+86-15267462807
ภาษา
ในยุคที่กำหนดโดยการเพิ่มความขาดแคลนน้ำความต้องการของประชากรที่เพิ่มขึ้นและกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวดมากขึ้นการแสวงหาการแก้ปัญหาการบำบัดน้ำเสียขั้นสูงไม่เคยมีความสำคัญมากขึ้น วิธีการดั้งเดิมในขณะที่มีประสิทธิภาพในระดับหนึ่งมักจะดิ้นรนเพื่อตอบสนองความต้องการที่ทันสมัยสำหรับการจัดการทรัพยากรที่มีคุณภาพสูงและมีประสิทธิภาพ ความต้องการเร่งด่วนนี้ได้ปูทางสำหรับเทคโนโลยีที่เป็นนวัตกรรมซึ่ง เมมเบรนเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ (MBR) เมมเบรน โดดเด่นเป็นวิธีแก้ปัญหาการเปลี่ยนแปลง
ที่แกนกลางระบบ Bioreactor เมมเบรน (MBR) แสดงถึงการผสมผสานที่ซับซ้อนของสองกระบวนการที่จัดตั้งขึ้น: การรักษาทางชีววิทยา และ การกรองเมมเบรน .
คำจำกัดความและหลักการพื้นฐาน: ใน MBR เมมเบรนที่ซึมผ่านได้จะถูกรวมเข้ากับหรือทันทีหลังจากเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ (โดยทั่วไปคือระบบกากตะกอนที่เปิดใช้งาน) องค์ประกอบทางชีวภาพมีหน้าที่ในการทำลายสารพิษและสารอาหารอินทรีย์ในน้ำเสียเช่นกระบวนการกากตะกอนแบบปกติ อย่างไรก็ตามแทนที่จะพึ่งพาแรงโน้มถ่วง (การตกตะกอน) เพื่อแยกน้ำที่ผ่านการบำบัดออกจากชีวมวล MBR ใช้สิ่งกีดขวางทางกายภาพ - เมมเบรน - เพื่อทำการแยกที่สำคัญนี้ เมมเบรนนี้ทำหน้าที่เป็นอุปสรรคที่แน่นอนในการระงับของแข็งแบคทีเรียและแม้แต่ไวรัสบางชนิด
MBRS รวมการกรองเมมเบรนและการรักษาทางชีวภาพอย่างไร: การทำงานร่วมกันระหว่างเทคโนโลยีทั้งสองนี้คือสิ่งที่ทำให้ MBR มีข้อได้เปรียบที่แตกต่าง กระบวนการทางชีวภาพสร้างความเข้มข้นของสารแขวนลอย (MLSS) ที่มีความเข้มข้นสูงกว่าในระบบทั่วไปอย่างมีนัยสำคัญซึ่งนำไปสู่หน่วยการย่อยสลายทางชีวภาพที่มีประสิทธิภาพและมีประสิทธิภาพมากขึ้น จากนั้นเมมเบรนจะยังคงความเข้มข้นของมวลชีวภาพสูงนี้อย่างมีประสิทธิภาพภายในเครื่องปฏิกรณ์ทำให้ไม่จำเป็นต้องมีตัวชี้วัดรองและมักจะเป็นขั้นตอนการกรองระดับอุดมศึกษา การแยกโดยตรงนี้ส่งผลให้คุณภาพน้ำทิ้งที่เหนือกว่าช่วยให้สามารถปล่อยโดยตรงหรือขัดต่อไปสำหรับแอพพลิเคชั่นนำกลับมาใช้ซ้ำ
การเดินทางของเทคโนโลยี MBR จากแนวคิดที่เพิ่งเกิดขึ้นไปสู่โซลูชันที่นำมาใช้อย่างกว้างขวางสะท้อนให้เห็นถึงนวัตกรรมหลายทศวรรษทั้งในด้านวิทยาศาสตร์วัสดุและวิศวกรรมกระบวนการ
การพัฒนาก่อนหน้านี้ในเทคโนโลยีเมมเบรน: รากของเทคโนโลยี MBR สามารถย้อนกลับไปในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 ด้วยการวิจัยเบื้องต้นเกี่ยวกับเยื่อสังเคราะห์สำหรับกระบวนการแยกต่าง ๆ การประยุกต์ใช้เยื่อหุ้มเซลล์ในช่วงต้นในการบำบัดน้ำโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการกรองไมโครฟิล์มและการกรองแบบ Ultrafiltration วางรากฐานสำหรับการรวมเข้ากับระบบชีวภาพ อย่างไรก็ตามความท้าทายเริ่มต้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งการเปรอะเปื้อนของเมมเบรนและค่าใช้จ่ายสูง จำกัด การยอมรับอย่างกว้างขวาง
สำคัญสำคัญในการพัฒนา MBR: ช่วงปลายทศวรรษ 1960 เห็นการออกแบบแนวคิดแรกของ MBRS การพัฒนาที่สำคัญเกิดขึ้นในปี 1980 ด้วยการพัฒนาของเยื่อโพลีเมอร์ที่แข็งแกร่งสูงและมีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งเส้นใยกลวงและการกำหนดค่าแผ่นแบน การเปลี่ยนจากโมดูลเมมเบรนภายนอก (sidestream) ไปสู่การกำหนดค่าพลังงานที่ประหยัดและกะทัดรัดในปี 1990 เป็นช่วงเวลาสำคัญอีกครั้งการปรับปรุงความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจและความเรียบง่ายในการดำเนินงานของระบบ MBR ความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องในวัสดุเมมเบรนการออกแบบโมดูลและกลยุทธ์การปฏิบัติงานได้ผลักดันขอบเขตของประสิทธิภาพ MBR อย่างต่อเนื่อง
แนวโน้มปัจจุบันและโอกาสในอนาคต: วันนี้เทคโนโลยี MBR เป็นโซลูชันที่เป็นผู้ใหญ่และได้รับการพิสูจน์แล้วสำหรับความท้าทายในการบำบัดน้ำเสียที่หลากหลายทั่วโลก แนวโน้มปัจจุบันมุ่งเน้นไปที่การเพิ่มความต้านทานต่อการเปรอะเปื้อนของเมมเบรนผ่านวัสดุใหม่และการปรับเปลี่ยนพื้นผิวปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงาน (โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเติมอากาศ) และการรวม MBRs เข้ากับกระบวนการบำบัดขั้นสูงอื่น ๆ เพื่อคุณภาพน้ำที่สูงขึ้นและการกู้คืนทรัพยากร อนาคตของ MBRs มีความพร้อมสำหรับการเติบโตอย่างต่อเนื่องมีบทบาทสำคัญมากขึ้นในการจัดการน้ำอย่างยั่งยืนการใช้น้ำซ้ำและการสร้างวัฏจักรของน้ำในเมืองที่ยืดหยุ่น
ประสิทธิภาพและลักษณะการดำเนินงานของระบบ MBR ได้รับอิทธิพลอย่างลึกซึ้งจากประเภทของเมมเบรนที่ใช้ เมมเบรนถูกจัดหมวดหมู่โดยองค์ประกอบของวัสดุและการกำหนดค่าทางกายภาพภายในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ
โพลีเมอร์เมมเบรนครองตลาด MBR เนื่องจากความเก่งกาจความคุ้มค่าและกระบวนการผลิตที่จัดตั้งขึ้น
วัสดุที่พบบ่อยที่สุด (เช่น PES, PVDF):
polyvinylidene fluoride (PVDF): นี่เป็นหนึ่งในวัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดสำหรับเยื่อหุ้ม MBR เยื่อหุ้มเซลล์ PVDF มีชื่อเสียงในด้านความต้านทานทางเคมีที่ยอดเยี่ยมโดยเฉพาะอย่างยิ่งต่อสารออกซิแดนท์ที่แข็งแกร่ง (เช่นคลอรีนมักใช้สำหรับการทำความสะอาด) และกรด/ฐานทำให้มีความทนทานสูงในสภาพน้ำเสียที่หลากหลาย พวกเขายังมีความแข็งแรงเชิงกลที่ดีและความเสถียรทางความร้อน
Polyethersulfone (PES) / polysulfone (PSU): โพลีเมอร์เหล่านี้ยังเป็นตัวเลือกทั่วไปที่มีมูลค่าสำหรับคุณสมบัติเชิงกลที่ดีอัตราฟลักซ์สูงและความทนทานต่อค่า pH ที่ค่อนข้างกว้าง เยื่อหุ้มเซลล์ PES มักจะใช้ในการใช้งานที่มีประสิทธิภาพสูงและความต้านทานการเปรอะเปื้อนที่ดีนั้นมีความสำคัญแม้ว่าพวกเขาอาจมีความต้านทานทางเคมีน้อยลงเล็กน้อยต่อสารออกซิแดนท์ที่แข็งแกร่งเมื่อเทียบกับ PVDF
polypropylene (PP) และ polyethylene (PE): วัสดุเหล่านี้พบได้น้อยในตลาด MBR หลัก แต่ใช้สำหรับการใช้งานบางอย่างที่มีความต้านทานทางเคมีที่ดีและความแข็งแรงเชิงกลโดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงการกรองไมโครฟิล์ม
ข้อดีและข้อเสีย:
ข้อดี:
คุ้มค่า: โดยทั่วไปต้นทุนการผลิตที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับเยื่อหุ้มเซรามิก
ความยืดหยุ่นในการออกแบบ: สามารถผลิตได้อย่างง่ายดายในรูปทรงเรขาคณิตต่างๆ (เส้นใยกลวงแผ่นแบน) และขนาดโมดูล
ความต้านทานทางเคมีที่ดี: เยื่อโพลีเมอร์จำนวนมากได้รับการออกแบบมาเพื่อทนต่อสารเคมีทำความสะอาดทั่วไปที่ใช้ในการบำบัดน้ำเสีย
การผลิตที่จัดตั้งขึ้น: เทคโนโลยีการผลิตที่ครบกำหนดช่วยให้มั่นใจได้ว่าคุณภาพและความพร้อมใช้งานที่สอดคล้องกัน
ข้อเสีย:
ความไวต่อการเปรอะเปื้อน: ในขณะที่มีการพัฒนาความก้าวหน้าเยื่อหุ้มโพลีเมอร์ยังคงมีแนวโน้มที่จะเปรอะเปื้อนอินทรีย์และชีวภาพต้องทำความสะอาดเป็นประจำ
ข้อ จำกัด อุณหภูมิ: โดยทั่วไปจะทำงานที่อุณหภูมิที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับเยื่อหุ้มเซรามิก จำกัด การใช้งานในลำธารอุตสาหกรรมที่อุณหภูมิสูง
