Salah satu kesilapan yang paling biasa dalam reka bentuk bioreaktor membran ialah membahagikan aliran air sisa secara terus dengan fluks tertinggi yang ditunjukkan pada lembaran data membran. Pengiraan kelihatan mudah, tetapi ia boleh memandang rendah dengan ketara kawasan membran yang diperlukan untuk operasi jangka panjang yang stabil. Fluks reka bentuk, fluks operasi, fluks penapisan kasar, fluks bersih dan fluks puncak menerangkan keadaan operasi yang berbeza. Memahami perbezaan tersebut adalah penting apabila saiz kawasan membran MBR, membandingkan modul dan menganggarkan kos kitaran hayat.
Mengapa Kawasan Membran MBR Sering Bersaiz Kecil
Persamaan saiz membran asas kelihatan mudah:
Masalahnya bukan persamaan. Masalahnya ialah nilai yang digunakan untuk fluks.
Lembaran data membran mungkin mengandungi kebolehtelapan air bersih, fluks operasi yang disyorkan, fluks maksimum atau nilai prestasi yang diukur di bawah keadaan ujian tertentu. Nilai ini tidak semestinya mewakili kadar pengeluaran bersih yang mampan bagi MBR skala penuh yang merawat air sisa sebenar.
Operasi MBR sebenar termasuk tempoh apabila tiada resapan dihasilkan. Membran boleh dilonggarkan, dibasuh belakang, dibersihkan secara kimia, diasingkan untuk penyelenggaraan, atau dikendalikan di bawah kapasiti nominal kerana suhu, kekotoran, puncak hidraulik atau ketidakstabilan proses.
Sistem membran yang hanya bersaiz daripada fluks maksimum yang optimistik boleh beroperasi dengan baik semasa pentauliahan tetapi mempunyai sedikit rizab apabila suhu air sisa turun, ciri-ciri minuman keras campuran berubah, atau rintangan kekotoran mula meningkat.
Kawasan membran MBR harus berdasarkan pengeluaran bersih yang mampan di bawah keadaan operasi yang dijangkakan, bukan hanya pada fluks tertinggi yang boleh dicapai oleh membran.
Fluks Reka Bentuk, Fluks Operasi, Fluks Kasar dan Fluks Bersih: Apakah Perbezaannya?
Fluks biasanya dinyatakan dalam liter per meter persegi sejam, atau LMH. Walaupun beberapa pengiraan MBR menggunakan unit yang sama, makna nilai fluks mungkin sangat berbeza.
Fluks Reka Bentuk
Fluks reka bentuk ialah nilai kejuruteraan yang dipilih semasa saiz membran. Ia harus mencerminkan air sisa yang dijangkakan, suhu, MLSS, kecenderungan mengotori, kitaran operasi, strategi pembersihan, dan margin operasi yang diperlukan.
Oleh itu, ia biasanya lebih konservatif daripada fluks ujian maksimum atau jangka pendek.
Fluks Operasi
Fluks operasi ialah kadar penapisan sebenar semasa operasi loji:
Ia boleh berubah sepanjang hari bergantung pada permintaan aliran, ketersediaan membran, TMP, suhu, keadaan kekotoran dan kawalan proses.
Fluks Penapisan Kasar
Fluks kasar secara amnya merujuk kepada fluks semasa membran sedang menapis secara aktif. Jika penapis membran selama sepuluh minit dan kemudian mengendur selama satu minit, fluks penapisan kasar hanya terpakai selama sepuluh minit produktif tersebut.
Fluks Bersih
Fluks bersih mencerminkan pengeluaran sebenar selepas tempoh bukan penapisan dipertimbangkan. Relaksasi, cuci belakang, penyelenggaraan dan masa henti yang lain mengurangkan jumlah bersih air terawat yang dihasilkan bagi setiap meter persegi yang dipasang.
