każda notowana wartość strumienia stanowi tę samą ilość rzeczywistej produkcji wody.
Tutaj rozróżnia sięprzepływ brutto i przepływ nettostaje się ważna.
Dla inżynierów, wykonawców EPC i właścicieli projektów zrozumienie tej różnicy może stanowić bardziej znaczącą podstawę do porównania wielkości membrany i technologii.
Przepływ membranowy opisuje objętość permeatu wytwarzaną przez jednostkę powierzchni membrany w danym okresie.
Zazwyczaj wyraża się w następujący sposób:
Na przykład, membrana działająca na25 LMHwytwarza około 25 litrów permeatu na metr kwadratowy efektywnej powierzchni błony na godzinę w odpowiednim okresie filtracji.
Jednakże system MBR niekoniecznie wytwarza ciągły przepływ przez każdą minutę pracy.
W zależności od strategii działania membrana może przechodzić przez:
- Filtracja
- Odpoczynek
- W przypadku gdy ma to zastosowanie, odwrotne mycie
- Oczyszczanie
- Pozostałe okresy operacyjne
W związku z tym strumień podczas filtracji aktywnej może nie reprezentować średniej produkcji w całym cyklu pracy.
Przepływ bruttona ogół odnosi się do przepływu błony podczas aktywnej filtracji.
Na przykład:
Membrana może działać przy strumieniu filtracji brutto40 LMHw okresie aktywnej filtracji.
Może to być ważna wartość operacyjna.
Nie oznacza to jednak automatycznie, że membrana wytwarza nieprzerwanie w temperaturze 40 LMH przez cały okres pracy.
Jeżeli system ten obejmuje okresy zwolnienia lub inne okresy nieprodukcyjne, średni wskaźnik produkcji będzie niższy.
Dlatego notowany przepływ brutto powinien być zawsze oceniany wraz z jego cyklem operacyjnym.
Przepływ nettoreprezentuje rzeczywistą średnią produkcję błony po uwzględnieniu okresów zmniejszenia lub zaprzestania produkcji permeatu.
W zależności od konstrukcji systemu okresy te mogą obejmować:
- Odpoczynek
- Odwrotne mycie
- Oczyszczanie
- Utrzymanie
- Pozostałe okresy nieprodukcyjne
Uproszczony związek jest:
Na przykład, jeśli membrana pracuje przy stosunkowo wysokim strumieniu podczas aktywnej filtracji, ale spędza część cyklu w relaksie,skuteczna średnia produkcja będzie niższa niż aktywny strumień filtracji.
Dokładny sposób obliczania zależy od strategii działania.
Dwóch dostawców membrany może wydawać się oferować znacznie różne wartości strumienia.
Zanim inżynierowie podejmą wniosek, że jedna membrana ma znacznie lepszą wydajność, powinni zadać sobie pytanie:
- Czy wartość notowana jest brutto czy netto?
- Czy jest natychmiastowa czy średnia?
- Jak długi jest okres aktywnej filtracji?
- Czy wlicza się czasy odpoczynku?
- Czy mycie z tyłu jest wliczone?
- Czy czasy czyszczenia są wliczone?
- Jaką temperaturę wody ściekowej zastosowano?
- Jakie stężenie MLSS zostało zastosowane?
- Jakiej jakości wody ściekowej wykorzystano?
- Jak długo trwało badanie?
Bez tych informacji bezpośrednie porównania strumienia mogą być mylące.
Wyższy notowany przepływ operacyjny od jednego dostawcy może niekoniecznie prowadzić do wyższegozdolność produkcyjna dzienna netto.
Powierzchnia błony jest zwykle szacowana przy użyciu:
To sprawia, że definicja przepływu jest szczególnie ważna.
Jeżeli przepływ filtracji brutto jest stosowany tak, jakby był ciągłym przepływem produkcji netto, teoretyczny obszar błony może być niedoszacowany.
Przykładowo system wymagający:
1,000 m3/dzień
Jeżeli podstawą projektu jest:
20 strumienia netto LMH
teoretyczny obszar błony wynosi mniej więcej:
Jeżeli jednak rzeczywista zrównoważona produkcja netto jest niższa niż wartość stosowana do pomiaru wielkości, może być wymagana dodatkowa powierzchnia membrany.
Dlatego rozmiary membrany powinny opierać się raczej na wyraźnie zdefiniowanym przepływie konstrukcyjnym niż na najwyższej liczbie podanej na karcie specyfikacji.
Szczegółowe obliczenia:
/...Jak obliczyć wymaganą powierzchnię błony dla systemu MBR
Membrana zdolna do osiągnięcia wysokiego aktywnego strumienia filtracji może również wymagać:
- Okresy relaksu
- Bardziej intensywne wentylacje
- Częstsze czyszczenie
- Różne cykle filtracji
- Dodatkowe urządzenia sterujące
Czynniki te mogą mieć wpływ na rzeczywistą dzienną produkcję permeatu.
