+86-15267462807
Dil
Artan su kıtlığı, artan nüfus talepleri ve daha katı çevresel düzenlemeler ile tanımlanan bir dönemde, ileri atık su arıtma çözümleri arayışı hiç bu kadar kritik olmamıştır. Geleneksel yöntemler, bir dereceye kadar etkili olmakla birlikte, genellikle yüksek kaliteli atık ve verimli kaynak yönetimi için modern talepleri karşılamak için mücadele eder. Bu acil ihtiyaç, aralarında yapılan yenilikçi teknolojilerin yolunu açtı Membran biyoreaktörü (MBR) membran dönüştürücü bir çözüm olarak öne çıkıyor.
Özünde, bir membran biyoreaktör (MBR) sistemi, iki yerleşik sürecin sofistike bir füzyonunu temsil eder: biyolojik tedavi Ve membran filtrasyonu .
Tanım ve temel ilkeler: Bir MBR'de, geçirgen bir zar bir biyolojik reaktöre (tipik olarak aktif bir çamur sistemi) doğrudan veya hemen sonra entegre edilir. Biyolojik bileşen, geleneksel aktif bir çamur işlemi gibi, atık sudaki organik kirleticilerin ve besin maddelerini parçalamaktan sorumludur. Bununla birlikte, muamele edilen suyu biyokütleden ayırmak için yerçekimi yerleşmesine (sedimantasyon) güvenmek yerine, MBR bu önemli ayrımı gerçekleştirmek için fiziksel bir bariyer - membran - kullanır. Bu membran, askıda katı maddeler, bakteriler ve hatta bazı virüsler için mutlak bir bariyer görevi görür ve oldukça açık ve kaliteli bir permeat sağlar.
MBR'ler membran filtrasyonunu ve biyolojik tedaviyi nasıl birleştirir: Bu iki teknoloji arasındaki sinerji, MBR'ye farklı avantajları veren şeydir. Biyolojik süreç, geleneksel sistemlerinkinden önemli ölçüde daha yüksek bir karışık likör askıda katı maddeler (MLSS) konsantrasyonu oluşturur ve bu da daha kompakt ve verimli bir biyolojik degradasyon ünitesine yol açar. Membran daha sonra reaktör içindeki bu yüksek biyokütle konsantrasyonunu etkili bir şekilde korur, bu da ikincil bir açıklayıcı ve genellikle üçüncül bir filtrasyon aşaması ihtiyacını ortadan kaldırır. Bu doğrudan ayırma, çeşitli yeniden kullanım uygulamaları için doğrudan deşarj veya daha fazla parlatma sağlayan üstün atık su kalitesi ile sonuçlanır.
MBR teknolojisinin yeni ortaya çıkan bir kavramdan yaygın olarak benimsenen bir çözüme yolculuğu, hem maddi bilim hem de süreç mühendisliğinde onlarca yıllık inovasyonu yansıtmaktadır.
Membran teknolojisindeki erken gelişmeler: MBR teknolojisinin kökleri, çeşitli ayırma süreçleri için sentetik membranlara yönelik ilk araştırmalarla 20. yüzyılın ortalarına kadar izlenebilir. Su arıtımında, öncelikle mikrofiltrasyon ve ultrafiltrasyon için membranların erken uygulamaları, biyolojik sistemlerle entegrasyonlarının temelini oluşturmuştur. Bununla birlikte, ilk zorluklar, özellikle membran kirlenmesi ve yüksek maliyetler, yaygın olarak benimsenmelerini sınırladı.
MBR gelişiminde önemli kilometre taşları: 1960'ların sonunda MBR'lerin ilk kavramsal tasarımlarını gördü. 1980'lerde sağlam, yüksek akışkan ve daha uygun maliyetli polimerik membranların, özellikle içi boş lif ve düz tabaka konfigürasyonlarının geliştirilmesi ile önemli bir atılım geldi. 1990'larda harici (yan) membran modüllerinden daha enerji tasarruflu ve kompakt su altındaki konfigürasyonlara geçiş, MBR sistemlerinin ekonomik uygulanabilirliğini ve operasyonel sadeliğini büyük ölçüde artırarak başka bir önemli moment olarak işaretledi. Membran malzemeleri, modül tasarımları ve operasyonel stratejilerdeki sürekli ilerlemeler, MBR performansının sınırlarını sürekli olarak zorlamıştır.
Mevcut eğilimler ve gelecekteki beklentiler: Bugün, MBR teknolojisi küresel olarak çeşitli atık su arıtma zorlukları için olgun ve kanıtlanmış bir çözümdür. Mevcut eğilimler, yeni malzemeler ve yüzey modifikasyonları yoluyla membran kirlenme direncini artırmaya, enerji verimliliğini (özellikle havalandırma) iyileştirmeye ve MBR'lerin daha yüksek su kalitesi ve kaynak geri kazanımı için diğer gelişmiş tedavi süreçleriyle entegre edilmesine odaklanmaktadır. MBRS'nin geleceği, sürdürülebilir su yönetiminde, su yeniden kullanımında ve esnek kentsel su döngülerinin yaratılmasında giderek daha fazla hayati bir rol oynamak için sürekli büyüme için hazırlanmaktadır.
Bir MBR sisteminin etkinliği ve operasyonel özellikleri, kullanılan membran tipinden derinden etkilenir. Membranlar öncelikle malzeme bileşimleri ve biyoreaktör içindeki fiziksel konfigürasyonları ile sınıflandırılır.
Polimerik membranlar, çok yönlülükleri, maliyet etkinlikleri ve yerleşik üretim süreçleri nedeniyle MBR pazarına hakimdir.
En yaygın malzemeler (örn. PES, PVDF):
Poliviniliden florür (PVDF): Bu, MBR membranları için en yaygın kullanılan malzemelerden biridir. PVDF membranları, özellikle güçlü oksidanlar (genellikle temizlik için kullanılan klor gibi) ve asitler/bazlar için mükemmel kimyasal dirençleriyle ünlüdür, bu da onları çeşitli atık su koşullarında oldukça dayanıklı hale getirir. Ayrıca iyi mekanik mukavemet ve termal stabilite sergilerler.
Poliethersulfone (PES) / Polisülfone (PSU): Bu polimerler aynı zamanda iyi mekanik özellikleri, yüksek akı oranları ve nispeten geniş pH toleransı için değerlenmiş yaygın seçeneklerdir. PES membranları genellikle yüksek performans ve iyi kirlenme direncinin kritik olduğu uygulamalarda kullanılır, ancak PVDF'ye kıyasla güçlü oksidanlara karşı biraz daha az kimyasal dirence sahip olabilirler.
Polipropilen (PP) ve polietilen (PE): Bu malzemeler birincil MBR pazarında daha az yaygındır, ancak belirli uygulamalar için kullanılır, özellikle mikrofiltrasyon aralıklarında iyi kimyasal direnç ve mekanik mukavemet sunar.
Avantajlar ve Dezavantajlar:
Avantajları:
Maliyet etkin: Genellikle seramik membranlara kıyasla daha düşük üretim maliyetleri.
Tasarımda esneklik: Çeşitli geometrilere (içi boş lif, düz tabaka) ve modül boyutlarına kolayca üretilebilir.
İyi kimyasal direnç: Birçok polimerik membran, atık su tedavisinde kullanılan yaygın temizlik kimyasallarına dayanacak şekilde tasarlanmıştır.
Yerleşik Üretim: Olgun üretim teknolojileri tutarlı kalite ve mevcudiyet sağlar.
Dezavantajlar:
Kazma Duyarlılık: Gelişmeler yapılırken, polimerik membranlar hala düzenli temizlik gerektiren organik ve biyolojik kirlenmeye eğilimlidir.
Sıcaklık sınırlamaları: Tipik olarak seramik membranlara kıyasla daha düşük sıcaklıklarda çalışır ve yüksek sıcaklık endüstriyel akışlarında kullanımlarını sınırlar.
