تفسير مفصل لتلوث غشاء MBR ومراقبة العمليات!

منذ ظهور تقنية MBR ، تم استخدامه على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم بسبب بصمتها الصغيرة ، وجودة النفايات السائلة الجيدة ، ومعدل الحمل العضوي العالي ، وإنتاج الحمأة المنخفض ، وخاصة في معالجة مياه الصرف الصحي في المناطق الحضرية. ومع ذلك ، نظرًا للحاجة إلى التحكم الفعال في تلوث الغشاء أثناء التشغيل ، من الضروري تبني تدابير مثل زيادة معدل التدفق المتقاطع والتهوية ، التي تستهلك كمية كبيرة من الطاقة أثناء تشغيل MBR. إذن ، ما الذي يجب على مشغلي MBR فعله لمعالجة هذه المشكلات؟ فقط من خلال تحديد السبب الجذري لتلوث الغشاء وتوفير ضربات دقيقة يمكننا تقليل تواتر التنظيف. كيف يحدث تلوث الغشاء؟
بالمعنى الدقيق للكلمة ، يشير تلوث الغشاء إلى ظاهرة تغطية سطح الغشاء وانسداد المسام الناجم عن امتزاز أو ترسب الجسيمات أو الجسيمات الغروية أو الجزيئات الكبيرة المذاب التي تعالج المواد أثناء التشغيل بسبب التفاعلات الفيزيائية أو الكيميائية أو الميكانيكية مع الغشاء.

ظاهرة تلوث الغشاء معقدة للغاية ، بما في ذلك آليات متعددة. من بينها ، استقطاب التركيز هو السبب الرئيسي لتشكيل طبقة كعكة المرشح على السطح ، وتشمل الجسيمات الرسوبية الرئيسية المواد الصلبة المعلقة ، والخوانات الغروانية ، والمجتمعات الميكروبية. يشير التلوث العضوي وغير العضوي إلى التلوث الناجم عن امتصاص المواد العضوية وغير العضوية على أسطح الغشاء والمسام. التلوث البيولوجي هو الأغشية الحيوية التي ينتجها التعلق ونمو المجتمعات الميكروبية على سطح الغشاء. تحدث ظاهرة التحجيم عندما يتجاوز تركيز الملح الذائب على سطح الغشاء قابليته للذوبان ، وليس السبب الرئيسي لتلوث الغشاء. يستخدم تلوث الغشاء عمومًا لتلخيص جميع الظواهر التي تسبب انخفاض تدفق غشاء الغشاء. وفقًا لطرق التنظيف المختلفة ، يمكن تقسيم تلوث الغشاء إلى: 1. التلوث القابل للعكس الذي يسبب انخفاض التدفق في وقت قصير بسبب استقطاب التركيز ، وتلوث مسام الغشاء وتشكيل طبقة هلام. يشير التلوث الذي يمكن إزالته بسرعة عن طريق طرق تنظيف السطح مثل الغسيل الخلفي ، والتهوية ، والتدفق المتقاطع ، وما إلى ذلك ، عمومًا إلى التلوث على المدى القصير. 2. لا يمكن إزالة التلوث الذي لا رجعة فيه الناجم عن التفاعل طويل الأجل بين جزيئات المواد ومواد الغشاء عن طريق طرق التنظيف الفيزيائي ، ولكن يمكن استعادته من خلال التنظيف الكيميائي لاستعادة تلوث التدفق ، في إشارة إلى التلوث طويل الأجل بشكل عام. 3. يسمى التلوث الذي لا يمكن إزالته بواسطة أي طريقة تنظيف أثناء التشغيل على المدى الطويل التلوث الذي لا رجعة فيه.

ما هي العوامل التي تؤثر على تلوث الغشاء؟
1 、 مصدر الملوثات الغشائية في مفاعل حيوي للأغشية هو خليط الحمأة المنشطة ، كما أن قاذورات الغشاء بواسطة خليط الحمأة معقد للغاية.
