Sinds de opkomst van de MBR-technologie wordt deze wereldwijd veel gebruikt vanwege haar kleine voetafdruk, goede afvoerkwaliteit, hoge organische belasting en lage slibproductie.met name bij de behandeling van stedelijk afvalwaterAangezien het echter noodzakelijk is de verontreiniging van het membraan tijdens de werking effectief te beheersen, moeten maatregelen worden genomen, zoals het verhogen van de doorstroming en de beluchting.die een grote hoeveelheid energie verbruikt tijdens de werking van de MBRHet is de bedoeling van de Commissie om de in het kader van het programma voor de ontwikkeling van het milieu in de Unie te ontwikkelen en te bevorderen.Hoe ontstaat membraanvervuiling?
Strikt genomen verwijst membraanvervuiling naar het fenomeen van membraanoppervlakbedekking en pore-obstructie veroorzaakt door adsorptie of afzetting van deeltjes, colloïdale deeltjes,of opgeloste macromoleculen die materialen verwerken tijdens de werking als gevolg van fysieke, chemische of mechanische interacties met het membraan.
Het fenomeen van membraanvervuiling is zeer complex en omvat meerdere mechanismen, waaronder concentratiepolarisatie, de belangrijkste reden voor de vorming van de filterkoeklaag op het oppervlak.en de voornaamste sedimentarische deeltjes zijn gesuspendeerde vaste stoffenOrganische en anorganische verontreiniging verwijst naar de verontreiniging veroorzaakt door de adsorptie van organische en anorganische stoffen op membraanoppervlakken en poriën.Biologische verontreiniging is de biofilm die wordt geproduceerd door de hechting en groei van microbiële gemeenschappen op het oppervlak van een membraanHet schilferingsverschijnsel treedt op wanneer de concentratie van opgelost zout op het membraanoppervlak de oplosbaarheid ervan overschrijdt en niet de belangrijkste oorzaak is van membraanvervuiling.Membraanvervuiling wordt in het algemeen gebruikt om alle verschijnselen samen te vatten die de afname van de membranenpermeatie veroorzakenVolgens de verschillende reinigingsmethoden kan membraanvervuiling worden onderverdeeld in: 1. Reversibele vervuiling die de afname van de stroom in korte tijd veroorzaakt als gevolg van concentratiepolarisatie,verontreiniging van membraanporen en vorming van gellaagVerontreiniging die snel kan worden verwijderd door oppervlakte reinigingsmethoden zoals terugspoelen, beluchten, kruisvloeien, enz., verwijst over het algemeen naar korte termijn verontreiniging. 2.De onherstelbare verontreiniging veroorzaakt door de langdurige interactie tussen materiaaldeeltjes en membraanmaterialen kan niet worden verwijderd door fysieke reinigingsmethoden, maar kan worden hersteld door chemische reiniging om de vloeistofverontreiniging te herstellen, wat in het algemeen verwijst naar langdurige verontreiniging. 3.Verontreiniging die niet kan worden verwijderd door enige reinigingsmethode tijdens langdurige werking wordt onomkeerbare verontreiniging genoemd.
Welke factoren hebben invloed op de vervuiling van het membraan?
1、 De bron van membraanverontreinigende stoffen in een membraanbioreactor is het actieve slibmengsel en de vervuiling van het membraan door het slibmengsel is uiterst complex.
1. EPS en SMP
Extracellulaire polymere stoffen (EPS) en oplosbare microbiële producten (SMP) zijn beide microbiële metabolieten met ongeveer dezelfde samenstelling.Ze hebben belangrijke en complexe effecten op membraanvervuiling en zijn de belangrijkste verontreinigende stoffen in MBR-processen.Een overmatige EPS-concentratie kan de viscositeit van de gemengde oplossing verhogen, wat niet bevorderlijk is voor de diffusie van opgeloste zuurstof.waardoor het zuurstofzuigingssysteem van het slibstelsel wordt bemoeilijkt en de normale fysiologische activiteit van bacteriënvloeken wordt beïnvloedHet EPS-gehalte is echter te laag en kan de ontbinding van de vlokken veroorzaken, wat nadelig is voor de werking van MBR.er bestaat een optimale EPS-waarde die de floculente structuur stabiliseert en geen grote neiging tot vervuiling van het membraan veroorzaaktOnderzoek heeft aangetoond dat de meerderheid van de SMP-moleculen met een moleculair gewicht van minder dan 1 kDa en groter dan 10 kDa, kleine moleculaire gewicht opgeloste organische stoffen,kan gemakkelijk membraanporen verstoppen terwijl het door het membraan gaatIn de loop van de jaren is de uitstoot van SMP sterk toegenomen, waardoor het membraan vervuilt en het belangrijkste residuele organische materiaal in het afvalwater wordt.Over het algemeen, COD in de watercirkel gelooft dat de vervuilingstendens van SMP op het membraan in MBR verzwakt met de toename van MLSS, de afname van de organische stofbelasting en de toename van opgeloste zuurstof.