Mekanik kırılganlık: Modern tasarımlar sağlam olsa da, doğru bir şekilde işlenmediği ve çalıştırılmadığı takdirde fiziksel hasara duyarlı olabilir.
Seramik membranlar, özellikle zorlu atık su akımlarına uygun olan polimerik muadillerine sağlam bir alternatifi temsil eder.
Malzeme bileşimi ve özellikleri: Seramik membranlar tipik olarak alümina (AL2O3), zirkonya (ZRO2), Titania (TIO2) veya silikon karbür (sic) gibi inorganik malzemelerden yapılır. Bu malzemeler gözenekli bir yapı oluşturmak için yüksek sıcaklıklarda sindirilir. Temel özellikleri olağanüstü sertlik, kimyasal inertlik ve termal stabilite içerir.
Belirli uygulamalardaki avantajlar (örneğin, yüksek sıcaklıklar, agresif kimyasallar):
Aşırı kimyasal direnç: Güçlü asitlere, bazlara ve agresif oksidanlara oldukça dirençlidir, bu da onları yüksek aşındırıcı endüstriyel atık sular için ideal hale getirir.
Yüksek termal stabilite: Sıcak endüstriyel atık sular için uygun olan polimerik membranlardan (genellikle 100 ° C'nin üzerinde) çok daha yüksek sıcaklıklarda etkili bir şekilde çalışabilir.
Üstün Mekanik Güç: Son derece dayanıklı ve aşınmaya karşı dirençli, fiziksel hasara daha az eğilimli.
Daha uzun ömür: Sağlam doğaları nedeniyle, seramik membranlar genellikle daha uzun bir operasyonel ömre sahiptir.
Kirlenme direnci (göreceli): Kirlenmeye bağışık olmasa da, hidrofilik doğaları ve sert kimyasal temizliğe dayanma yetenekleri, bazı yüksek yönlü ortamlarda onları daha esnek hale getirebilir.
Dezavantajlar:
Daha yüksek sermaye maliyeti: Üretimi polimerik membranlardan çok daha pahalıdır ve daha yüksek başlangıç yatırımına yol açar.
Kırılgan doğa: Güçlü olsa da, kırılgandırlar ve darbe veya hızlı termal şok altında kırılabilirler.
Sınırlı Geometriler: Öncelikle kompakt polimerik modüllere kıyasla daha büyük ayak izlerine yol açabilecek tübüler veya çok kanallı konfigürasyonlarda mevcuttur.
Malzemenin ötesinde, membranların MBR sistemi içindeki fiziksel düzenlemesi, operasyonel modunu ve farklı uygulamalar için uygunluğunu belirler.
Yapılandırmanın açıklaması: Batık bir MBR sisteminde, membran modülleri (tipik olarak içi boş fiber veya düz tabaka) doğrudan aktif çamur tankının karışık likörüne daldırılır. Permeat, permeat tarafından hafif bir vakum (emme) uygulayarak membranlardan çekilir. Hava tipik olarak ovma sağlamak ve kirlenmeyi azaltmak için membran modüllerinin altından etkilenir.
Avantajlar ve Dezavantajlar:
Avantajları:
Düşük enerji tüketimi (pompalama): Dış sistemlere kıyasla permeat emme için daha az enerji gerektiren düşük transmembran basıncı (TMP) altında çalışır.
Daha küçük ayak izi: Membranların biyolojik tank içine entegrasyonu, biyolojik ve membran birimleri arasında ayrı açıklayıcılar ve pompa istasyonlarına olan ihtiyacı ortadan kaldırarak alan tasarrufu sağlar.
Çalışma ve bakım kolaylığı: Çalışmak için nispeten basittir ve bakım (temizlik gibi) genellikle yapılabilir yerinde .
Etkili kirlenme kontrolü: Sürekli havalandırma, membran yüzeyinin etkili bir şekilde temizlenmesini sağlar ve kirlenmeyi azaltmaya yardımcı olur.
Dezavantajlar:
Alt akı: Genellikle harici sistemlere kıyasla kirlenmeyi en aza indirmek için daha düşük ortalama akı oranlarında çalışır.
Büyük tank hacmi gerektirir: Membran modülleri, biyoreaktör içinde, geleneksel aktive edilmiş çamura kıyasla belirli bir kapasite için daha büyük bir genel tank hacmi gerektiren boşluğu kaplar.
Hasara duyarlılık: Membranlar doğrudan karışık liköre maruz kalır ve ön tedavi yetersizse büyük kalıntılardan kaynaklanan hasar riskini artırır.
Batık MBR'lerin tercih edildiği uygulamalar: Submered MBR'ler, belediye atık su arıtma, küçük-orta endüstriyel tesisler ve alanın prim ve enerji verimliliğinin olduğu uygulamalar için en yaygın konfigürasyondur. Özellikle yüksek kaliteli atık üretimi ve su yeniden kullanım projeleri için çok uygundurlar.
Yapılandırmanın açıklaması: Harici veya yan yana, MBR sisteminde, membran modülleri ana biyolojik reaktörün dışında bulunur. Karışık likör, yüksek basınçlı bir döngü yoluyla permeatın ayrıldığı membran modüllerine sürekli olarak pompalanır. Konsantre karışık likör daha sonra biyoreaktöre iade edilir.
Avantajlar ve Dezavantajlar:
Avantajları:
Daha yüksek akı: Membran yüzeyi boyunca daha yüksek hızlarda pompalama yeteneği nedeniyle daha yüksek transmembran basınçlarında ve dolayısıyla daha yüksek akı oranlarında çalışabilir.
Daha kolay modül değiştirme/bakım: Membranlar, muayene, yerinde temizlik (CIP) ve biyolojik süreci bozmadan değiştirme için daha erişilebilirdir.
Çalışma koşulları üzerinde daha iyi kontrol: Pompalama, kirlenme kontrolüne yardımcı olan çapraz akış hızının hassas kontrolünü sağlar.
Biyoreaktörde daha az alan: Biyolojik tank, biyolojik aktivite için biyoreaktör hacminin daha verimli kullanılmasına izin veren membran modülleri içermez.
Dezavantajlar:
Daha yüksek enerji tüketimi (pompalama): Membran modülleri aracılığıyla karışık likörü yüksek hızda pompalamak için önemli enerji gerektirir.
Daha büyük ayak izi: Genel olarak, membran kayağının ayrı konumu ve ilişkili pompalama altyapısı nedeniyle daha büyük bir genel ayak izi gerektirir.
Daha yüksek sermaye maliyeti: Daha karmaşık boru ve pompalama düzenlemeleri daha yüksek başlangıç yatırımına yol açabilir.
Artan kirlenme potansiyeli: Çapraz akış hızı optimize edilmezse, kirlenme hala önemli bir sorun olabilir.
Harici MBR'lerin tercih edildiği uygulamalar: Dış MBR'ler genellikle büyük endüstriyel atık su arıtma tesisleri, yüksek konsantre veya tedavi edilmesi zor atık suları olan veya spesifik modül geometrilerinin (tübüler seramik membranlar gibi) uygulamaları için seçilir. Modüllerin çıkarılmasını gerektiren sağlam temizlik prosedürleri de öngörüldüğünde tercih edilirler.
MBR işlemi, atık suyu bir dizi fiziksel ve biyolojik adımla etkili bir şekilde tedavi etmek için tasarlanmış entegre bir sistemdir. Kesin konfigürasyon değişebilirken, çekirdek aşamalar tutarlı kalır ve sağlam kirletici kaldırma sağlar.
Etkili ön işlem, herhangi bir MBR sisteminin uzun vadeli, kararlı çalışması için çok önemlidir. Sistem performansı ve uzun ömürlülüğü korumak için kritik olan aşağı akış membran modüllerini hasar ve aşırı kirlenmeden korur.