1. EPS و SMP
المواد البوليمرية خارج الخلية (EPS) والمنتجات الميكروبية القابلة للذوبان (SMP) كلاهما مستقلبات ميكروبية مع نفس التكوين تقريبًا. لديهم آثار مهمة ومعقدة على تلوث الغشاء وهي الملوثات الرئيسية في عمليات MBR. يمكن أن يزيد تركيز EPS المفرط من لزوجة المحلول المختلط ، والذي لا يفضي إلى انتشار الأكسجين الذائب ، مما يجعل من الصعب أكسجين نظام الحمأة ويؤثر على النشاط الفسيولوجي الطبيعي للطواف البكتيرية ، مما يزيد من مقاومة ترشيح الغشاء. ومع ذلك ، إذا كان محتوى EPS منخفضًا جدًا ، فقد يتسبب ذلك في تحلل FLOCs ، والذي يضر بتشغيل MBR. لذلك ، توجد قيمة EPS المثلى التي تستقر على الهيكل الفطري ولا تسبب ميلًا كبيرًا نحو قاذورات الغشاء. لقد وجدت الأبحاث أن غالبية جزيئات SMP ذات الأوزان الجزيئية تقل عن 1 كيلومتر وأكثر من 10 كيلو دالتون ، وهي مادة عضوية صغيرة الذائبة ، يمكن أن تسد بسهولة مسام الغشاء أثناء المرور عبر الغشاء ، مما تسبب في تقلب الغشاء ويصبح المادة العضوية الرئيسية في المادة المتبقية الرئيسية في النفايات السائلة. وفي الوقت نفسه ، تتأثر خصائص وتكوين SMP أيضًا بمعلمات تشغيل متعددة. بشكل عام ، يعتقد COD في دائرة الماء أن الاتجاه القاذصات لـ SMP على الغشاء في MBR يضعف مع زيادة MLSs ، وانخفاض تحميل المادة العضوية ، وزيادة الأكسجين الذائب.
2. تركيز المواد الصلبة المعلقة في المحلول المختلط ، تركيز MLSSMLSS ، يؤثر بشكل مباشر على لزوجة المحلول المختلط. الزيادة في اللزوجة هي السبب الرئيسي لانخفاض أداء الترشيح للمحلول المختلط الناجم عن زيادة MLSS. إذا لم يكن معدل التدفق المتقاطع أو شدة التهوية كافية لطرد المواد الصلبة المتصلة بسطح الغشاء ، فسوف يتسبب ذلك بسرعة في تكوين طبقة قاذعة.
3. تتأثر لزوجة الخليط بـ MLSS ، وعندما يكون تركيز MLSS أعلى من القيمة الحرجة ، تزداد اللزوجة بشكل كبير مع زيادة التركيز الصلب. في الألياف المجوفة MBR ، تؤثر لزوجة المحلول المختلط على حجم الفقاعات ومرونة غشاء الألياف في المفاعل. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الزيادة في اللزوجة ستقلل من كفاءة نقل الأكسجين المذاب (DO) ، وسيؤدي تركيز الأكسجين المنخفض الذائب إلى تفاقم اتجاه تلوث الغشاء.
4. لقد أظهرت العديد من الدراسات أن المادة العضوية المذابة للماء في الحمأة لها تأثير سلبي على قاذورات الغشاء. ومع ذلك ، فقد وجدت بعض الدراسات أن الحمأة العصيبة للغاية مسعور يمكن أن تسبب أيضا تلوث الغشاء. ترتبط الكارهة للماء وشحنة السطح من الحمأة بتكوين وخصائص البوليمرات خارج الخلية ، وكذلك مؤشر نمو البكتيريا الخيطية. يمكن أن ينتج عن الانتشار المفرط للبكتيريا الخيطية كمية كبيرة ، مما يؤدي إلى انخفاض في الشكل المحتمل ، غير المنتظم للحمأة الفخمة ، والمعززة للماء ، وتلوث الغشاء الشديد.
5. إن الانخفاض في تدفق الغشاء بسبب حجم جزيئات الحمأة يحدث بشكل رئيسي بسبب الجسيمات حول 2UM. بشكل عام ، كلما كان حجم الجسيمات أصغر ، كلما كان من السهل على الجزيئات إيداعها على سطح الغشاء ، مما يؤدي إلى طبقة رواسب كثيفة ونفاذية أقل. لذلك ، يمكن أن يؤدي حجم الجسيمات الأصغر إلى تفاقم القاذورات الغشائية.
6. على الرغم من أن مؤشر تسوية الحمأة (SVI) لا يؤثر بشكل مباشر على تلوث الغشاء ، إلا أنه يمكن أن يعكس خصائص تسوية المادة العضوية في الحل المختلط. حاليًا ، تعتبر المواد العضوية التي لا يمكن أن تستقر ، مثل الغرويات والمواد العضوية المذاب ، على نطاق واسع الملوثات الرئيسية في الأغشية.

