Khu vực màng là một trong những thông số chính trong thiết kế hệ thống lò phản ứng sinh học màng (MBR).
Ở cấp độ cơ bản, tính toán đơn giản:
Khu vực màng cần thiết = Dòng chảy yêu cầu ÷ Dòng chảy thiết kế
Tuy nhiên, việc chọn khu vực màng phù hợp cho một dự án xử lý nước thải thực sự liên quan đến nhiều hơn là áp dụng một giá trị lưu lượng duy nhất.
Đặc điểm nước thải, MLSS, nhiệt độ hoạt động, hành vi bẩn, chu kỳ lọc và biên hoạt động cần thiết đều có thể ảnh hưởng đến kích thước màng cuối cùng.
Đối vớimàng tấm phẳng gốm được sử dụng trong các hệ thống MBR chìm, một cơ sở thiết kế thực tế và bền vững là đặc biệt quan trọng.
Khu vực màng sơ bộ có thể được tính bằng cách sử dụng:
Ở đâu:
- A= diện tích màng cần thiết, m2
- Q= Dòng chảy thâm nhập cần thiết, L/h
- J= Lưu lượng thiết kế ròng, LMH
- LMH= Lít mỗi mét vuông mỗi giờ
Đối với một đánh giá MBR sơ bộ, công thức rất đơn giản.
Dòng chảy thiết kế nào nên được sử dụng?
Đối với các ứng dụng MBR chìm, các kỹ sư nên sử dụng cơ sở thiết kế thực tế hơn là chỉ chọn dòng chảy cao nhất được báo cáo trong điều kiện thử nghiệm ngắn hạn hoặc lý tưởng.
Xem xét một hệ thống MBR với sản lượng thấm cần thiết là:
1,000 m3/ngày
Đầu tiên, chuyển đổi dòng chảy thành lít mỗi giờ:
1,000 m3/ngày = 1,000,000 L/ngày
Do đó:
1,000,000 ÷ 24 = 41,667 L/h
Giả sử một luồng thiết kế ròng minh họa là:
20 LMH
Khu vực màng lý thuyết là:
Do đó, khoảng2,083 m2của diện tích màng sẽ theo lý thuyết được yêu cầu tại dòng chảy thiết kế này.
Đây là một tính toán sơ bộ. Khu vực màng được lắp đặt cuối cùng có thể cao hơn sau khi xem xét chu kỳ hoạt động, làm ô nhiễm, bảo trì, dư thừa và các yêu cầu thiết kế cụ thể của dự án.
Nếu bạn đang đánh giá một hệ thống MBR gốm, khu vực màng lý thuyết chỉ là điểm khởi đầu.luồng bền vững, và cấu hình hệ thống.
→ Khám phá các tấm màng phẳng gốm của chúng tôi
Một trong những cân nhắc quan trọng nhất trong kích thước màng MBR là hiểu sự khác biệt giữaLưu lượng tổng và lưu lượng ròng.
Một hệ thống MBR có thể bao gồm lọc, thư giãn, làm sạch và các giai đoạn hoạt động khác.dòng chảy trong quá trình lọc hoạt động không nhất thiết đại diện cho năng suất màng trung bình thực tế trong suốt chu kỳ hoạt động hoàn chỉnh.
Khi đánh giá hiệu suất màng, các kỹ sư có thể gặp các thuật ngữ như:
- Dòng chảy ngay lập tức
- Dòng chảy hoạt động
- Lưu lượng tổng
- Lưu lượng ròng
- Dòng chảy thiết kế bền vững
Các giá trị này không nên tự động được coi là tương đương.
Đối với tính toán diện tích màng, aluồng thiết kế mạng thực tếcung cấp một cơ sở có ý nghĩa hơn đơn giản là chọn dòng chảy có sẵn cao nhất.
Thông tin thêm:
→ Lưu lượng tổng so với Lưu lượng ròng trong MBR: Tại sao sự khác biệt quan trọng
Về mặt toán học, dòng chảy cao hơn làm giảm diện tích màng lý thuyết cần thiết cho một dòng chảy nhất định.
Ví dụ:
| Net Design Flux | Vùng lý thuyết ở mức 1.000 m3/ngày |
|---|---|
| 15 LMH | ≈ 2.778 m2 |
| 20 LMH | ≈ 2.083 m2 |
| 25 LMH | ≈ 1.667 m2 |
| 30 LMH | ≈ 1.389 m2 |
Những con số này làtính toán minh họa, không phải là khuyến nghị thiết kế phổ biến.
Trong các hệ thống MBR thực tế, dòng chảy thiết kế cao hơn cũng có thể làm giảm biên vận hành có sẵn và tăng độ nhạy với sự biến đổi bẩn và nước thải.
Các hậu quả tiềm ẩn có thể bao gồm:
- Xu hướng bẩn cao hơn
- Tăng khả năng chống lọc
- Làm sạch thường xuyên hơn
- Giảm tính linh hoạt hoạt động
Do đó, mục tiêu không nên chỉ đơn giản là giảm thiểu diện tích màng.