Tarama ve kum çıkarma: İlk savunma hattı, tarama, çiğ atık suların giderek daha ince açıklıklarla ekranlardan geçirilmesini içerir. Bu adım, pompaları tıkayabilen veya membranlara fiziksel olarak zarar verebilen paçalar, plastikler ve diğer katı atıklar gibi büyük kalıntıları ortadan kaldırır. Taramayı takiben, kum, çakıl ve silt gibi daha ağır inorganik parçacıkları yerleştirmek için grit çıkarma sistemleri (kum odaları gibi) kullanılır, bu da ekipmanlarda aşındırıcı aşınmaya neden olabilir ve tanklarda birikebilir. MBR'ler için, hassas membranları korumak için ince tarama (tipik olarak 1-3 mm, hatta bazen daha ince) gereklidir.
Eşitleme: Atık su etkisi gün boyunca akış hızı, konsantrasyonu ve sıcaklıkta önemli ölçüde dalgalanabilir. Bir eşitleme tankı, bu varyasyonları yumuşatan bir tampon görevi görür. Akış aşağı biyolojik tedaviye nispeten tutarlı bir akış ve kalite sağlayarak, eşitleme mikrobiyal topluluğa şok yüklerini önlemeye yardımcı olur ve membran çalışma koşullarındaki ani değişiklikleri en aza indirir, böylece genel sistem stabilitesini ve performansı iyileştirir.
Bu, mikroorganizmaların kirleticileri aktif olarak parçaladığı MBR sisteminin kalbidir.
MBR'de etkinleştirilmiş çamur işlemi: Katı-sıvı ayırma için yerçekimine dayanan geleneksel aktif çamur sistemlerinin aksine, MBR membranları doğrudan biyolojik reaktöre veya sonra entegre eder. Bu, geleneksel sistemlerde 2.000-4.000 mg/L'ye kıyasla, genellikle 8.000 ila 18.000 mg/L arasında değişen biyoreaktör içinde önemli ölçüde daha yüksek konsantrasyonların karışık likör asılı katılar (MLS) konsantrasyonlarına izin verir. Bu daha yüksek biyokütle konsantrasyonu:
Gelişmiş biyodegradasyon: Organik madde (BOD/COD) tüketmek için daha fazla mikroorganizma mevcuttur, bu da daha hızlı ve daha verimli kirletici çıkarmaya yol açar.
Azaltılmış ayak izi: Artan tedavi verimliliği, daha küçük reaktör hacimlerinin aynı tedavi kapasitesine ulaşmasını sağlar.
Daha uzun çamur tutma süresi (SRT): Membranlar biyokütleyi korur ve hidrolik tutma süresinden (HRT) çok daha uzun bir SRT'ye izin verir. Daha uzun bir SRT, karmaşık kirleticileri bozabilen daha yavaş büyüyen, uzmanlaşmış mikroorganizmaların büyümesini teşvik eder ve çamur yerleşim özelliklerini geliştirir (yerleşim doğrudan ayrılma için kullanılmasa da).
Azaltılmış çamur üretimi: Daha uzun SRT'lerde çalışmak genellikle daha düşük net çamur üretimine yol açar ve bertaraf maliyetlerini azaltır.
Besin giderimi (azot ve fosfor): MBR'ler, besin gideriminde oldukça etkilidir, genellikle nitrifikasyon ve denitrifing bakteriler için ideal koşulları koruma yetenekleri nedeniyle geleneksel sistemlerden daha iyi performans gösterir.
Azot Kaldırılması: Aerobik ve anoksik (veya anoksik/anaerobik) bölgelerin bir kombinasyonu ile elde edildi. Aerobik bölgelerde amonyak nitrit ve daha sonra nitrat (nitrifikasyon) dönüştürülür. Anoksik bölgelerde, oksijen yok ve mevcut bir karbon kaynağı ile nitrat, daha sonra atmosfere salınan azot gazına (denitrifikasyon) dönüştürülür. Yüksek MLS'ler ve çözünmüş oksijen üzerindeki hassas kontrol, etkili nitrifikasyonu ve denitrifikasyonu kolaylaştırır.
Fosfor çıkarma: Biyolojik fosfor giderimi (BPR), anaerobik koşullar altında fosfor biriktiren organizmaların (PAOS) çözünür fosfor alımında bir anaerobik bölge dahil edilerek elde edilebilir ve daha sonra aerobik koşullarda serbest bırakılır. Kimyasal fosfor giderimi (örn., Metal tuzlarla dozlama), genellikle doğrudan MBR tankına veya tedavi sonrası bir adım olarak kolayca entegre edilebilir, membranlar kimyasal olarak çökmüş fosforun tamamen çıkarılmasını sağlar.
Bu, MBR'yi geleneksel biyolojik tedaviden ayıran fiziksel ayırma adımıdır.
Ayrılma Sürecine Genel Bakış: Biyolojik olarak tedavi edilen karışık likör, membran yüzeyi ile temas eder. Bir itici güç, tipik olarak hafif bir emme (batık MBR'ler için) veya basınç (harici MBR'ler için), temiz suyu (permeat) zarın mikroskobik gözeneklerinden çeker. Askılı katılar, bakteriler, virüsler ve yüksek moleküler ağırlıklı organik bileşikler, membran yüzeyinde veya gözenekleri içinde fiziksel olarak tutulur. Bu fiziksel bariyer, neredeyse askıda katı maddeler içermeyen ve patojenlerde büyük ölçüde azalmış bir atık su sağlar.
Akı ve transmembran basıncı (TMP):
Akı: Birim zaman birim birim başına üretilen permeat hacmini ifade eder (örn., L/m²/HR veya LMH). Membranın verimliliğinin bir ölçüsüdür. Daha yüksek akı, daha az membran alanı ile daha fazla su ile muamele edilmiş anlamına gelir.
Gelenbran basıncı (TMP): Bu, filtrasyon işlemini yönlendiren membran boyunca basınç farkıdır. Membrandan su çekmek için gereken kuvvettir.
İlişki: Filtrasyon ilerledikçe, malzeme membran yüzeyinde ve gözenekleri içinde birikir ve akışa karşı direnç artmasına neden olur. Sabit bir akıyı korumak için TMP zamanla artmalıdır. Tersine, TMP sabit tutulursa, kirlenme ilerledikçe akı azalacaktır. Akı ve TMP arasındaki ilişkinin izlenmesi, membran performansını anlamak ve temizleme döngülerini planlamak için çok önemlidir. Kirlenmeyi kontrol etmek ve optimal bir TMP ve akıyı korumak için düzenli temizlik (fiziksel ve/veya kimyasal) gereklidir.
MBR atık su son derece yüksek kalitede olsa da, bazı uygulamalar daha fazla parlatma gerektirebilir.
Dezenfeksiyon: Doğrudan içilebilir yeniden kullanım veya hassas eğlence sularına deşarj gibi çok yüksek bir patojen çıkarma gerektiren uygulamalar için ilave dezenfeksiyon kullanılabilir. Yaygın dezenfeksiyon yöntemleri şunları içerir:
Ultraviyole (UV) dezenfeksiyon: DNA'larına zarar vererek kalan mikroorganizmaları inaktive etmek için UV ışığını kullanır. Etkilidir, kalıntı bırakmaz ve genellikle yeniden kullanım uygulamaları için tercih edilir.
Klorlama/Deklorinasyon: Patojenleri öldürmek için klor bileşiklerinin eklenmesini, ardından deşarj veya yeniden kullanımdan önce artık kloru uzaklaştırmak için klorlama eklenir.
Ozonlama: Mikropolutantların dezenfeksiyonu ve çıkarılması için ozon gazı (güçlü bir oksidan) kullanır.
Parlatma: Endüstriyel proses suyu veya dolaylı içilebilir yeniden kullanım gibi son derece uzmanlaşmış uygulamalar için, artık çözünmüş kontaminantları (örn. Tuzlar, iz organik bileşikler) uzaklaştırmak için daha fazla parlatma adımları gerekebilir. Bunlar şunları içerebilir:
Ters ozmoz (RO): Çözünmüş tuzları ve neredeyse diğer tüm kirleticileri ortadan kaldıran ve ultra saf su üreten çok ince bir membran işlemi. MBR atık su, RO için mükemmel bir ön muamele görevi görür ve RO membranlarının kirlenmesini korur.
