Porast transmembranskog tlaka (TMP) može dovesti do bilo čega, od smanjenog protoka permeata do loma membranskih vlakana i potpunog kvara modula, a zamjene koštaju stotine tisuća dolara. Još je problematičnije to što su valovi tlaka rijetko uzrokovani jednim čimbenikom; glavni uzrok ostaje nedokučiv, s problemima koji se stalno ponavljaju.
Glavni uzroci skokova tlaka uglavnom su isti. Razumijevanje ovih uzroka daje jasnoću i sprječava paniku tijekom rješavanja problema.
Nakupljanje onečišćenja na membrani - Najčešći, ali najpodcijenjeniji ubojica
Povećani transmembranski tlak prvenstveno je uzrokovan onečišćenjem membrane. Tijekom rada, otopljena organska tvar, koloidne čestice i suspendirane krute tvari iz smjese mulja kontinuirano se talože na površini membrane i unutar pora, tvoreći sloj gela i sloj filterskog kolača. Što je ova "ljuska" deblja, to je veći otpor vode, prirodno povećavajući razliku tlaka.
Mnogi ljudi pogrešno vjeruju da je redovito online ispiranje dovoljno. U stvarnosti, povratno ispiranje na mreži uklanja samo labave naslage na površini membrane i gotovo je nemoćno protiv organskih i bioloških nečistoća koje su prodrle duboko u pore membrane. Osobito kada tekućina sadrži veliku količinu otopljenih mikrobnih metabolita (SMP), ljepljivi biofilm će se zalijepiti za unutarnju stijenku membranskih pora, koji se ne može ukloniti redovitim ispiranjem.
Stoga, kada procjenjujete onečišćenje membrane, nemojte gledati samo pad TMP-a nakon ispiranja. Ako razlika tlaka brzo ponovno naraste nakon povratnog ispiranja, to znači da je nastala duboka nečistoća. U tom slučaju mora se organizirati izvanmrežno kemijsko čišćenje, korištenjem naizmjeničnog namakanja s natrijevim hipokloritom i limunskom kiselinom za učinkovito uklanjanje onečišćenja iz pora.
Pogoršanje svojstava mulja – nevidljivi pokretač razlike u tlaku
Iako je onečišćenje membrane izravan uzrok, u mnogim slučajevima glavni uzrok leži u samom mulju. Pretjerano visoke koncentracije MLSS-a, abnormalno širenje SVI-a i prekomjerna proliferacija filamentoznih bakterija-ovi problemi sa svojstvima mulja mogu uzrokovati naglo povećanje viskoznosti miješane tekućine, umnožavajući otpor filtracije.
Evo primjera-iz stvarnog svijeta: MBR sustav tvornice za preradu hrane dizajniran je s MLSS (Spektarski sulfat miješane tekućine) od 8000-12000 mg/L. Međutim, tijekom stvarnog rada, operateri su, strahujući od gubitka mulja zbog ispuštanja mulja, duža razdoblja bez uklanjanja mulja uzrokovali skok MLSS-a na 18000 mg/L. Pomiješana tekućina postala je poput tanke paste, a gusti sloj filtarskog kolača brzo se formirao na površini membrane. Transmembranski diferencijalni tlak porastao je s 15 kPa na 45 kPa unutar tjedan dana. Kasnije je povećanje brzine ispuštanja mulja vratilo MLSS na oko 10000 mg/L, a razlika tlaka postupno se smanjivala.
Končasto skupljanje još je jedan veliki problem. Nitaste bakterije upliću se između pahuljica mulja, uzrokujući labavljenje strukture pahuljica, ostavljajući brojne sitne fragmente koji plutaju u miješanoj tekućini. Ove mikročestice lako prodiru u pore membrane, uzrokujući nepovratno začepljenje. U takvim slučajevima jednostavno pranje membrane samo je privremeno rješenje; podešavanje omjera F/M, razine DO (otopljenog kisika) i omjera hranjivih tvari temeljno je rješenje.
Kvar sustava za prozračivanje – nedovoljna snaga ispiranja dovodi do začepljenja membrane
Osnovni mehanizam kojim MBR održavaju čistoću membrane je snažna aeracija na dnu membranske zone. Kako se mjehurići dižu, oni ispiru i tresu vlakna membrane, izbacujući čestice mulja nataložene na površini membrane. Ako je stopa prozračivanja nedovoljna, ovaj mehanizam "samo-čišćenja" ne radi.