Fluks Puncak
Fluks puncak ialah kadar operasi jangka pendek yang lebih tinggi yang digunakan semasa puncak hidraulik. Ia boleh berguna untuk permintaan sementara tetapi biasanya tidak boleh dianggap sebagai keadaan reka bentuk berterusan.
| Jangka Fluks | Apa yang Diwakilinya | Gunakan Terus untuk Saiz Membran? |
|---|---|---|
| Fluks Air Bersih | Prestasi di bawah keadaan air terkawal dan kotor | Tidak |
| Fluks Maksimum | Ujian atas atau nilai operasi jangka pendek | Tidak |
| Fluks Penapisan Kasar | Fluks semasa pengeluaran meresap aktif | Tidakt by itself |
| Fluks Reka Bentuk Bersih | Fluks produktif selepas masa henti operasi dipertimbangkan | Ya, apabila dipilih dengan betul |
| Tidakrmal Operating Flux | Kadar penapisan rutin sebenar dalam perkhidmatan | Digunakan untuk mengesahkan reka bentuk |
| Fluks Puncak | Keadaan aliran tinggi jangka pendek | Digunakan untuk pemeriksaan aliran puncak |
Pengiraan Luas Membran yang Betul Bermula dengan Pengeluaran Air Bersih
Persamaan permulaan kekal:
Unit mesti konsisten. Jika aliran dinyatakan dalam liter sejam dan fluks dalam LMH, hasilnya akan menjadi meter persegi luas membran.
Contoh: 500 m³/hari Air Sisa Industri
Andaikan loji air sisa industri mesti menghasilkan:
Tukarkan aliran harian kepada liter sejam:
500 m³/hari × 1,000 = 500,000 L/day
500,000 ÷ 24 = 20,833 L/j
Kawasan membran teori ialah:
20,833 L/j ÷ 12 L/m²·j = lebih kurang 1,736 m²
Ini hanyalah langkah saiz pertama. Kawasan pemasangan akhir juga mesti diperiksa terhadap ketersediaan penapisan, aliran puncak, konfigurasi kereta api membran, redundansi, saiz modul, suhu dan margin mengotori.
Sistem praktikal dipasang daripada modul lengkap dan kereta api membran, dan kawasan pemasangan tambahan mungkin diperlukan untuk fleksibiliti operasi dan penyelenggaraan.
Mengapa Masa Penapisan Mengubah Kawasan Membran yang Diperlukan
MBR tidak semestinya menghasilkan meresap secara berterusan selama 24 jam sehari. Banyak sistem menggantikan penapisan dengan kelonggaran atau cuci belakang.
Pertimbangkan kitaran mudah:
Ketersediaan penapisan ialah:
10 ÷ 11 = 90.9%
Jika loji mesti mencapai pengeluaran bersih bersamaan dengan 10 LMH tetapi penapis membran hanya 90.9% daripada masa, fluks yang diperlukan semasa penapisan aktif menjadi:
10 ÷ 0.909 = kira-kira 11.0 LMH fluks penapisan kasar
Jika cucian belakang tambahan, penyelenggaraan atau pembersihan luar talian mengurangkan jumlah ketersediaan membran kepada 85%, maka:
10 ÷ 0.85 = 11.76 LMH
Inilah sebabnya mengapa dua projek MBR yang disifatkan sebagai beroperasi pada "15 LMH" sebenarnya mungkin mempunyai keperluan membran yang berbeza. Satu mungkin bermakna 15 LMH semasa penapisan aktif, manakala satu lagi mungkin bermakna 15 LMH pengeluaran bersih selepas masa henti.
Tanpa penjelasan itu, perbandingan antara pembekal membran boleh mengelirukan.
Aliran Purata Tidak Mencukupi: Semak Aliran Puncak dan Penyamaan
Purata aliran harian berguna untuk saiz membran awal, tetapi ia tidak menerangkan cara air sisa tiba di loji pada siang hari.
Sebuah loji dengan purata 1,000 m³/hari tidak semestinya menerima pemalar 41.7 m³/j. Jadual pengeluaran perindustrian, puncak pagi dan petang perbandaran, pelepasan kelompok, hujan dan operasi pembersihan boleh menghasilkan aliran setiap jam yang lebih tinggi.
Jika kawasan membran direka bentuk hanya sekitar purata, keadaan hidraulik puncak boleh menolak fluks operasi serta-merta jauh melebihi julat yang dimaksudkan.
