Temperatura jest czasami traktowana jako drugorzędny parametr działania w oczyszczaniu ścieków.
Jednakże w systemach bioreaktorów membranowych (MBR) sezonowe zmiany temperatury mogą wpływać na filtrację membranową, aktywność biologiczną, właściwości osadu, zachowanie skażenia,i ogólnego działania systemu.
Z tego powodu wybór membrany i projektowanie MBR nie powinny opierać się wyłącznie na przepływie ścieków i jakości wody.
Inżynierowie powinni również rozważyćoczekiwany zakres temperatury pracy, zwłaszcza minimalnej temperatury ścieków w okresie eksploatacji zimowej.
Jest to szczególnie ważne w przypadku oczyszczalni ścieków komunalnych w regionach o znaczących zmianach sezonowych.
MBR łączy leczenie biologiczne z oddzieleniem błony.
Temperatura może zatem wpływać na obie części procesu.
Z biologicznego punktu widzenia temperatura wpływa na aktywność drobnoustrojów i kinetykę leczenia.
Po stronie błony temperatura może wpływać na:
- Wiszkość wody
- Przepuszczalność błony
- Odporność na filtrację
- Ciśnienie transmembranowe
- Zachowywanie nieprzyzwoite
- Osiągalny przepływ pracy
Rzeczywisty związek jest bardziej złożony, ponieważ wydajność MBR zależy od interakcji między cechami ścieków, osadami aktywowanymi, właściwościami błony i strategią działania.
Jednakże ważna jest jedna zasada:
MBR zaprojektowany w warunkach średnich lub ciepłych powinien być również oceniany przy minimalnej oczekiwanej temperaturze ścieków.
Jednym z bezpośrednich skutków temperatury jest jej wpływ na lepkość wody.
W miarę zmniejszania się temperatury woda staje się bardziej lepka.
Wyższa lepkość zwiększa odporność na przepływ przez błonę.
W innych podobnych warunkach może to mieć wpływ na przepływ, który można osiągnąć lub siłę napędową wymaganą do utrzymania określonej szybkości produkcji.
Oznacza to, że system membranowy, który działa wygodnie w okresie ciepłym, może pracować w różnych warunkach zimą.
Z tego powodu dane dotyczące wydajności membrany powinny być zawsze brane pod uwagę wraz z jej bazą temperatury.
Przepływ błony jest pod wpływem oporu hydraulicznego.
Gdy temperatura maleje, a lepkość wzrasta, odporność filtracyjna zazwyczaj wzrasta.
W rezultacie utrzymanie tej samej produkcji permeatu może wymagać różnych warunków eksploatacji.
W przypadku projektowania systemu MBR ważne pytanie brzmi zatem:
Jaki przepływ pracy można utrzymać przy najniższej spodziewanej temperaturze ścieków?
Często jest to bardziej przydatne niż ocena tylko strumienia szczytowego lub wydajności mierzonej w korzystnych warunkach ciepłej pogody.
Wpływ temperatury należy zatem uwzględnić w rozmiarze membrany i strategii działania.
Więcej informacji na temat przepływu projektu:
/...Jakie jest realistyczne zaprojektowanie membrany MBR z ceramicznych płaskich arkuszy?
Temperatura wpływa nie tylko na lepkość wody.
W MBR membrana działa w bezpośrednim kontakcie z osadami aktywowanymi.
Sezonowe zmiany temperatury mogą wpływać na:
- Aktywność biologiczna
- Charakterystyka biomasy
- Wiszkość błota
- Właściwości płatków
- Rozpuszczalne produkty mikrobiologiczne
- Substancje polimerowe pozakomórkowe
- Potencjał zanieczyszczenia
Zmiany te mogą mieć wpływ na odporność, która rozwija się w pobliżu powierzchni błony.
W związku z tym temperaturę nie należy traktować jedynie jako czynnik korekcji hydraulicznej.
W systemie MBR w pełnej skali jego działanie może być również powiązane z wydajnością procesu biologicznego i cechami mieszanego likieru.
W przypadku wielu oczyszczalni ścieków zima może stanowić bardziej wymagający okres pracy membrany.
Ograniczenie temperatury ścieków może wystąpić wraz ze zmianami aktywności biologicznej, właściwości osadu i warunków wpływu.
Jeżeli rozmiar membrany jest oparty wyłącznie na średnich warunkach rocznych, dostępny margines operacyjny może się zmniejszać w okresach chłodniejszych.
W praktycznej ocenie inżynierii należy uwzględnić:
- Średnia temperatura ścieków
- Oczekiwana minimalna temperatura ścieków
- Zakres temperatur sezonowych
- Zimowe warunki przepływu
- Wymagana zdolność przetwarzania
- Przepływ konstrukcji membrany
- Marża operacyjna
Celem jest zapewnienie, aby system membranowy pozostawał w stanie spełniać wymaganą zdolność obróbczą w całym oczekiwanym zakresie pracy.
Temperatura może również pośrednio wpływać na zanieczyszczenie błony.
Uszkodzenie MBR zależy od wielu czynników, w tym:
- Przepływ membranowy
- Stężenie MLSS
- Powietrzanie
- Właściwości błota
- Materia organiczna
- Aktywność biologiczna
- Charakterystyka powierzchni błony
- Cykl pracy
Ponieważ temperatura może wpływać na kilka z tych czynników, związek między temperaturą a skażeniem nie zawsze jest prosty.
