Мембранните биореактори, използвани за третиране на отпадъчни води и пречистване на промишлени води от амониев азот. Оправдани по същия начин, прилагането им, предприятията с месо и млечни продукти индустрия.
По-долу са снимки на нашето производство мембрана биореактор МОН -BIO 1:
горната снимка единична потопяеми мембрана единица в зоната на аерация. В по-ниските снимките показват, помпени и компресорни междуконтинентални балистични единици, монтирани в контейнера.
Технология мембранни биореактори (MBR)
Какво е най-MBR? Мембранен биореактор - комбинация от конвенционален биологично пречистване и отделяне мембрана, приложена върху ултра- или микрофилтриране мембрани. Размерът на порите на тези мембрани е от 0.01 до 0.1 микрона, което осигурява почти пълно отстраняване на всички неразтворени вещества и микроорганизми. За лечение на битови отпадни води аеробен процес традиционно се използва, но за пречистване на промишлени отпадни води и анаеробно MBR използва.
Има два вида на хардуерния дизайн на мембранни процеси:
- филтруване под налягане. когато отпадъчната вода от резервоара за аерация (биореактор) се изпомпва към модул мембрана, която е разделена в пречистена вода (филтрат) и концентратът, съдържащ активното ил;
- филтруване под вакуум мембранни модули потапят, последният се поставя директно в биореактора (в повечето случаи в зоната на аеробно третиране). Движещата сила на процеса в този случай е диференциално налягане, което се постига чрез създаването на вакуум филтрата. диференциално налягане е 0,2 - 0,5 бара, което теоретично позволява потопяеми модули от гравитацията, без оборудване помпа.
Мембранните биореактори с мембрани налягане са произведени от фирми Pentair технологии Процес (Norit X-Flow), Ultra-Flo Pte Ltd. Hyflux Ltd. Asahi Kaisei, Berghof филтрации унд Anlagentechnik GmbH Co. KG, Novasep, Тами Industries и др. филтруване налягане позволява да се получи по-висока специфична продуктивност мембрани (на 1 m 2), но това се постига за сметка на по-високи налягания и трансмембранни създаде висока скорост на потока на транзитно преминаване през устройството за налягане. Всичко това води до по-висока консумация на енергия (вж. Таблица. 1), която ограничава използването на тази технология в системите за високо-производителни, по-специално комунални услуги.
Таблица 1. Сравнение МБР с налягане и потопени мембранни модули
* Зависи от използваната технология; при определени условия, може да се постигне целевите стойности: N = 2.2 - 3.0 мг / л и Р = 0,15 - 0,3 мг / л.
Особеностите на мембранни биореактори, определящи им предимство в сравнение с конвенционалните схеми за пречистване на отпадъчни води са:
• Пълна задържане на всички неразтворени вещества и микроорганизми, и като следствие:
- максимален ефект върху претегл почистване. вещества;
- подобряване на почистването ефект върху ХПК и БПК 5;
- дезинфекция на пречистена вода без реагенти;
- ниска чувствителност към колебания в скоростта на потока и качеството на изходния водата;
• минимално време на пребиваване на вода в зоната за разделяне на твърдата фаза;
• пълно задържане на микроорганизми в реактора, което значително променя условия autoselection активирани микроорганизми утайки;
• значително по-малък отпечатък в сравнение с резервоари за утаяване.
Всичко това ви позволява да:
• Промяна на параметрите на реактора (проветряване резервоара) на:
- при високи хидравлични натоварвания на реактора за увеличаване на възрастта на активната утайка, включително натрупват бавно растящи видове микроорганизми (нитрифициращи микроорганизми, оксидиращи съединения biorezistentnye);
- разширяване суспендирани твърди вещества време на престой в реактора, докато те са напълно биоразградими;
- елиминиране на влиянието на активираните характеристики утайка утаяване на качеството на пречистената вода;
- увеличаване на стабилността на системата за колебания в концентрацията на замърсителите в източник водата поради добро биоценоза адаптация;
• разделя времето на престой на вода в реактор с време на престой на твърди вещества (суспендирани твърди частици и микроорганизми отпадъчни води);
• увеличаване на хидравличен капацитет и капацитета оксидативен на процесите на биологично пречистване.
Сред основните недостатъци на мембранни биореактори, включват:
• високи капиталови разходи, както и разходите за единица продукт на мембранни самите секции е почти независимо от изпълнението;
• неизбежното замърсяване на мембрани и свързаните с тях разходи;
• по-високи оперативни разходи (енергия и подмяна на мембрани);
• по-сложна система за управление и контрол;
• трудност при осигуряване на достатъчна степен на аерация при високи концентрации на активната утайка, характеристика на IDB.
