Wzrost ciśnienia transmembranowego (TMP) może prowadzić do wszystkiego, od zmniejszenia przepływu permeatu po pęknięcie włókien membrany i całkowitą awarię modułu, a wymiana kosztuje setki tysięcy dolarów. Jeszcze bardziej kłopotliwe jest to, że skoki ciśnienia rzadko są powodowane przez pojedynczy czynnik; pierwotna przyczyna pozostaje nieuchwytna, a problemy powtarzają się.
Pierwotne przyczyny skoków ciśnienia są na ogół te same. Zrozumienie tych przyczyn zapewnia jasność i zapobiega panice podczas rozwiązywania problemów.
Nagromadzenie zanieczyszczeń membranowych - Najczęstszy, ale najbardziej niedoceniany zabójca
Zwiększone ciśnienie transbłonowe jest spowodowane głównie zanieczyszczeniem membrany. Podczas pracy rozpuszczona materia organiczna, cząstki koloidalne i ciała stałe zawieszone w mieszaninie osadu w sposób ciągły osadzają się na powierzchni membrany oraz w porach, tworząc warstwę żelu i warstwę placka filtracyjnego. Im grubsza jest ta „skorupa”, tym większa jest wodoodporność, co naturalnie zwiększa różnicę ciśnień.
Wiele osób błędnie uważa, że regularne płukanie wsteczne w Internecie wystarczy. W rzeczywistości płukanie wsteczne online usuwa jedynie luźne osady z powierzchni membrany i jest prawie bezsilne wobec zanieczyszczeń organicznych i biologicznych, które wniknęły głęboko w pory membrany. Szczególnie, gdy dopływ zawiera dużą ilość rozpuszczonych metabolitów drobnoustrojów (SMP), do wewnętrznej ściany porów membrany przylgnie lepki biofilm, którego nie można usunąć poprzez regularne płukanie wsteczne.
Dlatego oceniając zanieczyszczenie membrany, nie należy patrzeć tylko na spadek TMP po płukaniu wstecznym. Jeśli różnica ciśnień szybko wzrośnie ponownie po płukaniu wstecznym, oznacza to, że utworzyło się głębokie zanieczyszczenie. W takim przypadku należy zastosować czyszczenie chemiczne offline, polegające na naprzemiennym moczeniu podchlorynem sodu i kwasem cytrynowym, aby skutecznie usunąć zanieczyszczenia z porów.
Pogarszające się właściwości osadów – niewidzialny czynnik powodujący różnicę ciśnień
Choć bezpośrednią przyczyną jest zanieczyszczenie membrany, w wielu przypadkach podstawową przyczyną jest sam osad. Nadmiernie wysokie stężenia MLSS, nieprawidłowa ekspansja SVI i nadmierna proliferacja bakterii nitkowatych-te problemy z właściwościami osadu mogą powodować gwałtowny wzrost lepkości zmieszanej cieczy, zwielokrotniając opór filtracji.
Oto przykład-z rzeczywistego świata: system MBR w zakładzie przetwórstwa spożywczego został zaprojektowany przy użyciu MLSS (Mixed Liquor Spectrum Sulfate) na poziomie 8000–12000 mg/l. Jednakże podczas rzeczywistej pracy operatorzy, obawiając się utraty osadu w wyniku zrzutu osadu, przedłużone okresy bez usuwania osadu spowodowały gwałtowny wzrost MLSS do 18000 mg/l. Zmieszany płyn stał się cienką pastą, a na powierzchni membrany szybko utworzyła się gęsta warstwa placka filtracyjnego. W ciągu tygodnia różnica ciśnień transbłonowych wzrosła z 15 kPa do 45 kPa. Później zwiększenie szybkości usuwania osadu sprowadziło MLSS z powrotem do około 10000 mg/l, a różnica ciśnień stopniowo malała.
Kolejnym poważnym problemem jest pęcznienie włókien. Bakterie nitkowate przeplatają się pomiędzy kłaczkami osadu, powodując rozluźnienie struktury kłaczków, pozostawiając liczne drobne fragmenty unoszące się w zmieszanym płynie. Mikrocząstki te z łatwością przenikają przez pory membrany, powodując nieodwracalne zablokowanie. W takich przypadkach zwykłe umycie membrany jest jedynie rozwiązaniem tymczasowym; dostosowanie stosunku F/M, poziomu DO (rozpuszczonego tlenu) i proporcji składników odżywczych jest podstawowym rozwiązaniem.
Awaria systemu napowietrzania – niewystarczająca siła przepłukiwania prowadzi do zatykania membrany
Podstawowym mechanizmem, dzięki któremu MBR utrzymują czystość membrany, jest silne napowietrzanie na dnie strefy membrany. Gdy pęcherzyki unoszą się, przepłukują i potrząsają włóknami membrany, usuwając cząsteczki osadu osadzone na powierzchni membrany. Jeśli stopień napowietrzania jest niewystarczający, ten mechanizm-samooczyszczania zawodzi.
