Iwprowadzenie
Wraz z coraz bardziej rygorystycznymi normami środowiskowymi i stale rosnącym zapotrzebowaniem na ponowne wykorzystanie wody, bioreaktory membranowe (MBR) stały się głównym nurtem technologii zaawansowanego oczyszczania ścieków i wykorzystania zasobów. Materiały membranowe, jako główny składnik MBR, bezpośrednio determinują stabilność operacyjną systemu, skuteczność oczyszczania i całkowity koszt cyklu życia. Tradycyjne membrany organiczne mają wady, takie jak podatność na zarastanie, krótka żywotność i słaba odporność na korozję, co czyni je nieodpowiednimi do stosowania w złożonych i trudnych warunkach wodnych. Płaskie membrany z węglika krzemu-o doskonałych właściwościach, takich jak ultra-odporność na korozję, wysoki przepływ, długa żywotność i silne właściwości przeciwporostowe-, stanowią solidne rozwiązanie do modernizacji procesów MBR i są szeroko stosowane w ściekach komunalnych, ściekach przemysłowych i oczyszczaniu stężonej solanki.
I. Wprowadzenie do technologii MBR
1. Zasada procesu
MBR (bioreaktor membranowy) to proces oczyszczania ścieków, który głęboko integruje technologie biodegradacji i separacji membranowej. Zastępuje osadnik wtórny w tradycyjnym procesie osadu czynnego modułem membrany ultrafiltracyjnej, zapewniając skuteczną separację osadu i wody. Po wejściu ścieków do bioreaktora mikroorganizmy rozkładają zanieczyszczenia, takie jak ChZT, azot amonowy i fosfor całkowity; membrana ultrafiltracyjna (wielkość porów 0,02–0,1 μm) precyzyjnie wychwytuje osad czynny, koloidy, bakterie i cząstki zawieszone, dając w rezultacie czysty i sterylny ściek, całkowicie rozwiązując problemy utraty osadu i mętności ścieków w tradycyjnych procesach.
2. Podstawowe cechy procesu
(1) Wysoka wydajność oczyszczania i dobra jakość ścieków
Proces MBR charakteryzuje się dużym obciążeniem i wyższą wydajnością oczyszczania niż zwykłe reaktory do oczyszczania biologicznego. Jakość ścieków jest podobna wyglądem do wody wodociągowej i może w pełni spełniać wymagania stawiane wodzie odzyskanej. Jest to obecnie technologia zapewniająca najlepszą jakość ścieków spośród wszystkich procesów oczyszczania ścieków.
(2) Silna odporność na obciążenia udarowe
Wysokie stężenie osadu zapewnia MBR dużą odporność na obciążenia udarowe, a także charakteryzuje się wyjątkowo długim wiekiem osadu, co skutkuje bardzo stabilną jakością ścieków.
(3) Dobry efekt usuwania azotu amonowego
Przy wysokim stężeniu osadu, długim wieku osadu i niskim obciążeniu osadu, szczególnie nadaje się do nitryfikacji w celu usunięcia azotu amonowego i może usunąć do 1500 mg/l azotu amonowego.
(4) Mniej osadu resztkowego
Osad MBR ma długi wiek, mikroorganizmy znajdują się w fazie endogennego oddychania, produkcja osadu nadmiernego jest niska, a zanieczyszczenia wtórne są minimalne.
(5) Oszczędza ziemię
Nie wymaga osadnika wtórnego ani innych urządzeń filtrujących i oczyszczających. Proces jest prosty i zajmuje niewielką powierzchnię, zaledwie około 1/3 powierzchni wymaganej w konwencjonalnych procesach oczyszczania, dzięki czemu doskonale nadaje się do stosowania w miejscach o ograniczonej powierzchni.
(3) Sterowanie automatyczne, łatwe w wyposażeniu
MBR eliminuje problemy związane z pęcznieniem i utratą osadu, wytwarza niski poziom osadu resztkowego i może zapewnić w pełni zautomatyzowaną kontrolę, upraszczając obsługę i zarządzanie.
II. Zalety płaskich membran z węglika krzemu w procesach MBR
1. Wyjątkowo odporny na korozję, odpowiedni do ekstremalnych warunków pracy
Wykonany z-o wysokiej czystości proszku węglika krzemu, rekrystalizowanego i spiekanego w temperaturze 2400 stopni, jest odporny na kwasy i zasady w zakresie pH 0–14 oraz może wytrzymać korozję powodowaną przez silne kwasy, mocne zasady,-utleniacze o wysokim stężeniu i rozpuszczalniki organiczne. Może pracować stabilnie i bez starzenia się przez długi czas w trudnych warunkach wodnych takich jak skoncentrowana solanka, ścieki chemiczne i odcieki składowiskowe.