Na przykład niższe temperatury mogą zwiększyć odporność na filtrację ze względu na wyższą lepkość, a zmiany aktywności biologicznej mogą również wpływać na właściwości mieszanego płynu.
Dlatego też właściwości membranowe powinny być najlepiej oceniane w reprezentatywnych warunkach projektowych, a nie w oparciu o pojedynczą korektę temperatury.
Zarówno membrany ceramiczne, jak i polimerowe podlegają podstawowemu fizycznemu wpływowi temperatury i lepkości wody.
Jednakże materiały membranowe różnią się swoimi cechami, takimi jak:
- Wytrzymałość mechaniczna
- Odporność chemiczna
- Tolerancja czyszczenia
- Długotrwałość
- Stabilność temperatury
Membrany ceramiczne są coraz częściej wykorzystywane w wymagających zastosowaniach, ponieważ ich nieorganiczna struktura może zapewnić wysoką wytrzymałość mechaniczną i silną odporność chemiczną.
Cechy te mogą być szczególnie istotne w przypadku, gdy oczekuje się wielokrotnego czyszczenia, długiego okresu eksploatacji lub wymagających warunków gospodarowania ściekami.
Dla szerszego porównania:
/...Ceramiczne i polimerowe membrany w MBR
Jednakże błony ceramiczne nie są całkowicie niezależne od wpływu temperatury.
Rzeczywista wydajność każdego systemu membranowego nadal zależy od warunków ścieków, przepływu pracy, temperatury, procesu biologicznego i konfiguracji systemu.
Przy ocenie membran do projektu MBR inżynierowie powinni żądać informacji o wydajności w odpowiednich warunkach eksploatacyjnych.
Pomocne pytania to:
- Jaka jest minimalna oczekiwana temperatura ścieków?
- Jakiej wydajności membrany można się spodziewać w takiej temperaturze?
- Jaką temperaturę zastosowano do podawania strumienia?
- Czy notowany przepływ jest brutto czy netto?
- Czy wartość jest natychmiastowa czy trwała?
- Jakiego zasięgu użyto MLSS?
- Jaką strategię operacyjną zastosowano?
- Jaki margines projektowania jest wliczony?
Szczególnie istotne jest rozróżnienie między przepływem brutto a przepływem netto.
/...Przepływ brutto w porównaniu z przepływem netto w MBR: dlaczego różnica ma znaczenie
Porównania stają się znacznie bardziej znaczące, gdy dostawcy membrany dostarczają dane dotyczące wydajności na spójnej podstawie.
Niezawodna konstrukcja membrany powinna uwzględniać temperaturę od początku projektu.
Nie używaj tylko średniej rocznej.
Określ zarówno normalną, jak i minimalną oczekiwaną temperaturę pracy.
Zastanówmy się nad połączonym skutkiem:
Temperatura + przepływ + MLSS + charakterystyka ścieków + wymagana pojemność
Wysoki krótkoterminowy przepływ w korzystnych warunkach nie powinien automatycznie stać się długoterminową podstawą projektowania.
Obszar błony i strategia działania powinny zapewnić wystarczającą elastyczność w odniesieniu do zmian sezonowych.
Przy porównaniu dostawców należy zapewnić, że dane o strumieniu są oceniane w porównywalnych warunkach temperatury, ścieków, MLSS i warunków eksploatacji.
Temperatura nie powinna być traktowana jako pojedynczy parametr.
Jego wpływ na działanie błony można ocenić w następujący sposób:
Temperatura → lepkość → odporność na filtrację → przepływ → kontrola skażenia → strategia działania
Jednocześnie:
Temperatura → Aktywność biologiczna → Charakterystyka śluzu → Potencjał skażenia
Wskazuje to, dlaczego nie można ocenić wydajności membrany wyłącznie przy użyciu temperatury.
Membrana dobrze działająca w warunkach laboratoryjnych może wymagać innej strategii działania w pełnych warunkach zimowych.
W przypadku zastosowań w układzie zanurzonym, w których ważne są trwałość mechaniczna, odporność chemiczna, tolerancja na czyszczenie i długotrwała stabilność,membrany ceramiczne płaskich arkuszy mogą być oceniane jako alternatywa dla konwencjonalnych membran polimerowych.
/...Pozostałe, o szerokości przekraczającej 10 mm
Odpowiednia konfiguracja membrany i przepływ projektowy powinny być zawsze określane zgodnie z rzeczywistymi właściwościami ścieków i warunkami eksploatacji projektu.
Temperatura może mieć istotny wpływ na wydajność membrany w systemach MBR.
Niższe temperatury ogólnie zwiększają lepkość wody i odporność na filtrację, natomiast zmiany sezonowe mogą również wpływać na charakterystykę osadów aktywnych i zachowanie skażenia.
Z tego powodu wybór membrany nie powinien opierać się wyłącznie na wydajności w korzystnych lub średnich warunkach.
W sprawieminimalna oczekiwana temperatura ściekównależy wziąć pod uwagę przy rozmiarze membrany i projektowaniu systemu.
W przypadku długotrwałej pracy MBR celem nie jest po prostu określenie najwyższego możliwego strumienia w określonej temperaturze.
Najważniejszym celem jest ustanowieniestabilne i zrównoważone okna operacyjne w całym zakresie oczekiwanych warunków projektowych.
W celu oceny projektu informacje takie jak rodzaj ścieków, przepływ, MLSS, zakres temperatur, proces oczyszczania,i zdolności leczenia docelowego mogą pomóc w ustaleniu odpowiedniej bazy projektowania membrany.
