یکی از رایج ترین اشتباهات در طراحی بیوراکتور غشایی، تقسیم جریان فاضلاب به طور مستقیم بر بالاترین شار نشان داده شده در برگه اطلاعات غشایی است. محاسبه ساده به نظر می رسد، اما می تواند به طور قابل توجهی سطح غشاء مورد نیاز برای عملکرد طولانی مدت پایدار را دست کم بگیرد. شار طراحی، شار عملیاتی، شار ناخالص فیلتراسیون، شار خالص و شار پیک شرایط عملیاتی مختلف را توصیف می‌کنند. درک این تفاوت ها هنگام اندازه گیری ناحیه غشاء MBR، مقایسه ماژول ها و برآورد هزینه چرخه حیات ضروری است.
چرا ناحیه غشای MBR اغلب کم اندازه است؟
معادله اصلی اندازه غشا ساده به نظر می رسد:
مشکل معادله نیست. مشکل مقدار استفاده شده برای شار است.
برگه های داده غشاء ممکن است حاوی نفوذپذیری آب تمیز، شار عملیاتی توصیه شده، حداکثر شار، یا مقادیر عملکرد اندازه گیری شده در شرایط آزمایشی خاص باشد. این مقادیر لزوماً نشان دهنده نرخ خالص تولید پایدار یک MBR در مقیاس کامل تصفیه کننده فاضلاب واقعی نیستند.
عملیات MBR واقعی شامل دوره هایی است که هیچ ماده نفوذی تولید نمی شود. غشاها ممکن است به دلیل دما، رسوب، پیک‌های هیدرولیکی یا بی‌ثباتی فرآیند، شل شده، شستشوی معکوس، تمیز کردن شیمیایی، ایزوله برای تعمیر و نگهداری یا کمتر از ظرفیت اسمی کار شوند.
یک سیستم غشایی که فقط از یک حداکثر شار خوش‌بینانه اندازه می‌گیرد ممکن است در طول راه‌اندازی به طور قابل قبولی عمل کند، اما زمانی که دمای فاضلاب کاهش می‌یابد، ویژگی‌های مایع مخلوط تغییر می‌کند یا مقاومت در برابر رسوب شروع به افزایش می‌کند، ذخیره کمی دارد.
منطقه غشاء MBR باید بر اساس تولید خالص پایدار در شرایط عملیاتی مورد انتظار باشد، نه صرفاً بر اساس بالاترین شار که غشاء می تواند به دست آورد.
شار طراحی، شار عملیاتی، شار ناخالص و شار خالص: تفاوت چیست؟
شار معمولاً بر حسب لیتر بر متر مربع در ساعت یا LMH بیان می شود. اگرچه چندین محاسبات MBR از یک واحد استفاده می کنند، اما معنای مقدار شار می تواند بسیار متفاوت باشد.
شار طراحی
شار طراحی، مقدار مهندسی است که در حین اندازه‌گیری غشا انتخاب می‌شود. باید منعکس کننده فاضلاب مورد انتظار، دما، MLSS، تمایل به رسوب گیری، چرخه عملیاتی، استراتژی تمیز کردن و حاشیه عملیاتی مورد نیاز باشد.
بنابراین معمولا محافظه کارانه تر از شار تست حداکثر یا کوتاه مدت است.
شار عملیاتی
شار عملیاتی نرخ فیلتراسیون واقعی در طول عملیات کارخانه است:
بسته به تقاضای جریان، در دسترس بودن غشاء، TMP، دما، شرایط رسوب و کنترل فرآیند می‌تواند در طول روز تغییر کند.
شار ناخالص فیلتر
شار ناخالص به طور کلی به شار اشاره دارد در حالی که غشاء به طور فعال در حال فیلتر کردن است. اگر غشاء به مدت ده دقیقه فیلتر شود و سپس به مدت یک دقیقه شل شود، شار فیلتراسیون ناخالص فقط در طول آن ده دقیقه مولد اعمال می شود.
شار خالص
شار خالص منعکس کننده تولید واقعی پس از در نظر گرفتن دوره های غیر فیلتراسیون است. آرامش، شستشوی معکوس، تعمیر و نگهداری و سایر زمان های توقف، مقدار خالص آب تصفیه شده تولید شده در هر متر مربع نصب شده را کاهش می دهد.