2. Operacja o wysokiej-przepustowości, skutkująca wyższą wydajnością przetwarzania.
Powierzchnia membrany ma kąt zwilżania wody wynoszący zaledwie 10,3 stopnia, co czyni ją wyjątkowo hydrofilową. Jego strumień roboczy jest stabilny przy 60–100 LMH, czyli 3–4 razy większy niż w przypadku membran organicznych. Przy tej samej skali oczyszczania wymaga mniejszej powierzchni membrany, a zbiornik membranowy zajmuje mniej miejsca, co znacznie zmniejsza koszty inżynierii lądowej.
3. Silna odporność na plamy, łatwa do czyszczenia i renowacji
Powierzchnia membrany jest silnie naładowana ujemnie, odpychając elektrostatycznie szlam, koloidy i olej, co zapewnia doskonałe-właściwości przeciwporostowe. Napowietrzanie i płukanie opóźniają powstawanie osadów, a po zabrudzeniu-czyszczenie kwasami, zasadami i utleniaczami może przywrócić 100% strumienia. Cykl czyszczenia jest długi, a konserwacja prosta.
4. Niezwykle-długa żywotność i niski całkowity koszt żywotności.
Ma wysoką wytrzymałość mechaniczną, odporność na zużycie, brak ryzyka pęknięcia włókien i żywotność większą lub równą 10 lat, czyli 3-4 razy większą niż w przypadku membran organicznych; objętość napowietrzania jest tylko o połowę mniejsza niż w przypadku membran organicznych, co skutkuje niskim zużyciem energii; nie wymaga częstej wymiany membran, co znacznie zmniejsza koszty materiałów eksploatacyjnych i przestoje, a także zapewnia wyjątkowe korzyści ekonomiczne w całym cyklu życia.
5. Wysoce kompatybilny i łatwy w aktualizacji i modyfikacji.
Jest w pełni kompatybilny z istniejącymi organicznymi systemami MBR i może zastąpić membrany organiczne na miejscu bez większych modyfikacji sprzętu; nadaje się do wody o złożonych właściwościach, takich jak wysokie stężenie osadu, wysoka zawartość oleju i wysokie zasolenie, a także jest łatwy w modernizacji i szybko daje wyniki.
III. Typowe przypadki zastosowań
Przypadek 1: Projekt oczyszczania ścieków w pewnej gminie
Wydajność przerobowa: 3000 m³/d
Schemat procesu: Płaska membrana MBR z węglika krzemu stosowana jest w celu zastąpienia tradycyjnego osadnika wtórnego.
Wyniki zastosowania: Stabilny i zgodny z przepisami ścieki, prosta obsługa i konserwacja, skutecznie rozwiązujące problem odprowadzania ścieków na obszarach wiejskich.
Przypadek 2: Projekt modernizacji stężonych ścieków solnych z zakładów chemicznych węgla
Wydajność przerobowa: 76 m³/h
Tło modernizacji: Oryginalna membrana organiczna miała krótką żywotność, wymagała częstej wymiany i była kosztowna.
Wyniki zastosowania: Po wymianie na płaską membranę z węglika krzemu stabilność działania uległa znacznej poprawie, żywotność membrany uległa znacznemu wydłużeniu, a koszty konserwacji uległy znacznemu obniżeniu.
Przypadek 3: Projekt oczyszczania ścieków na obszarze usługowym
Wydajność przerobowa: 120 m³/d
Rozwiązanie procesowe: Zintegrowany sprzęt MBR z płaską membraną z węglika krzemu
Wyniki zastosowania: Kompaktowa powierzchnia, zautomatyzowane działanie, stabilne oczyszczanie zdecentralizowanych ścieków bytowych, a ścieki spełniają standardy ponownego wykorzystania.
Przypadek 4: Projekt systemu MBR ścieków przemysłowych w Singapurze
Wydajność przerobowa: 150 m³/d
Efekt zastosowania: Zastępując tradycyjne membrany organiczne membranami ceramicznymi z węglika krzemu, można osiągnąć głębokie oczyszczanie ścieków przemysłowych na ograniczonej przestrzeni.
