Iεισαγωγή
Με ολοένα και πιο αυστηρά περιβαλλοντικά πρότυπα και μια συνεχώς αυξανόμενη ζήτηση για επαναχρησιμοποίηση νερού, οι βιοαντιδραστήρες μεμβράνης (MBRs) έχουν γίνει η κύρια τεχνολογία για προηγμένη επεξεργασία λυμάτων και αξιοποίηση πόρων. Τα υλικά μεμβράνης, ως το βασικό συστατικό των MBR, καθορίζουν άμεσα τη λειτουργική σταθερότητα, την αποτελεσματικότητα της επεξεργασίας και το συνολικό κόστος του κύκλου ζωής του συστήματος. Οι παραδοσιακές οργανικές μεμβράνες υποφέρουν από μειονεκτήματα όπως η ευαισθησία σε ρύπανση, η μικρή διάρκεια ζωής και η χαμηλή αντοχή στη διάβρωση, γεγονός που τις καθιστά ακατάλληλες για πολύπλοκες και σκληρές συνθήκες νερού. Οι επίπεδες-μεμβράνες καρβιδίου του πυριτίου, με τις ανώτερες ιδιότητες της εξαιρετικά-αντοχής στη διάβρωση, της υψηλής ροής, της μεγάλης διάρκειας ζωής και των ισχυρών αντιρρυπαντικών ικανοτήτων, παρέχουν μια ισχυρή λύση για αναβαθμίσεις διεργασιών MBR και χρησιμοποιούνται ευρέως στην επεξεργασία αστικών λυμάτων, βιομηχανικών λυμάτων και συμπυκνωμένων λυμάτων.
I. Εισαγωγή στην τεχνολογία MBR
1. Αρχή διαδικασίας
Το MBR (Membrane Bioreactor) είναι μια διαδικασία επεξεργασίας λυμάτων που ενσωματώνει σε βάθος τεχνολογίες βιοαποδόμησης και διαχωρισμού μεμβράνης. Αντικαθιστά τη δεξαμενή δευτερεύουσας καθίζησης στην παραδοσιακή διαδικασία ενεργοποιημένης λάσπης με μια μονάδα μεμβράνης υπερδιήθησης, επιτυγχάνοντας αποτελεσματικό διαχωρισμό λάσπης και νερού. Αφού τα λύματα εισέλθουν στον βιοαντιδραστήρα, οι μικροοργανισμοί αποσυνθέτουν ρύπους όπως COD, αμμωνιακό άζωτο και ολικό φώσφορο. η μεμβράνη υπερδιήθησης (μέγεθος πόρων 0,02–0,1μm) παγιδεύει με ακρίβεια την ενεργοποιημένη ιλύ, κολλοειδή, βακτήρια και αιωρούμενα σωματίδια, με αποτέλεσμα διαυγή και στείρα απόβλητα, επιλύοντας πλήρως τα προβλήματα της απώλειας ιλύος και της θολότητας των λυμάτων στις παραδοσιακές διεργασίες.
2. Βασικά χαρακτηριστικά της διαδικασίας
(1) Ισχυρή ικανότητα επεξεργασίας και καλή ποιότητα εκροής
Η διαδικασία MBR έχει υψηλό φορτίο και υψηλότερη αποτελεσματικότητα επεξεργασίας από τους αντιδραστήρες γενικής βιολογικής επεξεργασίας. Η ποιότητα των λυμάτων είναι παρόμοια με το νερό της βρύσης στην εμφάνιση και μπορεί να καλύψει πλήρως τις απαιτήσεις για το ανακτημένο νερό. Αυτή τη στιγμή είναι η τεχνολογία με την καλύτερη ποιότητα λυμάτων μεταξύ όλων των διαδικασιών επεξεργασίας λυμάτων.
(2) Ισχυρή αντοχή σε κρουστικά φορτία
Η υψηλή συγκέντρωση λάσπης προσδίδει στο MBR ισχυρή αντίσταση στα κρουστικά φορτία και έχει επίσης εξαιρετικά μεγάλη ηλικία λάσπης, με αποτέλεσμα πολύ σταθερή ποιότητα εκροής.