Cách tốt hơn là cân bằngdiện tích màng, luồng bền vững, kiểm soát bẩn, và ổn định hoạt động lâu dài.
Dòng chảy thiết kế được chọn nên phản ánh nước thải thực tế.
Các thông số quan trọng có thể bao gồm:
- COD
- BOD
- TSS
- Dầu và mỡ
- Đặc điểm của chất rắn treo
- Hiệu suất xử lý trước
Nước thải đô thị và nước thải công nghiệp có thể có hành vi bẩn đáng kể và các yêu cầu hoạt động khác nhau.
Do đó, không nên tự động áp dụng cùng một cơ sở kích thước màng cho mọi ứng dụng.
→ Đọc: Các màng gốm cho nước thải đô thị và công nghiệp
Đối với một MBR chìm,Các chất rắn lỏng hỗn hợp (MLSS)là một cân nhắc quan trọng khác.
MLSS có thể ảnh hưởng đến:
- Độ nhớt của nước ép hỗn hợp
- Sự hình thành lớp bánh
- Hiệu quả lọc không khí
- Chuyển đổi khối lượng gần bề mặt màng
- Hành vi phạm tội
Do đó, kích thước màng nên được đánh giá cùng với quá trình sinh học và phạm vi hoạt động MLSS dự kiến.
Nhiệt độ nước thải cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất màng.
Khi nhiệt độ giảm, độ nhớt của nước thường tăng lên, có thể làm tăng khả năng chống lọc.
Đối với các dự án có biến đổi nhiệt độ theo mùa, các kỹ sư nên xem xét:
- Nhiệt độ hoạt động trung bình
- Nhiệt độ hoạt động tối thiểu
- Sự thay đổi theo mùa
Một thiết kế chỉ dựa trên điều kiện trung bình có thể không cung cấp đủ lợi nhuận hoạt động trong thời gian lạnh hơn.
→ Đọc: Làm thế nào nhiệt độ ảnh hưởng đến hiệu suất màng trong hệ thống MBR
Bẩn là một cân nhắc quan trọng trong hoạt động MBR dài hạn.
Nó có thể bị ảnh hưởng bởi thành phần nước thải, MLSS, luồng, thông khí, xử lý trước và điều kiện hoạt động.
Do đó, một hệ thống màng nên được thiết kế xung quanh một luồng có thể được duy trì trong các điều kiện hoạt động dự kiến.
Mục tiêu không chỉ đơn giản là đạt được tốc độ lọc ngay lập tức cao nhất.
Mục tiêu là duy trìsản xuất ổn định và bền vững trong thời gian hoạt động dự kiến.
Các màng có thể không hoạt động trong các điều kiện giống hệt nhau trong toàn bộ chu kỳ hoạt động.
Tùy thuộc vào thiết kế hệ thống, quy trình có thể bao gồm:
lọc → thư giãn → lọc → thư giãn
cũng như thời gian làm sạch và bảo trì.
Do đó, luồng lọc hoạt động và sản xuất màng hàng ngày có hiệu quả không nhất thiết phải giống nhau.
Khi tính toán diện tích màng, các kỹ sư nên xác nhận liệu luồng được chọn có đại diện cho:
Dòng lọc hoạt động
hoặc
Lưu lượng sản xuất ròng
Sự phân biệt này đặc biệt quan trọng khi so sánh các công nghệ màng hoặc dữ liệu nhà cung cấp.
Công thức:
cung cấp một khu vực màng lý thuyết.
Khu vực lắp đặt cuối cùng có thể cần phải tính đến:
- Biến đổi dòng chảy
- Điều kiện theo mùa
- Bị bẩn
- Làm sạch
- Bảo trì
- Tính sẵn sàng của màng
- Việc sa thải
- Nhu cầu năng lực trong tương lai
Không có phạm vi thiết kế phổ biến áp dụng cho mọi dự án MBR.
Lượng thích hợp nên được thiết lập theo các yêu cầu thiết kế quy trình và độ tin cậy của dự án.
Đối với các cơ sở xử lý nước thải quan trọng, việc duy trì công suất xử lý trong khi một phần của hệ thống màng không có sẵn cũng có thể là một cân nhắc quan trọng.
Do đó:
Khu vực màng lý thuyết là điểm khởi đầu, không nhất thiết là khu vực lắp đặt cuối cùng.
Một khi diện tích màng cần thiết đã được thiết lập, bước tiếp theo là ước tính số lượng các phần tử hoặc mô-đun màng.
Mối quan hệ cơ bản là:
Sự sắp xếp cuối cùng của mô-đun cũng nên xem xét:
- Kích thước bể
- Cấu hình thủy lực
- Phân phối khí
- Không gian lắp đặt
- Truy cập bảo trì
- Việc sa thải
- Tính linh hoạt trong hoạt động
Do đó, lượng màng nên được đánh giá như một phần của thiết kế hệ thống MBR hoàn chỉnh.