Nanofiltrasyon (NF): Çok değerlikli iyonların ve daha büyük organik moleküllerin seçici olarak uzaklaştırılması için kullanılan, RO'dan daha kaba ancak ultrafiltrasyondan daha ince bir membran işlemi.
Aktif karbon adsorpsiyonu: İz organik kirleticileri, kokuları ve renkleri çıkarmak için kullanılır.
İyon Değişim: Spesifik iyonların hedefli olarak çıkarılması için.
MBR teknolojisinin entegre doğası ve gelişmiş ayırma yetenekleri, geleneksel atık su arıtma yöntemlerine göre çok sayıda avantaj sunar ve bu da onu çok çeşitli uygulamalar için zorlayıcı bir seçim haline getirir.
MBR sistemlerinin en önemli avantajlarından biri, sürekli olarak yüksek kaliteli muamele edilmiş bir atık su üretme yetenekleridir.
Asma katı ve patojenlerin çıkarılması: Yerçekimi sedimantasyonuna dayanan geleneksel aktif çamur sistemlerinin aksine, MBR'ler fiziksel bir membran bariyeri kullanır. Bu bariyer, bakteriler, protozoa ve hatta birçok virüs dahil olmak üzere neredeyse tüm askıda katı maddeleri (TSS) etkili bir şekilde korur. Permeat kristal berraklığında ve sürekli olarak çok düşük bulanıklığa sahiptir. Bu yüksek filtrasyon seviyesi, muamele edilmiş suyun, aksi takdirde yeniden kontaminasyona veya faul aşağı akış süreçlerine yol açabilecek partikül madde içermemesini sağlar.
Sıkı deşarj standartlarını karşılamak: MBR'lerin üstün atık su kalitesi genellikle standart deşarj izinlerinin gereksinimlerini aşar. Bu, tesislerin biyokimyasal oksijen talebi (BOD), kimyasal oksijen talebi (COD), toplam asılı askıda katı maddeler (TSS), azot ve fosfor için sınırları karşılamasına veya aşmasına izin veren katı çevre düzenlemeleri olan bölgelerde giderek daha fazla hayati önem taşır. Bu yetenek çevresel uyum sağlar ve deşarj noktaları için daha fazla operasyonel esneklik sunabilir.
Mekan, özellikle kentsel alanlarda ve endüstriyel tesislerde değerli bir emtidadır. MBR teknolojisi, yerden tasarruf sağlayan önemli faydalar sunar.
Geleneksel atık su arıtma tesisleriyle karşılaştırma: MBR sistemleri, geleneksel aktif çamur bitkilerine kıyasla önemli ölçüde daha küçük bir fiziksel alanda aynı veya daha iyi tedavi kapasitesini elde edebilir. Bu öncelikle iki faktörden kaynaklanmaktadır:
İkincil açıklayıcıların ortadan kaldırılması: Membranlar, geleneksel bitkilerde katı-sıvı ayırma için kullanılan büyük, kara yoğun ikincil açıklayıcıların yerini alır.
Daha yüksek biyokütle konsantrasyonu: MBR'ler, biyoreaktörde çok daha yüksek konsantrasyonlarda aktif biyokütle (MLSS) ile çalışır. Bu, daha küçük bir tank hacminde daha fazla biyolojik arıtmanın meydana geldiği anlamına gelir.
Alan tasarrufu sağlayan faydalar: Bu azaltılmış ayak izi özellikle avantajlıdır:
Kentsel Alanlar: Arazinin pahalı ve az olduğu yerlerde.
Mevcut bitkilerin güçlendirilmesi: Mevcut bir site sınırında kapasite yükseltmelerine izin vermek.
Endüstriyel Tesisler: Mevcut arazinin çekirdek üretim süreçleri için sınırlı veya gerekli olabilir.
MBR sistemleri, çeşitli parametrelerde gelişmiş tedavi verimliliği ile karakterize edilir.
Artan biyokütle konsantrasyonu: Belirtildiği gibi, membranların reaktör içindeki tüm biyokütle tutma kabiliyeti, MLSS konsantrasyonlarının geleneksel sistemlerden birkaç kat daha yüksek olmasına izin verir. Bu:
Daha hızlı reaksiyon oranları: Birim hacim başına kirleticileri parçalamak için daha fazla mikroorganizma mevcuttur.
Şok yüklerine karşı daha iyi direnç: Daha büyük, daha sağlam bir mikrobiyal popülasyon, etkili kalite veya miktardaki ani değişiklikleri daha iyi halledebilir.
Daha uzun çamur tutma süresi (SRT): Membranlar, yavaş büyüyen nitrifikasyon bakterilerinin ve karmaşık kirletici bozulması için özel organizmaların büyümesine izin veren çok uzun bir SRT'yi mümkün kılar, genel besin giderimini iyileştirir ve çamur verimini azaltır.
Azaltılmış çamur üretimi: Uzun SRT'ler ve organik maddenin verimli bozulması nedeniyle, MBR'ler tarafından üretilen aşırı çamur miktarı genellikle geleneksel aktif çamur süreçlerinden daha düşüktür. Bu, doğrudan önemli bir operasyonel masraf olabilecek azaltılmış çamur taşıma, susuzlaştırma ve bertaraf maliyetlerine dönüşür.
MBR'ler, daha kolay ve daha kararlı çalışmaya katkıda bulunan çeşitli avantajlar sunar.
Otomatik İşlem: Modern MBR sistemleri yüksek derecede otomatiktir, gelişmiş kontrol sistemleri transmembran basıncı (TMP), akı ve çözünmüş oksijen gibi anahtar parametreleri izler. Bu, optimize edilmiş performans, otomatik temizleme döngüleri ve uzaktan izleme özelliklerine izin verir.
Azaltılmış operatör müdahalesi: MBR sürecinin yüksek düzeyde otomasyon ve doğal istikrarı, geleneksel bitkilere kıyasla operatörlerden daha az günlük manuel müdahale gerektiği anlamına gelir. Yetenekli operatörler gözetim ve bakım için hala çok önemli olmakla birlikte, sistem birçok rutin ayarlamayı otomatik olarak işler, diğer görevler için personeli serbest bırakır ve insan hatası riskini azaltır. Açıklayıcı operasyonel sorunların (hacim veya köpük gibi) ortadan kaldırılması da günlük yönetimi basitleştirir.
MBR sistemleri tarafından üretilen ve kompakt tasarımları ve operasyonel faydaları ile birleştiğinde, çeşitli sektörlerde yaygın olarak benimsenmesine yol açmıştır. Belediye atık su arıtımından özel endüstriyel süreçlere ve hayati su yeniden kullanım girişimlerine kadar MBR teknolojisi, modern su yönetiminin temel taşı olduğunu kanıtlamaktadır.
MBR teknolojisinin birincil ve en yaygın uygulaması yerli kanalizasyon tedavisindedir.
Yurtiçi Kanalizasyon Tedavisi: MBR'ler, özellikle arazi mevcudiyetinin sınırlı olduğu veya daha katı deşarj düzenlemelerinin mevcut olduğu kentsel ve banliyö alanlarında belediye atık su arıtma tesisleri (WWTP'ler) için giderek daha fazla tercih edilmektedir. Organik maddeyi, askıda katı maddeleri ve patojenleri ev ve ticari atık sudan etkili bir şekilde çıkarırlar, sürekli olarak geleneksel aktif çamur süreçlerinden önemli ölçüde daha temiz bir atık su üretirler. Bu, alıcı sular üzerinde çevresel etkinin azalmasına yol açar.
Kentsel Su Yeniden Kullanım Gereksinimlerini karşılamak: Büyüyen nüfus ve su stresinin artmasıyla, dünya çapındaki şehirler atık sudan ziyade bir atık üründen ziyade değerli bir kaynak olarak çalışıyor. Yüksek kalitede olan MBR atık su (düşük bulanıklık, neredeyse hiç askıya alınmış katılar ve yüksek patojen çıkarma), su yeniden kullanım uygulamaları için daha ileri tedavi süreçleri için bir yem olarak idealdir. Bu, kamu parklarının, golf sahalarının ve tarım arazilerinin sulanmasının yanı sıra endüstriyel süreç su ve akifer şarjı dahildir, ancak bunlarla sınırlı değildir.