اوج شار
پیک شار نرخ عملیات کوتاه مدت بالاتری است که در پیک های هیدرولیکی استفاده می شود. می تواند برای تقاضای موقت مفید باشد، اما معمولاً نباید به عنوان شرایط طراحی پیوسته در نظر گرفته شود.
| مدت شار | آنچه را نشان می دهد | استفاده مستقیم برای اندازه غشاء؟ |
|---|---|---|
| شار آب تمیز | عملکرد در شرایط آب کنترل شده و کم رسوب | خیر |
| حداکثر شار | تست بالاتر یا ارزش عملیاتی کوتاه مدت | خیر |
| شار ناخالص فیلتر | در حالی که تولید تراوش فعال است، شار می شود | خیرt by itself |
| شار طراحی خالص | شار مولد پس از توقف عملیات در نظر گرفته شده است | بله، زمانی که به درستی انتخاب شود |
| خیرrmal Operating Flux | نرخ واقعی فیلتراسیون معمول در سرویس | برای تأیید طراحی استفاده می شود |
| اوج شار | وضعیت کوتاه مدت جریان بالا | برای بررسی پیک جریان استفاده می شود |
محاسبه صحیح مساحت غشاء با تولید خالص آب شروع می شود
معادله شروع باقی می ماند:
واحدها باید هماهنگ باشند. اگر جریان بر حسب لیتر در ساعت و شار بر حسب LMH بیان شود، نتیجه متر مربع مساحت غشا خواهد بود.
مثال: 500 m³ / روز فاضلاب صنعتی
فرض کنید یک کارخانه فاضلاب صنعتی باید تولید کند:
دبی روزانه را به لیتر در ساعت تبدیل کنید:
500 متر مکعب در روز × 1,000 = 500,000 L/day
500000 ÷ 24 = 20833 L/h
ناحیه نظری غشاء عبارت است از:
20833 L/h ÷ 12 L/m²·h = تقریباً 1736 متر مربع
این تنها اولین مرحله اندازه گیری است. منطقه نصب شده نهایی نیز باید از نظر در دسترس بودن فیلتراسیون، پیک جریان، پیکربندی قطار غشایی، افزونگی، اندازه ماژول، دما و حاشیه رسوب بررسی شود.
سیستم‌های عملی از ماژول‌های کامل و قطارهای غشایی مونتاژ می‌شوند و ممکن است برای انعطاف‌پذیری عملیاتی و تعمیر و نگهداری، منطقه نصب‌شده اضافی مورد نیاز باشد.
چرا زمان فیلتراسیون ناحیه مورد نیاز غشاء را تغییر می دهد؟
یک MBR لزوماً 24 ساعت در روز به طور مداوم نفوذ تولید نمی کند. بسیاری از سیستم ها فیلتراسیون را با ریلکسیشن یا شستشوی معکوس جایگزین می کنند.
یک چرخه ساده را در نظر بگیرید:
در دسترس بودن فیلتراسیون عبارت است از:
10 ÷ 11 = 90.9٪
اگر کارخانه باید به تولید خالص معادل 10 LMH برسد اما غشاء فقط 90.9 درصد مواقع فیلتر می شود، شار مورد نیاز در طول فیلتراسیون فعال می شود:
10 ÷ 0.909 = تقریباً 11.0 LMH شار فیلتراسیون ناخالص
اگر شستشوی معکوس اضافی، تعمیر و نگهداری یا تمیز کردن آفلاین، در دسترس بودن کل غشا را تا 85 درصد کاهش دهد، پس:
10 ÷ 0.85 = 11.76 LMH
به همین دلیل است که دو پروژه MBR که هر دو در "15 LMH" کار می کنند ممکن است در واقع نیازهای غشایی متفاوتی داشته باشند. یکی ممکن است به معنای 15 LMH در طول فیلتراسیون فعال باشد، در حالی که دیگری ممکن است به معنای تولید خالص 15 LMH پس از توقف باشد.
بدون این توضیح، مقایسه بین تامین کنندگان غشاء می تواند گمراه کننده باشد.
جریان متوسط کافی نیست: پیک فلو و یکسان سازی را بررسی کنید
متوسط جریان روزانه برای اندازه گیری اولیه غشا مفید است، اما نحوه رسیدن فاضلاب به کارخانه را در طول روز توصیف نمی کند.
گیاهی با میانگین 1000 مترمکعب در روز لزوماً 41.7 مترمکعب در ساعت ثابت دریافت نمی کند. برنامه‌های تولید صنعتی، پیک‌های شهری صبح و عصر، تخلیه دسته‌ای، بارندگی و عملیات نظافت می‌توانند جریان ساعتی بسیار بیشتری ایجاد کنند.