2 ظروف التشغيل لعملية MBR
تؤثر ظروف التشغيل بشكل مباشر أو غير مباشر بشكل غير مباشر على تلوث الغشاء وخصائص وتكوين الحمأة.
7. تبين النتائج الفعلية لوقت الاحتفاظ بالحمأة (SRT) أن زيادة SRT يمكن أن تقلل من إنتاج SMP و EPS ، وسوف ينخفض ​​معدل تلوث الغشاء وفقًا لذلك. ومع ذلك ، يمكن أن يؤدي SRT الطويل المفرط إلى تركيز الحمأة العالية ، وارتفاع اللزوجة ، ويؤثر على انتقال الكتلة وديناميات سائل المفاعل ، مما يؤدي إلى تعطل الغشاء الأكثر حدة. SRT من المفاعل الحيوي للأغشية في معالجة مياه الصرف الصحي الحضرية العامة هو 5-20 أيام.
8. على الرغم من أن وقت الاستبقاء الهيدروليكي (HRT) ليس له أي تأثير مباشر على قاذورات الغشاء ، فإن العلاج التعويضي بالهرمونات القصيرة يوفر المزيد من العناصر الغذائية للكائنات الحية الدقيقة ، مما يؤدي إلى نمو سريع وزيادة تركيز MLSS وتدفقه ، مما يزيد من احتمال قاذورات الغشاء.
9. مقارنة درجة الحرارة ودرجة الحموضة في مواسم مختلفة ، ليس من الصعب العثور على أن التلوث القابل للعكس أكثر حدة خلال فترة درجة الحرارة المنخفضة ، ويتطور التلوث الذي لا رجعة فيه بشكل أسرع خلال فترة درجة الحرارة المرتفعة. نطاق الرقم الهيدروجيني لتشغيل MBR هو عمومًا 6-9. إلى جانب هذا النطاق ، سينخفض ​​عدد بكتيريا النترات في المفاعل بسرعة ، مما يؤدي إلى تثبيط النترجة. عندما تكون قيمة الرقم الهيدروجيني أعلى من قيمتها الحرجة ، يحدث تلوث الغشاء بسرعة ، وعندما تزداد درجة الحرارة ، ستنخفض أقصى قيمة درجة الحموضة المسموح بها.
10. تركيزات منخفضة من الأكسجين الذائب (DO) يمكن أن تقلل من الكارهة للماء الخلايا وتسبب تحلل الحمأة. عندما يكون Do أقل من 1mg/l ، يزداد محتوى SMP بشكل حاد. يمكن أن يؤثر الأكسجين المذاب أيضًا على تكوين مكونات EPS ومكونات SMP. في أنظمة MBR ذات الأوكسجين العالي المذاب ، ستزداد نسبة البروتين إلى السكاريد أيضًا ، وستكون تكوين المجتمعات الميكروبية مختلفة تمامًا.
11. بالنسبة لجميع عمليات الغشاء ، يمكن أن تؤدي زيادة تدفق الغشاء إلى تفاقم تلوث الغشاء. إن موازنة اختيار التدفق مع تقليل مساحة الغشاء ، وغسل الفواصل الزمنية للتنظيف الكيميائي ، يؤثر بشكل مباشر على تكاليف التشغيل.