Một luồng công việc sơ bộ thực tế có thể được tóm tắt như sau:
Xác định các yêu cầu thâm nhập trung bình và đỉnh.
Xem xét COD, BOD, TSS, dầu và mỡ và các thông số liên quan khác.
Xác định quá trình sinh học và phạm vi MLSS dự kiến.
Xem xét nhiệt độ hoạt động trung bình và tối thiểu.
Sử dụng một cơ sở thiết kế thực tế cụ thể cho dự án.
Khu vực màng = Dòng chảy ÷ Dòng quy trình thiết kế
Hãy xem xét việc lọc nước, thư giãn, làm sạch và bảo trì.
Tài khoản cho lợi nhuận hoạt động, khả năng sử dụng và thừa.
Dòng công việc này cung cấp một cơ sở đáng tin cậy hơn cho việc lựa chọn màng sơ bộ hơn là chỉ đơn giản là chia dòng chảy cho dòng chảy được đề cập cao nhất.
Đối với các dự án MBR chìm,Các loại vải phẳng bằng gốmcó thể được xem xét khi độ bền, khả năng chống hóa chất và dung nạp làm sạch là những cân nhắc quan trọng.
Tuy nhiên, vật liệu màng một mình không xác định thiết kế phù hợp.
Các kỹ sư nên đánh giá:
- Khu vực màng cần thiết
- Dòng chảy thiết kế bền vững
- Đặc điểm nước thải
- MLSS
- Nhiệt độ hoạt động
- Kiểm soát bẩn
- Yêu cầu làm sạch
- Cấu hình mô-đun
- Yêu cầu hoạt động dài hạn
Các giải pháp màng tấm phẳng gốm của chúng tôi được thiết kế cho các ứng dụng xử lý nước và nước thải và có thể được đánh giá theo điều kiện hoạt động cụ thể của dự án.
→ View Flat Sheet Ceramic Membrane Module (Mô-đun màng gốm bằng tấm phẳng)
Một tính toán sơ bộ có thể được thực hiện từ dòng chảy và dòng chảy thiết kế ròng, nhưng kích thước màng cụ thể cho dự án đòi hỏi dữ liệu hoạt động thực tế.
Để đánh giá ban đầu, thông tin hữu ích bao gồm:
- Loại nước thải
- Dòng chảy trung bình và đỉnh
- COD / BOD / TSS
- MLSS
- Nhiệt độ tối thiểu và trung bình
- Cấu hình xử lý sinh học
- Chất lượng nước thải bắt buộc
- Điều kiện hoạt động
Cung cấp các tham số này cho phép đánh giá diện tích và cấu hình màng trên cơ sở kỹ thuật thực tế hơn.
Công thức cơ bản là:
Khu vực màng cần thiết = Dòng chảy yêu cầu ÷ Dòng chảy thiết kế
Kết quả cung cấp một khu vực màng lý thuyết. Khu vực lắp đặt cuối cùng cũng nên xem xét chu kỳ hoạt động, bẩn, nhiệt độ, làm sạch và các yêu cầu thiết kế.
Một thực tếdòng chảy thiết kế ròngnên được sử dụng thay vì tự động áp dụng giá trị lưu lượng tối đa hoặc tức thời.
Vâng. Một dòng chảy cao hơn làm giảm diện tích màng lý thuyết cần thiết cho một dòng chảy nhất định. Tuy nhiên, dòng chảy cao hơn cũng có thể làm giảm biên vận hành và tăng yêu cầu bẩn hoặc làm sạch.
Ở một dòng chảy thiết kế ròng minh họa của20 LMH, khoảng2,083 m2của bề mặt màng lý thuyết sẽ được yêu cầu.
Tốc độ dòng chảy, đặc điểm nước thải, MLSS, nhiệt độ hoạt động, quy trình sinh học, hiệu suất xử lý cần thiết và điều kiện hoạt động là điểm khởi đầu hữu ích cho đánh giá sơ bộ.
Tính toán diện tích màng MBR bắt đầu với một phương trình đơn giản:
Nhưng thiết kế MBR đáng tin cậy đòi hỏi nhiều hơn là toán học.
Đặc điểm nước thải, MLSS, nhiệt độ, bẩn, chu kỳ hoạt động, làm sạch, khả năng sẵn có màng và độ tin cậy của hệ thống đều có thể ảnh hưởng đến diện tích màng cuối cùng.
Đối vớiỨng dụng màng tấm phẳng gốm, mục tiêu không chỉ đơn giản là giảm thiểu diện tích màng mà là đạt được sự cân bằng giữaCông suất màng, luồng bền vững, ổn định hoạt động, bảo trì và hiệu suất lâu dài.
Một cơ sở thiết kế thực tế là nền tảng của một hệ thống MBR đáng tin cậy.