(3) Καλό αποτέλεσμα αφαίρεσης αζώτου αμμωνίας
Με υψηλή συγκέντρωση λάσπης, μεγάλη ηλικία λάσπης και χαμηλό φορτίο λάσπης, είναι ιδιαίτερα κατάλληλο για νιτροποίηση για την απομάκρυνση του αζώτου αμμωνίας και μπορεί να αφαιρέσει έως και 1500 mg/L αζώτου αμμωνίας.
(4) Λιγότερη υπολειμματική λάσπη
Η ιλύς MBR έχει μεγάλη ηλικία λάσπης, οι μικροοργανισμοί βρίσκονται σε φάση ενδογενούς αναπνοής, η υπερβολική παραγωγή λάσπης είναι χαμηλή και η δευτερογενής ρύπανση ελάχιστη.
(5) Εξοικονομεί γη
Δεν απαιτεί δευτερεύουσα δεξαμενή καθίζησης ή άλλες συσκευές φιλτραρίσματος και καθαρισμού. Η διαδικασία είναι απλή και καταλαμβάνει μια μικρή έκταση, μόνο περίπου το 1/3 της έκτασης που απαιτείται από τις συμβατικές διαδικασίες επεξεργασίας, καθιστώντας την πολύ κατάλληλη για χρήση σε μέρη με περιορισμένη γη.
(3) Αυτόματος έλεγχος, εύκολος στον εξοπλισμό
Το MBR εξαλείφει τα προβλήματα διόγκωσης και απώλειας λάσπης, παράγει χαμηλά επίπεδα υπολειμματικής λάσπης και μπορεί να επιτύχει πλήρως αυτοματοποιημένο έλεγχο, κάνοντας τη λειτουργία και τη διαχείριση απλούστερη.
II. Πλεονεκτήματα των μεμβρανών επίπεδων φύλλων καρβιδίου πυριτίου σε διεργασίες MBR
1. Εξαιρετικά ανθεκτικό στη διάβρωση, κατάλληλο για ακραίες συνθήκες εργασίας
Κατασκευασμένο από υψηλής καθαρότητας σκόνη καρβιδίου του πυριτίου, ανακρυσταλλωμένη και πυροσυσσωματωμένη στους 2400 βαθμούς, είναι ανθεκτική σε οξέα και αλκάλια στην περιοχή pH 0–14 και μπορεί να αντέξει τη διάβρωση από ισχυρά οξέα, ισχυρά αλκάλια, οξειδωτικά υψηλής{{4} συγκέντρωσης και οργανικούς διαλύτες. Μπορεί να λειτουργεί σταθερά και χωρίς γήρανση σε δύσκολες συνθήκες νερού όπως συμπυκνωμένη άλμη, χημικά λύματα και στραγγίσματα χωματερών για μεγάλο χρονικό διάστημα.
2. Λειτουργία υψηλής απόδοσης-με αποτέλεσμα υψηλότερη απόδοση επεξεργασίας.
Η επιφάνεια της μεμβράνης έχει γωνία επαφής με το νερό μόνο 10,3 μοιρών, καθιστώντας την εξαιρετικά υδρόφιλη. Η ροή λειτουργίας του είναι σταθερή στα 60–100 LMH, που είναι 3–4 φορές μεγαλύτερη από τις οργανικές μεμβράνες. Για την ίδια κλίμακα επεξεργασίας, απαιτεί λιγότερη επιφάνεια μεμβράνης και η δεξαμενή μεμβράνης καταλαμβάνει λιγότερο χώρο, μειώνοντας σημαντικά το κόστος πολιτικού μηχανικού.
3. Ισχυρή αντοχή στους λεκέδες, εύκολο να καθαριστεί και να αποκατασταθεί
Η επιφάνεια της μεμβράνης είναι έντονα αρνητικά φορτισμένη, απωθεί ηλεκτροστατικά τη λάσπη, τα κολλοειδή και το λάδι, με αποτέλεσμα εξαιρετικές ικανότητες κατά της ρύπανσης-. Ο αερισμός και η έκπλυση καθυστερούν τη ρύπανση και μετά τη ρύπανση, ο καθαρισμός υψηλής συγκέντρωσης οξέος, αλκαλίων και οξειδωτικών μπορεί να αποκαταστήσει το 100% της ροής. Ο κύκλος καθαρισμού είναι μακρύς και η συντήρηση απλή.