Endüstriyel atık sular genellikle yüksek konsantrasyonlarda spesifik kirletici, dalgalanan yükler ve zorlu kimyasal bileşimler ile karakterizedir. MBR'ler bu karmaşık akışlar için sağlam ve uyarlanabilir bir çözüm sunar.
Yiyecek ve içecek uygulamaları, ilaçlar, tekstiller ve kimya endüstrileri:
Yiyecek ve içecek: Yiyecek ve içecek işlemeden atık su genellikle yüksek organik yükler, yağlar, yağlar ve gres (sis) içerir. MBR'ler bu yükleri etkili bir şekilde işleyerek deşarj sınırlarına veya hatta iç yeniden kullanım için uygun su üretimine izin verir (örn. Yıkama, kazan beslemesi).
İlaç: Farmasötik atık su, karmaşık ve bazen inhibitör organik bileşiklerin yanı sıra aktif farmasötik bileşenler (API'lar) içerebilir. MBR'ler, uzun çamur tutma süreleri ve stabil biyokütle ile, bu bileşiklerin bozulmasında ve yüksek kaliteli atık su üretmede etkilidir, güçlü kimyasalların çevresel salınımını en aza indirir.
Tekstil: Tekstil atık suyu genellikle oldukça renklidir ve çeşitli boyalar ve kimyasallar içerir. MBR'ler, renk ve organik kirleticileri etkili bir şekilde giderebilir, uyum içinde yardımcı olabilir ve boyama işleminde su yeniden kullanımını potansiyel olarak kolaylaştırabilir veya diğer çekilemez kullanımlar için.
Kimyasal Endüstriler: Kimyasal bitkiler çeşitli ve genellikle tehlikeli atık su akarsuları üretir. MBR'lerin sağlam doğası, özellikle kimyasal olarak dirençli polimerik veya seramik membranlar kullanılırken, zorlu atıkların tedavisine izin verir ve genellikle pahalı saha dışı bertaraf ihtiyacını azaltır.
Spesifik Kirletici Çıkarma: Genel organik ve asılı katıların çıkarılmasının ötesinde, MBR'ler belirli kirleticileri hedeflemede beceriklidir. Çeşitli ve yüksek konsantre bir mikrobiyal popülasyon sürdürme yetenekleri, birçok endüstriyel atık su için çok önemli olan, inatçı organik bileşiklerin bozulmasını ve azot giderimi için etkili nitrifikasyon/denitrifikasyon sağlar. Diğer işlemlerle (örneğin, toz aktif karbon) birleştirildiğinde, MBR'ler mikropolutantlar gibi ortaya çıkan kirleticileri bile ele alabilir.
MBR'ler öncelikle atık suyu tedavi ederken, atık su kalitesi onları, özellikle bozulmuş su kaynaklarından veya gelişmiş su arıtma şemalarından kaynaklanan içme suyu üretmeyi amaçlayan sistemler için mükemmel bir ön tedavi adımı haline getirir.
Ters ozmoz için bir ön tedavi olarak MBR: Nihai hedef, içme kalitesinde (veya daha yüksek, ultra saf endüstriyel uygulamalar için) su üretmek olduğunda, ters ozmoz (RO) genellikle çözünmüş tuzları ve eser kirleticileri çıkarmak için tercih edilen teknolojidir. Bununla birlikte, RO membranları asılı katılar, organik madde ve mikroorganizmalar tarafından kirlenmeye oldukça hassastır. MBR atık su, neredeyse bu fullantlardan arındırılmış, RO sistemleri için ideal bir yem görevi görür. Bu MBR-RO kombinasyonu, RO membranlarının ömrünü önemli ölçüde genişletir, temizleme frekanslarını azaltır ve genel operasyonel maliyetleri düşürür, böylece gelişmiş su saflaştırmasını ekonomik olarak daha uygun hale getirir.
Yüksek kaliteli içme suyu üretme: Dolaylı içilebilir yeniden kullanım (IPR) veya doğrudan içilebilir yeniden kullanım (DPR) şemalarında, genellikle gelişmiş oksidasyon süreçleri (AOP) izleyen MBR-RO sistemleri, sıkı içme suyu standartlarını karşılayan veya aşan su üretmenin ön planındadır. Bu, toplulukların içme suyu kaynaklarını arıtılmış atık su kullanarak artırmalarını sağlar ve su güvenliğine önemli ölçüde katkıda bulunur.
MBR'lerin yüksek kaliteli, dezenfekte olmuş atık su üretme yeteneği, bunları doğrudan çeşitli su yeniden kullanımı ve geri dönüşüm uygulamaları için temel bir teknoloji olarak konumlandırır ve tatlı su kaynaklarına güvenmeyi azaltır.
Sulama: MBR atık su, tarım bitkileri, golf sahaları, kamu manzaraları ve yerleşim alanlarının sınırsız sulaması için yaygın olarak kullanılmaktadır. Düşük asma katılar ve patojen sayısı sağlık risklerini en aza indirir ve sulama sistemlerinin tıkanmasını önler.
Endüstriyel soğutma: Birçok endüstri, soğutma kuleleri ve serinletme için büyük hacimli su gerektirir. MBR ile tedavi edilen su, taze makyaj suyuna olan talebi önemli ölçüde dengeleyebilir, operasyonel maliyetleri ve çevresel etkiyi azaltabilir. MBR atık sularının düşük kirlenme potansiyeli, ısı değişim ekipmanı için özellikle faydalıdır.
Dolaylı içilebilir yeniden kullanım: Bu, bir içme suyu tesisi tarafından çıkarılmadan ve daha fazla işlenmeden önce, yeraltı suyu akiferi veya bir yüzey suyu rezervuarı gibi bir çevre tamponuna yüksek oranda işlenmiş atık suyun sokulmasını içerir. MBR sistemleri, bu tür şemalar için çok bariyer yaklaşımda kritik bir bileşendir, bu da çevresel tampona giren suyun kalitesini sağlar. Yüksek kaliteli MBR permeate, çevre ve gelecekteki içme suyu kaynakları riskini en aza indirir.
MBR teknolojisi önemli faydalar sunsa da, zorlukları olmadan değildir. Bu sınırlamaları anlamak, MBR sistemlerinin başarılı tasarımı, işletilmesi ve bakımı için çok önemlidir.
Membran kirletme MBR sistemlerinde en önemli operasyonel zorluk olmaya devam etmektedir. Membran yüzeyinde veya gözeneklerinde çeşitli malzemelerin birikmesini ifade eder, bu da permeat akısında bir azalmaya ve transmembran basıncında (TMP) bir artışa yol açar.
Kirlenme türleri (organik, inorganik, biyolojik):
Organik Kirlenme: Çözünür organik bileşiklerin (proteinler, polisakkaritler, hümik maddeler ve yağlar, yağlar ve gres - sis gibi) atık sudan membran yüzeyine ve gözeneklerine birikmesi ve adsorpsiyonundan kaynaklanır. Bu yapışkan maddeler bir "kek tabakası" veya blok gözenekler oluşturur ve hidrolik direnci önemli ölçüde artırır.
İnorganik kirlenme (ölçeklendirme): Çözünmüş inorganik tuzlar (örn., Kalsiyum karbonat, magnezyum hidroksit, silika ve demir çökeltiler) çözünürlük sınırlarını aştığında ve doğrudan membran yüzeyine çökeltildiğinde ortaya çıkar. Bu, çıkarılması zor olan sert, kristal katmanlar oluşturur.
Biyolojik kirlenme (biyo -kaldırma): Membran yüzeyinde mikroorganizmaların (bakteriler, mantarlar, algler) büyümesini içerir ve sümüksü, inatçı bir biyofilm oluşturur. Bu biyofilmler sadece hidrolik dirence katkıda bulunmakla kalmaz, aynı zamanda organik kirlenmeyi daha da artıran ve çıkarılmaya çok dirençli olan hücre dışı polimerik maddeleri (EPS) de sallayabilir.
