Dall'emergere della tecnologia MBR, è stata ampiamente utilizzata in tutto il mondo a causa della sua piccola presenza, della buona qualità degli effluenti, dell'elevato tasso di carico organico e della bassa produzione di fanghi,specialmente nel trattamento delle acque reflue urbaneTuttavia, a causa della necessità di un controllo efficace dell'inquinamento della membrana durante il funzionamento, è necessario adottare misure quali l'aumento del flusso trasversale e l'aerazione.che consuma una grande quantità di energia durante il funzionamento del MBRSolo identificando rapidamente la causa principale dell'inquinamento della membrana e fornendo colpi precisi possiamo ridurre la frequenza della pulizia.Come si verifica l' impollinazione della membrana?
In senso stretto, l'inquinamento della membrana si riferisce al fenomeno della copertura della superficie della membrana e del blocco dei pori causato dall'adsorbimento o dalla deposizione di particelle, particelle colloidali,o macromolecole di soluti che trattano materiali durante il funzionamento a causa di, chimiche o meccaniche con la membrana.
Il fenomeno dell'inquinamento della membrana è molto complesso e comprende molteplici meccanismi, tra i quali la polarizzazione della concentrazione è la ragione principale per la formazione dello strato di filtro sulla superficie,e le particelle sedimentarie principali comprendono solidi sospesiL'inquinamento organico e inorganico si riferisce all'inquinamento causato dall'assorbimento di sostanze organiche e inorganiche sulle superfici e sui pori della membrana.L'inquinamento biologico è il biofilm prodotto dall'attaccamento e dalla crescita di comunità microbiche sulla superficie di una membranaIl fenomeno di scarico si verifica quando la concentrazione di sale disciolto sulla superficie della membrana supera la sua solubilità e non è la causa principale dell'inquinamento della membrana.L'inquinamento da membrana è generalmente usato per riassumere tutti i fenomeni che causano il declino del flusso di permeabilità della membranaSecondo i diversi metodi di pulizia, l'inquinamento della membrana può essere suddiviso in: 1. inquinamento reversibile che provoca il declino del flusso in breve tempo a causa della polarizzazione della concentrazione,Inquinamento dei pori della membrana e formazione di strato di gelL'inquinamento che può essere rapidamente eliminato con metodi di pulizia superficiale come il retrolavaggio, l'aerazione, il flusso incrociato, ecc., si riferisce generalmente all'inquinamento a breve termine. 2.L'inquinamento irreversibile causato dall'interazione a lungo termine tra le particelle del materiale e i materiali della membrana non può essere eliminato con metodi di pulizia fisica, ma può essere ripristinato mediante pulizia chimica per ripristinare l'inquinamento da flusso, generalmente riferito all'inquinamento a lungo termine. 3.L'inquinamento che non può essere eliminato con alcun metodo di pulizia durante il funzionamento a lungo termine è chiamato inquinamento irreversibile.
Quali fattori influenzano l'inquinamento della membrana?
1、 La fonte di inquinanti a membrana in un bioreattore a membrana è la miscela di fanghi attivi e l'inquinamento della membrana da parte della miscela di fanghi è estremamente complesso.
1. EPS e SMP
Le sostanze polimeriche extracellulari (EPS) e i prodotti microbici solubili (SMP) sono entrambi metaboliti microbici con una composizione approssimativamente identica.Hanno effetti importanti e complessi sull'inquinamento della membrana e sono i principali inquinanti nei processi di MBRUn'eccessiva concentrazione di EPS può aumentare la viscosità della soluzione mista, il che non favorisce la diffusione dell'ossigeno disciolto.che rendono difficile l'ossigenazione del sistema di fanghi e che influenzano la normale attività fisiologica dei fiocchi battericiTuttavia, se il contenuto di EPS è troppo basso, può causare la decomposizione dei fiocchi, il che è dannoso per il funzionamento di MBR.esiste un valore EPS ottimale che stabilizza la struttura flocculenta e non provoca una forte tendenza all'inquinamento della membranaLa ricerca ha rilevato che la maggior parte delle molecole SMP con pesi molecolari inferiori a 1 kDa e superiori a 10 kDa, di piccolo peso molecolare, sono sostanze organiche disciolte,può facilmente ostruire i pori della membrana mentre passa attraverso la membranaNel frattempo, le caratteristiche e la composizione delle SMP sono influenzate anche da vari parametri di funzionamento.In generale, COD nel cerchio idrico ritiene che la tendenza di impolveramento di SMP sulla membrana in MBR si indebolisce con l'aumento di MLSS, la diminuzione del carico di materia organica e l'aumento dell'ossigeno disciolto.
