Design Flux vs Operating Flux: วิธีปรับขนาดพื้นที่เมมเบรน MBR อย่างถูกต้อง

เหตุใดพื้นที่เมมเบรนของ MBR จึงมักมีขนาดเล็กเกินไป

สมการขนาดเมมเบรนพื้นฐานปรากฏตรงไปตรงมา:

ปัญหาไม่ได้อยู่ที่สมการ ปัญหาคือค่าที่ใช้สำหรับฟลักซ์

เอกสารข้อมูลเมมเบรนอาจมีความสามารถในการซึมผ่านของน้ำสะอาด ฟลักซ์การทำงานที่แนะนำ ฟลักซ์สูงสุด หรือค่าประสิทธิภาพที่วัดภายใต้สภาวะการทดสอบเฉพาะ ค่าเหล่านี้ไม่จำเป็นต้องแสดงถึงอัตราการผลิตสุทธิที่ยั่งยืนของ MBR เต็มรูปแบบในการบำบัดน้ำเสียจริง

การดำเนินการ MBR จริงจะรวมถึงช่วงเวลาที่ไม่มีการผลิตเพอร์มิตด้วย เมมเบรนอาจถูกผ่อนคลาย ล้างย้อน ทำความสะอาดด้วยสารเคมี แยกเพื่อการบำรุงรักษา หรือใช้งานต่ำกว่าความจุที่กำหนด เนื่องจากอุณหภูมิ การเปรอะเปื้อน ยอดไฮดรอลิก หรือความไม่เสถียรของกระบวนการ

ระบบเมมเบรนที่มีขนาดเฉพาะจากฟลักซ์สูงสุดในแง่ดีอาจทำงานได้ในระดับที่ยอมรับได้ในระหว่างการทดสอบเดินเครื่อง แต่จะมีปริมาณสำรองเพียงเล็กน้อยเมื่ออุณหภูมิของน้ำเสียลดลง ลักษณะเฉพาะของสุราผสมเปลี่ยนไป หรือความต้านทานการเปรอะเปื้อนเริ่มเพิ่มขึ้น

การออกแบบฟลักซ์, Operation Flux, Gross Flux และ ฟลักซ์สุทธิ: อะไรคือความแตกต่าง?

โดยปกติฟลักซ์จะแสดงเป็นลิตรต่อตารางเมตรต่อชั่วโมงหรือ LMH แม้ว่าการคำนวณ MBR หลายครั้งจะใช้หน่วยเดียวกัน แต่ความหมายของค่าฟลักซ์อาจแตกต่างกันมาก

Design Flux

ฟลักซ์การออกแบบคือค่าทางวิศวกรรมที่เลือกระหว่างการวัดขนาดเมมเบรน ควรสะท้อนถึงน้ำเสียที่คาดหวัง อุณหภูมิ MLSS แนวโน้มการเปรอะเปื้อน วงจรการทำงาน กลยุทธ์การทำความสะอาด และอัตรากำไรจากการดำเนินงานที่ต้องการ

ดังนั้นจึงมักจะระมัดระวังมากกว่าฟลักซ์การทดสอบสูงสุดหรือระยะสั้น

ฟลักซ์ปฏิบัติการ

ฟลักซ์การทำงานคืออัตราการกรองจริงระหว่างการดำเนินงานของโรงงาน:

สามารถเปลี่ยนแปลงได้ตลอดทั้งวัน ขึ้นอยู่กับความต้องการการไหล ความพร้อมใช้งานของเมมเบรน TMP อุณหภูมิ สภาพความเปรอะเปื้อน และการควบคุมกระบวนการ

ฟลักซ์การกรองรวม

โดยทั่วไปฟลักซ์รวมหมายถึงฟลักซ์ในขณะที่เมมเบรนกำลังกรองอยู่ หากเมมเบรนกรองเป็นเวลาสิบนาทีแล้วคลายตัวเป็นเวลาหนึ่งนาที ฟลักซ์การกรองรวมจะใช้เฉพาะในช่วงสิบนาทีที่มีประสิทธิผลเท่านั้น