Kolloidal kirlenme: Membran yüzeyinde biriken veya gözeneklerinde yer alan ince, yerleşmeyen parçacıkların (örn. Kil, silt, metal hidroksitler) birikiminden kaynaklanır.
Kirlenmeyi etkileyen faktörler: Kirlenme, çok sayıda faktörden etkilenen karmaşık bir fenomendir:
Atıksu özellikleri: Etkili olarak yüksek konsantrasyonlarda asılı katı katı, organik madde, besin ve spesifik inorganik iyonlar kirlenmeyi şiddetlendirebilir.
Operasyonel Koşullar: Yüksek akı oranları, yetersiz havalandırma (subalı MBR'lerde ovma için), kısa hidrolik tutma süreleri (HRT) ve kararsız karışık likör özellikleri (örn. PH dalgalanmaları, zayıf çamur filtrelemesi) kirlenmeyi hızlandırabilir.
Membran Özellikleri: Malzeme (hidrofobiklik/hidrofiliklik), gözenek boyutu, yüzey yükü ve membranın pürüzlülüğü kirlenmeye duyarlılığını etkileyebilir.
Uzun vadeli faydalara rağmen, MBR sistemlerinin başlangıç sermayesi ve devam eden operasyonel maliyetleri geleneksel tedavi yöntemlerinden daha yüksek olabilir.
İlk Yatırım Maliyetleri: MBR sistemleri, öncelikle aşağıdakiler nedeniyle, geleneksel aktif çamur bitkilerine kıyasla genellikle daha yüksek bir başlangıç sermaye harcaması içerir:
Membran Modülü Maliyet: Membranların kendileri sermaye maliyetinin önemli bir bileşenidir.
Özel Ekipman: MBR'ler, ilk yatırıma katkıda bulunan özel pompalar, membran ovma için üfleyiciler ve gelişmiş kontrol sistemleri gerektirir.
Tedavi öncesi gereksinimler: Membranları korumak için daha ince tarama ihtiyacı ve bazen ek tedavi öncesi adımlar ön maliyetleri artırabilir.
Bununla birlikte, azaltılmış ayak izinin bazen yoğun nüfuslu alanlarda arazi edinme maliyetlerini dengeleyebileceğini belirtmek önemlidir.
Operasyonel maliyetler (enerji, kimyasallar):
Enerji Tüketimi: MBR'ler genellikle geleneksel sistemlerden daha fazla enerji yoğundur, havalandırma (hem biyolojik aktivite hem de membran ovma için) en büyük enerji tüketicisidir ve genellikle toplam enerji talebinin% 50-70'ini oluşturur. Permeat pompalama ayrıca enerji kullanımına katkıda bulunur.
Kimyasal Maliyetler: MBR'ler çamur üretimini azaltırken, membran temizliğinde (örn., Klor, asitler, alkaliler) kullanılan kimyasalların maliyetlerine ve bazen kimyasal fosfor çıkarma veya pH ayarlaması için maliyetlere maruz kalırlar.
Membran Değiştirilmesi: Membranların sonlu bir ömrü vardır (operasyona bağlı olarak tipik olarak 5-10 yıl) ve periyodik olarak değiştirilmesi, tekrarlayan önemli bir operasyonel gideri temsil eder.
Membranların fiziksel bütünlüğünün korunması, atık su kalitesini sağlamak için çok önemlidir.
Membran hasarı potansiyeli: Membranlar, özellikle içi boş lifler, fiziksel hasara duyarlı olabilir:
Aşındırıcı parçacıklar: Karışık likörde keskin veya aşındırıcı parçacıkların varlığına yol açan yetersiz ön işlem.
Aşırı Mekanik Stres: Yüksek emme basınçları, agresif hava ovma veya kurulum veya bakım sırasında uygunsuz kullanım, lif kırılmasına veya tabaka yırtılmasına yol açabilir.
Kimyasal bozulma: Uzun süreler boyunca aşırı agresif temizleme kimyasallarına veya yüksek oksidan konsantrasyonlarına maruz kalmak, membran malzemesini bozabilir.
İzleme ve Bakım: Membran hasarı risklerini azaltmak ve tutarlı atık su kalitesini sağlamak için titiz izleme ve bakım protokolleri esastır:
Çevrimiçi İzleme: Permeat bulanıklığını, transmembran basıncının (TMP) ve akısının sürekli izlenmesi, membran bütünlüğünde bir ihlalin anında belirtilerini sağlayabilir. Permeat bulanıklığında ani bir artış kırmızı bir bayraktır.
Dürüstlük Testi: Basınç bozunma testleri (PDT) veya kabarcık noktası testleri gibi düzenli bütünlük testleri, atık su kalitesini önemli ölçüde etkilemeden önce küçük sızıntıları veya lif kırılmalarını tespit etmek için gerçekleştirilir. Bu testler, membran modülünün hava ile basınçlandırılmasını ve bir sızıntıyı gösteren bir basınç düşüşü izlemesini içerir.
Görsel denetimler: Membran modüllerinin periyodik görsel muayeneleri, görünür hasar veya aşırı kirlenme belirtilerinin belirlenmesine yardımcı olabilir.
Onarım/Değiştirme: Hasarlı lifler veya modüller derhal onarılmalıdır (örn. Kırık lifleri takarak) veya sistem performansını ve atık su kalitesini korumak için değiştirilmelidir.
Etkili bakım ve zamanında temizlik, MBR membranlarının sürekli performansı, uzun ömürlülüğü ve ekonomik uygulanabilirliği için kesinlikle kritiktir. Titiz bir temizlik rejimi olmadan, membran kirlenmesi sistemi hızla çalıştıramaz hale getirecektir.
Proaktif günlük ve haftalık izleme ve basit fiziksel önlemler MBR bakımının omurgasını oluşturur.
TMP ve Akı İzleme: Transmembran basıncının (TMP) ve permeat akısının sürekli izlenmesi, MBR sistemleri için en önemli operasyonel göstergedir.
TMP Trend: Normal çalışma altında, hafif, geri dönüşümlü bir folant tabakası biriktikçe TMP kademeli olarak artacaktır. TMP'de dik veya ani bir artış, daha yoğun bir temizlik veya sorun giderme gerekli olduğunu gösterir, hızlı kirlenme anlamına gelir.
Akı Trendi: Kararlı bir akıyı korumak anahtardır. Sabit bir TMP'de akışta bir azalma veya hedef akıyı koruyamama, kirlenmeye ve hareket ihtiyacına işaret eder.
Operatörler bu eğilimleri temizleme döngülerini planlamak ve etkinliklerini değerlendirmek için kullanırlar. Trend olan tarihsel veriler, temizlik frekanslarının öngörücü bakım ve optimizasyonunu sağlar.
Görsel denetimler: Membran modüllerinin ve biyoreaktörün düzenli görsel kontrolleri esastır. Bu şunları içerir:
Hava Dışarı Dağıtım: Membranların altındaki hava difüzörlerinin, folanları membran yüzeyinden etkili bir şekilde yerinden çıkarmak için tekdüze ve kuvvetli hava taraması sağlamasını sağlamak. Engellenen difüzörler lokal kirlenmeye yol açabilir.
Membran Yüzeyi: Membran liflerinde veya tabakalarda görünür çamur birikimi, biyo-büyüme veya fiziksel hasar belirtileri arıyor.
Biyoreaktör Sağlığı: Membran performansını etkileyen sağlıksız bir biyolojik süreci gösterebilen köpük, hacim veya olağandışı renk belirtileri için karışık likörü gözlemlemek.
Havalandırma Optimize Edin: Sadece ovmanın ötesinde, havalandırma hem biyolojik aktivite (mikroorganizmalara oksijen sağlar) hem de membran temizliği için optimize edilmelidir. Uygun hava akış hızı ve dağılımı, membran yüzeyi üzerinde yoğun, geri dönüşü olmayan bir kek tabakasının oluşumunu önleyerek gevşek bağlı parçacıkların sürekli yerinden edilmesini sağlar.