2La concentrazione di solidi in sospensione nella soluzione mista, la concentrazione MLSSMLSS, influenza direttamente la viscosità della soluzione mista.L'aumento della viscosità è la ragione principale della diminuzione delle prestazioni di filtrazione della soluzione mista causata dall'aumento del MLSSSe il flusso trasversale o l'intensità dell'aerazione non sono sufficienti a sciacquare i solidi attaccati alla superficie della membrana, si produrrà rapidamente la formazione di uno strato di inquinamento.
3La viscosità di una miscela è influenzata dal MLSS e quando la concentrazione MLSS è superiore al valore critico, la viscosità aumenta in modo esponenziale con l'aumento della concentrazione solida.In fibra cava MBR, la viscosità della soluzione mista influenza la dimensione delle bolle e la flessibilità della membrana di fibra nel reattore.un aumento della viscosità ridurrà l'efficienza del trasferimento dell'ossigeno disciolto (DO), e una bassa concentrazione di ossigeno disciolto esacerberà la tendenza all'inquinamento della membrana.
4Molti studi hanno dimostrato che la materia organica idrofila disciolta nei fanghi ha un effetto negativo sull'inquinamento della membrana.Alcuni studi hanno rilevato che i fanghi flocculenti altamente idrofobi possono anche causare la contaminazione della membranaL'idrofobicità e la carica superficiale dei fanghi sono correlate alla composizione e alle proprietà dei polimeri extracellulari, nonché all'indice di crescita dei batteri filamentosi.L'eccessiva proliferazione di batteri filamentosi può produrre una grande quantità, con conseguente riduzione della forma irregolare e potenziale dei fanghi floccolanti, aumento della idrofobicità e grave inquinamento della membrana.
5La diminuzione del flusso della membrana dovuta alle dimensioni delle particelle di fanghi è causata principalmente da particelle intorno ai 2um.più è facile che le particelle si depositino sulla superficie della membranaPer questo motivo, una dimensione delle particelle più piccola può aggravare l'inquinamento della membrana.
6Sebbene l'indice di sedimentazione dei fanghi (SVI) non influisca direttamente sull'inquinamento della membrana, esso può riflettere le proprietà di sedimentazione della materia organica nella soluzione mista.sostanze organiche che non possono depositarsi, come i colloidi e la materia organica disciolta, sono ampiamente considerati i principali inquinanti nelle membrane.
2、 Condizioni di funzionamento del processo MBR
Le condizioni di funzionamento influenzano direttamente o indirettamente l'inquinamento della membrana e le proprietà e la composizione dei fanghi.
7I risultati effettivi del tempo di ritenzione dei fanghi (SRT) mostrano che l'aumento della SRT può ridurre la produzione di SMP ed EPS e il tasso di impollinazione della membrana diminuirà di conseguenza.una SRT eccessivamente lunga può portare ad un'elevata concentrazione di fanghiLa durata di vita di un bioreattore a membrana nel trattamento generale delle acque reflue urbane è di 5-20 giorni.
8Anche se il tempo di ritenzione idraulica (HRT) non ha un effetto diretto sull'inquinamento della membrana, la HRT breve fornisce più nutrienti ai microrganismi,che porta a una rapida crescita e a un aumento della concentrazione e del flusso di MLSS, aumentando così la probabilità di inquinamento della membrana.
9Confrontando temperatura e pH nelle diverse stagioni, non è difficile constatare che l'inquinamento reversibile è più grave durante il periodo di basse temperature.Infatti, l'inquinamento è più elevato durante il periodo di elevata temperatura.L'intervallo di pH per l'operazione MBR è generalmente 6-9. Oltre questo intervallo, il numero di batteri nitrificanti nel reattore diminuirà rapidamente, portando all'inibizione della nitrificazione.Quando il valore del pH è superiore al suo valore critico, si verifica rapidamente l'inquinamento della membrana e, con l'aumento della temperatura, il valore massimo di pH ammissibile diminuisce.
10Le concentrazioni basse di ossigeno disciolto (DO) possono ridurre l'idrofobia delle cellule e causare la decomposizione del flocco di fanghi.L'ossigeno disciolto può anche influenzare la composizione dei componenti EPS e SMPNei sistemi MBR ad alto contenuto di ossigeno disciolto, aumenterà anche il rapporto proteico/polisacaride e la composizione delle comunità microbiche sarà molto diversa.
