Підвищення трансмембранного тиску (TMP) може призвести до чого завгодно: від зменшення потоку пермеату до розриву мембранних волокон і повної відмови модуля, а заміна коштує сотні тисяч доларів. Ще більше занепокоєння полягає в тому, що стрибки тиску рідко спричинені одним фактором; основна причина залишається невловимою, а проблеми повторюються неодноразово.
Основні причини стрибків тиску, як правило, однакові. Розуміння цих причин забезпечує ясність і запобігає паніці під час усунення несправностей.
Накопичення забруднень на мембрані - Найпоширеніший, але найбільш недооцінений вбивця
Підвищення трансмембранного тиску в основному спричинене забрудненням мембрани. Під час роботи розчинена органічна речовина, колоїдні частинки та зважені тверді речовини із суміші мулу безперервно осідають на поверхні мембрани та всередині пор, утворюючи шар гелю та шар фільтраційної осаду. Чим товщі ця «оболонка», тим більший водонепроникність, природно збільшуючи різницю тиску.
Багато людей помилково вважають, що достатньо регулярного онлайн-промивання. Насправді зворотна промивка в режимі онлайн видаляє лише пухкі відкладення на поверхні мембрани і майже безсила проти органічних і біологічних забруднень, які глибоко проникли в пори мембрани. Особливо, коли рідина містить велику кількість розчинених мікробних метаболітів (SMP), липка біоплівка прилипає до внутрішньої стінки пор мембрани, яку неможливо видалити регулярним зворотним промиванням.
Тому, оцінюючи забруднення мембрани, не просто дивіться на падіння TMP після зворотного промивання. Якщо різниця тиску знову швидко зростає після зворотного промивання, це вказує на утворення глибокого забруднення. У цьому випадку необхідно організувати автономну хімічну чистку, використовуючи почергове замочування гіпохлоритом натрію та лимонною кислотою для ефективного видалення забруднень з пор.
Погіршення властивостей мулу – невидимий фактор різниці тиску
Хоча безпосередньою причиною є забруднення мембрани, у багатьох випадках основна причина полягає в самому мулі. Надто високі концентрації MLSS, ненормальне розширення SVI та надмірне розмноження ниткоподібних бактерій-ці проблеми зі властивостями осаду можуть спричинити різке збільшення в’язкості суміші, посилюючи опір фільтрації.
Ось приклад-з реального світу: систему MBR на заводі харчової промисловості було розроблено з MLSS (Spectrum Sulfate Liquor Mixed Liquor Sulfate) 8000-12000 мг/л. Однак під час фактичної роботи оператори, побоюючись втрати осаду внаслідок скидання осаду, тривалі періоди без видалення осаду призвели до різкого підвищення MLSS до 18000 мг/л. Змішаний розчин став схожим на тонку пасту, і на поверхні мембрани швидко утворився щільний шар фільтраційного осаду. Трансмембранний перепад тиску збільшився з 15 кПа до 45 кПа протягом тижня. Пізніше збільшення швидкості скидання осаду призвело до зниження MLSS приблизно до 10000 мг/л, а перепад тиску поступово зменшився.
Ниткоподібне наповнення є ще однією серйозною проблемою. Ниткоподібні бактерії вплітаються між пластівцями мулу, спричиняючи розпушення структури пластівців, залишаючи численні крихітні фрагменти, що плавають у змішаному розчині. Ці мікрочастинки легко проникають в пори мембрани, викликаючи незворотну закупорку. У таких випадках просте промивання мембрани є лише тимчасовим рішенням; регулювання співвідношення F/M, рівня розчиненого кисню (DO) і співвідношення поживних речовин є фундаментальним рішенням.
Збій системи аерації – недостатня сила промивання призводить до засмічення мембрани
Основним механізмом, за допомогою якого MBR підтримує чистоту мембрани, є сильна аерація в нижній частині мембранної зони. Коли бульбашки піднімаються, вони промивають і струшують волокна мембрани, витісняючи частинки мулу, що осідають на поверхні мембрани. Якщо швидкість аерації недостатня, цей механізм "-самоочищення" не працює.