Zatem pytanie:
¢Jaki jest maksymalny przepływ błony?
może być mniej użyteczne niż:
¢Jaką produkcję netto membrana może niezawodnie utrzymać w przewidzianych warunkach pracy?
W przypadku projektów MBR na pełną skalę drugie pytanie jest na ogół bardziej istotne.
Należy odróżnić te trzy pojęcia.
Przepływ podczas aktywnej filtracji.
Średnia rzeczywista produkcja po uwzględnieniu okresów nieprodukcyjnych.
realistyczna długoterminowa wartość projektowa wybrana zgodnie z:
- Charakterystyka ścieków
- Temperatura
- MLSS
- Zachowywanie nieprzyzwoite
- Strategia czyszczenia
- Cykl pracy
- Wymagana marża operacyjna
Membrana może osiągać wysoki przepływ brutto, mając jednocześnie niższy trwały długoterminowy przepływ projektowy.
Nie oznacza to koniecznie słabego działania błony.
Zamiast tego może ono odzwierciedlać bardziej realistyczne podejście do długoterminowej eksploatacji MBR.
W przypadku zastosowań z płaską płytką membranową z ceramiki należy ocenić zrównoważony przepływ projektu wraz z rzeczywistymi warunkami pracy MBR.
/...Pozostałe, o szerokości przekraczającej 10 mm
Temperatura jest kolejnym ważnym czynnikiem w porównaniu danych o strumieniu błony.
Wartość strumienia mierzona w stosunkowo wysokiej temperaturze ścieków może nie odzwierciedlać rzeczywistych warunków pracy w zimie.
Niższe temperatury zazwyczaj zwiększają lepkość wody i odporność na filtrację.
Dlatego też zespoły projektowe powinny rozważyć:
- Średnia temperatura ścieków
- Minimalna temperatura ścieków
- Zmiany sezonowe
- Wymogi dotyczące obróbki zimowej
- Temperatura stosowana do badania właściwości membranowych
W przypadku projektów o znaczących zmianach sezonowych minimalna temperatura pracy może być ważnym warunkiem projektowania.
Szczegółowe informacje:
/...Jak temperatura wpływa na wydajność membrany w systemach MBR
Rozważmy dwa hipotetyczne systemy błony.
- Wyższy przepływ filtracji brutto
- Regularne okresy relaksu
- Mniejszy czas rzeczywistej produkcji
- Niski aktywny strumień filtracji
- Większy faktyczny czas produkcji
- Stabilny cykl pracy
Patrząc tylko na przepływ nagłówków, można stwierdzić, że System A zapewnia lepszą wydajność.
Jednakże oba systemy mogą mieć podobną dzienną produkcję netto.
W porównaniu należy zatem wziąć pod uwagę:
Przepływ brutto → Cykl operacyjny → Przepływ netto → Powierzchnia błony → Produkcja dzienna
Zamiast patrzeć na tylko przepływ brutto.
Przy ocenie wydajności membrany następujące pytania mogą pomóc w ustaleniu wspólnej bazy porównawczej:
- Czy notowany przepływ jest brutto, netto czy natychmiastowy?
- Jaki jest czas aktywnej filtracji?
- Jakie okresy odpoczynku są wliczone?
- Jakie okresy czyszczenia są wliczone?
- Jaką temperaturę wody ściekowej zastosowano?
- Jakiego zasięgu użyto MLSS?
- Jakiej jakości wody ściekowej wykorzystano?
- Jak długo trwał test?
- Jaki cykl operacyjny zastosowano?
- Jaki przepływ sieci zaleca się w przypadku długotrwałej eksploatacji?
Te pytania mogą uczynić porównania między różnymi technologiami membranowymi znacznie bardziej znaczącymi.
Przepływ brutto i przepływ netto nie są wymienialne.
Wysoki strumień mierzony podczas aktywnej filtracji niekoniecznie oznacza średnią ilość wody wytworzoną w ciągu całego cyklu pracy.
W przypadku projektowania systemu MBR często bardziej znaczącą podstawą jestzrównoważona zdolność produkcyjna netto w realistycznych warunkach projektu.
Inżynierowie powinni zatem spojrzeć poza wartości przepływu głównego i ocenić:
Przepływ + cykl pracy + temperatura + MLSS + charakterystyka ścieków + kontrola zanieczyszczeń
Celem nie powinno być po prostu wybór membrany o najwyższym reklamowanym strumieniu.
Celem jest wybór systemu membranowego zdolnego do zapewnienianiezawodna i zrównoważona produkcja wody przez cały przewidywany okres eksploatacji projektu.
W celu wstępnej oceny przydatne informacje dotyczące projektu obejmują:
- Pojemność obróbki
- Charakterystyka ścieków
- MLSS
- Średnia i minimalna temperatura
- Cykl pracy
- Cel produkcji
- Wymagana powierzchnia błony
Parametry te mogą pomóc w ustaleniu bardziej realistycznego rozmiaru membrany i podstawy działania.