11Per tutti i processi di membrana, un aumento del flusso di membrana può portare ad un'exacerbazione della contaminazione della membrana.e gli intervalli di tempo di pulizia chimica influenzano direttamente i costi operativi.
12Il tasso di flusso incrociato e l'aerazione in un bioreattore a membrana divisa, il tasso di flusso incrociato (CFV) è uno dei metodi per cambiare rapidamente la permeabilità della membrana.In sistemi con concentrazioni elevate e membrane di piccole dimensioni di poro, un aumento del CFV può alleviare la deposizione di inquinanti sulla superficie della membrana.l'aumento della CFV non ha alcun effetto o addirittura l'effetto opposto sull'aumento del flusso. L'aerazione svolge un ruolo molto importante nel processo di MBR sommerso: a、 Fornire ossigeno disciolto attraverso l'aerazione per facilitare la normale crescita e il metabolismo dei microrganismi nel fango; b、Svolge un ruolo stimolante, sospendendo il fango e mescolandolo accuratamente nella soluzione mista; c、 allentare le fibre dei moduli di membrana di fibre vuote e generare forze di taglio sulla superficie della membrana,ridurre la deposizione di inquinanti sulla superficie della membrana e prevenire in una certa misura l'inquinamento della membrana.3■ Le proprietà delle membrane e la struttura dei componenti delle membrane
13La dimensione dei pori della membrana è piccola ed è facile intercettare gli inquinanti nella soluzione, con conseguente strato di deposizione sulla superficie della membrana e aumento della resistenza della membrana.Questo tipo di inquinamento appartiene generalmente all'inquinamento reversibile e può essere eliminato con metodi fisici come il flusso incrociato, retrolavaggio, aerazione, ecc. L'inquinamento interno è relativamente ridotto.e come le forme della membrana dinamica superficiale, l'effetto di ritenzione inizia ad aumentare, tuttavia gli inquinanti sono soggetti a sedimentazione e blocco sulla superficie e all'interno dei pori della membrana,che producono inquinamento irreversibile e persino irreversibile, che diventa il fattore principale che causa il degrado delle prestazioni della membrana e la riduzione della durata durante il funzionamento a lungo termine. 14.La tendenza all'inquinamento della membrana in polivinilidene fluoruro (PVDF) è stata significativamente inferiore a quella della membrana in polisulfone (PS) e della membrana in cellulosa nelle stesse condizioni di funzionamento, mirando alla situazione di impollinazione di diversi materiali di membrana in MBR anaerobici.È opportuno ricordare che quando nei componenti organici dei fanghi attivi si trovano polimeri simili ai materiali della membranaLa composizione degli inquinanti irreversibili dipende dal materiale della membrana.,Ma allo stesso tempo, aumenta anche la flessibilità della superficie della membrana, impedendo la deposizione di inquinanti sulla superficie della membrana.l'effetto della rugosità sul flusso della membrana è il risultato dell'azione combinata di due fattori.16 Anche l'idrofobicità dei materiali di membrana idrofili e idrofobi ha un impatto significativo sull'inquinamento della membrana.Confronto delle membrane di ultrafiltrazione idrofobe con quelle idrofiliche, è stato riscontrato che le membrane ad ultrafiltrazione idrofobie hanno maggiori probabilità di assorbire sostanze solubili sulla loro superficie della membrana, mostrando una maggiore tendenza all'inquinamento.il modo principale per modificare l'idrofobicità delle membrane è modificare i materiali della membranaCome modificare le dimensioni dei pori, la rugosità della superficie della membrana e l'aggiunta di materiali inorganici per formare rivestimenti dinamici sulla superficie della membrana.
Come controllare l'inquinamento della membrana MBR?
1Al momento, MBR process design generally adopts constant flux operation to control membrane fouling through other operational methods while meeting the requirements of sewage treatment capacity as much as possibleIl concetto di flusso critico è stato proposto per la prima volta nel 1995, la sua definizione è che al di sotto di questo flusso, la pressione trasmembrana non aumenta con l'allungamento del tempo di filtrazione,e c'è una buona relazione lineare tra pressione e flusso transmembranaLa selezione del flusso critico svolge un ruolo importante nel funzionamento.e la differenza di pressione transmembrana (TMP) aumenta con l'allungamento del tempo di filtrazioneI componenti della membrana che operano al di sotto del flusso critico possono ritardare notevolmente l'inquinamento della membrana.
