Мембранный поток является одним из наиболее часто обсуждаемых параметров при проектировании мембранных биореакторов (МБР).
Более высокий поток может показаться привлекательным, поскольку он может уменьшить площадь мембраны, необходимую для заданной производительности очистки. Однако не каждое указанное значение потока представляет собой один и тот же объем фактического производства воды.
Вот где различие междуваловой поток и чистый потокстановится важным.
Для инженеров, EPC-подрядчиков и владельцев проектов понимание этой разницы может обеспечить более значимую основу для определения размеров мембран и сравнения технологий.
Мембранный поток описывает объем пермеата, прошедшего через единицу площади мембраны за определенный период.
Обычно это выражается как:
Например, мембрана, работающая при25 ЛМХпроизводит около 25 литров пермеата на квадратный метр эффективной площади мембраны в час в течение соответствующего периода фильтрации.
Однако система MBR не обязательно производит пермеат непрерывно в течение каждой минуты работы.
В зависимости от стратегии эксплуатации мембрана может проходить:
- Фильтрация
- Релаксация
- Обратная промывка, где это применимо
- Очистка
- Другие периоды эксплуатации
Следовательно, поток во время активной фильтрации может не отражать среднюю производительность за полный рабочий цикл.
Общий потокобычно относится к мембранному потоку во время активной фильтрации.
Например:
Мембрана может работать при общем потоке фильтрации40 ЛМХв период активной фильтрации.
Это может быть допустимое рабочее значение.
Однако это не означает автоматически, что мембрана производит пермеат непрерывно при 40 лмч в течение всего периода эксплуатации.
Если система включает периоды релаксации или другие непроизводственные периоды, средний темп добычи будет ниже.
Вот почему указанный общий поток всегда следует оценивать вместе с его рабочим циклом.
Чистый потокпредставляет собой эффективную среднюю производительность мембраны после учета периодов, когда производство пермеата снижается или прекращается.
В зависимости от конструкции системы эти периоды могут включать в себя:
- Релаксация
- Обратная промывка
- Очистка
- Обслуживание
- Прочие непроизводственные периоды
Упрощенные отношения:
Например, если мембрана работает с относительно высоким потоком во время активной фильтрации, но проводит часть цикла в релаксации, эффективная средняя производительность будет ниже, чем поток активной фильтрации.
Точный расчет зависит от операционной стратегии.
Два поставщика мембран могут предложить существенно разные значения потока.
Прежде чем прийти к выводу, что одна мембрана имеет существенно лучшие характеристики, инженеры должны задаться вопросом:
- Указанная стоимость брутто или нетто?
- Это мгновенное или усредненное значение?
- Как долго длится период активной фильтрации?
- Включены ли периоды отдыха?
- Включена ли обратная промывка?
- Включены ли периоды уборки?
- Какая температура сточных вод использовалась?
- Какая концентрация MLSS использовалась?
- Какое качество сточных вод использовалось?
- Как долго проводился тест?
Без этой информации прямое сравнение потоков может ввести в заблуждение.
Более высокий заявленный рабочий поток от одного поставщика не обязательно приведет к более высокойчистая суточная производственная мощность.
Площадь мембраны обычно оценивают с помощью:
Это делает определение потока особенно важным.
Если общий поток фильтрации используется так, как если бы это был непрерывный чистый производственный поток, теоретическая площадь мембраны может быть недооценена.
Например, рассмотрим систему, требующую:
1000 м³/день
Если основой проектирования является:
20 чистый поток LMH
теоретическая площадь мембраны составляет примерно:
Но если фактическая устойчивая чистая продукция ниже значения, используемого для калибровки, может потребоваться дополнительная площадь мембраны.
Вот почему размер мембраны должен основываться на четко определенном расчетном потоке, а не просто на максимальном числе, указанном в спецификации.
Для подробного расчета:
→Как рассчитать необходимую площадь мембраны для системы MBR
Мембрана, способная обеспечить высокий активный поток фильтрации, также может потребовать:
- Периоды релаксации
- Более интенсивная аэрация
- Более частая уборка
- Различные циклы фильтрации
- Дополнительные органы управления
Эти факторы могут влиять на фактическое ежедневное производство пермеата.