Ефектът на различни фактори върху операция IDB
Ясно е, че в сравнение с конвенционалните мембрана технология е най-уязвим звено в системата, така че един кратък преглед на факторите, които оказват влияние върху тяхната работа.
1. Материал мембрани. Изборът на материал се определя от съпротивлението на веществата на замърсяване, съдържащи се в третираните отпадъчни води (по-специално междуклетъчни органични вещества - полизахариди и протеини), както и химическата устойчивост по време на мембранните модули измиване реагент. За да отговори на първото изискване, повечето мембрани притежават хидрофобни свойства. Зареждането на мембраната също оказва влияние върху степента на замърсяване (например мембрана с неутрален заряд депозити са по-устойчиви на бактерии E.Coli група, имаща върху повърхността на положително и отрицателно заредени групи). За да се повиши ефективността на мембрани подложени производители променят тяхната повърхност, различни добавки, въведени в състава на химичния състав на материала. Следователно, мембрани от различни производители, произведени от един материал, например поливинилиден флуорид, могат да бъдат забележими разлики в характеристиките.
Трябва да се има предвид, че, от една страна, слоят на примеси значително намалява ефекта от мембранен материал от степента на допълнително замърсяване, и от друга страна, важно е способността на мембраната да възвърне пропускливост си след химически или хидравличен промиване.
2. Размерът на мембрана на порите не е критично: микрофилтри с размер на порите от 0.1 - 1 микрон и Ултрафилтрите с размер на порите от 0.01 - 0.1 микрона показват почти същата ефективност при отстраняване на суспендираните твърди вещества и микроорганизми, които освен това се изравнява с комбинация от торта слой върху повърхността на мембраната по време на филтрация. Намаляване на размера на порите на констатациите няколко проучвания [5], подобрява устойчивостта на замърсяване на мембраната, и когато хидравличното добро извличане утайката се отстранява от повърхностния слой.
Мембраните с по-големи пори имат по-голяма пропускливост, но спада в производителността по време на работа по-голяма. Освен това, ако вируси задача за задържане, за предпочитане е да се използват мембрани с размер на порите по-малък от 0.1 микрона.
3. пропускливостта на мембраната (пермеат поток). Потокът през мембраната е основният фактор, който влияе на скоростта на образуване на утайка върху нейната повърхност. Има понятието "критичен поток", над която се утаи растеж става неприемливо за нормалното функциониране на мембранния модул.
Много МБР работят с постоянна производителност, което се постига чрез регулиране на налягането трансмембранен. Увеличаване на натиска върху мембраната по време на работа води до свиване на утайките и да се увеличи нейната устойчивост. По време на работа, мембранни системи трябва да бъдат избягвани постигне значителен спад пропускливост и навременно поведение хидравлични и химически измиване
Няколко изследователи отбелязват явление рязко намаляване на пропускливостта на мембраната след филтриране на определен период от време (около 500-1000 часа). А ясно обяснение на това явление все още.
4. продухва въздуха (проветряване) мембрани
Основният начин за контрол на замърсяването на процеса мембрани използвани продухване ги въздушни мехурчета, които нарушават депозити от повърхността на мембраната и заобикалящата течност се разбърква, подобряване масообмен. Цената на проветряване / продухване с въздух - един от основните компоненти на оперативните разходи на МБР. Дебит на въздушния поток за мембранния модул е 0.2 - 1.3 м 3 / ч на 1 м 2 на мембрана площ него. Тази стойност зависи от обема на течността около мембраните, мембраните на специфичната област, скоростта на въздушния поток.
5. Скоростта на течност, която се филтрува до повърхността: за потопени мембранни модули увеличаване на скоростта на движение на заобикалящата течност няма значително положително въздействие върху отстраняването на замърсителите от повърхността на мембраните, напротив, може да има нарушение на потоци от въздушни мехурчета и намаляване на въздух ефективност разпенващ. За тръбни модули на повишаване на налягането в скоростта на течност вътре тръбните мембрани, а напротив, да се намали на утаяване, увеличаване на производителността, но енергично по-благоприятно да се комбинират този метод с прочистване въздух (например, технологията «авиотранспорт» компанията Pentair).
