Kể từ khi xuất hiện công nghệ MBR, nó đã được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới do dấu chân nhỏ, chất lượng nước thải tốt, tỷ lệ tải hữu cơ cao và sản xuất bùn thấp,đặc biệt là trong xử lý nước thải đô thịTuy nhiên, do sự cần thiết phải kiểm soát hiệu quả sự bẩn của màng trong quá trình hoạt động, cần phải áp dụng các biện pháp như tăng tốc độ dòng chảy chéo và thông khí,tiêu thụ một lượng lớn năng lượng trong quá trình hoạt động của MBRVì vậy, các nhà khai thác MBR nên làm gì để giải quyết các vấn đề này? Chỉ bằng cách nhanh chóng xác định nguyên nhân gốc rễ của vi khuẩn màng và cung cấp các cuộc tấn công chính xác, chúng ta có thể giảm tần suất làm sạch.Làm thế nào mà màng bị bẩn xảy ra?
Nói một cách nghiêm ngặt, bẩn màng đề cập đến hiện tượng che phủ bề mặt màng và tắc lỗ chân lông do hấp thụ hoặc lắng đọng các hạt, hạt luồng,hoặc các macromolecule hòa tan xử lý vật liệu trong quá trình hoạt động do các chất vật lý, tương tác hóa học hoặc cơ học với màng.
Hiện tượng bẩn màng rất phức tạp, bao gồm nhiều cơ chế.và các hạt trầm tích chính bao gồm các chất rắn treoÔ nhiễm hữu cơ và vô cơ đề cập đến ô nhiễm gây ra bởi sự hấp thụ các chất hữu cơ và vô cơ trên bề mặt màng và lỗ chân lông.Ô nhiễm sinh học là bộ phim sinh học được tạo ra bởi sự gắn kết và phát triển của các cộng đồng vi khuẩn trên bề mặt màngHiện tượng tách ra xảy ra khi nồng độ muối hòa tan trên bề mặt màng vượt quá khả năng hòa tan của nó và không phải là nguyên nhân chính gây bẩn màng.Ô nhiễm màng thường được sử dụng để tóm tắt tất cả các hiện tượng gây ra sự suy giảm dòng chảy xuyên màngTheo các phương pháp làm sạch khác nhau, ô nhiễm màng có thể được chia thành: 1. ô nhiễm đảo ngược gây ra sự suy giảm luồng trong một thời gian ngắn do phân cực nồng độ,ô nhiễm lỗ chân lông màng và hình thành lớp gelÔ nhiễm có thể nhanh chóng được loại bỏ bằng các phương pháp làm sạch bề mặt như rửa ngược, thông khí, dòng chảy chéo, vv, nói chung đề cập đến ô nhiễm ngắn hạn. 2.Ô nhiễm không thể đảo ngược do tương tác lâu dài giữa các hạt vật liệu và vật liệu màng không thể được loại bỏ bằng các phương pháp làm sạch vật lý, nhưng có thể được khôi phục bằng cách làm sạch hóa học để khôi phục ô nhiễm luồng, nói chung là ô nhiễm lâu dài. 3.Ô nhiễm không thể loại bỏ bằng bất kỳ phương pháp làm sạch nào trong quá trình hoạt động lâu dài được gọi là ô nhiễm không thể đảo ngược.
Những yếu tố nào ảnh hưởng đến sự bẩn trong màng?
1、 Nguồn gây ô nhiễm màng trong một lò phản ứng sinh học màng là hỗn hợp bùn hoạt động, và sự bẩn của màng bởi hỗn hợp bùn là cực kỳ phức tạp.
1EPS và SMP
Các chất polyme ngoài tế bào (EPS) và các sản phẩm vi khuẩn hòa tan (SMP) đều là các chất chuyển hóa vi khuẩn có thành phần gần như giống nhau.Chúng có tác dụng quan trọng và phức tạp đối với vi phạm màng và là các chất gây ô nhiễm chính trong các quy trình MBRNồng độ EPS quá mức có thể làm tăng độ nhớt của dung dịch hỗn hợp, điều này không thuận lợi cho sự khuếch tán của oxy hòa tan.gây khó khăn cho việc oxy hóa hệ thống bùn và ảnh hưởng đến hoạt động sinh lý học bình thường của các đàn vi khuẩnTuy nhiên, nếu hàm lượng EPS quá thấp, nó có thể gây ra sự phân hủy của các lớp, gây hại cho hoạt động của MBR.có một giá trị EPS tối ưu ổn định cấu trúc phấn hoa và không gây ra xu hướng nhiễm bẩn màng caoNghiên cứu đã phát hiện ra rằng phần lớn các phân tử SMP với trọng lượng phân tử dưới 1kDa và lớn hơn 10KDa, trọng lượng phân tử nhỏ đã hòa tan chất hữu cơ,có thể dễ dàng tắc nghẽn lỗ chân lông màng khi đi qua màngTrong khi đó, các đặc điểm và thành phần của SMP cũng bị ảnh hưởng bởi nhiều tham số hoạt động.Nói chung, COD trong vòng tròn nước tin rằng xu hướng bẩn của SMP trên màng trong MBR suy yếu với sự gia tăng của MLSS, giảm tải chất hữu cơ và tăng oxy hòa tan.