Поэтому вопрос:
«Каков максимальный поток мембраны?»
может быть менее полезным, чем:
«Какую чистую производительность может надежно поддерживать мембрана в предполагаемых условиях эксплуатации?»
Для полномасштабных проектов MBR второй вопрос, как правило, более актуален.
Эти три понятия следует различать.
Поток при активной фильтрации.
Эффективный средний объем производства после учета непроизводственных периодов.
Реалистичная долгосрочная расчетная стоимость, выбранная в соответствии с:
- Характеристики сточных вод
- Температура
- МЛСС
- Загрязнение поведения
- Стратегия очистки
- Рабочие циклы
- Требуемая операционная маржа
Мембрана может обеспечить высокий общий поток, имея при этом более низкий устойчивый долгосрочный расчетный поток.
Это не обязательно указывает на плохую работу мембраны.
Вместо этого это может отражать более реалистичный подход к долгосрочной эксплуатации MBR.
Для применений с плоскими керамическими мембранами устойчивый расчетный поток следует оценивать вместе с фактическими условиями эксплуатации MBR.
→Керамические плоские листовые мембраны
Температура является еще одним важным фактором при сравнении данных мембранного потока.
Значение потока, измеренное при относительно высокой температуре сточных вод, может не отражать фактические зимние условия эксплуатации.
Более низкие температуры обычно увеличивают вязкость воды и сопротивление фильтрации.
Таким образом, проектные группы должны учитывать:
- Средняя температура сточных вод
- Минимальная температура сточных вод
- Сезонные колебания
- Требования к зимней обработке
- Температура, используемая для тестирования производительности мембраны
Для проектов со значительными сезонными колебаниями минимальная рабочая температура может быть важным условием проектирования.
Для более детального обсуждения:
→Как температура влияет на производительность мембраны в системах MBR
Рассмотрим две гипотетические мембранные системы.
- Более высокий общий поток фильтрации
- Регулярные периоды релаксации
- Меньшее эффективное время производства
- Меньший поток активной фильтрации
- Более длительное эффективное время производства
- Стабильный рабочий цикл
Глядя только на общий поток новостей, можно предположить, что Система А обеспечивает более высокую производительность.
Однако обе системы могут иметь одинаковую чистую ежедневную добычу.
Таким образом, при сравнении необходимо учитывать:
Общий поток → Рабочий цикл → Чистый поток → Площадь мембраны → Ежедневная добыча
вместо того, чтобы смотреть только на общий поток.
При оценке характеристик мембраны следующие вопросы могут помочь установить общую основу для сравнения:
- Является ли указанный поток брутто, нетто или мгновенным?
- Каково время активной фильтрации?
- Какие периоды релаксации включены?
- Какие периоды уборки включены?
- Какая температура сточных вод использовалась?
- Какой диапазон MLSS использовался?
- Какое качество сточных вод использовалось?
- Как долго длился тест производительности?
- Какой рабочий цикл использовался?
- Какой расчетный поток рекомендуется для долгосрочной эксплуатации?
Эти вопросы могут сделать сравнение между различными мембранными технологиями гораздо более значимым.
Общий поток и чистый поток не являются взаимозаменяемыми.
Высокий поток, измеренный во время активной фильтрации, не обязательно отражает среднее количество воды, произведенной за полный рабочий цикл.
Для проектирования системы MBR более значимой основой часто являетсяустойчивая чистая производственная мощность в реалистичных условиях проекта.
Поэтому инженерам следует выйти за рамки основных значений потока и оценить:
Флюс + Рабочий цикл + Температура + MLSS + Характеристики сточных вод + Контроль загрязнения
Целью не должен быть просто выбор мембраны с самым высоким заявленным потоком.
Целью является выбор мембранной системы, способной обеспечитьнадежное и устойчивое производство воды на протяжении всего ожидаемого срока эксплуатации проекта.
Для предварительной оценки полезная информация о проекте включает в себя:
- Возможности лечения
- Характеристики сточных вод
- МЛСС
- Средняя и минимальная температура
- Рабочий цикл
- Целевое производство
- Требуемая площадь мембраны
Эти параметры могут помочь определить более реалистичный размер мембраны и основу для ее эксплуатации.