ความเปราะบางเชิงกล: สามารถไวต่อความเสียหายทางกายภาพหากไม่ได้รับการจัดการและดำเนินการอย่างถูกต้องแม้ว่าการออกแบบที่ทันสมัยจะแข็งแกร่ง
เมมเบรนเซรามิกเป็นทางเลือกที่แข็งแกร่งสำหรับโพลีเมอร์ของพวกเขาโดยเฉพาะอย่างยิ่งเหมาะสำหรับลำธารน้ำเสียที่ท้าทาย
องค์ประกอบของวัสดุและคุณสมบัติ: เยื่อหุ้มเซรามิคมักทำจากวัสดุอนินทรีย์เช่นอลูมินา (AL2O3), เซอร์โคเนีย (ZRO2), ไททาเนีย (TiO2) หรือซิลิกอนคาร์ไบด์ (SIC) วัสดุเหล่านี้ถูกเผาที่อุณหภูมิสูงเพื่อสร้างโครงสร้างที่มีรูพรุน คุณสมบัติที่สำคัญของพวกเขารวมถึงความแข็งที่ยอดเยี่ยมความเฉื่อยทางเคมีและความเสถียรทางความร้อน
ข้อดีในการใช้งานเฉพาะ (เช่นอุณหภูมิสูง, สารเคมีก้าวร้าว):
ความต้านทานทางเคมีที่รุนแรง: ทนต่อกรดที่แข็งแกร่งฐานและสารออกซิแดนท์ที่ก้าวร้าวทำให้พวกเขาเหมาะสำหรับน้ำเสียอุตสาหกรรมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง
ความเสถียรทางความร้อนสูง: สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพที่อุณหภูมิสูงกว่าเยื่อหุ้มโพลีเมอร์ (มักจะมากกว่า 100 ° C) เหมาะสำหรับน้ำทิ้งในอุตสาหกรรมร้อน
ความแข็งแรงเชิงกลที่เหนือกว่า: ทนทานและทนทานต่อการเสียดสีมากมีแนวโน้มที่จะเกิดความเสียหายทางกายภาพน้อยลง
อายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น: เนื่องจากธรรมชาติที่แข็งแกร่งของพวกเขาเยื่อหุ้มเซรามิคมักจะมีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น
ความต้านทานต่อเปรอะเปื้อน (ญาติ): ในขณะที่ไม่มีภูมิคุ้มกันต่อการเปรอะเปื้อนธรรมชาติและความสามารถในการทนต่อการทำความสะอาดสารเคมีที่รุนแรงสามารถทำให้พวกเขามีความยืดหยุ่นมากขึ้นในสภาพแวดล้อมที่มีความพึงพอใจสูง
ข้อเสีย:
ต้นทุนเงินทุนที่สูงขึ้น: มีราคาแพงกว่าการผลิตมากกว่าเยื่อโพลีเมอร์ซึ่งนำไปสู่การลงทุนเริ่มต้นที่สูงขึ้น
ธรรมชาติเปราะ: ในขณะที่แข็งแรงพวกเขายังเปราะและสามารถแตกหักภายใต้แรงกระแทกหรือช็อกความร้อนอย่างรวดเร็ว
รูปทรงเรขาคณิตที่ จำกัด : ส่วนใหญ่มีอยู่ในการกำหนดค่าท่อหรือหลายช่องซึ่งสามารถนำไปสู่รอยเท้าขนาดใหญ่กว่าเมื่อเทียบกับโมดูลโพลีเมอร์ขนาดกะทัดรัด
นอกเหนือจากวัสดุการจัดเรียงทางกายภาพของเยื่อหุ้มเซลล์ภายในระบบ MBR กำหนดโหมดการปฏิบัติงานและความเหมาะสมสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน
คำอธิบายของการกำหนดค่า: ในระบบ MBR ที่จมอยู่ใต้น้ำโมดูลเมมเบรน (โดยทั่วไปจะเป็นเส้นใยกลวงหรือแผ่นแบน) จะถูกแช่อยู่ในสุราผสมโดยตรงของถังกากตะกอนที่เปิดใช้งาน การแทรกซึมถูกดึงผ่านเยื่อหุ้มเซลล์โดยใช้สูญญากาศเล็กน้อย (ดูด) จากด้านการแทรกซึม โดยทั่วไปแล้วอากาศจะถูกพัดจากใต้โมดูลเมมเบรนเพื่อให้เกิดการกัดเซาะและลดการเปรอะเปื้อน
ข้อดีและข้อเสีย:
ข้อดี:
ลดการใช้พลังงาน (สูบน้ำ): ทำงานภายใต้ความดัน transmembrane ต่ำ (TMP) ซึ่งต้องการพลังงานน้อยกว่าสำหรับการดูดซึมผ่านเมื่อเทียบกับระบบภายนอก
รอยเท้าเล็กลง: การบูรณาการของเยื่อหุ้มเซลล์ภายในถังชีวภาพช่วยประหยัดพื้นที่โดยไม่จำเป็นต้องใช้ตัวชี้วัดที่แยกจากกันและสถานีปั๊มระหว่างหน่วยชีวภาพและเมมเบรน
ความสะดวกในการใช้งานและการบำรุงรักษา: ค่อนข้างตรงไปตรงมาในการใช้งานและการบำรุงรักษา (เช่นการทำความสะอาด) มักจะดำเนินการได้ ในแหล่งกำเนิด .
การควบคุมเปรอะเปื้อนที่มีประสิทธิภาพ: การเติมอากาศอย่างต่อเนื่องให้การกำจัดการกัดกร่อนที่มีประสิทธิภาพของพื้นผิวเมมเบรนช่วยลดการเปรอะเปื้อน
ข้อเสีย:
ฟลักซ์ล่าง: โดยทั่วไปจะดำเนินการในอัตราฟลักซ์เฉลี่ยที่ต่ำกว่าเพื่อลดการเปรอะเปื้อนเมื่อเทียบกับระบบภายนอก
ต้องใช้ปริมาณถังขนาดใหญ่: โมดูลเมมเบรนครอบครองพื้นที่ภายในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพซึ่งต้องการปริมาณถังโดยรวมที่มีขนาดใหญ่ขึ้นสำหรับความสามารถที่กำหนดเมื่อเทียบกับกากตะกอนที่เปิดใช้งานทั่วไป
ความอ่อนแอต่อความเสียหาย: เยื่อหุ้มเซลล์จะสัมผัสโดยตรงกับสุราผสมเพิ่มความเสี่ยงของความเสียหายจากเศษซากขนาดใหญ่หากการรักษาล่วงหน้าไม่เพียงพอ
แอปพลิเคชันที่ต้องการ MBRs ที่จมอยู่ใต้น้ำ: MBRS ที่จมอยู่ใต้น้ำเป็นรูปแบบที่พบบ่อยที่สุดสำหรับการบำบัดน้ำเสียเทศบาลโรงงานอุตสาหกรรมขนาดเล็กถึงขนาดกลางและการใช้งานที่พื้นที่เป็นระดับพรีเมี่ยมและประสิทธิภาพการใช้พลังงานเป็นสิ่งสำคัญ พวกเขามีความเหมาะสมเป็นพิเศษสำหรับการผลิตน้ำทิ้งคุณภาพสูงและโครงการนำน้ำกลับมาใช้ซ้ำ
คำอธิบายของการกำหนดค่า: ในระบบ MBR ภายนอกหรือ sidestream โมดูลเมมเบรนตั้งอยู่นอกเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพหลัก สุราผสมจะถูกสูบอย่างต่อเนื่องจากเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพผ่านห่วงแรงดันสูงไปยังโมดูลเมมเบรนซึ่งแยกออกจากกัน จากนั้นสุราผสมเข้มข้นจะถูกส่งกลับไปยังเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ
ข้อดีและข้อเสีย:
ข้อดี:
ฟลักซ์ที่สูงขึ้น: สามารถทำงานได้ที่แรงกดดันจากเมมเบรนที่สูงขึ้นและทำให้อัตราฟลักซ์สูงขึ้นเนื่องจากความสามารถในการปั๊มที่ความเร็วสูงกว่าพื้นผิวเมมเบรน
การเปลี่ยน/การบำรุงรักษาโมดูลง่ายขึ้น: เมมเบรนสามารถเข้าถึงได้มากขึ้นสำหรับการตรวจสอบการทำความสะอาดสถานที่ (CIP) และการแทนที่โดยไม่รบกวนกระบวนการทางชีวภาพ
ควบคุมสภาพการทำงานได้ดีขึ้น: การสูบน้ำช่วยให้สามารถควบคุมความเร็วข้ามการไหลได้อย่างแม่นยำซึ่งช่วยในการควบคุมเปรอะเปื้อน
พื้นที่น้อยลงในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ: ถังชีวภาพไม่มีโมดูลเมมเบรนซึ่งอาจช่วยให้สามารถใช้ปริมาณเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับกิจกรรมทางชีวภาพ
ข้อเสีย:
การใช้พลังงานที่สูงขึ้น (การสูบน้ำ): ต้องใช้พลังงานอย่างมีนัยสำคัญสำหรับการสูบสุราผสมที่ความเร็วสูงผ่านโมดูลเมมเบรน
รอยเท้าขนาดใหญ่: โดยทั่วไปต้องใช้รอยเท้าโดยรวมที่ใหญ่ขึ้นเนื่องจากตำแหน่งแยกต่างหากของเมมเบรนลื่นไถลและโครงสร้างพื้นฐานการสูบน้ำที่เกี่ยวข้อง
ต้นทุนเงินทุนที่สูงขึ้น: การเตรียมท่อและการสูบน้ำที่ซับซ้อนมากขึ้นสามารถนำไปสู่การลงทุนเริ่มต้นที่สูงขึ้น
เพิ่มศักยภาพการเปรอะเปื้อน: หากความเร็วข้ามการไหลไม่ได้รับการปรับให้เหมาะสมการเปรอะเปื้อนยังคงเป็นปัญหาที่สำคัญ
แอปพลิเคชันที่ต้องการ MBRs ภายนอก: MBRs ภายนอกมักถูกเลือกสำหรับโรงบำบัดน้ำเสียอุตสาหกรรมขนาดใหญ่การใช้งานที่มีน้ำเสียที่เข้มข้นหรือยากต่อการบำบัดสูงหรือที่มีรูปทรงเรขาคณิตของโมดูลเฉพาะ (เช่นเยื่อหุ้มเซรามิกแบบท่อ) พวกเขายังเป็นที่ต้องการเมื่อขั้นตอนการทำความสะอาดที่มีประสิทธิภาพที่ต้องการการกำจัดโมดูลจะถูกคาดการณ์ไว้
กระบวนการ MBR เป็นระบบแบบบูรณาการที่ออกแบบมาเพื่อบำบัดน้ำเสียอย่างมีประสิทธิภาพผ่านขั้นตอนทางกายภาพและทางชีวภาพ ในขณะที่การกำหนดค่าที่แม่นยำอาจแตกต่างกันไปขั้นตอนหลักยังคงสอดคล้องกันทำให้มั่นใจได้ว่าการกำจัดสารปนเปื้อนที่แข็งแกร่ง
การรักษาล่วงหน้าที่มีประสิทธิภาพเป็นสิ่งสำคัญยิ่งสำหรับการทำงานระยะยาวและมั่นคงของระบบ MBR ใด ๆ มันปกป้องโมดูลเมมเบรนดาวน์สตรีมจากความเสียหายและการเปรอะเปื้อนมากเกินไปซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการรักษาประสิทธิภาพของระบบและอายุยืน