2De concentratie van gesuspendeerde vaste stoffen in de gemengde oplossing, de MLSSMLSS concentratie, heeft een directe invloed op de viscositeit van de gemengde oplossing.De vergroting van de viscositeit is de belangrijkste reden voor de afname van de filtratieprestaties van de gemengde oplossing als gevolg van de toename van de MLSS.Als de dwarsstroom of de beluchtingsintensiteit niet voldoende is om de aan het membraanoppervlak gehechte vaste stoffen weg te spoelen, zal dit snel tot de vorming van een vervuilende laag leiden.
3De viscositeit van een mengsel wordt beïnvloed door MLSS en wanneer de MLSS-concentratie hoger is dan de kritieke waarde, neemt de viscositeit exponentieel toe met de toename van de vaste concentratie.In holle vezels MBRDe viscositeit van de gemengde oplossing beïnvloedt de grootte van de bubbels en de flexibiliteit van het vezelmembraan in de reactor.een toename van de viscositeit vermindert het rendement van de overdracht van opgeloste zuurstof (DO), en een lage concentratie van opgeloste zuurstof zal de neiging tot vervuiling van het membraan verergeren.
4Veel studies hebben aangetoond dat hydrofiele opgeloste organische stoffen in slib een negatief effect hebben op het vervuilen van de membraan.sommige studies hebben aangetoond dat hoog hydrofobisch floculent slib ook membraanvervuiling kan veroorzakenDe hydrofobie en de oppervlaktelading van slib zijn gerelateerd aan de samenstelling en de eigenschappen van extracellulaire polymeren, alsmede aan de groeiindex van filamentoze bacteriën.Overmatige vermenigvuldiging van filamentoze bacteriën kan een grote hoeveelheid produceren, wat leidt tot een afname van de potentiële, onregelmatige vorm van flocculente slib, verhoogde hydrofobie en ernstige vervuiling van het membraan.
5De vermindering van de membraanstroom als gevolg van de grootte van de slibdeeltjes wordt hoofdzakelijk veroorzaakt door deeltjes van ongeveer 2 mm.hoe gemakkelijker deeltjes zich op het membraanoppervlak kunnen afzettenEen kleinere deeltjesgrootte kan de vervuiling van het membraan verergeren.
6Hoewel de sedimentatie-index (SVI) geen directe invloed heeft op de vervuiling van het membraan, kan deze de sedimentatie-eigenschappen van organische stoffen in de gemengde oplossing weergeven.organische stoffen die zich niet kunnen afzetten, zoals colloïden en opgeloste organische stoffen, worden algemeen beschouwd als de belangrijkste verontreinigende stoffen in membranen.
2、 Werkomstandigheden voor MBR-proces
De bedrijfsomstandigheden hebben rechtstreeks of onrechtstreeks invloed op de vervuiling van de membranen en op de eigenschappen en de samenstelling van het slib.
7De werkelijke resultaten van de slibretentietijd (SRT) tonen aan dat het verhogen van de SRT de productie van SMP en EPS kan verminderen en dat de fouling van het membraan dienovereenkomstig zal dalen.een te lange SRT kan leiden tot een hoge slibconcentratieDe SRT van een membraanbioreacteur bij algemene stedelijke afvalwaterzuivering bedraagt 5-20 dagen.
8Hoewel de hydraulische retentietijd (HRT) geen direct effect heeft op het vervuilen van het membraan, levert korte HRT meer voedingsstoffen aan micro-organismen.Dit leidt tot een snelle groei en verhoogde MLSS-concentratie en -stroom., waardoor de kans op vervuiling van het membraan toeneemt.
9Het is niet moeilijk te constateren dat bij vergelijking van temperatuur en pH in verschillende seizoenen de omkeerbare verontreiniging tijdens de periode van lage temperaturen ernstiger is.In de periode van hoge temperaturen ontwikkelt zich een snellere en onomkeerbare verontreiniging.Het pH-bereik voor MBR-operatie is over het algemeen 6-9. Buiten dit bereik zal het aantal nitrificerende bacteriën in de reactor snel afnemen, wat leidt tot remming van nitrificatie.Wanneer de pH-waarde hoger is dan de kritieke waarde, verstikking van het membraan snel optreedt, en wanneer de temperatuur stijgt, zal de maximaal toegestane pH-waarde dalen.