Problemy z napowietrzaniem są częstsze, niż przypuszczano. Niewymiarowe dmuchawy, częściowe blokady w rurach napowietrzających i ciała obce zakrywające otwory napowietrzające w dolnej części ramy membrany – te usterki mogą nie być od razu widoczne. Mogą objawiać się jedynie osłabieniem siły przepłukiwania w kilku jednostkach membrany, powodując powolny wzrost zlokalizowanej różnicy ciśnień. Zanim cały system zaalarmuje, na szkody często jest już za późno.
Kolejny szczegół, który łatwo przeoczyć: nierówna instalacja modułów membranowych i nierówne szczeliny u dołu powodują, że przepływ powietrza napowietrzającego „idzie na skróty”, koncentrując się przez większe szczeliny, pozostawiając inne obszary włókien membrany bez skutecznego przepłukiwania. Regularne sprawdzanie równomierności napowietrzania i wizualne obserwowanie, czy turbulencja powierzchni cieczy jest stała, może pomóc we wczesnym wykryciu wielu potencjalnych problemów.
Niewłaściwe parametry pracy – bomby spadkowe czają się w szczegółach
Zbyt wysokie ustawienia strumienia membranowego, nieuzasadnione współczynniki-wyłączania pomp i niewystarczająca częstotliwość płukania wstecznego – te błędy parametrów operacyjnych mogą również spowodować spadek ciśnienia przezmembranowego do niebezpiecznego zakresu.
Nadmierny strumień jest najbardziej typowym „następstwem pośpiesznej budowy”. W okresie oddania projektu do użytku, aby osiągnąć cele dotyczące ścieków, strumień ustala się powyżej strumienia krytycznego. Chociaż ścieki mogą być w porządku na krótką metę, stopień zanieczyszczania membrany wzrasta wykładniczo, a spadek ciśnienia rośnie znacznie szybciej niż normalnie. Zanim zechcesz zmniejszyć strumień, aby przywrócić normalny przepływ, warstwa zanieczyszczeń jest już zagęszczona i spadku ciśnienia nie można zmniejszyć. Strumień krytyczny nie jest wartością dowolną; należy to określić za pomocą badania strumienia schodkowego. Strefa bezpieczna to działanie 10–20% poniżej wartości krytycznej.
Współczynnik zatrzymania pompy-również ma kluczowe znaczenie. Długotrwałe, ciągłe pompowanie prowadzi do powstania grubszej warstwy placka filtracyjnego na powierzchni membrany; zbyt krótka przerwa powoduje, że placek filtracyjny nie ma czasu na oderwanie się. Ogólnie rzecz biorąc, 8-10 minut pompowania w połączeniu z 1-2 minutami przerwy to stosunkowo bezpieczny rytm, ale konkretnej regulacji należy dokonać w oparciu o rzeczywiste stężenie osadu i rodzaj membrany. Praktyczna rada: W przypadku utrzymującego się wzrostu różnicy ciśnień przezbłonowych nie spiesz się z dodawaniem środków chemicznych do czyszczenia. Najpierw sprawdź w następującej kolejności: ① Sprawdź, czy napowietrzanie jest równomierne i skuteczne; ② Sprawdź, czy MLSS i SVI mieszczą się w normalnym zakresie; ③ Sprawdź strumień i współczynnik zatrzymania pompy; ④ Potwierdź, czy częstotliwość płukania wstecznego/czyszczenia konserwacyjnego jest wystarczająca. Jeśli pierwsze trzy są w porządku, rozważ czyszczenie chemiczne w trybie offline.
Ostatecznie wzrost różnicy ciśnień przezbłonowych nigdy nie następuje nagle; wskazują na to dane. Trendy są ważniejsze niż wartości liczbowe.-Zapisuj codziennie zmiany TMP, narysuj linię trendu i zachowaj czujność, jeśli zauważysz rosnące nachylenie; nie czekaj, aż włączy się alarm, zanim podejmiesz działania.
Podsumowując
Żywotność i stabilność operacyjna membran MBR zależą w 70% od konserwacji i w 30% od projektu. Gwałtowny wzrost różnicy ciśnień nie jest straszny; przerażające jest wielokrotne rozwiązywanie problemów bez znalezienia przyczyny. Dokładnie zrozum cztery wymiary zanieczyszczenia membran, charakterystykę osadu, system napowietrzania i parametry operacyjne, a następnie rozwiązuj problemy jeden po drugim. Większość anomalii różnicy ciśnień można rozwiązać wcześnie. Nie czekaj, aż problem stanie się poważny, zanim potraktujesz go poważnie; do tego czasu wydane pieniądze i czas znacznie przekroczą koszty rutynowej konserwacji.