اگر ناحیه غشاء فقط در حد متوسط طراحی شده باشد، شرایط اوج هیدرولیک ممکن است شار عملیاتی آنی را بسیار بالاتر از محدوده مورد نظر قرار دهد.
یکسان سازی می تواند نیاز به غشای پیک را کاهش دهد
یک مخزن یکسان سازی می تواند فاضلاب را در دوره های اوج ذخیره کند و به تدریج آن را به سیستم بیولوژیکی و غشایی رها کند. این می تواند تفاوت بین تقاضای فیلتراسیون متوسط و اوج را کاهش دهد.
در جایی که تساوی محدود است، طراحان باید بررسی کنند:
- حداکثر جریان روزانه؛
- اوج جریان ساعتی؛
- قطارهای غشایی موجود؛
- اوج شار مجاز کوتاه مدت؛
- حداکثر TMP قابل قبول؛
- ظرفیت ذخیره مورد نیاز
بنابراین سؤال صحیح به سادگی این نیست: "میانگین جریان چقدر است؟"
این است: غشاها پس از یکسان سازی باید چه جریانی را پردازش کنند؟
نوع فاضلاب شار مورد نظر شما را تغییر می دهد
یک شار طراحی جهانی واحد را نمی توان برای هر پروژه MBR اعمال کرد. شار پایدار به شدت به ترکیب فاضلاب و شرایط عملیات بیولوژیکی بستگی دارد.
فاضلاب شهری با پیش تصفیه پایدار و شرایط بیولوژیکی متعادل ممکن است رفتار بسیار متفاوتی با فاضلاب فرآوری مواد غذایی حاوی گریس، فاضلاب نساجی حاوی سورفکتانت یا فاضلاب صنعتی با شوری بالا و بارگذاری آلی متغیر داشته باشد.
| وضعیت فاضلاب | تأثیر احتمالی بر جریان پایدار | دلیل اصلی |
|---|---|---|
| فاضلاب شهری پایدار | خط مبنا | ویژگی های بیولوژیکی و جامدات نسبتاً قابل پیش بینی |
| روغن و گریس بالا | معمولا پایین تر | پتانسیل رسوب غشایی بیشتر |
| MLSS یا ویسکوزیته بالا | معمولا پایین تر | مقاومت در برابر انتقال جرم و فیلتراسیون بیشتر |
| EPS / SMP بالا | معمولا پایین تر | تمایل به رسوب آلی بالاتر |
| دمای پایین فاضلاب | معمولا پایین تر | ویسکوزیته بالاتر و نفوذپذیری کمتر |
| پیش درمانی قوی | پایدارتر | کاهش مواد جامد، گریس و بار رسوب |
| یکسان سازی جریان خوب | پایدارتر | پیک های هیدرولیکی کاهش یافته است |
به همین دلیل است که اندازه غشاء باید با توصیف فاضلاب شروع شود تا با کاتالوگ غشایی.
برای فاضلاب صنعتی دشوار، یک شار طراحی محافظه کارانه تر می تواند حاشیه عملیاتی ارزشمندی را فراهم کند، حتی اگر در ابتدا به سطح غشایی بیشتری نیاز داشته باشد.
دما، MLSS و تغییر رسوب شار عملیاتی واقعی
دما
ویسکوزیته آب با کاهش دما افزایش می یابد. در نتیجه، غشای مشابهی که در همان TMP کار می‌کند ممکن است در شرایط سردتر نفوذ کمتری تولید کند.
بنابراین یک سیستم غشایی که فقط از داده های راه اندازی در هوای گرم طراحی شده است ممکن است در طول زمستان با مشکلات ظرفیت مواجه شود.
MLSS
MLSS بالاتر می تواند مقدار زیست توده حفظ شده در راکتور را افزایش دهد، اما غلظت مایع مخلوط بسیار بالا نیز ویسکوزیته را افزایش می دهد و می تواند شرایط انتقال جرم غشاء را بدتر کند. این ممکن است مقاومت لایه کیک و تقاضای آبشستگی هوا را افزایش دهد.
EPS و SMP
مواد پلیمری خارج سلولی و محصولات میکروبی محلول از عوامل مهم رسوب غشای آلی هستند. غلظت آنها می تواند با بارگذاری، سن لجن، دما، تعادل مواد مغذی و تنش بیولوژیکی تغییر کند.
فشار گذرنده
TMP یکی از واضح ترین شاخص های عملکردی وضعیت غشاء را ارائه می دهد.
بنابراین به نظر می رسد یک سیستم ظرفیت طراحی را حفظ می کند در حالی که به تدریج کارایی غشاء را از دست می دهد. اگر TMP به طور فزاینده ای برای حفظ همان شار مورد نیاز باشد، تقاضای تمیز کردن و مصرف انرژی نیز ممکن است افزایش یابد.
