ملخص: نظام غشاء MBR يجمع بين مزايا عملية الوحل النشط التقليدية وعملية الغشاء،مما يؤدي إلى جودة أعلى بكثير من المياه المرشحة من المياه المرشحة بتقنية واحدةوبالإضافة إلى ذلك مع التحسن الحالي لمعايير تصريف مياه الصرف الصحي، وارتفاع عمليات الغشاء، وانخفاض تكلفة الغشاء،تم استخدام أنظمة غشاء العملية MBR على نطاق واسع، والبحوث النظرية على أنظمة غشاء العملية MBR تحسنت تدريجيا. ومع ذلك ، في أنظمة معالجة مياه الصرف الصحي الحضرية ، لا تزال هذه العملية في مرحلة الطفولة.يعتمد نظام غشاء عملية MBR بشكل رئيسي على تقنية فصل الصلب السائل من الغشاء، مع المعالجة البيولوجية المهيمنة والفصل الصلب السائل هو المفتاح.هذه المقالة توضح التقنيات الرئيسية لتصميم نظام غشاء العملية MBR لمشاريع معالجة مياه الصرف الصحي الحضريةالمفاتيح الرئيسية: معالجة مياه الصرف الصحي؛ عملية غشاء MBR 1 نقاط تصميم وحدة غشاء عملية MBR 1.1 نقطة اختيار مادة الألياف الغشاءية (الورق) اختيار مادة الألياف الغشاءية (الورق) هو الأساس والمفتاح لنظام العملية بأكملها، واختيار المواد لا يؤثر فقط على عمر الغشاء ، ولكن أيضا يؤثر على أداء الغشاء. يتم تقسيم مادة ألياف الغشاء إلى جزأين:أغشية عضوية وأغشية غير عضويةكل مصنع سوف يختار الأنواع المناسبة من الغشاء وفقا لاحتياجاتهم المختلفة. الأفلام العضوية لها المزايا التالية:,السعر المعقول، والأنواع المتنوعة، والتكنولوجيا الناضجة، وما إلى ذلك. ومع ذلك، فإن الأفلام العضوية لها أيضا بعض العيوب، مثل وقت الاستخدام الأقصر والحساسية للتلوث.الأغشية غير العضوية لها ميزة عدم تأثيرها على المذيبات العضويةمقاومة التآكل، مقاومة التآكل، مقاومة درجات الحرارة العالية، ومقاومة قوية للحمض والقلي.الغشاء غير العضوي غالبا ما يستخدم لمعالجة مياه الصرف الصحي المصنع مع التلوث الشديد والتآكلالغشاء الأكثر استخداما حاليا هو PVDF في الأغشية العضوية، والتي تم تحسينها ليكون لها هيدروفيلية مستقرة ويفضلها معظم المصانع.
1.2 النقاط الرئيسية لاختيار أداء ألياف الغشاء: عند اختيار ألياف الغشاء ، يجب مراعاة جانبين: القوة الكيميائية والخصائص الميكانيكية.المقاومة الكيميائية والخصائص الميكانيكية هي عاملان مهمان يحددان عمر الأغشيةالمقاومة الكيميائية لألياف الغشاء تشير إلى قدرتها على مقاومة تآكل المواد الكيميائية إلى أقصى حد ممكن، أييجب أن يكونوا قادرين على تنظيف أكبر عدد ممكن من أنواع المواد الكيميائية، مع مقاومة عالية للمواد المضادة للاكسدة والآلرطوبة. الخصائص الميكانيكية لألياف الغشاء تشير إلى قدرتها على تحمل الآثار الخارجية على المدى الطويل ،مثل تأثير مياه التدفق العالي وتنظيف الاحتكاك الهوائيدرجة الكسر والطول عند كسر ألياف الغشاء هي مؤشرات مهمة تعكس الخصائص الميكانيكية.تعكس القيمة العددية درجة تعرض الغشاء للضغط الخارجي، ويشير بشكل غير مباشر إلى معدل تلف الغشاء أثناء الاستخدام. إنه مؤشر قياس مهم لقياس جودة الغشاء.3 النقاط الرئيسية لاختيار حجم مسام ألياف الغشاء في أنظمة غشاء عملية MBR، هناك نوعان من أحجام مسام الغشاء المستخدمة عادةً. نوع واحد له حجم مسام يتراوح بين 0.01 و 0.1 ميكرو متراً ، ويسمى هذا النوع من الغشاء غشاء التصفية العالية ، والمعروف أيضًا باسم غشاء UF ؛نوع آخر من الغشاء بحجم المسام بين 0.1 و 0.4 ميكرو مترا، والمعروف أيضا باسم غشاء التصفية الدقيقة أو MF. في التطبيقات العملية، كلا النوعين من الأغشية تلبي متطلبات العملية وليس هناك فرق كبير بين الاثنين.