Проблеми з аерацією зустрічаються частіше, ніж можна собі уявити. Занижені повітродувки, часткові закупорки в аераційних трубах і сторонні предмети, що закривають аераційні отвори в нижній частині рами мембрани – ці несправності можуть бути помітні не відразу. Вони можуть проявлятися лише як ослаблена сила промивання в кількох мембранних блоках, що спричиняє повільне збільшення локального перепаду тиску. До того моменту, коли вся система спрацьовує, пошкодження часто стає надто пізнім.
Ще одна деталь, яку легко не помітити: нерівне встановлення мембранного модуля та нерівні зазори в нижній частині призводять до того, що потік аераційного повітря «іде коротким шляхом», концентруючись через більші зазори, залишаючи інші ділянки мембранних волокон без ефективного промивання. Регулярна перевірка рівномірності аерації та візуальне спостереження за постійною турбулентністю поверхні рідини може допомогти вам завчасно виявити багато потенційних проблем.
Невідповідні робочі параметри – бомби з падінням тиску ховаються в деталях
Надто високі параметри мембранного потоку, необґрунтовані коефіцієнти зупинки насоса та недостатня частота зворотного промивання – ці помилки робочих параметрів також можуть підштовхнути падіння трансмембранного тиску до небезпечних діапазонів.
Надлишковий потік є найбільш типовим «наслідком стрімкого будівництва». Протягом періоду введення проекту в експлуатацію, щоб досягти цільових показників стоків, потік встановлюється вище критичного. Хоча протягом короткого періоду стоки можуть бути нормальними, швидкість забруднення мембрани зростає експоненціально, а падіння тиску зростає набагато швидше, ніж зазвичай. До того часу, коли ви захочете зменшити потік, щоб відновити нормальний потік, шар забруднення вже ущільнився, і падіння тиску неможливо зменшити. Критичний потік не є довільним значенням; це повинно бути визначено за допомогою ступінчастого випробування потоку. Робота на 10%-20% нижче критичного значення є безпечною зоною.
Коефіцієнт зупинки насоса також має вирішальне значення. Тривале безперервне перекачування призводить до більш товстого шару фільтраційного осадка на поверхні мембрани; занадто коротка пауза не дає осадку на фільтрі недостатньо часу для відокремлення. Як правило, 8-10 хвилин прокачування в поєднанні з 1-2 хвилинами паузи є відносно безпечним ритмом, але конкретне коригування має бути зроблено на основі фактичної концентрації осаду та типу мембрани. Практична порада: при постійному підвищенні трансмембранного перепаду тиску не поспішайте додавати хімікати для очищення. Спочатку перевірте в такому порядку: ① Перевірте, чи аерація рівномірна та ефективна; ② Перевірте, чи MLSS і SVI знаходяться в межах норми; ③ Перевірте потік і коефіцієнт зупинки насоса; ④ Перевірте, чи є достатньою частота зворотного промивання/обслуговуючого очищення. Якщо перші три в порядку, тоді подумайте про автономне хімічне очищення.
Зрештою, сплеск трансмембранного перепаду тиску ніколи не відбувається раптово; це вказано даними. Тенденції важливіші за числові значення-записуйте зміни TMP щодня, малюйте лінію тренду та будьте уважні, якщо помітите зростання нахилу; не чекайте, поки пролунає сигнал, перш ніж діяти.
На закінчення
Тривалість життя та експлуатаційна стабільність мембран MBR залежить на 70% від обслуговування та на 30% від конструкції. Скачок перепаду тиску не страшний; що страшно, так це повторне усунення несправностей без виявлення причини. Досконало зрозумійте чотири виміри забруднення мембрани, характеристики мулу, систему аерації та робочі параметри, а також усувайте проблеми одну за одною. Більшість аномалій перепаду тиску можна вирішити на ранній стадії. Не чекайте, поки проблема стане серйозною, перш ніж сприймати її серйозно; до того часу витрачені гроші та час значно перевищать витрати на планове технічне обслуговування.