12. معدل التدفق المتقاطع والتهوية في مفاعل حيوي للأغشية المنقسمة ، يعد معدل التدفق المتقاطع (CFV) أحد الطرق لتغيير نفاذية الغشاء بسرعة. في الأنظمة ذات التركيز العالي وأغشية حجم المسام الصغيرة ، يمكن لزيادة CFV تخفيف ترسب الملوثات على سطح الغشاء. ومع ذلك ، في حالة الجزيئات الكبيرة نسبيًا في السائل المختلط ، لا يحتوي تعزيز CFV أو حتى التأثير المعاكس على زيادة التدفق. يلعب التهوية دورًا مهمًا للغاية في عملية MBR المغمورة: A 、 يوفر الأكسجين الذائب من خلال التهوية لتسهيل النمو الطبيعي والتمثيل الغذائي للكائنات الحية الدقيقة في الحمأة ؛ يلعب B 、 دورًا مثيرًا ، وعلقة الحمأة وخلطها تمامًا في المحلول المختلط ؛ C 、 قم بفك ألياف وحدة الغشاء الألياف المجوفة وتوليد قوى القص على سطح الغشاء ، مما يقلل من ترسب الملوثات على سطح الغشاء ومنع تلوث الغشاء إلى حد ما. 3 、 خصائص الأغشية وهيكل مكونات الغشاء
13. حجم مسام الغشاء صغير ، ومن السهل اعتراض الملوثات في المحلول ، مما يؤدي إلى طبقة ترسب على سطح الغشاء وزيادة مقاومة الغشاء. ينتمي هذا النوع من التلوث عمومًا إلى التلوث القابل للانعكاس ويمكن إزالته من خلال الأساليب المادية مثل التدفق المتقاطع ، والغسيل العكسي ، والتهوية ، وما إلى ذلك. التلوث الداخلي صغير نسبيًا. تحتوي أغشية الفتحة الكبيرة على انسداد شديد المسام في المراحل المبكرة من الترشيح ، وبما أن الغشاء الديناميكي السطحي ، يبدأ تأثير الاحتفاظ في الزيادة. ومع ذلك ، فإن الملوثات عرضة للترسبات والانسداد على السطح وداخل مسام الغشاء ، وتشكل تلوثًا لا رجعة فيه وحتى لا رجعة فيه ، والذي يصبح العامل الرئيسي الذي يسبب تحلل أداء الغشاء وانخفاض عمره أثناء التشغيل على المدى الطويل. 14. كان الاتجاه القوي لغشاء الفلوريد البوليفينيليدين (PVDF) أقل بكثير من غشاء الغشاء البوليسولفوني (PS) وغشاء السليلوز في ظل نفس ظروف التشغيل ، مما يستهدف الوضع القوي لمواد الغشاء المختلفة في MBR اللاهوائية. تجدر الإشارة إلى أنه عندما يكون هناك بوليمرات مماثلة لمواد الغشاء في المكونات العضوية للحمأة المنشطة ، فإن تكوين الملوثات التي لا رجعة فيها تعتمد على مادة الغشاء. 15- تزيد الزيادة في خشونة سطح الغشاء من إمكانية امتصاص الملوثات على سطح الغشاء ، ولكن في الوقت نفسه ، فإنها تزيد أيضًا من مرونة سطح الغشاء ، مما يعيق ترسب الملوثات على سطح الغشاء. لذلك ، فإن تأثير الخشونة على تدفق الغشاء هو نتيجة العمل المشترك لعاملين. 16. إن الكارهة للماء للمواد الغشائية المحبة للماء والخطوبة لها تأثير كبير على قاذورات الغشاء. مقارنة بأغشية الترشيح الفائقة الكارهة للماء ، فقد وجد أن أغشية الترشيح الفائقة الكارهة للماء أكثر عرضة للمواد القابلة للذوبان على سطح الغشاء ، مما يظهر ميلًا أكبر نحو القاذورات. في الوقت الحاضر ، فإن الطريقة الرئيسية لتغيير الكارهة للأغشية هي تعديل مواد الغشاء. مثل تغيير حجم المسام ، خشونة سطح الغشاء ، وإضافة مواد غير عضوية لتشكيل الطلاءات المسبقة الديناميكية على سطح الغشاء.

كيف تتحكم في قاذفة غشاء MBR؟
1. في الوقت الحاضر ، يعتمد تصميم عملية MBR عمومًا عملية تدفق ثابتة للتحكم في تلوث الغشاء من خلال طرق التشغيل الأخرى مع تلبية متطلبات قدرة معالجة مياه الصرف الصحي قدر الإمكان. تم اقتراح مفهوم التدفق الحاسم لأول مرة في عام 1995. تعريفه هو أنه أسفل هذا التدفق ، لا يزيد ضغط الغشاء عبر وقت الترشيح ، وهناك علاقة خطية جيدة بين ضغط الغشاء والتدفق. يلعب اختيار التدفق الحاسم دورًا مهمًا في العملية. إذا تم تجاوز التدفق الحرج ، فسيحدث تلوث ، ويزداد فرق ضغط الغشاء (TMP) مع تمديد وقت الترشيح. يمكن أن تؤخر مكونات الغشاء التي تعمل أسفل التدفق الحرج بشكل كبير قاذورات الغشاء.