Penyamaan Boleh Mengurangkan Keperluan Membran Puncak
Tangki penyamaan boleh menyimpan air sisa semasa tempoh puncak dan melepaskannya secara beransur-ansur ke sistem biologi dan membran. Ini boleh mengurangkan perbezaan antara permintaan penapisan purata dan puncak.
Jika penyamaan adalah terhad, pereka bentuk harus menyemak:
- aliran harian maksimum;
- aliran sejam puncak;
- kereta api membran yang tersedia;
- fluks puncak jangka pendek yang dibenarkan;
- TMP maksimum yang boleh diterima;
- kapasiti rizab yang diperlukan.
Oleh itu, soalan yang betul bukan semata-mata: "Apakah aliran purata?"
Ia adalah: "Apakah aliran yang sebenarnya perlu diproses oleh membran selepas penyamaan?"
Jenis Air Sisa Mengubah Fluks yang Perlu Anda Reka Bentuk
Satu fluks reka bentuk universal tidak boleh digunakan pada setiap projek MBR. Fluks mampan amat bergantung pada komposisi air sisa dan keadaan operasi biologi.
Kumbahan perbandaran dengan prarawatan yang stabil dan keadaan biologi yang seimbang mungkin berkelakuan sangat berbeza daripada air sisa pemprosesan makanan yang mengandungi gris, air sisa tekstil yang mengandungi surfaktan, atau air sisa industri dengan kemasinan tinggi dan pemuatan organik berubah-ubah.
| Keadaan Air Kumbahan | Berkemungkinan Kesan pada Fluks Mampan | Sebab Utama |
|---|---|---|
| Air sisa perbandaran yang stabil | Garis dasar | Ciri-ciri biologi dan pepejal yang boleh diramal secara relatif |
| Minyak dan gris yang tinggi | Biasanya lebih rendah | Potensi kekotoran membran yang lebih besar |
| MLSS atau kelikatan yang tinggi | Biasanya lebih rendah | Rintangan pemindahan jisim dan penapisan yang lebih besar |
| EPS / SMP yang tinggi | Biasanya lebih rendah | Kecenderungan pengotoran organik yang lebih tinggi |
| Suhu air sisa yang rendah | Biasanya lebih rendah | Kelikatan yang lebih tinggi dan kebolehtelapan yang lebih rendah |
| Prarawatan yang kuat | Lebih stabil | Rendahkan pepejal, gris dan beban kekotoran |
| Penyamaan aliran yang baik | Lebih stabil | Puncak hidraulik yang dikurangkan |
Inilah sebabnya mengapa saiz membran harus bermula dengan pencirian air sisa dan bukannya dengan katalog membran.
Untuk air sisa industri yang sukar, fluks reka bentuk yang lebih konservatif boleh memberikan margin operasi yang berharga walaupun ia memerlukan lebih banyak kawasan membran pada mulanya.
Suhu, MLSS dan Fouling Mengubah Fluks Operasi Sebenar
Suhu
Kelikatan air meningkat apabila suhu menurun. Akibatnya, membran yang sama yang dikendalikan pada TMP yang sama mungkin menghasilkan kurang resapan semasa keadaan yang lebih sejuk.
Oleh itu, sistem membran yang direka bentuk hanya daripada data pentauliahan cuaca panas mungkin menghadapi masalah kapasiti semasa musim sejuk.
MLSS
MLSS yang lebih tinggi boleh meningkatkan jumlah biojisim yang tertahan dalam reaktor, tetapi kepekatan campuran minuman keras yang sangat tinggi juga meningkatkan kelikatan dan boleh memburukkan keadaan pemindahan jisim membran. Ini boleh meningkatkan rintangan lapisan kek dan permintaan penyedutan udara.
EPS dan SMP
Bahan polimer ekstraselular dan produk mikrob larut adalah penyumbang penting kepada kekotoran membran organik. Kepekatannya boleh berubah dengan pemuatan, umur enapcemar, suhu, keseimbangan nutrien, dan tekanan biologi.
Tekanan Transmembran
TMP menyediakan salah satu penunjuk operasi yang paling jelas bagi keadaan membran.
Oleh itu, sistem boleh kelihatan mengekalkan kapasiti reka bentuk sementara secara beransur-ansur kehilangan kecekapan membran. Jika TMP yang semakin tinggi diperlukan untuk mengekalkan fluks yang sama, permintaan pembersihan dan penggunaan tenaga juga mungkin meningkat.