การคัดกรองและการกำจัดกรวด: บรรทัดแรกของการป้องกันการตรวจคัดกรองเกี่ยวข้องกับการผ่านน้ำเสียดิบผ่านหน้าจอที่มีช่องเปิดที่ดีขึ้นอย่างต่อเนื่อง ขั้นตอนนี้จะกำจัดเศษซากขนาดใหญ่เช่นผ้าขี้ริ้วพลาสติกและขยะมูลฝอยอื่น ๆ ที่สามารถอุดตันปั๊มหรือทำลายเยื่อหุ้มเซลล์ได้ หลังจากการตรวจคัดกรองระบบกำจัดกรวด (เช่นห้องกรวด) ถูกใช้เพื่อชำระอนุภาคอนินทรีย์ที่หนักกว่าเช่นทรายกรวดและตะกอนซึ่งอาจทำให้เกิดการสึกหรอบนอุปกรณ์และสะสมในถัง สำหรับ MBRS การคัดกรองที่ดี (โดยทั่วไปคือ 1-3 มม. บางครั้งก็ดีกว่า) เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อป้องกันเยื่อหุ้มที่ละเอียดอ่อน
การทำให้เท่าเทียมกัน: อิทธิพลของน้ำเสียสามารถผันผวนได้อย่างมีนัยสำคัญในอัตราการไหลความเข้มข้นและอุณหภูมิตลอดทั้งวัน ถังทำให้เท่าเทียมกันทำหน้าที่เป็นบัฟเฟอร์ทำให้การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ราบรื่น ด้วยการให้การไหลและคุณภาพที่ค่อนข้างสอดคล้องกับการรักษาทางชีวภาพดาวน์สตรีมการทำให้เท่าเทียมกันช่วยป้องกันการโหลดแรงกระแทกให้กับชุมชนจุลินทรีย์และลดการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันในสภาพการทำงานของเมมเบรนซึ่งจะช่วยเพิ่มเสถียรภาพและประสิทธิภาพของระบบโดยรวม
นี่คือหัวใจของระบบ MBR ที่จุลินทรีย์ทำลายมลพิษอย่างแข็งขัน
กระบวนการกากตะกอนเปิดใช้งานใน MBR: ซึ่งแตกต่างจากระบบกากตะกอนที่เปิดใช้งานทั่วไปซึ่งพึ่งพาแรงโน้มถ่วงสำหรับการแยกของเหลวของเหลว MBR รวมเยื่อหุ้มเซลล์โดยตรงเข้ากับหรือหลังเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ สิ่งนี้ช่วยให้ความเข้มข้นสูงของปริมาณสารแขวนลอย (MLS) ที่มีความเข้มข้นสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญภายในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพมักจะอยู่ระหว่าง 8,000 ถึง 18,000 มก./ล. เมื่อเทียบกับ 2,000-4,000 มก./ล. ในระบบทั่วไป ความเข้มข้นของชีวมวลที่สูงขึ้นนี้หมายถึง:
การย่อยสลายทางชีวภาพที่ปรับปรุงแล้ว: มีจุลินทรีย์มากขึ้นในการบริโภคสารอินทรีย์ (BOD/COD) นำไปสู่การกำจัดมลพิษที่เร็วขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้น
รอยเท้าลดลง: ประสิทธิภาพการรักษาที่เพิ่มขึ้นช่วยให้ปริมาณเครื่องปฏิกรณ์ขนาดเล็กลงเพื่อให้ได้ความสามารถในการรักษาเดียวกัน
เวลาเก็บรักษากากตะกอนอีกต่อไป (SRT): เยื่อหุ้มเซลล์ยังคงรักษาชีวมวลไว้เพื่อให้มี SRT นานกว่าเวลาเก็บรักษาไฮดรอลิก (HRT) SRT ที่ยาวขึ้นส่งเสริมการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์เฉพาะที่เติบโตขึ้นและมีความสามารถในการย่อยสลายมลพิษที่ซับซ้อนและปรับปรุงลักษณะการตกตะกอนของกากตะกอน (แม้ว่าการตั้งถิ่นฐานจะไม่ได้ใช้โดยตรงสำหรับการแยก)
ลดการผลิตกากตะกอน: การดำเนินงานที่ SRTs ที่ยาวขึ้นโดยทั่วไปจะนำไปสู่การลดการผลิตตะกอนสุทธิลดต้นทุนการกำจัด
การกำจัดสารอาหาร (ไนโตรเจนและฟอสฟอรัส): MBRs มีประสิทธิภาพสูงในการกำจัดสารอาหารซึ่งมักจะมีประสิทธิภาพสูงกว่าระบบทั่วไปเนื่องจากความสามารถในการรักษาสภาพที่เหมาะสมสำหรับแบคทีเรียไนเตรต
การกำจัดไนโตรเจน: ประสบความสำเร็จผ่านการรวมกันของโซนแอโรบิกและ anoxic (หรือ anoxic/anaerobic) ในโซนแอโรบิกแอมโมเนียจะถูกแปลงเป็นไนไตรต์จากนั้นไนเตรต (ไนเตรท) ในเขต anoxic ในกรณีที่ไม่มีออกซิเจนและแหล่งที่มาของคาร์บอนที่มีอยู่ไนเตรตจะถูกแปลงเป็นก๊าซไนโตรเจน (denitrification) ซึ่งจะถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ MLS ที่สูงและการควบคุมออกซิเจนที่ละลายได้อย่างแม่นยำช่วยให้เกิดไนตริฟิเคชั่นและ denitrification ที่มีประสิทธิภาพ
การกำจัดฟอสฟอรัส: การกำจัดฟอสฟอรัสทางชีวภาพ (BPR) สามารถทำได้โดยการผสมผสานโซนแบบไม่ใช้ออกซิเจนซึ่งสิ่งมีชีวิตที่สะสมฟอสฟอรัส (PAOS) ดูดซับฟอสฟอรัสที่ละลายน้ำได้ภายใต้สภาวะที่ไม่ใช้ออกซิเจนแล้วปล่อยออกมาในสภาพแอโรบิก การกำจัดฟอสฟอรัสทางเคมี (เช่นการใช้ยาเกลือโลหะ) สามารถรวมเข้าด้วยกันได้อย่างง่ายดายมักจะเข้าสู่ถัง MBR โดยตรงหรือเป็นขั้นตอนหลังการรักษาด้วยเยื่อหุ้มเซลล์ทำให้มั่นใจได้ว่าการกำจัดฟอสฟอรัสทางเคมี
นี่คือขั้นตอนการแยกทางกายภาพที่แยกความแตกต่าง MBR จากการรักษาทางชีวภาพแบบดั้งเดิม
ภาพรวมกระบวนการแยก: สุราผสมที่ได้รับการบำบัดทางชีวภาพนั้นถูกนำมาสัมผัสกับพื้นผิวเมมเบรน แรงผลักดันโดยทั่วไปจะมีการดูดเล็กน้อย (สำหรับ MBRs ที่จมอยู่ใต้น้ำ) หรือความดัน (สำหรับ MBRs ภายนอก) ดึงน้ำสะอาด (ซึมผ่าน) ผ่านรูขุมขนขนาดเล็กของเมมเบรน สารแขวนลอย, แบคทีเรีย, ไวรัสและสารประกอบอินทรีย์น้ำหนักโมเลกุลสูงจะถูกเก็บรักษาไว้บนพื้นผิวเมมเบรนหรือภายในรูขุมขน อุปสรรคทางกายภาพนี้ช่วยให้มั่นใจว่าน้ำทิ้งที่ปราศจากของแข็งที่ถูกระงับและลดลงอย่างมากในเชื้อโรค
ฟลักซ์และความดัน transmembrane (TMP):
ฟลักซ์: หมายถึงปริมาตรของการซึมผ่านที่ผลิตต่อหน่วยของพื้นที่เมมเบรนต่อหน่วยเวลา (เช่น L/m²/ชม. หรือ LMH) มันเป็นตัวชี้วัดของผลผลิตของเมมเบรน ฟลักซ์ที่สูงขึ้นหมายถึงการบำบัดน้ำที่มีพื้นที่เมมเบรนน้อยลง
ความดัน Transmembrane (TMP): นี่คือความแตกต่างของความดันข้ามเมมเบรนที่ขับเคลื่อนกระบวนการกรอง มันเป็นแรงที่จำเป็นในการดึงน้ำผ่านเมมเบรน
ความสัมพันธ์: เมื่อดำเนินการกรองวัสดุจะสะสมบนพื้นผิวเมมเบรนและภายในรูขุมขนซึ่งนำไปสู่การเพิ่มความต้านทานต่อการไหล เพื่อรักษาฟลักซ์คงที่ TMP จะต้องเพิ่มขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป ในทางกลับกันหาก TMP คงที่ฟลักซ์จะลดลงเมื่อความเปรอะเปื้อนดำเนินไป การตรวจสอบความสัมพันธ์ระหว่างฟลักซ์และ TMP เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการทำความเข้าใจประสิทธิภาพของเมมเบรนและวัฏจักรการทำความสะอาดที่กำหนดเวลา การทำความสะอาดเป็นประจำ (ทางกายภาพและ/หรือเคมี) เป็นสิ่งจำเป็นในการควบคุมการเปรอะเปื้อนและรักษา TMP และฟลักซ์ที่ดีที่สุด
ในขณะที่น้ำทิ้ง MBR มีคุณภาพสูงเป็นพิเศษ แต่แอปพลิเคชันบางอย่างอาจต้องใช้การขัดเพิ่มเติม
การฆ่าเชื้อโรค: สำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการการกำจัดเชื้อโรคในระดับสูงมากเช่นนำกลับมาใช้ใหม่โดยตรงหรือปล่อยออกสู่น่านน้ำสันทนาการที่ละเอียดอ่อนอาจใช้การฆ่าเชื้อโรคเพิ่มเติม วิธีการฆ่าเชื้อโรคทั่วไป ได้แก่ :
การฆ่าเชื้อด้วยรังสีอัลตราไวโอเลต (UV): ใช้แสง UV เพื่อยับยั้งจุลินทรีย์ที่เหลืออยู่โดยการทำลาย DNA ของพวกเขา มันมีประสิทธิภาพไม่เหลือที่เหลือและมักจะได้รับการสนับสนุนสำหรับการใช้งานซ้ำ
คลอรีน/dechlorination: เกี่ยวข้องกับการเพิ่มสารประกอบคลอรีนเพื่อฆ่าเชื้อโรคตามด้วย dechlorination เพื่อกำจัดคลอรีนที่เหลือก่อนที่จะปล่อยหรือนำกลับมาใช้ใหม่
Ozonation: ใช้ก๊าซโอโซน (ออกซิแดนท์ที่ทรงพลัง) สำหรับการฆ่าเชื้อโรคและการกำจัด micropollutants
การขัด: สำหรับการใช้งานที่มีความเชี่ยวชาญสูงเช่นน้ำในกระบวนการอุตสาหกรรมหรือการใช้น้ำดื่มทางอ้อมซ้ำขั้นตอนการขัดเพิ่มเติมอาจจำเป็นต้องกำจัดสารปนเปื้อนที่ละลายอยู่ (เช่นเกลือ, สารประกอบอินทรีย์ติดตาม) สิ่งเหล่านี้อาจรวมถึง:
Reverse Osmosis (RO): กระบวนการเมมเบรนที่ดีมากที่กำจัดเกลือที่ละลายและสารปนเปื้อนอื่น ๆ ทั้งหมดทำให้เกิดน้ำ ultrapure น้ำทิ้ง MBR ทำหน้าที่เป็นก่อนการรักษาที่ยอดเยี่ยมสำหรับ RO ปกป้องเยื่อหุ้มเซลล์ RO จากการเปรอะเปื้อน
Nanofiltration (NF): กระบวนการของเมมเบรนหยาบกว่า RO แต่ดีกว่าการกรองแบบ Ultrafiltration ใช้สำหรับการกำจัดไอออนหลายชนิดและโมเลกุลอินทรีย์ขนาดใหญ่
การดูดซับคาร์บอนแบบเปิดใช้งาน: ใช้เพื่อกำจัดสารปนเปื้อนออร์แกนิกกลิ่นและสี
การแลกเปลี่ยนไอออน: สำหรับการกำจัดไอออนเฉพาะเป้าหมาย
ธรรมชาติแบบบูรณาการและความสามารถในการแยกขั้นสูงของเทคโนโลยี MBR นำเสนอข้อได้เปรียบมากมายเกี่ยวกับวิธีการบำบัดน้ำเสียทั่วไปทำให้เป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย
หนึ่งในข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดของระบบ MBR คือความสามารถในการผลิตน้ำทิ้งที่มีคุณภาพสูงเป็นพิเศษ
การกำจัดของแข็งและเชื้อโรคที่ถูกระงับ: ซึ่งแตกต่างจากระบบกากตะกอนที่เปิดใช้งานทั่วไปซึ่งพึ่งพาการตกตะกอนแรงโน้มถ่วง MBRS ใช้สิ่งกีดขวางเมมเบรนทางกายภาพ สิ่งกีดขวางนี้ยังคงมีของแข็งที่แขวนลอย (TSS) ได้อย่างมีประสิทธิภาพรวมถึงแบคทีเรียโปรโตซัวและไวรัสจำนวนมาก การแทรกซึมมีความชัดเจนและมีความขุ่นต่ำมากอย่างต่อเนื่อง การกรองในระดับสูงนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าน้ำที่ผ่านการบำบัดจะปราศจากฝุ่นละอองซึ่งอาจนำไปสู่การปนเปื้อนหรือกระบวนการดาวน์สตรีมอีกครั้ง
การประชุมมาตรฐานการปลดปล่อยที่เข้มงวด: คุณภาพน้ำทิ้งที่เหนือกว่าของ MBRs มักจะเกินความต้องการของใบอนุญาตการปล่อยมาตรฐาน สิ่งนี้มีความสำคัญมากขึ้นในภูมิภาคที่มีกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวดทำให้สิ่งอำนวยความสะดวกสามารถตอบสนองหรือเกินขีด จำกัด สำหรับความต้องการออกซิเจนทางชีวเคมี (BOD), ความต้องการออกซิเจนทางเคมี (COD), ของแข็งแขวนลอยทั้งหมด (TSS), ไนโตรเจนและฟอสฟอรัส ความสามารถนี้ให้การปฏิบัติตามสิ่งแวดล้อมและสามารถให้ความยืดหยุ่นในการปฏิบัติงานมากขึ้นสำหรับจุดจำหน่าย
พื้นที่เป็นสินค้าที่มีค่าโดยเฉพาะในเขตเมืองและสำหรับโรงงานอุตสาหกรรม เทคโนโลยี MBR นำเสนอประโยชน์การประหยัดพื้นที่อย่างมาก
เปรียบเทียบกับโรงบำบัดน้ำเสียทั่วไป: ระบบ MBR สามารถบรรลุความสามารถในการรักษาในพื้นที่ทางกายภาพที่เล็กลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับพืชกากตะกอนแบบทั่วไป นี่คือสาเหตุหลักมาจากสองปัจจัย:
การกำจัดคำสั่งรอง: เยื่อหุ้มเซลล์โดยตรงแทนที่ตัวชี้วัดรองที่มีขนาดใหญ่มากที่ใช้สำหรับการแยกของเหลวของเหลวในพืชทั่วไป
ความเข้มข้นของชีวมวลที่สูงขึ้น: MBRS ทำงานด้วยความเข้มข้นของมวลชีวภาพที่ใช้งานอยู่สูงกว่า (MLSs) ในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ ซึ่งหมายความว่าการรักษาทางชีวภาพมากขึ้นเกิดขึ้นในปริมาณถังขนาดเล็ก
ผลประโยชน์การประหยัดพื้นที่: รอยเท้าที่ลดลงนี้เป็นประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับ:
เขตเมือง: ที่ซึ่งที่ดินมีราคาแพงและหายาก
ติดตั้งพืชที่มีอยู่: อนุญาตให้มีการอัพเกรดความสามารถภายในขอบเขตของไซต์ที่มีอยู่
โรงงานอุตสาหกรรม: หากมีที่ดินที่มีอยู่อาจมี จำกัด หรือจำเป็นสำหรับกระบวนการผลิตหลัก
ระบบ MBR มีลักษณะโดยประสิทธิภาพการรักษาที่เพิ่มขึ้นในพารามิเตอร์หลายตัว
ความเข้มข้นของชีวมวลเพิ่มขึ้น: ดังที่ได้กล่าวไว้ความสามารถของเยื่อหุ้มเซลล์ในการรักษามวลชีวภาพทั้งหมดภายในเครื่องปฏิกรณ์ช่วยให้ความเข้มข้นของ MLSS สูงกว่าระบบทั่วไปหลายเท่า สิ่งนี้นำไปสู่:
อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่เร็วขึ้น: มีจุลินทรีย์มากขึ้นเพื่อทำลายมลพิษต่อปริมาณหน่วย
ปรับปรุงความต้านทานต่อแรงกระแทก: ประชากรจุลินทรีย์ที่มีขนาดใหญ่และแข็งแกร่งมากขึ้นสามารถจัดการกับการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันในคุณภาพหรือปริมาณที่มีอิทธิพล
เวลาเก็บรักษากากตะกอนอีกต่อไป (SRT): เมมเบรนช่วยให้ SRT ยาวมากซึ่งช่วยให้การเจริญเติบโตของแบคทีเรียไนเตรทที่เติบโตช้าและสิ่งมีชีวิตเฉพาะสำหรับการย่อยสลายมลพิษที่ซับซ้อนปรับปรุงการกำจัดสารอาหารโดยรวมและลดผลผลิตกากตะกอน
ลดการผลิตกากตะกอน: เนื่องจาก SRT ที่มีความยาวและการสลายอินทรียวัตถุที่มีประสิทธิภาพปริมาณของกากตะกอนส่วนเกินที่สร้างขึ้นโดย MBRs โดยทั่วไปจะต่ำกว่ากระบวนการกากตะกอนที่เปิดใช้งานทั่วไป สิ่งนี้แปลโดยตรงเป็นการจัดการกากตะกอนลดค่าใช้จ่ายและการกำจัดซึ่งอาจเป็นค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานที่สำคัญ
MBRS เสนอข้อดีหลายประการที่ช่วยให้การทำงานที่ง่ายขึ้นและมีเสถียรภาพมากขึ้น
การดำเนินการอัตโนมัติ: ระบบ MBR ที่ทันสมัยเป็นระบบอัตโนมัติสูงโดยมีระบบควบคุมขั้นสูงตรวจสอบพารามิเตอร์สำคัญเช่นความดันเมมเบรน (TMP) ฟลักซ์และออกซิเจนละลาย สิ่งนี้ช่วยให้ประสิทธิภาพที่ดีที่สุด, รอบการทำความสะอาดอัตโนมัติและความสามารถในการตรวจสอบระยะไกล
ลดการแทรกแซงของผู้ปฏิบัติงาน: ระบบอัตโนมัติระดับสูงและความเสถียรโดยธรรมชาติของกระบวนการ MBR หมายถึงการแทรกแซงด้วยตนเองแบบวันต่อวันน้อยกว่านั้นเป็นสิ่งจำเป็นจากผู้ประกอบการเมื่อเทียบกับพืชทั่วไป ในขณะที่ผู้ประกอบการที่มีทักษะยังคงมีความสำคัญต่อการกำกับดูแลและบำรุงรักษาระบบจะจัดการการปรับแต่งตามปกติจำนวนมากโดยอัตโนมัติโดยอัตโนมัติช่วยเพิ่มบุคลากรสำหรับงานอื่น ๆ และลดความเสี่ยงของความผิดพลาดของมนุษย์ การกำจัดปัญหาการปฏิบัติงานของ clarifier (เช่นการพะวงหรือฟอง) ยังช่วยลดความซับซ้อนของการจัดการรายวัน
คุณภาพที่น่าทึ่งของน้ำทิ้งที่ผลิตโดยระบบ MBR ควบคู่ไปกับการออกแบบขนาดกะทัดรัดและผลประโยชน์ในการดำเนินงานได้นำไปสู่การยอมรับอย่างกว้างขวางในหลายภาคส่วน จากการบำบัดน้ำเสียของเทศบาลไปจนถึงกระบวนการทางอุตสาหกรรมเฉพาะทางและการริเริ่มการใช้น้ำที่สำคัญยิ่งขึ้นเทคโนโลยี MBR ได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นรากฐานที่สำคัญของการจัดการน้ำที่ทันสมัย
การประยุกต์ใช้เทคโนโลยี MBR หลักและแพร่หลายมากที่สุดคือการรักษาน้ำเสียในประเทศ
การรักษาน้ำเสียในประเทศ: MBRs ได้รับความนิยมมากขึ้นสำหรับโรงบำบัดน้ำเสียของเทศบาล (WWTPS) โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเขตเมืองและชานเมืองที่มีความพร้อมใช้งานของที่ดินหรือที่มีกฎระเบียบที่เข้มงวดขึ้น พวกมันกำจัดสารอินทรีย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพของแข็งและเชื้อโรคจากน้ำเสียในครัวเรือนและเชิงพาณิชย์ผลิตน้ำทิ้งอย่างต่อเนื่องซึ่งสะอาดกว่าอย่างมีนัยสำคัญจากกระบวนการกากตะกอนแบบเปิดใช้งานทั่วไป สิ่งนี้นำไปสู่การลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมในการรับน้ำ
ปฏิบัติตามข้อกำหนดการใช้น้ำในเมือง: ด้วยการเติบโตของประชากรและความเครียดจากน้ำที่เพิ่มขึ้นเมืองต่างๆทั่วโลกกำลังมองหาน้ำเสียเป็นทรัพยากรที่มีค่ามากกว่าของเสีย น้ำทิ้ง MBR มีคุณภาพสูง (ความขุ่นต่ำแทบไม่มีของแข็งที่ถูกระงับและการกำจัดเชื้อโรคสูง) เหมาะอย่างยิ่งในฐานะอาหารสำหรับกระบวนการบำบัดขั้นสูงเพิ่มเติมสำหรับการใช้น้ำซ้ำ ซึ่งรวมถึง แต่ไม่ จำกัด เพียงการชลประทานของสวนสาธารณะสนามกอล์ฟและพื้นที่เกษตรกรรมรวมถึงน้ำกระบวนการอุตสาหกรรมและการเติมน้ำแข็ง