Problemi s prozračivanjem su češći nego što se misli. Puhala premalih dimenzija, djelomična začepljenja u cijevima za prozračivanje i strani predmeti koji prekrivaju otvore za prozračivanje na dnu okvira membrane – ove greške možda neće biti odmah vidljive. Mogu se očitovati samo kao oslabljena sila ispiranja u nekoliko membranskih jedinica, uzrokujući polagano povećanje lokalizirane razlike tlaka. U trenutku kada cijeli sustav alarmira, šteta je često prekasno.
Još jedan detalj koji se lako previdi: nejednaka instalacija membranskog modula i neravni donji razmaci uzrokuju da protok zraka za prozračivanje "ide prečacem", koncentrirajući se kroz veće procjepe, ostavljajući druga područja membranskih vlakana bez učinkovitog ispiranja. Redovito provjeravanje ujednačenosti prozračivanja i vizualno promatranje je li turbulencija na površini tekućine konzistentna može vam pomoći da rano otkrijete mnoge potencijalne probleme.
Neodgovarajući radni parametri – bombe s padom pritiska vrebaju u detaljima
Pretjerano visoke postavke protoka kroz membranu, nerazumni omjeri zaustavljanja pumpe-i nedovoljna učestalost povratnog ispiranja – ove pogreške radnih parametara također mogu gurnuti transmembranski pad tlaka u opasne raspone.
Pretjerani protok je najtipičnija "posljedica užurbane gradnje". Tijekom razdoblja puštanja u rad projekta, kako bi se ispunili ciljevi efluenta, tok je postavljen iznad kritičnog toka. Dok efluent kratkoročno može biti u redu, stopa zaprljanja membrane raste eksponencijalno, a pad tlaka raste daleko brže od normalnog. Dok želite smanjiti fluks kako biste uspostavili normalan protok, sloj onečišćenja je već zbijen i pad tlaka se ne može smanjiti. Kritični tok nije proizvoljna vrijednost; mora se odrediti ispitivanjem stepenastog fluksa. Rad 10%-20% ispod kritične vrijednosti je sigurna zona.
Omjer pump{0}}stop također je ključan. Dugotrajno kontinuirano pumpanje dovodi do debljeg sloja filterskog kolača na površini membrane; prekratka pauza dopušta filterskom kolaču nedovoljno vremena za odvajanje. Općenito, 8-10 minuta pumpanja u kombinaciji s 1-2 minute pauze relativno je siguran ritam, ali specifičnu prilagodbu treba izvršiti na temelju stvarne koncentracije mulja i tipa membrane. Praktični savjeti: Kada naiđete na trajno povećanje transmembranskog diferencijalnog tlaka, nemojte žuriti s dodavanjem kemikalija za čišćenje. Prvo provjerite ovim redoslijedom: ① Provjerite je li prozračivanje ravnomjerno i učinkovito; ② Provjerite jesu li MLSS i SVI unutar normalnog raspona; ③ Provjerite protok i omjer zaustavljanja pumpe; ④ Provjerite je li učestalost povratnog pranja/čišćenja za održavanje odgovarajuća. Ako su prva tri u redu, razmislite o offline kemijskom čišćenju.
U konačnici, val transmembranskog diferencijalnog tlaka nikada se ne događa iznenada; to je naznačeno podacima. Trendovi su važniji od numeričkih vrijednosti-bilježite dnevne promjene TMP-a, nacrtajte liniju trenda i budite oprezni ako vidite sve veći nagib; ne čekajte da se oglasi alarm prije nego što nešto poduzmete.
U zaključku
Životni vijek i radna stabilnost MBR membrana ovise 70% o održavanju i 30% o dizajnu. Nagli porast razlike tlaka nije zastrašujući; ono što je strašno je opetovano rješavanje problema bez pronalaženja uzroka. Temeljito razumjeti četiri dimenzije onečišćenja membrane, karakteristike mulja, sustav prozračivanja i radne parametre te rješavati probleme jedan po jedan. Većina anomalija razlike tlaka može se rano riješiti. Nemojte čekati da problem postane ozbiljan prije nego što ga shvatite ozbiljno; do tada će utrošeni novac i vrijeme daleko premašiti utrošak rutinskog održavanja.