Mengapa Reka Bentuk pada Fluks Maksimum Biasanya Kos Lebih Kemudian
Fluks reka bentuk yang tinggi menarik semasa penganggaran projek kerana ia mengurangkan jumlah kawasan membran yang diperlukan.
Fluks Reka Bentuk Lebih Tinggi
- Kawasan membran yang kurang dipasang
- Lebih sedikit modul membran
- Tangki membran yang berpotensi lebih kecil
- CAPEX membran awal yang lebih rendah
Tetapi Margin Operasi Kurang
- Peningkatan TMP yang lebih pantas
- Risiko fouling yang lebih besar
- Pembersihan lebih kerap
- Permintaan penyedutan udara yang lebih tinggi
- Kurang rizab untuk aliran puncak
- Risiko kapasiti musim sejuk yang lebih besar
Fluks reka bentuk yang lebih rendah memerlukan lebih banyak kawasan membran, tetapi ia mungkin memberikan kitaran penapisan yang lebih lama, perkembangan fouling yang lebih perlahan, tekanan yang lebih rendah semasa puncak hidraulik dan lebih fleksibiliti apabila membran semakin tua.
Saiz membran harus mengimbangi kos modul awal dengan pengudaraan, pembersihan, masa henti, kekerapan penggantian, daya tahan aliran puncak dan kestabilan operasi jangka panjang.
Tukar Kawasan Membran yang Diperlukan kepada Kuantiti Modul dengan Betul
Sebaik sahaja kawasan membran yang diperlukan telah dikira, ia mesti ditukar kepada modul membran sebenar.
Katakan kawasan membran terakhir yang diperlukan ialah:
Oleh kerana modul separa tidak boleh dipasang, minimum mutlak ialah 57 modul. Walau bagaimanapun, pemilihan kejuruteraan terakhir mungkin 60 modul bergantung pada susunan rak, susun atur membran-kereta api, keperluan redundansi, ruang tangki yang tersedia, dan strategi penyelenggaraan.
Oleh itu, kuantiti modul harus mempertimbangkan:
- pembundaran modul lengkap;
- geometri rak atau kaset;
- bilangan kereta api membran;
- pengasingan semasa penyelenggaraan;
- keperluan siap sedia atau redundansi;
- pengembangan loji masa hadapan;
- dimensi tangki membran yang tersedia;
- susun atur penyedut udara.
Senarai Semak Saiz Membran MBR Praktikal
Sebelum meminta sebut harga membran MBR, pembeli dan jurutera harus menyediakan data yang mencukupi untuk pembekal menilai kedua-dua keadaan biologi dan membran.
Aliran
- Purata aliran harian
- Aliran harian maksimum
- Aliran puncak setiap jam
- Jumlah penyamaan yang tersedia
Air kumbahan
- COD dan BOD
- TSS
- NH₄-N dan TN
- Minyak dan gris
- Julat suhu operasi
Sistem Biologi
- MLSS
- SRT
- Isipadu reaktor biologi
- Konfigurasi proses semasa
Operasi Membran
- Fluks bersih sasaran
- Penapisan / relaxation cycle
- Strategi cuci belakang
- Julat TMP yang dijangkakan
- Keperluan pengelupasan udara
Keperluan Projek
- Kualiti efluen yang diperlukan
- Dimensi tangki membran sedia ada
- Keperluan redundansi
- Perluasan kapasiti masa hadapan
- Jejak pemasangan yang tersedia
Dengan maklumat ini, kawasan membran boleh dikira daripada keadaan operasi yang realistik dan bukannya daripada nilai fluks katalog tunggal.
Perlu Mengira Kawasan Membran MBR?
NIHAO boleh membantu menilai luas membran dan kuantiti modul berdasarkan aliran air sisa sebenar anda, keadaan puncak, ciri air sisa, suhu, proses biologi, sasaran efluen dan ruang tangki membran yang tersedia.