2. velocità e intensità dell'aerazione
In generale, l'aumento dell'intensità di aerazione è utile per migliorare la permeabilità della membrana e ridurre l'inquinamento della membrana.gli inquinanti si depositano rapidamente sulla superficie della membranaTuttavia, una forte aerazione può anche danneggiare i fiocchi di fanghi, modificando le dimensioni e la distribuzione delle particelle di fanghi, rilasciando più colloidi e sostanze organiche disciolte (EPS e SMP),e aggravano l' inquinamento della membranaL'effetto dell'intensità di aerazione sulla permeabilità della membrana è influenzato da vari fattori,come la concentrazione della miscelaAlcuni studiosi hanno proposto di tracciare i cambiamenti nell'intensità di aerazione, nella differenza di pressione trasmembrana (TMP), nella velocità di aerazione, nella velocità di aerazione, nella velocità di aerazione, nella velocità di aerazione, nella velocità di aerazione, nella velocità di aerazione, nella velocità di aerazione, nella velocità di aerazione, nella velocità di aerazione, nella velocità di aerazione, nella velocità di aerazione, nella velocità di aerazione, nella velocità di aerazione, nella velocità di aerazione, nella velocità di aerazione, nella velocità di aerazione, nella velocità di aerazione, nella velocità di aerazione, nella velocità di aerazione, nella velocità di aerazione, nella velocità di aerazione, nella velocità di aerazione, nella velocità di aerazione, nella velocità di aerazione, nella velocità di aerazione, nella velocità di aerazione, nella velocità di aerazione, nella velocità die flusso in un grafico per trovare l'intensità ottimale di aerazione.
3Selezione dei metodi di pulizia delle impurezze della membrana
I metodi di pulizia per l'inquinamento della membrana comprendono principalmente la pulizia fisica e la pulizia chimica.Durante l'operazione MBR, il retrolavaggio è un metodo efficace per eliminare l'inquinamento reversibile e ritardare l'inquinamento della membrana.e si è scoperto che allo stesso flusso, il retrolavaggio ad alta intensità a bassa frequenza è risultato più efficace nel ridurre l'inquinamento della membrana rispetto al lavaggio ad alta frequenza.gli inquinanti sulla superficie della membrana si allentano e cadono a causa della gravitàL'effetto è più pronunciato in caso di aerazione, quindi la combinazione di un funzionamento intermittente con il retrolavaggio può alleviare in modo più efficace l'inquinamento della membrana.La pulizia chimica e fisica non possono impedire l'insorgere di inquinamento irreversibileLa pulizia chimica comprende la pulizia di manutenzione e la pulizia di recupero.Gli agenti di pulizia comunemente utilizzati attualmente includono la soluzione NaClO per rimuovere gli inquinanti organici, acido citrico per la rimozione di inquinanti inorganici, ecc. Come è noto, i fornitori di MBR hanno le loro formule di pulizia forti,con le principali differenze nella concentrazione degli agenti di pulizia e nei metodi di puliziaPrendendo come esempio il fornitore di MBR, la società Z,
4L'aggiunta di adsorbenti nel MBR si traduce in una composizione molto complessa della soluzione mista.il metodo più comunemente utilizzato è quello di aggiungere PAC in polvere di carbone attivo al reattore per formare carbone biologicamente attivoUn certo esperimento ha confrontato gli effetti di tre diverse dosi di PAC (0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,75I risultati hanno dimostrato che lo strato di impollinazione sulla superficie della membrana diminuisce con l'aumento del dosaggio di PAC,mentre l'inquinamento irreversibile ha raggiunto il suo punto più basso a un dosaggio di 00,75 g/l, e non vi è stata molta differenza nella resistenza irreversibile all'inquinamento tra 0 e 1,5 g/l.e raggiungerà rapidamente la saturazione di adsorbimento durante il funzionamento, che non solo non può alleviare l'inquinamento della membrana, ma addirittura lo aggrava.per migliorare efficacemente le prestazioni del MBR è necessario lo scarico regolare di fanghi e l'aggiunta di PAC frescoAllo stesso tempo, al fine di risparmiare sui costi operativi, è possibile provare a utilizzare PAC a bassa concentrazione per migliorare le prestazioni dell'operazione MBR.I risultati mostrano che in condizioni di funzionamento SRT lunghe e HRT elevate, un basso dosaggio di PAC può migliorare l'efficienza operativa e risparmiare efficacemente sui costi.