حجم مسام الغشاء المذكورة في ذلك ليست البيانات الدقيقة المقاسة، ولكن يشير إلى دقة التصفية ، وهو مفهوم إحصائي للتوزيع الطبيعي. في الوقت الحالي ، لا يوجد معيار وطني موحد لحجم مسام الغشاء ،ونوعية الغشاء تعتمد على نوعية المياه المرشحةوظيفة تصفية الغشاء تعتمد بشكل رئيسي على ثلاثة جوانب: أولاً، وظيفة تصفية وفحص منافذ الغشاء نفسها؛ ثانياً،وظيفة الامتصاص بين مسام الغشاء و سطح الغشاء2 النقاط الرئيسية لتصميم المعلمات لنظام غشاء عملية MBR 2.1 تدفق الغشاء تدفق الغشاء هو عامل مهم يؤثر على استقرار نظام غشاء عملية MBR، واختيار تدفق الغشاء المناسب يمكن أن يقلل بفعالية من معدل تدهور الشفافية. ولكن اختيار تدفق الغشاء ليس بالضرورة أفضل،يحتاج إلى النظر في الاحتياجات التطبيقية العملية والحمل الأقصى الذي يمكن أن يمر الغشاء من خلال معدل تدفق المياهتدفق الغشاء هو الجزء الرئيسي من نظام العملية بأكمله، والذي يشير إلى معدل تدفق المياه القصوى التي يمكن أن تدفق من خلال الغشاء، شريطة أن يكون لكل وحدة مساحة وحدة الوقت.هناك أربعة أنماط من تدفق الغشاء: واحد هو متوسط تدفق الغشاء، والذي يشير إلى معدل تدفق المثالي على الغشاء خلال التصميم؛ والثاني هو متوسط تدفق الغشاء الفوري،والذي يشير إلى التدفق الذي يشارك به الغشاء في الواقع في العملوالثالث هو الحد الأقصى لتدفق الغشاء الفوري، والذي يتأثر بعوامل مثل كمية الذروة من المياه المتداولة ووقت تنظيف الغشاء خارج الاتصال.عند قياس الحد الأقصى لتدفق الغشاء اللحظي، يجب اختيار الأكثر سوءا من العاملين كقياس لحد أقصى تدفق غشاء فوري. الرابع هو تدفق غشاء فوري حرج.والذي يرتبط بدورة التنظيف الكيميائيعندما يزداد تدفق الغشاء ولكن دورة التنظيف الكيميائي تنخفض بشكل كبير، فإن تدفق الغشاء المقاس هو تدفق الغشاء الحرج الفوري.تدفق الغشاء الحرج الفوري هو معيار اختبار مهم في أنظمة غشاء عملية MBRفي أنظمة الغشاء، نحن نطلب أن جميع تدفقات الغشاء يجب ألا تتجاوز تدفق الغشاء الحرج الفوري. عند تصميم تدفق الغشاء،من المهم اختيار تدفق الغشاء المناسب على أساس الوضع الفعليلا يكون اختيار تدفق الغشاء بالضرورة أفضل ، عادةً ما يكون ضمن نطاق معين. زيادة تدفق الغشاء يمكن أن تقلل من عدد الغشاءات المستخدمة وتخفيض التكاليف.لكن عندما يصل تدفق الغشاء إلى قيمة معينة، قد يؤدي زيادة تدفق الغشاء إلى شيخوخة سريعة لنظام الغشاء ، وتقليل عمر الخدمة للغشاء ، وزيادة تواتر وتكلفة استبدال الغشاء.
2.2 تكون درجة حرارة المياه المصممة عاملًا رئيسيًا يؤثر على تدفق الغشاء. في نطاق معين، مع زيادة درجة حرارة المياه، يزداد نشاط المواد الكيميائية في المياه.انخفاض اللزوجة، وزيادة تدفق الغشاء. إذا كانت درجة حرارة الماء منخفضة للغاية ، فإن نشاط المواد الكيميائية في الماء ينخفض ، وزيادة اللزوجة ، وانخفاض تدفق الغشاء.لأن نظام غشاء العملية MBR هو نظام تدفق ثابت، يمكن تعديل التغيرات في تدفق الغشاء الناجمة عن درجة حرارة الماء عن طريق تغيير فرق الضغط عبر الغشاء.1 تجميع أنظمة الغشاء لتسهيل التشغيل والمعالجة، تستخدم أنظمة الغشاء عادةً أساليب معالجة التجميع.ولا يسمح بتجميعها بشكل عشوائي أو تحديد حجم مجموعة واحدةيجب تحديد المجموعة بعد تحسين المقارنة التقنية والاقتصادية.يجب ألا يتم توصيل نظام غشاء واحد إلى العديد من مكونات الغشاء لتجنب مشاكل مثل دخول الماءمن حيث الاقتصاد، إذا كان حجم نظام غشاء واحد كبير جدا، فإنه سيؤدي إلى زيادة عدد مضخات الشفط، خطوط الأنابيب،والمكونات المقابلة، فضلا عن انخفاض عدد المعدات، أجهزة الكشف، وما إلى ذلك، والحد من طول كل خط أنابيب.