Hantarkan purata dan aliran puncak anda, COD/BOD, TSS, ammonia, suhu operasi, kualiti efluen yang diperlukan dan dimensi tangki. Kami boleh mengesyorkan konfigurasi membran yang sesuai dan menyediakan petikan membran MBR untuk projek anda.
Soalan Lazim
Apakah perbezaan antara fluks reka bentuk dan fluks operasi dalam MBR?
Fluks reka bentuk ialah nilai kejuruteraan yang dipilih untuk saiz membran, manakala fluks operasi ialah kadar penapisan sebenar semasa operasi loji. Fluks operasi mungkin berubah mengikut aliran, TMP, suhu, kekotoran dan ketersediaan membran.
Sekiranya luas membran MBR dikira menggunakan fluks kasar atau bersih?
Kawasan membran biasanya harus berdasarkan fluks reka bentuk bersih yang dipilih dengan betul atau pada pengiraan fluks kasar yang secara eksplisit menyumbang kepada ketersediaan penapisan, kelonggaran, cuci belakang dan masa henti yang lain.
Bagaimanakah anda mengira luas membran MBR yang diperlukan?
Persamaan asas ialah luas membran sama dengan aliran meresap yang diperlukan dibahagikan dengan fluks reka bentuk bersih yang dipilih. Hasilnya kemudiannya harus diperiksa untuk aliran puncak, ketersediaan operasi, redundansi dan konfigurasi modul.
Adakah kelonggaran dan cuci belakang meningkatkan kawasan membran yang diperlukan?
ya. Apabila membran tidak menapis secara berterusan, tempoh penapisan aktif mesti menghasilkan resapan yang mencukupi untuk mencapai keluaran bersih harian yang diperlukan. Ketersediaan penapisan yang lebih rendah secara amnya meningkatkan kawasan membran atau fluks operasi kasar yang diperlukan.
Sekiranya MBR bersaiz untuk aliran purata atau aliran puncak?
Purata aliran biasanya digunakan untuk saiz awal, tetapi aliran puncak juga mesti diperiksa. Penyamaan boleh mengurangkan permintaan penapisan puncak. Tanpa penyamaan yang mencukupi, kawasan membran yang dipasang mesti mampu mengendalikan aliran jangka pendek yang lebih tinggi dalam julat fluks puncak yang dibenarkan.
Bagaimanakah suhu air sisa menjejaskan fluks membran MBR?
Suhu yang lebih rendah meningkatkan kelikatan air dan secara amnya mengurangkan kebolehtelapan membran. Oleh itu, sistem yang direka bentuk hanya di sekitar keadaan operasi yang hangat mungkin mempunyai kapasiti yang kurang semasa musim sejuk.
Adakah MLSS yang lebih tinggi mengurangkan fluks membran yang mampan?
Ia boleh. MLSS yang lebih tinggi meningkatkan kelikatan campuran-minuman keras dan boleh meningkatkan rintangan penapisan, pembentukan lapisan kek dan keperluan penyedutan udara. Kesannya bergantung kepada ciri enapcemar dan keseluruhan proses biologi.
Mengapa fluks membran maksimum tidak boleh digunakan secara langsung untuk saiz sistem?
Fluks maksimum biasanya mewakili keadaan atas atau jangka pendek dan mungkin tidak termasuk kekotoran, variasi suhu, kelonggaran, cuci belakang, penuaan membran atau rizab aliran puncak. Mereka bentuk secara berterusan pada nilai itu boleh meninggalkan margin operasi yang sangat sedikit.
Berapakah luas membran ganti yang perlu dimasukkan oleh sistem MBR?
Tiada peratusan universal. Kapasiti ganti bergantung pada kebolehubahan air sisa, keperluan redundansi, susunan membran-kereta api, jangkaan pengotoran, strategi penyelenggaraan, suhu bermusim dan keperluan pengembangan masa hadapan.
Bagaimanakah saya menukar kawasan membran yang diperlukan kepada bilangan modul MBR?
Bahagikan kawasan membran yang diperlukan dengan luas membran satu modul dan bulatkan kepada kuantiti modul yang lengkap. Pemilihan akhir juga harus mempertimbangkan susun atur rak, kereta api membran, redundansi, pengasingan penyelenggaraan dan ruang tangki yang tersedia.
Inggeris
عربي
español