2. معدل التهوية وشدة
بشكل عام ، يعد تعزيز شدة التهوية مفيدًا لتحسين نفاذية الغشاء وتقليل تلوث الغشاء. تحت تهوية منخفضة لفترة طويلة ، تودع الملوثات بسرعة على سطح الغشاء. ومع ذلك ، فإن التهوية القوية يمكن أن تلحق الضرر بحمأة. سيغير حجم وتوزيع جزيئات الحمأة ، ويطلق المزيد من الغرويات والمواد العضوية الذائبة (EPS و SMP) ، وتفاقم الغشاء. لذلك ، من الأهمية بمكان إيجاد كثافة التهوية المثلى لـ COD في دائرة الماء. يتأثر تأثير شدة التهوية على نفاذية الغشاء بعوامل مختلفة ، مثل تركيز الخليط ، لزوجة الخليط ، وتدفق التشغيل. اقترح بعض العلماء رسم التغييرات في شدة التهوية ، وفرق ضغط الغشاء (TMP) ، والتدفق في رسم بياني واحد للعثور على شدة التهوية المثلى.

3. اختيار طرق تنظيف غشاء القاذفة

تشمل طرق التنظيف لتلوث الغشاء بشكل أساسي التنظيف الفيزيائي والتنظيف الكيميائي. يشمل التنظيف المادي تشغيل متقطع وغسل خلفي مع الماء النظيف. أثناء تشغيل MBR ، يعد الغسل العكسي وسيلة فعالة لإزالة القاذورات القابلة للانعكاس وتأخير الغشاء. تمت دراسة تأثير الغسيل العكسي على تأخير قاذورات الغشاء في طيار مغمور MBR ، ووجد أنه في نفس التدفق ، كان غسل الخلايا العكسية ذات الكثافة العالية منخفضة التردد أكثر فعالية في تقليل تلوث الغشاء من التنظيف عالي التردد. تجدر الإشارة إلى أنه خلال العملية المتقطعة ، تخفف الملوثات على سطح الغشاء وتسقط بسبب الجاذبية ، والتأثير أكثر وضوحًا تحت التهوية. لذلك ، فإن الجمع بين التشغيل المتقطع مع الغسيل العكسي يمكن أن يخفف بشكل أكثر فاعلية من قاذورات الغشاء. التنظيف الكيميائي والتنظيف الفيزيائي لا يمكن أن يمنع الحدوث من التلوث الذي لا رجعة فيه ، ويجب استعادة التدفق من خلال طرق التنظيف الكيميائي. التنظيف الكيميائي يشمل تنظيف الصيانة والتنظيف القوي (الاسترداد). تشمل عوامل التنظيف شائعة الاستخدام حاليًا محلول Naclo لإزالة الملوثات العضوية ، وحمض الستريك لإزالة الملوثات غير العضوية ، إلخ . أخذ شركة MBR Suplier Z على سبيل المثال ،

4. يؤدي إضافة المواد الممتزات في MBR إلى تكوين معقد للغاية من المحلول المختلط. لتحسين خصائص السائل المختلط ، فإن الطريقة الأكثر استخدامًا هي إضافة PAC الكربون المنشط المسحوق إلى المفاعل لتشكيل الكربون المنشط بيولوجيًا. قارنت تجربة معينة آثار ثلاث جرعات PAC مختلفة (0 ، 0.75 ، 1.5 جم/لتر) على تلوث الغشاء في المفاعلات الحيوية للأغشية. أظهرت النتائج أن الطبقة القذرة على سطح الغشاء انخفضت مع زيادة جرعة PAC ، في حين أن القاذورات التي لا رجعة فيها قد وصلت إلى أدنى نقطة لها عند جرعة 0.75 جم/لتر ، ولم يكن هناك فرق كبير في مقاومة تلوث لا رجعة فيه بين 0 و 1.5 جم /ل. ليس من الصعب العثور على أن الكربون المنشط له قدرته على الامتزاز ، وسيصل بسرعة إلى تشبع الامتزاز أثناء التشغيل ، والذي لا يمكن فقط تخفيف قاذورات الغشاء ، بل يزيد من تفاقمه. لذلك ، أثناء تشغيل MBR ، يعد تصريف الحمأة العادية وإضافة PAC الطازجة ضروريًا لتحسين أداء MBR بشكل فعال. في الوقت نفسه ، من أجل توفير تكاليف التشغيل ، من الممكن محاولة استخدام PAC تركيز الجرعات المنخفضة لتحسين أداء تشغيل MBR. أظهرت النتائج أنه في ظل ظروف التشغيل الطويلة SRT وارتفاع جرعة تشغيل HRT ، فإن جرعة PAC المنخفضة يمكن أن تحسن الكفاءة التشغيلية وتوفير التكاليف بشكل فعال.