من الضروري مقارنة شاملة للمزايا التقنية والاقتصادية. 3.2 احتياطي لنظام الغشاء لتقليل الحوادث غير المتوقعة، يمكن إعداد بعض أنظمة الاحتياطي لنظام الغشاء،ولكن إنشاء معدات احتياطية يتطلب زيادة في حساب نظام الغشاءلذلك يمكن للمشغل أن يقرر ما إذا كان سيضع نظام غشاء احتياطي بمفرده. إذا لم يكن هناك تمويل لإنشاء نظام احتياطي، يمكن اتخاذ بعض التدابير الطارئة. بشكل عام،احتياطي أنظمة الغشاء يتضمن الجوانب التالية: أولاً، يمكن استخدام المعدات الرئيسية المشاركة في نظام الغشاء بطرق عديدة وواحدة كإحتياطي.والثاني هو زيادة معدل تدفق الغشاء والقطر خط الأنابيب ذات الصلة من نظام غشاء واحدثالثاً، عند تصميم نظام الغشاء، يجب أن يتم حجز مساحة معينة للحفاظ عليها،عادة ما يجب أن تكون 10٪ إلى 15٪ من المساحة محجوزة للنسخ الاحتياطي. 4 النقاط الرئيسية لتصميم عملية نظام غشاء العملية MBR 4.1 تصميم دورة عمل الغشاء MBR يعتمد نظام غشاء العملية MBR بشكل رئيسي على وضع التشغيل لإفراز المياه المتقطع.بعد استخراج الماء، يتوقف النظام لفترة من الوقت قبل الاستمرار في استخراج المياه. وقت الاستخراج حوالي 8-12 دقيقة ، وفترة الراحة حوالي 30-120s.الأنواع المختلفة من الأنظمة لديها أنماط توقف مختلفة، بعضها مجرد توقف عادي، في حين أن آخرين تنفيذ غسل الخلفي خلال فترة التوقف. كل استخراج وتوقف تعتبر دورة واحدة،وتقصير وقت الدورة سوف يقلل من معدل ازدحام الوحلولكن إذا كان وقت الدورة قصيرًا جدًا ، فسيزيد من صعوبة قيادة الموظفين لنظام الغشاء وتقليل عمر خدمة مكونات الغشاء.2 تصميم ضغط تشغيل الغشاء: ما إذا كان الغشاء ملوثًا ويتأثر درجة التلوث بالضغط التشغيلي. ضغط تشغيل الغشاء له قيمة ضغط حرجة،وعندما تكون قيمة الضغط الحرجة أكبر من قيمة ضغط التشغيل، زيادة في قيمة الضغط سوف تسبب زيادة في تدفق الغشاء. عندما تكون قيمة الضغط الحرجة أقل من قيمة ضغط التشغيل، فإنها سوف تزيد من درجة تلوث الغشاء،وتغيير قيمة الضغط في هذا الوقت لا يؤثر تقريبا على تدفق الغشاءفي التطبيقات العملية ، يجب تقليل قيمة ضغط العمل في الغشاء إلى الحد الأدنى ممكن.قيمة ضغط العمل المنخفضة للغشاء مفيدة لتحسين كفاءة استخدام الطاقة للغشاء، زيادة تدفق الغشاء على مدى فترة أطول من الزمن، وتوسيع عمر الخدمة الغشاء إلى حد ما.
هناك نوعان من أنماط تشغيل الغشاء: التحكم في الضغط الثابت والتحكم في التيار الثابت. في أنظمة غشاء العملية MBR ، يتم اختيار التحكم في التيار الثابت لعدة أسباب.أولاً، يمكن أن تقلل من تلوث الغشاء والسيطرة على تلوث الغشاء بفعالية؛ ثانيا، فإنه يمكن أن تمدد دورة تنظيف الغشاء وتحسين كفاءته التشغيلية؛ ثالثا،يمكن أن يزيد من تدفق الغشاء على مدى فترة أطول من الزمنرابعاً ، يمكن أن يضمن التشغيل المستقر والمنظم لنظام غشاء عملية MBR بأكمله.يتم استخدام التحكم في الضغط الثابت بشكل رئيسي في الأنظمة التي تقيس اختلاف تدفق الغشاء مع وقت التشغيلنتيجة: بسبب المزايا العديدة لنظام غشاء MBR ، تم تفضيله من قبل العديد من المصانع ، ولكن في مشاريع معالجة مياه الصرف الصحي الحضرية ،هذه التكنولوجيا لم تُطبق عملياً و لم تُروج بعدلذلك، بناء على خبرتنا الخاصة في بناء محطات معالجة مياه الصرف الصحي،هذه المقالة توضح التقنيات الرئيسية لتصميم أنظمة غشاء العملية MBR في مشاريع معالجة مياه الصرف الصحي الحضرية، بما في ذلك تصميم مكونات غشاء عملية MBR وتصميم المعلمات وتصميم التخطيط ونقاط التصميم التشغيلي ، من أجل توفير مرجع لمشاريع معالجة مياه الصرف الصحي الحضرية في المستقبل.