Net Flux

ฟลักซ์สุทธิสะท้อนถึงการผลิตจริงหลังจากพิจารณาระยะเวลาที่ไม่กรองแล้ว การผ่อนคลาย การล้างย้อน การบำรุงรักษา และการหยุดทำงานอื่นๆ ช่วยลดปริมาณน้ำบำบัดสุทธิที่ผลิตได้ต่อตารางเมตรที่ติดตั้ง

พีคฟลักซ์

พีคฟลักซ์คืออัตราการทำงานระยะสั้นที่สูงกว่าซึ่งใช้ระหว่างพีคไฮดรอลิก อาจมีประโยชน์สำหรับความต้องการชั่วคราว แต่โดยปกติไม่ควรถือเป็นเงื่อนไขการออกแบบต่อเนื่อง

การคำนวณพื้นที่เมมเบรนที่ถูกต้องเริ่มต้นด้วยการผลิตน้ำสุทธิ

สมการเริ่มต้นยังคงอยู่:

หน่วยจะต้องสอดคล้องกัน ถ้าการไหลแสดงเป็นลิตรต่อชั่วโมงและฟลักซ์เป็น LMH ผลลัพธ์ที่ได้จะเป็นตารางเมตรของพื้นที่เมมเบรน

ตัวอย่าง: น้ำเสียอุตสาหกรรม 500 ลบ.ม./วัน

สมมติว่าโรงงานบำบัดน้ำเสียอุตสาหกรรมต้องผลิต:

แปลงการไหลรายวันเป็นลิตรต่อชั่วโมง:

พื้นที่เมมเบรนตามทฤษฎีคือ:

นี่เป็นเพียงขั้นตอนแรกในการวัดขนาด พื้นที่ที่ติดตั้งขั้นสุดท้ายต้องได้รับการตรวจสอบโดยเทียบกับความพร้อมในการกรอง การไหลสูงสุด การกำหนดค่ารางเมมเบรน ความซ้ำซ้อน ขนาดโมดูล อุณหภูมิ และขอบคราบสกปรก

เหตุใดเวลาในการกรองจึงเปลี่ยนพื้นที่เมมเบรนที่ต้องการ

MBR ไม่จำเป็นต้องผลิตเพอร์มีเอตอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 24 ชั่วโมงต่อวัน หลายระบบสลับการกรองแบบผ่อนคลายหรือการล้างย้อน

พิจารณาวงจรง่ายๆ:

ความพร้อมในการกรองคือ:

หากโรงงานต้องได้รับการผลิตสุทธิเทียบเท่ากับ 10 LMH แต่เมมเบรนกรองได้เพียง 90.9% ของเวลา ฟลักซ์ที่ต้องการระหว่างการกรองแบบแอคทีฟจะกลายเป็น:

หากการล้างย้อนกลับ การบำรุงรักษา หรือการทำความสะอาดแบบออฟไลน์เพิ่มเติมทำให้ความพร้อมใช้ของเมมเบรนทั้งหมดลดลงเหลือ 85% ดังนั้น:

นี่คือเหตุผลว่าทำไมโครงการ MBR สองโครงการที่ได้รับการอธิบายว่าทำงานที่ "15 LMH" จริงๆ แล้วอาจมีข้อกำหนดเมมเบรนที่แตกต่างกัน ชนิดหนึ่งอาจหมายถึง 15 LMH ระหว่างการกรองแบบแอคทีฟ ในขณะที่อีกชนิดหนึ่งอาจหมายถึงการผลิตสุทธิ 15 LMH หลังจากการหยุดทำงาน

การไหลเฉลี่ยไม่เพียงพอ: ตรวจสอบการไหลสูงสุดและการปรับสมดุล

การไหลเฉลี่ยรายวันมีประโยชน์สำหรับการกำหนดขนาดเมมเบรนเบื้องต้น แต่ไม่ได้อธิบายว่าน้ำเสียมาถึงโรงงานในระหว่างวันอย่างไร

โรงงานที่มีปริมาณเฉลี่ย 1,000 ลบ.ม./วัน ไม่จำเป็นต้องได้รับค่าคงที่ 41.7 ลบ.ม./ชม. ตารางการผลิตทางอุตสาหกรรม ยอดในตอนเช้าและเย็นของเทศบาล การปล่อยสารเป็นชุด ปริมาณน้ำฝน และการดำเนินการทำความสะอาดสามารถสร้างการไหลรายชั่วโมงที่สูงขึ้นมาก