MBR temizleme yöntemleri tipik olarak rutin fiziksel temizlikten daha agresif kimyasal müdahalelere kadar yoğunlukları ve frekansları ile kategorize edilir.
Geri yıkama (veya backflushing):
Tanım: Bu en sık ve en az agresif temizleme yöntemidir. Membran boyunca permeat akışını kısaca tersine çevirmeyi, birikmiş folanları membran yüzeyinden ve karışık liköre geri itmeyi içerir. Batık MBR'ler için, bu genellikle içeriden (permeate tarafı) membranın dışından (karışık likör tarafı) hafif bir pozitif temiz su (veya bazen arıtılmış atık su) uygulanmasını içerir. Hava ovma genellikle geri yıkama sırasında yerinden çıkmaya yardımcı olmak için devam eder.
Frekans ve etkililik: Geri yıkama sık sık 30-60 saniye boyunca her 10-20 dakikada bir yapılır. Gevşek, geri dönüşümlü folanların (dinamik membran veya hafif adsorbe edilmiş parçacıklar gibi) çıkarılmasında ve normal çalışma sırasında nispeten kararlı bir akıyı korumada oldukça etkilidir. Fiziksel bir temizlik yöntemi olarak kabul edilir.
Kimyasal olarak Geliştirilmiş Geri Yıkama (CEB):
Tanım: CEB, geri yıkama suyuna düşük bir temizlik kimyasal konsantrasyonunun eklendiği daha yoğun bir fiziksel temizleme yöntemidir. Kimyasal çözelti membrandan daralır veya geri yıkanmadan önce kısa bir süre emilmesine izin verilir. Bu, geri yıkamanın fiziksel olarak çıkarılmasını, folanların çözülmesinin veya dağılmasının kimyasal etkisi ile birleştirir.
Geri yıkanmayı iyileştirmek için kimyasalların kullanımı: CEB tipik olarak organik ve biyolojik foullantlar için sodyum hipoklorit (NaClo) veya asitler (örn. Sitrik asit) gibi oksidanlar kullanır. Kimyasal konsantrasyon tam bir kimyasal temizlikten daha düşüktür ve temas süresi daha kısadır.
Frekans ve etkililik: CEB'ler, kirlenme oranlarına bağlı olarak, genellikle günde bir kez haftada bir kez bir kez, standart sırt yıkamalarından daha az sıklıkta gerçekleştirilir. Daha kalıcı, ancak yine de büyük ölçüde geri dönüşümlü olan Foullants'ı çıkarmada etkilidirler ve tam kimyasal temizlik ihtiyacını geciktirmeye yardımcı olurlar.
Kimyasal temizlik (yerinde temizlik-CIP):
Tanım: CIP, fiziksel ve kimyasal olarak geliştirilmiş geri yıkamalar artık yeterli olmadığında membran geçirgenliğini geri kazanmak için tasarlanmış daha agresif ve daha az sık bir temizlik yöntemidir. Bir membran modülünün veya bankasının izole edilmesini, karışık likörü boşaltmayı ve daha sonra konsantre kimyasal temizleme çözeltilerini uzun süreler boyunca (saatten geceye) devridaim etmeyi içerir.
Temizleme Ajan Türleri (Asitler, Alkalis, Oksidanlar):
Alkalin temizleyicileri (örneğin, sodyum hipoklorit - naklo, sodyum hidroksit - NaOH): Organik folanların (proteinler, polisakkaritler, hümik maddeler) ve biyolojik filmlerin çözülmesinde ve dağıtılmasında oldukça etkilidir. Naclo ayrıca dezenfektan görevi görür.
Asidik temizleyiciler (örn., Sitrik asit, oksalik asit, hidroklorik asit - HC1): Öncelikle inorganik skalayıları (örn. Kalsiyum karbonat, magnezyum hidroksit, demir çökeltiler) çözmek için kullanılır.
Diğer özel temizleyiciler: Spesifik falan bileşime bağlı olarak, enzimler (spesifik organik bileşikler için), yüzey aktif cisimleri veya tescilli formülasyonlar gibi diğer kimyasallar kullanılabilir.
Temizlik Protokolleri: CIP tipik olarak bir dizi adım içerir:
İzolasyon ve boşaltma: Membran modülü çevrimdışı olarak alınır ve karışık likörden boşaltılır.
Durulama: Gevşek katıları çıkarmak için permeat ile durulanmıştır.
Kimyasal ıslatma/devridaim: Uygun temizleme çözeltisi (asit veya alkalin, genellikle sırayla) sokulur ve emilir veya membran modülünden belirli bir süre ve sıcaklık (genellikle temizliği arttırmak için yükseltilir) için membran modülünden sürekli olarak devridaimlenir.
Durulama: Tüm kimyasal kalıntıları gidermek için kimyasal temizlikten sonra temiz su ile kapsamlı durulama çok önemlidir.
Hizmete Dönüş: Modül, genellikle izlenen bir başlangıç aşaması ile hizmete döndürülür.
Frekans ve etkililik: CIP'ler çok daha az sık, tipik olarak ayda bir kez birkaç ayda bir veya önceden ayarlanmış bir eşiğe ulaşan TMP eğilimi tarafından dikte edildiği gibi gerçekleştirilir. Membranın orijinal geçirgenliğinin önemli bir kısmını geri yüklemede oldukça etkilidirler, zamanla biriken inatçı, geri dönüşümsüz fullantları ortadan kaldırırlar.
Çevrimdışı Temizlik (Yeri Temizleme-COP): Bazı şiddetli kirlenme senaryolarında veya periyodik derin temizlik için membran modülleri tanktan çıkarılabilir ve özel bir saha dışı temizleme tankında batırılabilir veya temizlenebilir. Bu, daha agresif kimyasallara, daha yüksek sıcaklıklara veya daha uzun ıslatma sürelerine izin verir ve özellikle yüksek faul modülleri için etkili olabilir.
MBR teknolojisinin teorik avantajları ve operasyonel mekanizmaları zorlayıcı olsa da, gerçek etkisi en iyi başarılı gerçek dünya uygulamaları ile gösterilmiştir. Bu vaka çalışmaları, MBR'lerin farklı ölçekler ve uygulamalardaki çok yönlülüğünü ve etkinliğini vurgulamakta ve performansları ve öğrenilen dersler hakkında değerli bilgiler sunmaktadır.
Burada, ortak ve önemli MBR uygulamalarını temsil eden birkaç varsayımsal örnek keşfedeceğiz. Gerçek makalenizi yazdığınızda, somut verilerle belirli, yayınlanmış vaka çalışmaları bulmak isteyeceksiniz.
Örnek 1: Su yeniden kullanımı için kentsel belediye atık su arıtma
Konum/Proje: Yoğun nüfuslu bir kıyı şehrinde (örneğin, Barselona, Singapur veya Kaliforniya'nın bazı kısımları gibi su kıtlığı yaşayan bir yer) "Aquacity Retlacy Project" i hayal edin.
Sorun ele alındı: Şehir, geleneksel atık su arıtma tesisi (WWTP) için artan su talebi, azalan tatlı su kaynakları ve katı deşarj sınırları ile karşı karşıya kaldı. Mevcut tesis de kapasitesine yaklaşıyordu ve değerli kentsel araziyi işgal ediyordu.
MBR Çözümü: Belediye atık suyunun 50.000 m³/gün (yaklaşık 13.2 mgd) tedavisi için tasarlanmış yeni, merkezi bir MBR tesisi inşa edildi. Sistemde su altındaki polimerik (PVDF) membranlar kullanıldı. Yüksek kaliteli MBR atık su daha sonra UV dezenfeksiyonu ve küçük bir kısım, endüstriyel proses suyu ve dolaylı içilebilir yeniden kullanım için ters ozmoz ile tedavi edildi.