น้ำเสียอุตสาหกรรมมักจะมีความเข้มข้นสูงของมลพิษที่เฉพาะเจาะจงของมลพิษที่เฉพาะเจาะจงโหลดที่ผันผวนและองค์ประกอบทางเคมีที่ท้าทาย MBRS นำเสนอโซลูชันที่แข็งแกร่งและปรับตัวได้สำหรับสตรีมที่ซับซ้อนเหล่านี้
การประยุกต์ใช้ในอาหารและเครื่องดื่มเวชภัณฑ์สิ่งทอและอุตสาหกรรมเคมี:
อาหารและเครื่องดื่ม: น้ำเสียจากการแปรรูปอาหารและเครื่องดื่มมักจะมีปริมาณอินทรีย์สูงไขมันน้ำมันและไขมัน (หมอก) MBRS จัดการกับโหลดเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพช่วยให้สอดคล้องกับขีด จำกัด การปล่อยหรือแม้แต่การผลิตน้ำที่เหมาะสมสำหรับการใช้ซ้ำภายใน (เช่นการล้าง, ฟีดหม้อไอน้ำ)
เภสัชกรรม: น้ำเสียทางเภสัชกรรมสามารถมีสารประกอบอินทรีย์ที่ซับซ้อนและบางครั้งรวมถึงส่วนผสมยาที่ใช้งาน (APIs) MBRS ซึ่งมีเวลาในการเก็บรักษากากตะกอนที่ยาวนานและชีวมวลที่เสถียรมีประสิทธิภาพในการย่อยสลายสารประกอบเหล่านี้และผลิตน้ำทิ้งคุณภาพสูงลดการปล่อยสารเคมีที่มีศักยภาพ
สิ่งทอ: น้ำเสียสิ่งทอมักจะมีสีสูงและมีสีย้อมและสารเคมีต่างๆ MBRs สามารถกำจัดสีและสารพิษอินทรีย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพช่วยในการปฏิบัติตามและอาจช่วยให้น้ำกลับมาใช้ใหม่ภายในกระบวนการย้อมสีหรือสำหรับการใช้งานที่ไม่สามารถใช้งานได้อื่น ๆ
อุตสาหกรรมเคมี: พืชเคมีผลิตลำธารน้ำเสียที่หลากหลายและเป็นอันตราย ธรรมชาติที่แข็งแกร่งของ MBRs โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้เยื่อหุ้มเซลล์พอลิเมอร์หรือเซรามิกที่ทนต่อเคมีได้ช่วยให้สามารถรักษาน้ำทิ้งที่ท้าทายได้มักจะลดความจำเป็นในการกำจัดนอกสถานที่
การกำจัดมลพิษเฉพาะ: นอกเหนือจากการกำจัดของแข็งอินทรีย์และสารแขวนลอยทั่วไป MBRs มีความเชี่ยวชาญในการกำหนดเป้าหมายมลพิษเฉพาะ ความสามารถของพวกเขาในการรักษาประชากรจุลินทรีย์ที่มีความหลากหลายและเข้มข้นสูงช่วยให้การย่อยสลายสารอินทรีย์ recalcitrant และไนตริฟิเคชัน/denitrification ที่มีประสิทธิภาพสำหรับการกำจัดไนโตรเจนซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับน้ำทิ้งอุตสาหกรรมจำนวนมาก เมื่อรวมกับกระบวนการอื่น ๆ (เช่นคาร์บอนที่เปิดใช้งานแบบผง) MBRS สามารถจัดการกับสารปนเปื้อนที่เกิดขึ้นใหม่เช่น micropollutants
ในขณะที่ MBRS บำบัดน้ำเสียเป็นหลักคุณภาพน้ำทิ้งของพวกเขาทำให้พวกเขาเป็นขั้นตอนการบำบัดล่วงหน้าที่ยอดเยี่ยมสำหรับระบบที่มีจุดประสงค์เพื่อผลิตน้ำดื่มโดยเฉพาะจากแหล่งน้ำที่บกพร่องหรือแผนการทำให้บริสุทธิ์น้ำขั้นสูง
MBR เป็นก่อนการรักษาสำหรับ reverse Osmosis: เมื่อเป้าหมายสูงสุดคือการผลิตน้ำที่มีคุณภาพดื่ม (หรือสูงกว่าสำหรับการใช้งานอุตสาหกรรมที่พิเศษ), Reverse Osmosis (RO) มักเป็นเทคโนโลยีที่เลือกสำหรับการกำจัดเกลือและสารปนเปื้อนที่ละลาย อย่างไรก็ตามเยื่อหุ้มเซลล์มีความอ่อนไหวอย่างมากต่อการเปรอะเปื้อนโดยของแข็งที่ถูกระงับสารอินทรีย์และจุลินทรีย์ น้ำทิ้ง MBR ซึ่งเป็นอิสระจาก Foulants เหล่านี้ทำหน้าที่เป็นฟีดที่เหมาะสำหรับระบบ RO การรวมกันของ MBR-RO นี้จะขยายอายุการใช้งานของเยื่อหุ้มเซลล์ RO อย่างมีนัยสำคัญลดความถี่การทำความสะอาดและลดต้นทุนการดำเนินงานโดยรวมซึ่งทำให้การทำให้บริสุทธิ์น้ำขั้นสูงสามารถใช้งานได้ทางเศรษฐกิจมากขึ้น
ผลิตน้ำดื่มคุณภาพสูง: ในรูปแบบการใช้ซ้ำทางอ้อม (IPR) หรือแผนการใช้ซ้ำการใช้ยาเสพติดโดยตรง (DPR) ระบบ MBR-RO มักตามด้วยกระบวนการออกซิเดชั่นขั้นสูง (AOP) อยู่ในระดับแนวหน้าของการผลิตน้ำที่ตรงตามหรือสูงกว่ามาตรฐานน้ำดื่มที่เข้มงวด สิ่งนี้ช่วยให้ชุมชนสามารถเพิ่มแหล่งน้ำดื่มของพวกเขาโดยใช้น้ำเสียที่ผ่านการบำบัดซึ่งมีส่วนสำคัญต่อความมั่นคงทางน้ำ
ความสามารถของ MBRs ในการผลิตน้ำทิ้งที่มีคุณภาพสูงและฆ่าเชื้อโดยตรงวางตำแหน่งพวกเขาเป็นเทคโนโลยีสำคัญสำหรับการใช้น้ำและการรีไซเคิลการรีไซเคิลที่หลากหลายลดการพึ่งพาแหล่งน้ำจืด
การชลประทาน: น้ำทิ้ง MBR ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการชลประทานแบบไม่ จำกัด ของพืชผลการเกษตรสนามกอล์ฟภูมิทัศน์สาธารณะและพื้นที่ที่อยู่อาศัย ของแข็งที่ถูกระงับต่ำและการนับเชื้อโรคลดความเสี่ยงต่อสุขภาพและป้องกันการอุดตันของระบบชลประทาน
การระบายความร้อนในอุตสาหกรรม: หลายอุตสาหกรรมต้องการน้ำปริมาณมากสำหรับหอคอยระบายความร้อนและดำเนินการระบายความร้อน น้ำที่ผ่านการบำบัดด้วย MBR สามารถชดเชยความต้องการน้ำแต่งหน้าสดลดต้นทุนการดำเนินงานและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ศักยภาพการเปรอะเปื้อนต่ำของน้ำทิ้ง MBR นั้นเป็นประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน
การนำกลับมาใช้ซ้ำทางอ้อม: สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการแนะนำน้ำเสียที่ได้รับการบำบัดอย่างสูงในบัฟเฟอร์สิ่งแวดล้อมเช่นน้ำแข็งน้ำใต้ดินหรืออ่างเก็บน้ำน้ำผิวดินก่อนที่จะสกัดและบำบัดโดยโรงงานน้ำดื่ม ระบบ MBR เป็นองค์ประกอบที่สำคัญในวิธีการหลายแบบสำหรับแผนการดังกล่าวเพื่อให้มั่นใจว่าคุณภาพของน้ำเข้าสู่บัฟเฟอร์สิ่งแวดล้อม MBR ที่มีคุณภาพสูงจะลดความเสี่ยงต่อสิ่งแวดล้อมและแหล่งน้ำดื่มในอนาคต
ในขณะที่เทคโนโลยี MBR ให้ประโยชน์มากมาย แต่ก็ไม่ได้มีความท้าทาย การทำความเข้าใจข้อ จำกัด เหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการออกแบบการทำงานและการบำรุงรักษาระบบ MBR ที่ประสบความสำเร็จ
การเปรอะเปื้อนของเมมเบรนยังคงเป็นความท้าทายในการดำเนินงานที่สำคัญที่สุดในระบบ MBR มันหมายถึงการสะสมของวัสดุต่าง ๆ บนพื้นผิวเมมเบรนหรือภายในรูขุมขนซึ่งนำไปสู่การลดลงของฟลักซ์แทรกซึมและการเพิ่มขึ้นของความดันเมมเบรน (TMP)
ประเภทของการเปรอะเปื้อน (อินทรีย์, อนินทรีย์, ชีวภาพ):
การเปรอะเปื้อนอินทรีย์: เกิดจากการสะสมและการดูดซับของสารประกอบอินทรีย์ที่ละลายน้ำได้ (เช่นโปรตีนโพลีแซคคาไรด์สารฮิวมิกและไขมันน้ำมันและไขมัน - หมอก) จากน้ำเสียบนพื้นผิวเมมเบรนและรูขุมขน สารเหนียวเหล่านี้สร้าง "ชั้นเค้ก" หรือรูขุมขนบล็อกเพิ่มความต้านทานไฮดรอลิกอย่างมีนัยสำคัญ
การเปรอะเปื้อนอนินทรีย์ (การปรับขนาด): เกิดขึ้นเมื่อเกลืออนินทรีย์ละลาย (เช่นแคลเซียมคาร์บอเนต, แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์, ซิลิกาและเหล็กตกตะกอน) เกินขีด จำกัด การละลายของพวกเขาและตกตะกอนลงบนพื้นผิวเมมเบรนโดยตรง รูปแบบนี้เป็นเลเยอร์ผลึกที่ยากและยากที่จะลบออก
การเปรอะเปื้อนชีวภาพ (biofouling): เกี่ยวข้องกับการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ (แบคทีเรีย, เชื้อรา, สาหร่าย) บนพื้นผิวเมมเบรนทำให้เป็นแผ่นฟิล์มชีวภาพที่ลื่นไหล แผ่นชีวะเหล่านี้ไม่เพียง แต่เพิ่มความต้านทานต่อไฮดรอลิกเท่านั้น แต่ยังสามารถขับถ่ายสารโพลีเมอร์นอกเซลล์ (EPS) ที่ช่วยเพิ่มการปนเปื้อนอินทรีย์และทนต่อการกำจัด
การเปรอะเปื้อนคอลลอยด์: ผลลัพธ์จากการสะสมของอนุภาคที่ไม่ติดตั้ง (เช่นดินเหนียว, ตะกอน, ไฮดรอกไซด์โลหะ) ที่สะสมบนพื้นผิวเมมเบรนหรือลอดจ์ในรูขุมขน