6. Хидравличен измиване. Изплакване обратен ток филтрат - ефективно средство за борба с утаяване исторически дойде от ултрафилтрация растения за пречистване на вода. Като правило, модули с плоски мембрани (с изключение на ролка структури) не позволяват обратно промиване. Интервалите между обратно промиване и дължината им са в интервала 10 - 60 минути и 15 - 300 секунди съответно. В IDB да се прилага импулсна измиване - често (един на всеки няколко секунди), токови импулси филтрат на по-малко от една секунда назад.
Опит на работа на мембранни биореактори показа, че има лесен начин за намаляване на замърсяването мембрана - периодично спиране на филтрация. По това време, въздушен поток и отнесе флуида около мембраната с неговите повърхностни частици прах и конвективен / дифузионно поток - колоидни и разтворени примеси. Продължителност "празен ход" мембранни единици е около 5 - 15% от работното си време.
7. естеството и състава на входящата отпадъчна вода. Наличието на течност в отпадъците на големи количества лесно биоразградими органични насърчава образуването на по-голямо количество от извънклетъчни полимерни вещества (полизахариди, протеини), които запушват ултрафилтрация мембрани. Тъй мембраните запазват всички неразтворени вещества и частично полизахариди и протеини, концентрацията на тези вещества в биореакторни увеличава, което води до увеличаване на резистентност произведени утаяване.
Увеличаването на възраст на утайката намалява замърсяването мембрана чрез намаляване на съдържанието на полизахариди в утайката. Отбелязва се също така, че при ниска мощност клетъчната адхезия на активната утайка с повърхността на мембраната става по-ниска. Според някои изследователи, феномена на адхезията на бактериите по повърхността на мембраните и тяхното по-нататъшно нарастване намалява необратимо замърсяване мембрана с други компоненти и по-напреднали пречистване на отпадъчните води
Също така е установено, че, като цяло, размерът на активираните утаечни флокули в MBR ниска, отколкото в конвенционалните конструкции - аериране резервоари, количеството на малки частици се увеличава с възрастта на утайката.
За възстановяване на пропускливостта на мембраните в разтвори за обработка на операция MDB използвани реактиви главно оксиданти - така наречените химически почистване. Приложими реагенти - натриев хипохлорит концентрация от 0.2 - 1% или лимонена киселина (0.2 - 0.3%). Освен това може да се използва натриев хидроксид, хлороводородна киселина, различни повърхностно активни вещества и комплексообразуващи агенти. Периодичността на тази процедура е средно около 1 на всеки няколко месеца. Профилактично лечение с натриев хипохлорит може да се извърши по-редовно - по няколко пъти на месец. модули налягане се промиват с циркулиращ разтвор реагент захранва от отделен резервоар помпа и потопена модули или се премества в отделен специален контейнер или промива място. По време на процедурата отнема няколко часа.
В някои случаи, става необходимо да се извлече мембранни единици и техните механични перални водни струи на натрупани утайки.
Какви са основните трудности, възникнали при експлоатацията на мембранни биореактори? Премахване на тънкост самото функциониране на биологично пречистване, следните присъщите проблеми (по-висок) могат да бъдат идентифицирани:
• замърсяване на мембраните и екрани;
• повредени мембрани или тежко замърсяване;
• повреди на комуникационни системи за автоматизация линии;
• мембрани взривни сривове в системата;
• Липса вентилатори и аератори;
• мрежи на замърсяванията или мрежи;
• отказ на оборудването мембрана спомагателен.
Замърсяване на мембраните и екрани - са последствията от лоша предварително третиране, когато е група от косми, парчета от тъкани и други влакнести материали в мембраните и влакната в кухините на мембранни единици.
условия за аерация имат значително влияние върху изпълнението на мембраните. Разграждането на смесен разтвор (чрез различни външни и вътрешни фактори, включително проблеми с аерация) едва намалява качеството на пречистената течност, но води до влошаване на мембранната пропускливост и тяхното запушване.
Цената на капитал за изграждане на пречиствателни станции с IDB варират от 6000 - 1000 евро на 1 m 3 / ден, в зависимост от производителността на системата. Разходите за изграждане на самата мембрана (с цялото допълнително оборудване) е 30 - 60%. Цената на мембранни единици е 75-150 EUR / m 2, когато средната специфична продуктивност на 15-30 л / ч на 1 м 2 площ мембрана. Разходите за обработка на отпадъчни води в модули мембрана е в диапазона 0.08 - 0.15 евро на 1 m 3 и по-малки стойности се получават при използване на кухи модули; общите оперативни разходи са 0.24 - 0.25 евро до 1 м 3
Свързани статии