Performans Verileri:
Atıksu kalitesi: Sürekli olarak TSS <1 mg/L, BOD <3 mg/L, toplam azot <5 mg/L ve fekal koliformların neredeyse tamamen çıkarılması sağlandı. Bulanıklık tipik olarak 0.1 NTU'dan az.
Ayak izi azaltma: Geleneksel bir sistemin büyüklüğünün 3 katını değiştirerek, kamu kullanımı için önemli arazileri serbest bıraktı.
Su Yeniden Kullanımı: Şehrin, yapılamayan su talebinin% 30'unu dengelemesini ve akifer şarjına katkıda bulunmasını ve su güvenliğini artırmasını sağladı.
Anahtar paket: MBR'nin büyük belediye akışlarını ele alma yeteneğini, ileri yeniden kullanım için uygun yüksek kaliteli atık su sağlar ve kentsel ortamlarda önemli alan tasarrufu sağlayan faydalar sağlar.
Örnek 2: Bir gıda işleme tesisinde endüstriyel atık su arıtma
Konum/Proje: Kırsal bir alanda "Greenfoods İşleme Tesisi" katı yerel deşarj düzenlemeleri (örneğin, Hollanda'da, yüksek çevresel standartlarla bilinen bir süt çiftliği veya içecek tesisi).
Sorun ele alındı: Gıda işleme tesisi, dalgalanan organik yükler (yüksek BOD/COD, yağlar, yağlar ve gres) ile yüksek mukavemetli atık su üretti ve artan deşarj ücretleri ve potansiyel izin ihlalleriyle yüzleşti. Ayrıca tatlı su tüketimini azaltma arzusu vardı.
MBR Çözümü: 1000 m³/gün (yaklaşık 0.26 mgd) işlem atık suyunu tedavi etmek için seramik tübüler membranlara sahip harici (yan) bir MBR sistemi kuruldu. Seramik membranların seçimi, zorlu endüstriyel foulantlara karşı yüksek sıcaklık temizleme ve sağlam performans potansiyeli tarafından yönlendirildi. Tedavi edilen su, temassız soğutma ve yıkama uygulamaları için yeniden kullanıldı.
Performans Verileri:
Kirletici Çıkarma: Tüm yerel deşarj sınırlarını karşılayan>% 98 bod giderme,>% 95 morina çıkarma ve etkili bir şekilde yönetilen sis elde edildi.
Su Geri Dönüşüm: Tedavi edilen atık suyun yaklaşık% 70'inin geri dönüşümünü sağlayarak tatlı su alımını ve deşarj hacmini önemli ölçüde azaltır.
Sağlamlık: Organik şok yüklerine dayanıklılık ve belirli endüstriyel fullantlar için etkili temizlik gösterdi.
Anahtar paket: MBR'nin zorlu endüstriyel ortamlardaki sağlam performansını, özellikle seramik membranlarla, önemli su yeniden kullanımını ve uyumluluğunu kolaylaştırır.
Örnek 3: Uzak Topluluk Atıksu Arıtma
Konum/Proje: Hassas bir ekolojik bölgede "Mountain View Eco-Resor" (örneğin, bir milli park veya uzak turizm merkezi).
Sorun ele alındı: Tesis, bozulmamış yerel çevreyi korumak ve yerinde sulama için olağanüstü temiz atık üreten kompakt, güvenilir bir atık su arıtma çözeltisine ihtiyaç duyuyordu. Geleneksel sistemler uzaktan çalışamayacak kadar büyük ve karmaşıktı.
MBR Çözümü: Kompakt, modüler batık bir MBR sistemi (200 m³/gün, yaklaşık 0.05 mgd) kuruldu. Otomatik kontrolleri ve minimal ayak izi uzak konum için idealdi.
Performans Verileri:
Atıksu kalitesi: Hassas sulara doğrudan deşarj için uygun atık su ve sınırsız sulama için uygun, sürekli olarak çok düşük besin ve patojen sınırlarını karşıladı.
Operasyonel Sadelik: Uzaktan izleme ve otomatik temizleme döngüleri, yerinde operatör varlığına olan ihtiyacı en aza indirdi.
Çevre Koruma: Yerel ekosistem üzerinde zararlı bir etki sağlamamıştır.
Anahtar paket: Kompakt doğası, yüksek atık su kalitesi ve operasyonel stabilite nedeniyle MBR'nin merkezi olmayan uygulamalar, uzak yerler ve hassas ortamlar için uygunluğunu vurgular.
Geçmiş MBR uygulamalarının analiz edilmesi, gelecekteki projeler için önemli bilgiler sağlar, yaygın tuzaklardan kaçınmaya ve performansı optimize etmeye yardımcı olur.
Ortak tuzaklar ve bunlardan nasıl kaçınılacağı:
Yetersiz Ön Tedavi: Bu, MBR operasyonel sorunlarının ve membran hasarının en sık nedenidir. Çözümler arasında sağlam ince tarama (1-3 mm veya daha az), etkili kum çıkarma ve bazen yüksek sis yükleri için çözünmüş hava flotasyonu (DAF) bulunur.
Kirlenme kontrolü için uygun tasarım eksikliği: Spesifik atık su özelliklerini hesaba katmamak veya yetersiz hava taraması tasarlanmamak hızlı ve geri döndürülemez bir kirlenmeye yol açabilir. Bundan kaçınmak kapsamlı pilot test ve deneyimli MBR tasarım mühendisleri gerektirir.
Yetersiz operatör eğitimi: MBR'ler sofistike sistemlerdir. Operatörler otomatik kontroller, membran temizleme protokolleri, bütünlük testi ve sorun giderme konusunda kapsamlı eğitime ihtiyaç duyarlar.
Enerji maliyetlerinin hafife alınması: Kompakt olmakla birlikte, MBR'ler özellikle havalandırma nedeniyle enerji yoğun olabilir. Enerji verimliliği için dikkatli tasarım (örneğin, optimize edilmiş hava ovma, verimli üfleyiciler) çok önemlidir.
Kötü kimyasal temizlik stratejisi: Yanlış kimyasalları, yanlış konsantrasyonları veya yetersiz ıslatma sürelerini kullanmak, etkisiz temizlik veya hatta membran hasarına yol açabilir. Genellikle membran tedarikçileri tarafından yönlendirilen kimyasal temizliğe sistematik bir yaklaşım hayati önem taşır.
MBR operasyonu için en iyi uygulamalar:
Proaktif Kirlenme Yönetimi: TMP trendlerine göre düzenli geri yıkama ve CEBS uygulayın. CIP yapmak için şiddetli kirlenmenin beklemesini beklemeyin.
Tutarlı Ön Tedavi: Ekranların düzenli olarak temizlendiğinden ve korunduğundan emin olun ve kum çıkarma sistemleri optimize edildiğinden emin olun.
Kararlı biyolojiyi korumak: Genel performans ve azaltılmış kirlenme için çok önemli olan sağlıklı ve kararlı bir mikrobiyal topluluğu sağlamak için anahtar biyolojik parametreleri (örn. MLSS, çözünmüş oksijen, pH) izleyin.
Düzenli Dürüstlük Testi: Membran ihlallerini erken tespit etmek için atık su kalitesini koruyarak rutin olarak basınç bozulması veya kabarcık noktası testleri yapın.
Havalandırmayı optimize et: Aşırı enerji tüketimi olmadan membranları temiz tutmak için hava ovma yeterli ve eşit dağılmış olduğundan emin olun.
Kapsamlı Veri Günlüğü: Eğilimleri tanımlamak, süreçleri optimize etmek ve bakım ihtiyaçlarını tahmin etmek için operasyonel verileri (TMP, Akı, Temizleme Frekansları, Kimyasal Kullanımı) toplayın ve analiz edin.
Üretici Yönergeleri ve Destek: Membran üreticisinin operasyonel ve temizlik yönergelerine yakından uyun ve teknik desteklerinden yararlanın. .
86 - 571 - 88647609
+ 86-15267462807
İngilizce
عربي
İspanyolca