ปัจจัยที่มีผลต่อการเปรอะเปื้อน: Fouling เป็นปรากฏการณ์ที่ซับซ้อนซึ่งได้รับอิทธิพลจากปัจจัยมากมาย:
ลักษณะน้ำเสีย: ความเข้มข้นสูงของของแข็งแขวนลอยสารอินทรีย์สารอาหารและไอออนอนินทรีย์เฉพาะที่มีอิทธิพลสามารถทำให้รุนแรงขึ้นได้
เงื่อนไขการดำเนินงาน: อัตราฟลักซ์สูงการเติมอากาศไม่เพียงพอ (สำหรับการขัดสีใน MBRs ที่จมอยู่ใต้น้ำ) เวลาเก็บรักษาไฮดรอลิกสั้น (HRT) และคุณสมบัติสุราผสมที่ไม่แน่นอน (เช่นความผันผวนของค่า pH ความสามารถในการกรองกากตะกอนที่ไม่ดี)
คุณสมบัติเมมเบรน: วัสดุ (hydrophobicity/hydrophilicity), ขนาดรูขุมขน, ประจุพื้นผิวและความขรุขระของเมมเบรนเองสามารถมีอิทธิพลต่อความไวต่อการเปรอะเปื้อน
แม้จะได้รับประโยชน์ระยะยาว แต่ทุนเริ่มต้นและค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานอย่างต่อเนื่องของระบบ MBR อาจสูงกว่าวิธีการรักษาแบบดั้งเดิม
ต้นทุนการลงทุนเบื้องต้น: โดยทั่วไปแล้วระบบ MBR จะเกี่ยวข้องกับค่าใช้จ่ายเริ่มต้นที่สูงขึ้นเมื่อเทียบกับพืชกากตะกอนแบบดั้งเดิมซึ่งส่วนใหญ่เกิดจาก:
โมดูลเมมเบรนราคา: เมมเบรนเองเป็นองค์ประกอบสำคัญของต้นทุนเงินทุน
อุปกรณ์พิเศษ: MBRS ต้องการปั๊มพิเศษเครื่องเป่าลมสำหรับการขัดถูเมมเบรนและระบบควบคุมขั้นสูงเพิ่มการลงทุนเริ่มต้น
ข้อกำหนดก่อนการรักษา: ความจำเป็นในการคัดกรองที่ดีขึ้นและบางครั้งขั้นตอนการรักษาล่วงหน้าเพิ่มเติมเพื่อป้องกันเยื่อหุ้มเซลล์สามารถเพิ่มค่าใช้จ่ายล่วงหน้าได้
อย่างไรก็ตามเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องทราบว่าบางครั้งการลดลงของรอยเท้าอาจชดเชยค่าใช้จ่ายในการซื้อที่ดินในพื้นที่ที่มีประชากรหนาแน่น
ต้นทุนการดำเนินงาน (พลังงาน, สารเคมี):
การใช้พลังงาน: โดยทั่วไป MBRs มีความเข้มข้นของพลังงานมากกว่าระบบทั่วไปโดยมีการเติมอากาศ (ทั้งสำหรับกิจกรรมทางชีวภาพและการขัดข้องของเมมเบรน) เป็นผู้บริโภคพลังงานที่ใหญ่ที่สุดมักคิดเป็น 50-70% ของความต้องการพลังงานทั้งหมด การสูบฉีดแบบแทรกซึมยังมีส่วนช่วยในการใช้พลังงาน
ต้นทุนทางเคมี: ในขณะที่ MBRs ลดการผลิตกากตะกอนพวกเขามีค่าใช้จ่ายสำหรับสารเคมีที่ใช้ในการทำความสะอาดเมมเบรน (เช่นคลอรีนกรดอัลคาลิส) และบางครั้งสำหรับการกำจัดฟอสฟอรัสเคมีหรือการปรับค่า pH
การเปลี่ยนเมมเบรน: เมมเบรนมีอายุการใช้งานที่ จำกัด (โดยปกติจะ 5-10 ปีขึ้นอยู่กับการดำเนินงาน) และการเปลี่ยนเป็นระยะของพวกเขาแสดงถึงค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานที่เกิดขึ้นซ้ำอย่างมีนัยสำคัญ
การรักษาความสมบูรณ์ทางกายภาพของเยื่อหุ้มเซลล์เป็นสิ่งสำคัญยิ่งเพื่อให้มั่นใจว่าคุณภาพน้ำทิ้ง
ศักยภาพสำหรับความเสียหายของเมมเบรน: เมมเบรนโดยเฉพาะอย่างยิ่งเส้นใยกลวงสามารถไวต่อความเสียหายทางกายภาพจาก:
อนุภาคขัด: การรักษาล่วงหน้าไม่เพียงพอซึ่งนำไปสู่การปรากฏตัวของอนุภาคที่คมชัดหรือมีฤทธิ์กัดกร่อนในสุราผสม
ความเครียดเชิงกลมากเกินไป: แรงกดดันการดูดสูง, การกำจัดตัวออกจากอากาศที่ก้าวร้าวหรือการจัดการที่ไม่เหมาะสมในระหว่างการติดตั้งหรือบำรุงรักษาสามารถนำไปสู่การแตกของเส้นใยหรือการฉีกขาดของแผ่น
การย่อยสลายทางเคมี: การสัมผัสกับสารเคมีทำความสะอาดที่ก้าวร้าวมากเกินไปหรือความเข้มข้นของสารออกซิแดนท์สูงในช่วงเวลาที่ยาวนานสามารถลดลงของวัสดุเมมเบรน
การตรวจสอบและบำรุงรักษา: เพื่อลดความเสี่ยงของความเสียหายของเมมเบรนและตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณภาพน้ำทิ้งที่สอดคล้องกันการตรวจสอบอย่างเข้มงวดและโปรโตคอลการบำรุงรักษาเป็นสิ่งจำเป็น:
การตรวจสอบออนไลน์: การตรวจสอบอย่างต่อเนื่องของความขุ่นแบบแทรกซึม, ความดัน transmembrane (TMP) และฟลักซ์สามารถให้ข้อบ่งชี้ทันทีของการละเมิดในความสมบูรณ์ของเมมเบรน การเพิ่มขึ้นอย่างฉับพลันของความขุ่นที่ซึมผ่านเป็นธงสีแดง
การทดสอบความสมบูรณ์: การทดสอบความสมบูรณ์แบบปกติเช่นการทดสอบการสลายตัวของแรงดัน (PDT) หรือการทดสอบจุดฟองจะดำเนินการเพื่อตรวจจับการรั่วไหลเล็ก ๆ หรือการแตกของเส้นใยก่อนที่พวกเขาจะส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อคุณภาพน้ำทิ้ง การทดสอบเหล่านี้เกี่ยวข้องกับแรงดันโมดูลเมมเบรนด้วยอากาศและการตรวจสอบสำหรับการลดลงของแรงดันซึ่งบ่งบอกถึงการรั่วไหล
การตรวจสอบด้วยภาพ: การตรวจสอบด้วยภาพเป็นระยะของโมดูลเมมเบรนสามารถช่วยระบุสัญญาณที่มองเห็นได้ของความเสียหายหรือการเปรอะเปื้อนมากเกินไป
ซ่อมแซม/เปลี่ยน: เส้นใยหรือโมดูลที่เสียหายจะต้องได้รับการซ่อมแซมทันที (เช่นโดยการเสียบเส้นใยที่หัก) หรือแทนที่เพื่อรักษาประสิทธิภาพของระบบและคุณภาพน้ำทิ้ง
การบำรุงรักษาที่มีประสิทธิภาพและการทำความสะอาดในเวลาที่เหมาะสมมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพการทำงานที่ยั่งยืนอายุยืนและความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจของเยื่อหุ้มเซลล์ MBR หากไม่มีระบบการทำความสะอาดที่เข้มงวดเมมเบรนจะทำให้ระบบไม่สามารถใช้งานได้อย่างรวดเร็ว
การตรวจสอบทุกวันและรายสัปดาห์และมาตรการทางกายภาพที่เรียบง่ายเป็นกระดูกสันหลังของการบำรุงรักษา MBR
การตรวจสอบ TMP และฟลักซ์: การตรวจสอบอย่างต่อเนื่องของความดัน transmembrane (TMP) และการซึมผ่านฟลักซ์เป็นตัวบ่งชี้การปฏิบัติงานที่สำคัญที่สุดสำหรับระบบ MBR
เทรนด์ TMP: ภายใต้การดำเนินการปกติ TMP จะค่อยๆเพิ่มขึ้นเมื่อชั้นที่ไม่รุนแรงและกลับด้านได้จะถูกสร้างขึ้น การเพิ่มขึ้นอย่างมากหรืออย่างฉับพลันของ TMP หมายถึงการเปรอะเปื้อนอย่างรวดเร็วซึ่งบ่งชี้ว่าจำเป็นต้องมีการทำความสะอาดหรือแก้ไขปัญหาที่เข้มข้นยิ่งขึ้น
แนวโน้มฟลักซ์: การรักษาฟลักซ์ที่มั่นคงเป็นกุญแจสำคัญ การลดลงของฟลักซ์ที่ TMP คงที่หรือไม่สามารถรักษาฟลักซ์เป้าหมายได้ส่งสัญญาณการเปรอะเปื้อนและความจำเป็นในการดำเนินการ
ผู้ประกอบการใช้แนวโน้มเหล่านี้เพื่อกำหนดรอบการทำความสะอาดรอบและประเมินประสิทธิภาพของพวกเขา ข้อมูลในอดีตที่ได้รับความนิยมช่วยให้การบำรุงรักษาทำนายและการเพิ่มประสิทธิภาพของความถี่ทำความสะอาด
การตรวจสอบด้วยภาพ: การตรวจสอบภาพปกติของโมดูลเมมเบรนและเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพเป็นสิ่งจำเป็น ซึ่งรวมถึง:
การกระจายตัวของอากาศ: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเครื่องกระจายอากาศใต้เยื่อหุ้มเซลล์กำลังให้การขัดทางอากาศที่สม่ำเสมอและแข็งแรงเพื่อกำจัดอย่างมีประสิทธิภาพจากพื้นผิวเมมเบรน diffusers ที่ถูกบล็อกสามารถนำไปสู่การเปรอะเปื้อนที่มีการแปล
พื้นผิวเมมเบรน: กำลังมองหาการสะสมตะกอนที่มองเห็นได้การเติบโตทางชีวภาพหรือสัญญาณของความเสียหายทางกายภาพบนเส้นใยเมมเบรนหรือแผ่น
สุขภาพเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ: การสังเกตสุราผสมสำหรับสัญญาณของการเกิดฟองการพะวงหรือสีที่ผิดปกติซึ่งอาจบ่งบอกถึงกระบวนการทางชีวภาพที่ไม่ดีต่อสุขภาพที่ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของเมมเบรน
การเพิ่มประสิทธิภาพการเติมอากาศ: นอกเหนือจากการกัดเซาะแล้วการเติมอากาศจะต้องได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับกิจกรรมทางชีวภาพ (ให้ออกซิเจนกับจุลินทรีย์) และการทำความสะอาดเมมเบรน อัตราการไหลของอากาศที่เหมาะสมและการกระจายตัวป้องกันการก่อตัวของชั้นเค้กที่หนาแน่นและไม่สามารถย้อนกลับได้บนพื้นผิวเมมเบรนทำให้มั่นใจได้ว่าการปลดปล่อยอนุภาคที่แนบมาอย่างต่อเนื่องอย่างต่อเนื่อง
วิธีการทำความสะอาด MBR มักจะถูกจัดหมวดหมู่ด้วยความเข้มและความถี่ของพวกเขาตั้งแต่การทำความสะอาดทางกายภาพเป็นประจำไปจนถึงการแทรกแซงทางเคมีที่ก้าวร้าวมากขึ้น
การล้างย้อนกลับ (หรือ backflushing):
คำอธิบาย: นี่เป็นวิธีการทำความสะอาดที่พบบ่อยที่สุดและก้าวร้าวน้อยที่สุด มันเกี่ยวข้องกับการย้อนกลับการไหลของการแทรกซึมผ่านเยื่อหุ้มเซลล์โดยย่อผลักดันฟาล์วที่สะสมออกมาจากพื้นผิวเมมเบรนและกลับเข้าไปในสุราผสม สำหรับ MBR ที่จมอยู่ใต้น้ำสิ่งนี้มักจะเกี่ยวข้องกับการใช้แรงดันบวกเล็กน้อยของน้ำแทรกซึมที่สะอาด (หรือบางครั้งน้ำทิ้งที่ได้รับการบำบัด) จากด้านใน (ด้านข้าง) ไปยังด้านนอก (ด้านสุราผสม) ของเยื่อหุ้มเซลล์ การกำจัดสิ่งสกปรกทางอากาศมักจะดำเนินต่อไปในระหว่างการล้างย้อนกลับเพื่อช่วยในการปลด
ความถี่และประสิทธิผล: การล้างย้อนกลับจะดำเนินการบ่อยครั้งทุก ๆ 10-20 นาทีเป็นระยะเวลา 30-60 วินาที มันมีประสิทธิภาพสูงในการกำจัดกติกาที่หลวมกลับด้าน (เช่นเมมเบรนแบบไดนามิกหรืออนุภาคที่ดูดซับเบา ๆ ) และรักษาฟลักซ์ที่ค่อนข้างเสถียรในระหว่างการทำงานปกติ ถือว่าเป็นวิธีการทำความสะอาดทางกายภาพ
backwashing ที่ได้รับการปรับปรุงทางเคมี (CEB):
คำอธิบาย: CEB เป็นวิธีการทำความสะอาดทางกายภาพที่เข้มข้นยิ่งขึ้นซึ่งมีการเพิ่มความเข้มข้นของสารเคมีในการทำความสะอาดลงในน้ำอัดลม สารละลายทางเคมีจะถูกพัลส์ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์หรือได้รับอนุญาตให้แช่ในช่วงเวลาสั้น ๆ ก่อนที่จะถูกล้างออก สิ่งนี้รวมการกำจัดทางกายภาพของการล้างย้อนกลับกับการกระทำทางเคมีของการละลายหรือกระจายตัวออกจากกัน
การใช้สารเคมีเพื่อปรับปรุงการล้างย้อนกลับ: โดยทั่วไปแล้ว CEB จะใช้สารออกซิแดนท์เช่นโซเดียมไฮโปคลอไรต์ (NACLO) สำหรับการทำผิดกติกาอินทรีย์และชีวภาพหรือกรด (เช่นกรดซิตริก) สำหรับการปรับขนาดอนินทรีย์ ความเข้มข้นของสารเคมีต่ำกว่าการทำความสะอาดทางเคมีเต็มรูปแบบและเวลาสัมผัสจะสั้นลง
ความถี่และประสิทธิผล: CEB จะดำเนินการน้อยกว่า backwashes มาตรฐานโดยปกติวันละครั้งเป็นวันละครั้งขึ้นอยู่กับอัตราการเปรอะเปื้อน พวกเขามีประสิทธิภาพในการกำจัดสิ่งที่ถาวรมากขึ้น
การทำความสะอาดสารเคมี (สะอาดในสถานที่-CIP):
คำอธิบาย: CIP เป็นวิธีการทำความสะอาดที่ก้าวร้าวและบ่อยขึ้นที่ออกแบบมาเพื่อเรียกคืนการซึมผ่านของเมมเบรนเมื่อการล้างข้อมูลทางกายภาพและทางเคมีไม่เพียงพออีกต่อไป มันเกี่ยวข้องกับการแยกโมดูลเมมเบรนหรือธนาคารระบายเหล้าผสมแล้วหมุนเวียนสารละลายทำความสะอาดเคมีเข้มข้นผ่านโมดูลเป็นระยะเวลานาน (ชั่วโมงถึงข้ามคืน)
ประเภทของสารทำความสะอาด (กรด, อัลคาลิส, ออกซิแดนท์):
น้ำยาทำความสะอาดอัลคาไลน์ (เช่นโซเดียมไฮโปคลอไรต์ - Naclo, โซเดียมไฮดรอกไซด์ - NaOH): มีประสิทธิภาพสูงในการละลายและกระจายสารอินทรีย์ (โปรตีน, โพลีแซคคาไรด์, สารฮิวมิก) และภาพยนตร์ชีวภาพ Naclo ยังทำหน้าที่เป็นยาฆ่าเชื้อ
น้ำยาทำความสะอาดที่เป็นกรด (เช่นกรดซิตริกกรดออกซาลิกกรดไฮโดรคลอริก - HCl): ส่วนใหญ่ใช้ในการละลายสการ์อนินทรีย์ (เช่นแคลเซียมคาร์บอเนต, แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์, เหล็กตกตะกอน)
น้ำยาทำความสะอาดเฉพาะทางอื่น ๆ : ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบที่ไม่เหมาะสมโดยเฉพาะสารเคมีอื่น ๆ เช่นเอนไซม์ (สำหรับสารประกอบอินทรีย์เฉพาะ) สารลดแรงตึงผิวหรือสูตรที่เป็นกรรมสิทธิ์อาจถูกนำมาใช้
การทำความสะอาดโปรโตคอล: CIP มักจะเกี่ยวข้องกับลำดับของขั้นตอน:
การแยกและระบาย: โมดูลเมมเบรนถูกนำไปออฟไลน์และระบายน้ำผสม
ล้าง: ล้างด้วยการแทรกซึมเพื่อกำจัดของแข็งที่หลวม
การแช่สารเคมี/การหมุนเวียน: สารละลายทำความสะอาดที่เหมาะสม (กรดหรืออัลคาไลน์มักจะตามลำดับ) และได้รับอนุญาตให้แช่หรือหมุนเวียนอย่างต่อเนื่องผ่านโมดูลเมมเบรนตามระยะเวลาและอุณหภูมิที่ระบุ (มักจะยกระดับเพื่อเพิ่มการทำความสะอาด)
ล้าง: การล้างอย่างละเอียดด้วยน้ำสะอาดเป็นสิ่งสำคัญหลังจากการทำความสะอาดทางเคมีเพื่อกำจัดสารเคมีทั้งหมด
กลับไปที่บริการ: โมดูลจะถูกส่งกลับไปยังบริการบ่อยครั้งด้วยขั้นตอนการเริ่มต้นที่ตรวจสอบ
ความถี่และประสิทธิผล: CIPS ดำเนินการน้อยกว่ามากโดยทั่วไปเดือนละครั้งทุกสองสามเดือนหรือตามที่กำหนดโดยแนวโน้ม TMP ถึงเกณฑ์ที่ตั้งไว้ล่วงหน้า พวกเขามีประสิทธิภาพสูงในการฟื้นฟูส่วนสำคัญของการซึมผ่านดั้งเดิมของเมมเบรนกำจัดความดื้อรั้นที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ซึ่งสะสมอยู่ตลอดเวลา
การทำความสะอาดแบบออฟไลน์ (การทำความสะอาดนอกสถานที่-COP): ในสถานการณ์ที่เปรอะเปื้อนอย่างรุนแรงหรือสำหรับการทำความสะอาดอย่างลึกซึ้งเป็นระยะโมดูลเมมเบรนอาจถูกลบออกจากถังและแช่หรือทำความสะอาดในถังทำความสะอาดนอกสถานที่โดยเฉพาะ สิ่งนี้ช่วยให้สารเคมีที่ก้าวร้าวมากขึ้นอุณหภูมิที่สูงขึ้นหรือใช้เวลานานกว่าและสามารถมีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโมดูลที่เปรอะเปื้อนอย่างหนัก
ในขณะที่ข้อได้เปรียบทางทฤษฎีและกลไกการดำเนินงานของเทคโนโลยี MBR นั้นน่าสนใจ แต่ผลกระทบที่แท้จริงนั้นแสดงให้เห็นได้ดีที่สุดผ่านการใช้งานจริงในโลกแห่งความเป็นจริง กรณีศึกษาเหล่านี้เน้นความเก่งกาจและประสิทธิผลของ MBRs ในระดับและแอพพลิเคชั่นที่แตกต่างกันซึ่งนำเสนอข้อมูลเชิงลึกที่มีค่าเกี่ยวกับประสิทธิภาพและบทเรียนที่ได้เรียนรู้
ที่นี่เราจะสำรวจตัวอย่างสมมุติสองสามข้อที่แสดงถึงแอปพลิเคชัน MBR ทั่วไปและสำคัญ เมื่อคุณเขียนบทความจริงของคุณคุณจะต้องค้นหากรณีศึกษาเฉพาะที่เผยแพร่พร้อมข้อมูลคอนกรีต
ตัวอย่างที่ 1: การบำบัดน้ำเสียเทศบาลในเมืองสำหรับการใช้น้ำซ้ำ
สถานที่/โครงการ: ลองนึกภาพ "โครงการ Reclaim Aquacity" ในเมืองชายฝั่งที่มีประชากรหนาแน่น (เช่นที่ไหนสักแห่งที่ประสบกับความขาดแคลนน้ำเช่นบาร์เซโลนาสิงคโปร์หรือบางส่วนของแคลิฟอร์เนีย)
แก้ไขปัญหา: เมืองต้องเผชิญกับความต้องการน้ำที่เพิ่มขึ้นทรัพยากรน้ำจืดที่ลดลงและขีด จำกัด การปล่อยที่เข้มงวดสำหรับโรงบำบัดน้ำเสียทั่วไป (WWTP) โรงงานที่มีอยู่ก็ใกล้จะถึงขีดความสามารถและครอบครองที่ดินในเมืองที่มีค่า
วิธีแก้ปัญหา MBR: สิ่งอำนวยความสะดวก MBR ใหม่ที่รวมศูนย์ถูกสร้างขึ้นออกแบบมาเพื่อบำบัด 50,000 m³/วัน (ประมาณ 13.2 Mgd) ของน้ำเสียเทศบาล ระบบใช้เยื่อหุ้มโพลีเมอร์ (PVDF) ที่จมอยู่ใต้น้ำ จากนั้นน้ำทิ้ง MBR ที่มีคุณภาพสูงนั้นได้รับการบำบัดด้วยการฆ่าเชื้อ UV และส่วนเล็ก ๆ โดย reverse Osmosis สำหรับน้ำในกระบวนการอุตสาหกรรมและการใช้ซ้ำทางอ้อม
ข้อมูลประสิทธิภาพ:
คุณภาพน้ำทิ้ง: ทำได้อย่างต่อเนื่อง TSS <1 mg/L, BOD <3 mg/L, ไนโตรเจนทั้งหมด <5 mg/L และการกำจัด Fecal Coliforms อย่างสมบูรณ์ ความขุ่นมักจะน้อยกว่า 0.1 NTU
การลดรอยเท้า: แทนที่ระบบทั่วไปขนาด 3 เท่าทำให้มีที่ดินที่สำคัญสำหรับการใช้งานสาธารณะ