10Een lage concentratie van opgeloste zuurstof (DO) kan de hydrofobie van cellen verminderen en de ontbinding van slibfloc veroorzaken.Oploste zuurstof kan ook de samenstelling van EPS- en SMP-componenten beïnvloedenIn hoogopgeloste zuurstof MBR-systemen zal de verhouding van eiwit tot polysaccharide ook toenemen en zal de samenstelling van microbiële gemeenschappen zeer verschillen.
11Voor alle membraanprocessen kan een toename van de membraanstroom leiden tot een verergering van membraanvervuiling.de tijdsintervallen voor chemische reiniging rechtstreeks van invloed zijn op de exploitatiekosten.
12De doorstroming en beluchting in een bioreacteur met gespleten membraan, de doorstroming (CFV) is een van de methoden om de doorlaatbaarheid van het membraan snel te veranderen.In systemen met een hoge concentratie en kleine poriën, kan een toename van CFV de afzetting van verontreinigende stoffen op het membraanoppervlak verminderen.de verhoging van CFV heeft geen of zelfs het tegenovergestelde effect op de toename van de stroom. Luchting speelt een zeer belangrijke rol in het ondergedompelde MBR-proces: a、 Biedt opgeloste zuurstof door middel van luchting om de normale groei en stofwisseling van micro-organismen in het slib te vergemakkelijken; b、Speelt een roerende rolc、 De holle vezelmembraanvezels loslaten en scheerkrachten op het membraanoppervlak genereren,het verminderen van de afzetting van verontreinigende stoffen op het membraanoppervlak en het tot op zekere hoogte voorkomen van vervuiling van het membraan.3■ De eigenschappen van membranen en de structuur van de componenten van de membranen
13De poriegrootte van het membraan is klein en het is gemakkelijk om verontreinigende stoffen in de oplossing te onderscheppen, wat resulteert in een afzettingslaag op het membraanoppervlak en een toename van de membraanweerstand.Dit soort verontreiniging behoort over het algemeen tot de omkeerbare verontreiniging en kan worden verwijderd door middel van fysieke methoden zoals cross flowDe interne verontreiniging is relatief gering.en als het oppervlak dynamische membraan vormenDe verontreinigende stoffen zijn echter gevoelig voor sedimentatie en verstopping op het oppervlak en in de membranenporen.de productie van onomkeerbare en zelfs onomkeerbare verontreiniging, die de belangrijkste factor wordt die de degradatie van de prestaties van het membraan en de verminderde levensduur veroorzaakt tijdens langdurige werking. 14.De vervuilende tendens van polyvinylideenfluoride (PVDF) -membraan was significant lager dan die van polysulfone-membraan (PS) en cellulose-membraan onder dezelfde bedrijfsomstandigheden, gericht op de vervuilingssituatie van verschillende membraanmaterialen in anaërobe MBR.Het is de moeite waard te vermelden dat wanneer er in de organische componenten van geactiveerd slib polymeren zijn die vergelijkbaar zijn met membraanmaterialenDe samenstelling van onomkeerbare verontreinigende stoffen is afhankelijk van het membraanmateriaal.,Het is niet mogelijk om de verontreinigende stoffen op het membraanoppervlak af te leggen, maar tegelijkertijd verhoogt het ook de flexibiliteit van het membraanoppervlak.het effect van ruwheid op de membraanstroom is het resultaat van de gecombineerde werking van twee factoren16. De hydrofobie van hydrofiele en hydrofobische membraanmaterialen heeft ook een aanzienlijke invloed op het vervuilen van de membraan.Vergelijking van hydrofobische ultrafiltratiemembranen met hydrofiele ultrafiltratiemembranenIn het kader van het onderzoek werd vastgesteld dat hydrofobische ultrafiltratiemembranen meer kans hebben op oplosbare stoffen op hun membraanoppervlak te adsorberen, waardoor zij een grotere neiging vertonen tot vervuiling.de belangrijkste manier om de hydrofobie van membranen te veranderen is door de membranematerialen te wijzigen. zoals het veranderen van de porengrootte, de ruwheid van het membraanoppervlak en het toevoegen van anorganische materialen om dynamische voorcoatings op het membraanoppervlak te vormen.