چرا طراحی با حداکثر شار معمولاً بعداً هزینه بیشتری دارد
شار طراحی بالا در طول بودجه بندی پروژه جذاب است زیرا میزان سطح غشاء مورد نیاز را کاهش می دهد.
شار طراحی عالی
- ناحیه غشایی نصب شده کمتر
- ماژول های غشایی کمتر
- مخزن غشایی بالقوه کوچکتر
- CAPEX غشای اولیه پایین
اما حاشیه عملیاتی کمتر
- افزایش سریعتر TMP
- خطر رسوب بیشتر
- تمیز کردن مکرر
- تقاضای بیشتر برای آبشستگی هوا
- ذخیره کمتر برای اوج جریان
- خطر ظرفیت زمستانی بیشتر
شار طراحی کمتر به سطح غشاء بیشتری نیاز دارد، اما ممکن است چرخه های فیلتراسیون طولانی تر، پیشرفت رسوب گیری کندتر، تنش کمتر در حین پیک های هیدرولیکی و انعطاف پذیری بیشتر با افزایش سن غشاء را فراهم کند.
اندازه غشا باید هزینه اولیه ماژول را در مقابل هوادهی، تمیز کردن، زمان خرابی، فرکانس تعویض، انعطاف پذیری اوج جریان و پایداری عملیاتی طولانی مدت متعادل کند.
منطقه غشاء مورد نیاز را به مقدار صحیح ماژول تبدیل کنید
هنگامی که سطح غشا مورد نیاز محاسبه شد، باید به ماژول های غشایی واقعی تبدیل شود.
فرض کنید سطح غشا مورد نیاز نهایی:
از آنجایی که ماژول های جزئی قابل نصب نیستند، حداقل مطلق 57 ماژول خواهد بود. با این حال، انتخاب مهندسی نهایی ممکن است 60 ماژول بسته به آرایش قفسه، طرح غشایی-قطار، نیاز به افزونگی، فضای مخزن موجود و استراتژی نگهداری باشد.
بنابراین، کمیت ماژول باید در نظر گرفته شود:
- گرد کردن کامل ماژول؛
- هندسه قفسه یا کاست؛
- تعداد قطارهای غشایی؛
- جداسازی در طول تعمیر و نگهداری؛
- نیازهای آماده به کار یا افزونگی؛
- توسعه کارخانه در آینده؛
- ابعاد مخزن غشایی موجود؛
- طرح هوا شویی
چک لیست عملی اندازه غشاء MBR
قبل از درخواست قیمت غشاء MBR، خریداران و مهندسان باید داده های کافی را برای تامین کننده آماده کنند تا شرایط بیولوژیکی و غشا را ارزیابی کند.
جریان
- میانگین جریان روزانه
- حداکثر جریان روزانه
- اوج جریان ساعتی
- حجم یکسان سازی موجود
فاضلاب
- COD و BOD
- TSS
- NH4-N و TN
- روغن و گریس
- محدوده دمای عملیاتی
سیستم بیولوژیکی
- MLSS
- SRT
- حجم راکتور بیولوژیکی
- پیکربندی فرآیند فعلی
عملیات غشاء و فرآیندهای غشایی
- شار خالص هدف
- فیلتراسیون / relaxation cycle
- استراتژی شستشوی معکوس
- محدوده TMP مورد انتظار
- الزامات آبشستگی هوا
الزامات پروژه
- کیفیت پساب مورد نیاز
- ابعاد مخزن غشایی موجود
- الزامات افزونگی
- افزایش ظرفیت در آینده
- ردپای نصب موجود
با این اطلاعات، مساحت غشاء را می توان از شرایط عملیاتی واقعی به جای یک مقدار شار کاتالوگ محاسبه کرد.
آیا نیاز به محاسبه مساحت غشاء MBR دارید؟
NIHAO می تواند به ارزیابی مساحت غشاء و کمیت ماژول بر اساس جریان واقعی فاضلاب، شرایط اوج، ویژگی های فاضلاب، دما، فرآیند بیولوژیکی، هدف پساب و فضای مخزن غشایی موجود کمک کند.
میانگین و پیک جریان، COD/BOD، TSS، آمونیاک، دمای عملیاتی، کیفیت پساب مورد نیاز و ابعاد مخزن خود را برای ما ارسال کنید. ما می توانیم یک پیکربندی غشا مناسب را توصیه کنیم و یک نقل قول غشاء MBR برای پروژه شما آماده کنیم.