นำน้ำกลับมาใช้ใหม่: เปิดใช้งานเมืองเพื่อชดเชยความต้องการน้ำที่ไม่สามารถเติมเงินได้ 30% และมีส่วนช่วยในการเติมน้ำแข็งเพื่อเพิ่มความมั่นคงของน้ำ
กุญแจสำคัญ: แสดงให้เห็นถึงความสามารถของ MBR ในการจัดการกับการไหลของเทศบาลขนาดใหญ่ในขณะที่ให้น้ำทิ้งคุณภาพสูงที่เหมาะสมสำหรับการใช้ซ้ำขั้นสูงพร้อมกับประโยชน์ในการประหยัดพื้นที่อย่างมีนัยสำคัญในสภาพแวดล้อมในเมือง
ตัวอย่างที่ 2: การบำบัดน้ำเสียอุตสาหกรรมในโรงงานแปรรูปอาหาร
สถานที่/โครงการ: "โรงงานแปรรูป GreenFoods" ในพื้นที่ชนบทที่มีกฎระเบียบที่เข้มงวดในท้องถิ่น (เช่นฟาร์มนมหรือโรงงานเครื่องดื่มในเนเธอร์แลนด์ซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องมาตรฐานด้านสิ่งแวดล้อมที่สูง)
แก้ไขปัญหา: โรงงานแปรรูปอาหารสร้างน้ำเสียที่มีความแข็งแรงสูงพร้อมกับโหลดอินทรีย์ที่ผันผวน (BOD สูง/ปลาค็อดไขมันน้ำมันและจาระบี) และต้องเผชิญกับค่าธรรมเนียมการปล่อยที่เพิ่มขึ้นและการละเมิดใบอนุญาตที่อาจเกิดขึ้น นอกจากนี้ยังมีความปรารถนาที่จะลดการบริโภคน้ำจืด
วิธีแก้ปัญหา MBR: ระบบ MBR (sidestream) ภายนอกที่มีเยื่อหุ้มท่อเซรามิกได้รับการติดตั้งเพื่อรักษา 1,000 m³/วัน (ประมาณ 0.26 mgd) ของน้ำเสียกระบวนการ ทางเลือกของเยื่อเซรามิกนั้นถูกขับเคลื่อนด้วยศักยภาพในการทำความสะอาดอุณหภูมิสูงและประสิทธิภาพที่แข็งแกร่งต่อการทำผิดกติกาอุตสาหกรรมที่ท้าทาย น้ำที่ผ่านการบำบัดจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่สำหรับการระบายความร้อนแบบไม่สัมผัสและการล้างข้อมูล
ข้อมูลประสิทธิภาพ:
การกำจัดมลพิษ: ทำได้> การกำจัด BOD 98%,> การกำจัด COD 95% และหมอกที่มีการจัดการอย่างมีประสิทธิภาพตรงตามขีด จำกัด การปลดปล่อยในท้องถิ่นทั้งหมด
การรีไซเคิลน้ำ: เปิดใช้งานการรีไซเคิลประมาณ 70% ของน้ำเสียที่ได้รับการบำบัดลดปริมาณน้ำจืดและปริมาณการคายประจุอย่างมีนัยสำคัญ
ความทนทาน: แสดงให้เห็นถึงความยืดหยุ่นต่อภาระการกระแทกอินทรีย์และการทำความสะอาดที่มีประสิทธิภาพสำหรับอุตสาหกรรมที่มีลักษณะเฉพาะเจาะจง
กุญแจสำคัญ: แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพที่แข็งแกร่งของ MBR ในการตั้งค่าอุตสาหกรรมที่ท้าทายโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับเมมเบรนเซรามิกอำนวยความสะดวกในการใช้น้ำและการปฏิบัติตามกฎระเบียบที่สำคัญ
ตัวอย่างที่ 3: การบำบัดน้ำเสียชุมชนระยะไกล
สถานที่/โครงการ: "Mountain View Eco-resort" ในเขตนิเวศวิทยาที่ละเอียดอ่อน (เช่นอุทยานแห่งชาติหรือสถานที่ท่องเที่ยวระยะไกล)
แก้ไขปัญหา: รีสอร์ทต้องการวิธีการบำบัดน้ำเสียขนาดกะทัดรัดและเชื่อถือได้ซึ่งผลิตน้ำทิ้งที่สะอาดเป็นพิเศษเพื่อปกป้องสภาพแวดล้อมในท้องถิ่นที่เก่าแก่และสำหรับการชลประทานในสถานที่ ระบบทั่วไปมีขนาดใหญ่เกินไปและซับซ้อนในการทำงานจากระยะไกล
วิธีแก้ปัญหา MBR: ระบบ MBR ที่จมอยู่ใต้น้ำขนาดกะทัดรัด (200 m³/วัน, ประมาณ 0.05 mgd) ถูกติดตั้ง การควบคุมอัตโนมัติและรอยเท้าน้อยที่สุดเหมาะสำหรับสถานที่ห่างไกล
ข้อมูลประสิทธิภาพ:
คุณภาพน้ำทิ้ง: ผลิตน้ำทิ้งที่เหมาะสมสำหรับการปลดปล่อยโดยตรงไปยังน่านน้ำที่ละเอียดอ่อนและการชลประทานที่ไม่ จำกัด ตรงตามข้อ จำกัด ของสารอาหารและเชื้อโรคที่ต่ำมาก
ความเรียบง่ายในการดำเนินงาน: การตรวจสอบระยะไกลและรอบการทำความสะอาดอัตโนมัติลดความจำเป็นในการแสดงตนของผู้ปฏิบัติงานในสถานที่คงที่
การป้องกันสิ่งแวดล้อม: ทำให้มั่นใจว่าไม่มีผลกระทบที่เป็นอันตรายต่อระบบนิเวศในท้องถิ่น
กุญแจสำคัญ: เน้นความเหมาะสมของ MBR สำหรับการใช้งานที่กระจายอำนาจสถานที่ห่างไกลและสภาพแวดล้อมที่ละเอียดอ่อนเนื่องจากลักษณะที่กะทัดรัดคุณภาพน้ำทิ้งสูงและความเสถียรในการดำเนินงาน
การวิเคราะห์การใช้งาน MBR ที่ผ่านมาให้ข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญสำหรับโครงการในอนาคตช่วยหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดทั่วไปและเพิ่มประสิทธิภาพประสิทธิภาพ
ข้อผิดพลาดทั่วไปและวิธีหลีกเลี่ยง:
การรักษาล่วงหน้าไม่เพียงพอ: นี่เป็นสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของปัญหาการดำเนินงาน MBR และความเสียหายของเมมเบรน การแก้ปัญหารวมถึงการตรวจคัดกรองที่ดี (1-3 มม. หรือน้อยกว่า) การกำจัดกรวดที่มีประสิทธิภาพและบางครั้งการลอยตัวของอากาศละลาย (DAF) สำหรับโหลดหมอกสูง
ขาดการออกแบบที่เหมาะสมสำหรับการควบคุมเปรอะเปื้อน: การไม่บัญชีสำหรับลักษณะน้ำเสียที่เฉพาะเจาะจงหรือการออกแบบการกำจัดตัวของอากาศไม่เพียงพอสามารถนำไปสู่การเปรอะเปื้อนอย่างรวดเร็วและกลับไม่ได้ การหลีกเลี่ยงสิ่งนี้ต้องใช้การทดสอบนักบินอย่างละเอียดและวิศวกรการออกแบบ MBR ที่มีประสบการณ์
การฝึกอบรมผู้ให้บริการไม่เพียงพอ: MBRs เป็นระบบที่ซับซ้อน ผู้ประกอบการต้องการการฝึกอบรมที่ครอบคลุมเกี่ยวกับการควบคุมอัตโนมัติโปรโตคอลการทำความสะอาดเมมเบรนการทดสอบความสมบูรณ์และการแก้ไขปัญหา
การประเมินต้นทุนพลังงานต่ำเกินไป: ในขณะที่กะทัดรัด MBRs สามารถใช้พลังงานได้มากเนื่องจากการเติมอากาศ การออกแบบอย่างระมัดระวังเพื่อประสิทธิภาพการใช้พลังงาน (เช่นการกำจัดตัวของอากาศที่ดีที่สุด, เครื่องเป่าลมที่มีประสิทธิภาพ) เป็นสิ่งสำคัญ
กลยุทธ์การทำความสะอาดสารเคมีที่ไม่ดี: การใช้สารเคมีที่ไม่ถูกต้องความเข้มข้นที่ไม่ถูกต้องหรือเวลาแช่ไม่เพียงพออาจนำไปสู่การทำความสะอาดที่ไม่มีประสิทธิภาพหรือแม้กระทั่งความเสียหายของเมมเบรน วิธีการที่เป็นระบบในการทำความสะอาดสารเคมีมักจะชี้นำโดยซัพพลายเออร์เมมเบรนมีความสำคัญ
แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับการดำเนินงาน MBR:
การจัดการเปรอะเปื้อนเชิงรุก: ใช้แบ็ควอชและ CEB ปกติตามแนวโน้ม TMP อย่ารอให้มีการเปรอะเปื้อนอย่างรุนแรงเพื่อดำเนินการ CIP
ก่อนการรักษาที่สอดคล้องกัน: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าหน้าจอได้รับการทำความสะอาดและบำรุงรักษาเป็นประจำและระบบกำจัดกรวดได้รับการปรับให้เหมาะสม
รักษาชีววิทยาที่มั่นคง: ตรวจสอบพารามิเตอร์ทางชีวภาพที่สำคัญ (เช่น MLSS, ออกซิเจนละลาย, pH) เพื่อให้แน่ใจว่าชุมชนจุลินทรีย์ที่มีสุขภาพดีและมีเสถียรภาพซึ่งมีความสำคัญต่อประสิทธิภาพโดยรวมและลดการเปรอะเปื้อน
การทดสอบความสมบูรณ์แบบปกติ: ดำเนินการทดสอบจุดสลายแรงดันหรือจุดฟองอย่างสม่ำเสมอเพื่อตรวจจับการละเมิดเมมเบรนก่อนกำหนดปกป้องคุณภาพน้ำทิ้ง
เพิ่มประสิทธิภาพการให้อากาศ: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการกัดเซาะอากาศนั้นเพียงพอและกระจายอย่างสม่ำเสมอเพื่อให้เยื่อหุ้มเซลล์สะอาดโดยไม่ต้องใช้พลังงานมากเกินไป
การบันทึกข้อมูลที่ครอบคลุม: รวบรวมและวิเคราะห์ข้อมูลการดำเนินงาน (TMP, ฟลักซ์, ความถี่ทำความสะอาด, การใช้สารเคมี) เพื่อระบุแนวโน้มเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการและทำนายความต้องการการบำรุงรักษา
แนวทางและการสนับสนุนของผู้ผลิต: ปฏิบัติตามแนวทางการดำเนินงานและการทำความสะอาดของผู้ผลิตเมมเบรนอย่างใกล้ชิดและใช้ประโยชน์จากการสนับสนุนทางเทคนิคของพวกเขา
86 - 571 - 88647609
+86-15267462807
ภาษาอังกฤษ
เวอร์บี
เอสปันญ่อล