หากพื้นที่เมมเบรนได้รับการออกแบบให้อยู่ที่ประมาณค่าเฉลี่ยเท่านั้น สภาวะไฮดรอลิกสูงสุดอาจผลักดันฟลักซ์การทำงานทันทีให้สูงกว่าช่วงที่ต้องการ

การปรับสมดุลสามารถลดความต้องการเมมเบรนสูงสุดได้

ถังปรับสมดุลสามารถกักเก็บน้ำเสียในช่วงเวลาที่มีการใช้งานสูงสุด และค่อยๆ ปล่อยออกสู่ระบบชีวภาพและเมมเบรน ซึ่งสามารถลดความแตกต่างระหว่างความต้องการในการกรองโดยเฉลี่ยและสูงสุดได้

ในกรณีที่การปรับสมดุลมีจำกัด ผู้ออกแบบควรตรวจสอบ:

• การไหลรายวันสูงสุด
• การไหลสูงสุดรายชั่วโมง
• รถไฟเมมเบรนที่มีอยู่
• ฟลักซ์สูงสุดในระยะสั้นที่อนุญาต
• TMP ที่ยอมรับได้สูงสุด
• ความจุสำรองที่ต้องการ

คำถามที่ถูกต้องจึงไม่ใช่แค่: “การไหลเฉลี่ยคืออะไร?”

มันคือ: “จริงๆ แล้วเมมเบรนจะต้องดำเนินการไหลแบบใดหลังจากการปรับสมดุลแล้ว”

ประเภทของน้ำเสียจะเปลี่ยนฟลักซ์ที่คุณควรออกแบบ

ฟลักซ์การออกแบบสากลเดียวไม่สามารถใช้กับทุกโครงการ MBR ฟลักซ์ที่ยั่งยืนขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของน้ำเสียและสภาวะการทำงานทางชีวภาพเป็นอย่างมาก

สิ่งปฏิกูลชุมชนที่มีการบำบัดล่วงหน้าอย่างเสถียรและสภาวะทางชีวภาพที่สมดุลอาจมีพฤติกรรมแตกต่างอย่างมากจากน้ำเสียจากการแปรรูปอาหารที่มีจาระบี น้ำเสียจากสิ่งทอที่มีสารลดแรงตึงผิว หรือน้ำเสียอุตสาหกรรมที่มีความเค็มสูงและมีปริมาณสารอินทรีย์แปรผัน

นี่คือสาเหตุที่การกำหนดขนาดเมมเบรนควรเริ่มต้นด้วยการระบุคุณลักษณะของน้ำเสีย แทนที่จะเริ่มต้นด้วยแค็ตตาล็อกเมมเบรน

สำหรับน้ำเสียทางอุตสาหกรรมที่ยากลำบาก การออกแบบฟลักซ์ที่อนุรักษ์นิยมมากขึ้นสามารถให้ผลกำไรการดำเนินงานที่มีคุณค่า แม้ว่าจะต้องใช้พื้นที่เมมเบรนเพิ่มขึ้นในตอนแรกก็ตาม

อุณหภูมิ MLSS และการเปรอะเปื้อนเปลี่ยนฟลักซ์การทำงานจริง

อุณหภูมิ

ความหนืดของน้ำจะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิลดลง ผลก็คือ เมมเบรนชนิดเดียวกันที่ทำงานที่ TMP เดียวกันอาจผลิตสารซึมผ่านน้อยลงในช่วงสภาวะที่เย็นกว่า

ระบบเมมเบรนที่ออกแบบเฉพาะจากข้อมูลการทดสอบการใช้งานในสภาพอากาศอบอุ่นจึงอาจประสบปัญหาด้านกำลังการผลิตในช่วงฤดูหนาว

MLSS

MLSS ที่สูงขึ้นสามารถเพิ่มปริมาณชีวมวลที่สะสมอยู่ในเครื่องปฏิกรณ์ได้ แต่ความเข้มข้นของสุราผสมที่สูงมากยังเพิ่มความหนืดและทำให้สภาวะการถ่ายโอนมวลของเมมเบรนแย่ลงอีกด้วย สิ่งนี้อาจเพิ่มความต้านทานต่อชั้นเค้กและความต้องการกำจัดสิ่งสกปรกในอากาศ