سوالات متداول
تفاوت بین شار طراحی و شار عملیاتی در MBR چیست؟
شار طراحی، مقدار مهندسی انتخاب شده برای اندازه غشا است، در حالی که شار عملیاتی، نرخ فیلتراسیون واقعی در طول عملیات کارخانه است. شار عملیاتی ممکن است با جریان، TMP، دما، رسوب و در دسترس بودن غشاء تغییر کند.
آیا سطح غشاء MBR باید با استفاده از شار ناخالص یا خالص محاسبه شود؟
سطح غشاء به طور معمول باید بر اساس یک شار خالص طراحی خالص انتخاب شده یا بر اساس یک محاسبه شار ناخالص باشد که به صراحت در دسترس بودن فیلتراسیون، آرامش، شستشوی معکوس و سایر زمان‌های خرابی را به حساب می‌آورد.
چگونه مساحت غشا MBR مورد نیاز را محاسبه می کنید؟
معادله اصلی این است که مساحت غشاء برابر است با جریان نفوذ مورد نیاز تقسیم بر شار طراحی خالص انتخاب شده. سپس نتیجه باید از نظر جریان اوج، در دسترس بودن عملیات، افزونگی و پیکربندی ماژول بررسی شود.
آیا ریلکسیشن و شستشوی معکوس باعث افزایش سطح غشا مورد نیاز می شود؟
بله. هنگامی که غشاها به طور مداوم فیلتر نمی شوند، دوره های تصفیه فعال باید نفوذ کافی برای دستیابی به خروجی خالص روزانه مورد نیاز تولید کنند. در دسترس بودن فیلتراسیون کمتر معمولاً سطح غشا یا شار عملیاتی ناخالص مورد نیاز را افزایش می دهد.
آیا یک MBR باید برای جریان متوسط یا اوج جریان اندازه شود؟
جریان متوسط معمولاً برای اندازه گیری اولیه استفاده می شود، اما پیک جریان نیز باید بررسی شود. یکسان سازی می تواند تقاضای اوج فیلتراسیون را کاهش دهد. بدون یکسان سازی کافی، ناحیه غشا نصب شده باید بتواند جریان کوتاه مدت بالاتری را در محدوده پیک شار مجاز تحمل کند.
دمای فاضلاب چگونه بر شار غشا MBR تأثیر می گذارد؟
دمای پایین تر، ویسکوزیته آب را افزایش می دهد و به طور کلی نفوذپذیری غشا را کاهش می دهد. بنابراین، سیستم‌هایی که فقط در شرایط عملیاتی گرم طراحی شده‌اند، ممکن است در زمستان ظرفیت کمتری داشته باشند.
آیا MLSS بالاتر شار غشا پایدار را کاهش می دهد؟
می تواند. MLSS بالاتر، ویسکوزیته مشروب مخلوط را افزایش می دهد و می تواند مقاومت در برابر فیلتراسیون، تشکیل لایه کیک و نیاز به آبشستگی هوا را افزایش دهد. اثر بستگی به ویژگی های لجن و فرآیند بیولوژیکی کلی دارد.
چرا حداکثر شار غشا نباید مستقیماً برای اندازه‌گیری سیستم استفاده شود؟
ماکزیمم شار معمولاً یک وضعیت بالا یا کوتاه مدت را نشان می دهد و ممکن است شامل رسوب، تغییرات دما، شل شدن، شستشوی معکوس، پیری غشا یا ذخیره اوج جریان نباشد. طراحی مداوم در این مقدار می تواند حاشیه عملیاتی بسیار کمی را به جای بگذارد.
یک سیستم MBR باید چه مقدار سطح غشای اضافی را شامل شود؟
درصد جهانی وجود ندارد. ظرفیت اضافی به تغییرپذیری فاضلاب، نیاز به افزونگی، ترتیب غشاء-قطار، رسوب گیری مورد انتظار، استراتژی تعمیر و نگهداری، دمای فصلی و نیازهای توسعه آینده بستگی دارد.
چگونه می توانم ناحیه غشاء مورد نیاز را به تعداد ماژول های MBR تبدیل کنم؟
سطح غشاء مورد نیاز را بر سطح غشاء یک ماژول تقسیم کنید و به مقدار کامل ماژول گرد کنید. انتخاب نهایی همچنین باید طرح قفسه، قطارهای غشایی، افزونگی، جداسازی تعمیر و نگهداری و فضای مخزن موجود را در نظر بگیرد.
انگلیسی
عربی
اسپانیایی