Hoe controleer je MBR-membraanvervuiling?
1Op dit moment, 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 possibleHet concept van de kritieke stroom werd voor het eerst in 1995 voorgesteld.en er is een goede lineaire relatie tussen transmembrane druk en fluxDe selectie van de kritieke stroom speelt een belangrijke rol in de werking.en het transmembrane drukverschil (TMP) toeneemt met de verlenging van de filtratietijdMembraancomponenten die onder de kritieke stroom werken, kunnen de vervuiling van het membraan aanzienlijk vertragen.
2. Luchtingssnelheid en -intensiteit
In het algemeen is het verbeteren van de beluchtingsintensiteit gunstig voor het verbeteren van de permeabiliteit van het membraan en het verminderen van het vervuilen van het membraan.verontreinigende stoffen die zich snel op het membraanoppervlak afzettenEen sterke beluchting kan echter ook schade aanbrengen aan de slibvlokken, waardoor de grootte en de verdeling van de slibdeeltjes veranderen, meer colloïden en opgeloste organische stoffen (EPS en SMP) vrijkomen, en de hoeveelheid afvalstoffen in de slibvlokken afneemt.en verergeren de vervuiling van het membraanHet is daarom van cruciaal belang de optimale beluchtingsintensiteit voor COD in de watercirkel te vinden.zoals de mengconcentratieSommige wetenschappers hebben voorgesteld om de veranderingen in beluchtingsintensiteit, transmembrane drukverschil (TMP),en flux in één grafiek om de optimale beluchtingsintensiteit te vinden.
3Selectie van de reinigingsmethoden voor membraanvervuiling
De reinigingsmethoden voor membraanvervuiling omvatten voornamelijk fysieke reiniging en chemische reiniging.Tijdens MBR-operatieHet effect van terugspoelen op het vertragen van het vervuilen van de membraan werd onderzocht in een ondergedompelde MBR-proef.en het bleek dat bij dezelfde stroom, was laagfrequente high-intensity backwashing effectiever in het verminderen van membraanvervuiling dan high-frequency reiniging.verontreinigende stoffen op het membraanoppervlak lossen en afvallen door de zwaartekrachtDaarom kan het combineren van intermitterende werking met terugwassen het vervuilen van het membraan effectiever verlichten.Chemische reiniging en fysieke reiniging kunnen niet voorkomen dat er onomkeerbare verontreiniging optreedtChemische reiniging omvat onderhoudsreiniging en sterke (herstel) reiniging.De meest gebruikte reinigingsmiddelen omvatten momenteel NaClO-oplossing voor het verwijderen van organische verontreinigende stoffen, citroenzuur voor het verwijderen van anorganische verontreinigende stoffen, enz. Zoals bekend hebben leveranciers van MBR hun eigen sterke reinigingsformules,met de belangrijkste verschillen in de concentratie van reinigingsmiddelen en reinigingsmethodenMet als voorbeeld de leverancier van MBR, bedrijf Z.
4De toevoeging van adsorpenten in MBR resulteert in een zeer complexe samenstelling van de gemengde oplossing.de meest gebruikte methode is het toevoegen van poederige actieve koolstof PAC in de reactor om biologisch geactiveerde koolstof te vormenEen bepaald experiment vergeleek de effecten van drie verschillende PAC doseringen (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, 0,75De resultaten toonden aan dat de vervuilingslaag op het membraanoppervlak afnam met de verhoging van de PAC-dosering,Terwijl onomkeerbaar vervuilen zijn laagste punt bereikte bij een dosis van 0Het is niet moeilijk vast te stellen dat actieve koolstof een eigen adsorptievermogen heeft.en het zal snel adsorptie verzadiging bereiken tijdens de werkingDaarom is het bij de MBR-operatie belangrijk dat de inrichting van de vloeistof in de vloeistof wordt gecontroleerd en dat de vloeistof in de vloeistof wordt gecontroleerd.regelmatige slibontlading en toevoeging van vers PAC zijn noodzakelijk om de prestaties van de MBR effectief te verbeterenTegelijkertijd is het mogelijk om, om operationele kosten te besparen, te proberen PAC met een lage doseringconcentratie te gebruiken om de prestaties van de MBR-operatie te verbeteren.De resultaten tonen aan dat onder lange SRT- en hoge HRT-operatietoestanden, kan een lage PAC-dosering de operationele efficiëntie verbeteren en effectief kosten besparen.