4. Εξαιρετικά-μεγάλη διάρκεια ζωής και χαμηλό συνολικό κόστος διάρκειας ζωής.
Έχει υψηλή μηχανική αντοχή, αντοχή στη φθορά, χωρίς κίνδυνο θραύσης ινών και διάρκεια ζωής μεγαλύτερη ή ίση με 10 χρόνια, που είναι 3-4 φορές μεγαλύτερη από τις οργανικές μεμβράνες. ο όγκος αερισμού είναι μόνο ο μισός από αυτόν των οργανικών μεμβρανών, με αποτέλεσμα χαμηλή κατανάλωση ενέργειας. Δεν απαιτεί συχνή αντικατάσταση μεμβράνης, μειώνοντας σημαντικά το κόστος των αναλώσιμων και το χρόνο διακοπής λειτουργίας, και έχει εξαιρετικά οικονομικά οφέλη σε όλο τον κύκλο ζωής του.
5. Εξαιρετικά συμβατό και εύκολο στην αναβάθμιση και τροποποίηση.
Είναι πλήρως συμβατό με τα υπάρχοντα οργανικά συστήματα MBR και μπορεί να αντικαταστήσει τις οργανικές μεμβράνες in situ χωρίς σημαντικές τροποποιήσεις στον εξοπλισμό. Είναι κατάλληλο για σύνθετες ποιότητες νερού όπως υψηλή συγκέντρωση λάσπης, υψηλή περιεκτικότητα σε λάδι και υψηλή αλατότητα, και είναι εύκολο να αναβαθμιστεί και να δείξει γρήγορα αποτελέσματα.
III. Τυπικές περιπτώσεις εφαρμογής
Περίπτωση 1: Έργο επεξεργασίας λυμάτων σε συγκεκριμένο δήμο
Ικανότητα επεξεργασίας: 3000 m³/d
Σχέδιο διεργασίας: Η επίπεδη μεμβράνη καρβιδίου του πυριτίου MBR χρησιμοποιείται για την αντικατάσταση της παραδοσιακής δεξαμενής δευτερεύουσας καθίζησης.
Αποτελέσματα εφαρμογής: Σταθερά και συμβατά λύματα, απλή λειτουργία και συντήρηση, επιλύοντας αποτελεσματικά το πρόβλημα της απόρριψης λυμάτων σε αγροτικές περιοχές.
Περίπτωση 2: Έργο αναβάθμισης για συμπυκνωμένα αλμυρά απόβλητα από εργοστάσιο χημικών άνθρακα
Ικανότητα επεξεργασίας: 76 m³/h
Υπόβαθρο αναβάθμισης: Η αρχική οργανική μεμβράνη είχε μικρή διάρκεια ζωής, απαιτούσε συχνή αντικατάσταση και ήταν δαπανηρή.
Αποτελέσματα εφαρμογής: Μετά την αντικατάσταση με επίπεδη μεμβράνη καρβιδίου του πυριτίου, η λειτουργική σταθερότητα βελτιώθηκε σημαντικά, η διάρκεια ζωής της μεμβράνης παρατάθηκε σημαντικά και το κόστος συντήρησης μειώθηκε σημαντικά.
Περίπτωση 3: Έργο Επεξεργασίας Λυμάτων σε Περιοχή Εξυπηρέτησης
Ικανότητα επεξεργασίας: 120 m³/d
Λύση διαδικασίας: Ενσωματωμένος εξοπλισμός MBR με επίπεδη μεμβράνη καρβιδίου πυριτίου
Αποτελέσματα εφαρμογής: Συμπαγές αποτύπωμα, αυτοματοποιημένη λειτουργία, σταθερή επεξεργασία αποκεντρωμένων οικιακών λυμάτων και λυμάτων πληρούν τα πρότυπα για επαναχρησιμοποίηση.
Περίπτωση 4: Έργο συστήματος MBR βιομηχανικών λυμάτων στη Σιγκαπούρη
Ικανότητα επεξεργασίας: 150 m³/d
Αποτέλεσμα εφαρμογής: Αντικαθιστώντας τις παραδοσιακές οργανικές μεμβράνες με κεραμικές μεμβράνες καρβιδίου του πυριτίου, μπορεί να επιτευχθεί βαθιά επεξεργασία των βιομηχανικών λυμάτων σε περιορισμένο χώρο.