กำไรต่อหุ้นและ SMP

สารโพลีเมอร์นอกเซลล์และผลิตภัณฑ์จุลินทรีย์ที่ละลายน้ำได้มีส่วนสำคัญที่ทำให้เกิดการเปรอะเปื้อนของเมมเบรนอินทรีย์ ความเข้มข้นของสารเหล่านี้สามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามปริมาณที่ใส่ อายุของตะกอน อุณหภูมิ ความสมดุลของสารอาหาร และความเครียดทางชีวภาพ

แรงดันเมมเบรน

TMP เป็นหนึ่งในตัวบ่งชี้การปฏิบัติงานที่ชัดเจนที่สุดเกี่ยวกับสภาพของเมมเบรน

ดังนั้นระบบจึงสามารถรักษาความสามารถในการออกแบบไว้ได้ในขณะที่สูญเสียประสิทธิภาพของเมมเบรนอย่างต่อเนื่อง หากจำเป็นต้องมี TMP ที่สูงขึ้นเพื่อรักษาฟลักซ์เท่าเดิม ความต้องการในการทำความสะอาดและการใช้พลังงานก็อาจเพิ่มขึ้นเช่นกัน

เหตุใดการออกแบบที่ฟลักซ์สูงสุดจึงมักมีค่าใช้จ่ายสูงกว่าในภายหลัง

ฟลักซ์การออกแบบที่สูงเป็นสิ่งที่น่าสนใจในระหว่างการจัดทำงบประมาณโครงการ เนื่องจากจะช่วยลดปริมาณพื้นที่เมมเบรนที่ต้องการ

ฟลักซ์การออกแบบที่ต่ำกว่าต้องใช้พื้นที่เมมเบรนมากขึ้น แต่อาจให้รอบการกรองนานขึ้น การลุกลามของคราบช้าลง ความเครียดลดลงในช่วงพีคไฮดรอลิก และมีความยืดหยุ่นมากขึ้นตามอายุของเมมเบรน

แปลงพื้นที่เมมเบรนที่ต้องการเป็นปริมาณโมดูลอย่างถูกต้อง

เมื่อคำนวณพื้นที่เมมเบรนที่ต้องการแล้ว จะต้องแปลงเป็นโมดูลเมมเบรนจริง

สมมติว่าพื้นที่เมมเบรนที่ต้องการขั้นสุดท้ายคือ:

เนื่องจากไม่สามารถติดตั้งโมดูลบางส่วนได้ ขั้นต่ำที่แน่นอนคือ 57 โมดูล อย่างไรก็ตาม การเลือกทางวิศวกรรมขั้นสุดท้ายอาจเป็น 60 โมดูล ขึ้นอยู่กับการจัดเรียงชั้นวาง โครงร่างรางเมมเบรน ข้อกำหนดด้านสำรอง พื้นที่ถังที่มีอยู่ และกลยุทธ์การบำรุงรักษา

ปริมาณโมดูลจึงควรพิจารณา:

• การปัดเศษโมดูลที่สมบูรณ์
• เรขาคณิตของชั้นวางหรือคาสเซ็ตต์
• จำนวนขบวนเมมเบรน
• การแยกระหว่างการบำรุงรักษา
• ข้อกำหนดในการสแตนด์บายหรือความซ้ำซ้อน
• การขยายโรงงานในอนาคต
• ขนาดถังเมมเบรนที่มีอยู่
• เค้าโครงการกำจัดสิ่งสกปรกในอากาศ

รายการตรวจสอบขนาดเมมเบรน MBR ที่ใช้งานได้จริง

ก่อนที่จะขอใบเสนอราคาเมมเบรน MBR ผู้ซื้อและวิศวกรควรเตรียมข้อมูลที่เพียงพอสำหรับซัพพลายเออร์ในการประเมินทั้งสภาวะทางชีวภาพและเมมเบรน

ด้วยข้อมูลนี้ พื้นที่เมมเบรนสามารถคำนวณได้จากสภาพการทำงานจริง แทนที่จะคำนวณจากค่าฟลักซ์แค็ตตาล็อกเดียว