2Nồng độ chất rắn lơ lửng trong dung dịch hỗn hợp, nồng độ MLSSMLSS, ảnh hưởng trực tiếp đến độ nhớt của dung dịch hỗn hợp.Sự gia tăng độ nhớt là lý do chính cho sự giảm hiệu suất lọc của dung dịch hỗn hợp do sự gia tăng MLSSNếu tốc độ dòng chảy chéo hoặc cường độ khí không đủ để xả các chất rắn gắn liền với bề mặt màng, nó sẽ nhanh chóng gây ra sự hình thành một lớp bẩn.
3Độ nhớt của hỗn hợp bị ảnh hưởng bởi MLSS, và khi nồng độ MLSS cao hơn giá trị quan trọng, độ nhớt tăng theo cấp số nhân với sự gia tăng nồng độ rắn.Trong MBR sợi rỗng, độ nhớt của dung dịch hỗn hợp ảnh hưởng đến kích thước bong bóng và độ linh hoạt của màng sợi trong lò phản ứng.tăng độ nhớt sẽ làm giảm hiệu quả chuyển oxy hòa tan (DO), và nồng độ oxy hòa tan thấp sẽ làm trầm trọng thêm xu hướng bẩn màng.
4Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng chất hữu cơ hòa tan trong bùn có ảnh hưởng tiêu cực đến sự bẩn của màng.một số nghiên cứu đã phát hiện ra rằng bùn lỏng có độ ẩm cao cũng có thể gây bẩn màngĐộ ức chế nước và điện tích bề mặt của bùn liên quan đến thành phần và tính chất của các polyme ngoài tế bào, cũng như chỉ số tăng trưởng của vi khuẩn sợi.Sự gia tăng quá mức của vi khuẩn sợi có thể tạo ra một lượng lớn, dẫn đến sự giảm hình dạng bất thường của bùn vôi, tăng độ sợ nước và bẩn màng nghiêm trọng.
5. Sự giảm lưu lượng màng do kích thước của các hạt bùn chủ yếu là do các hạt khoảng 2um. Nói chung, kích thước hạt nhỏ hơn,càng dễ để các hạt lắng đọng trên bề mặt màng, dẫn đến một lớp trầm tích dày đặc hơn và độ thấm thấp hơn. Do đó, kích thước hạt nhỏ hơn có thể làm trầm trọng thêm sự bẩn của màng.
6Mặc dù chỉ số lắng đọng bùn (SVI) không ảnh hưởng trực tiếp đến sự bẩn của màng, nó có thể phản ánh tính chất lắng đọng của chất hữu cơ trong dung dịch hỗn hợp.Các chất hữu cơ không thể lắng đọng, chẳng hạn như các hợp chất và chất hữu cơ hòa tan, được coi là chất gây ô nhiễm chính trong màng.
2、 Điều kiện hoạt động cho quá trình MBR
Các điều kiện hoạt động trực tiếp hoặc gián tiếp ảnh hưởng đến bẩn màng và tính chất và thành phần của bùn.
7Các kết quả thực tế của thời gian giữ bùn (SRT) cho thấy rằng tăng SRT có thể làm giảm sản xuất SMP và EPS, và tỷ lệ bẩn màng cũng sẽ giảm tương ứng.SRT quá dài có thể dẫn đến nồng độ bùn cao, độ nhớt cao, và ảnh hưởng đến quá trình truyền khối lượng và động lực chất lỏng lò phản ứng, dẫn đến sự bẩn ốc màng nghiêm trọng hơn.
8Mặc dù thời gian giữ thủy lực (HRT) không có tác động trực tiếp đến sự bẩn ốc màng, HRT ngắn cung cấp nhiều chất dinh dưỡng cho vi sinh vật,dẫn đến sự tăng trưởng nhanh chóng và tăng nồng độ và luồng MLSS, do đó làm tăng khả năng nhiễm bẩn màng.
9So sánh nhiệt độ và pH trong các mùa khác nhau, không khó để thấy rằng ô nhiễm đảo ngược nghiêm trọng hơn trong thời gian nhiệt độ thấp,và ô nhiễm không thể đảo ngược phát triển nhanh hơn trong thời gian nhiệt độ caoPhạm vi pH cho hoạt động MBR thường là 6-9. Ngoài phạm vi này, số lượng vi khuẩn nitrifying trong lò phản ứng sẽ giảm nhanh chóng, dẫn đến ức chế nitrification.Khi giá trị pH cao hơn giá trị quan trọng của nó, vi khuẩn màng xảy ra nhanh chóng, và khi nhiệt độ tăng, giá trị pH tối đa được phép sẽ giảm.
10Nồng độ oxy hòa tan (DO) thấp có thể làm giảm độ sợ nước của tế bào và gây ra sự phân hủy bùn. Khi DO dưới 1mg / l, hàm lượng SMP tăng mạnh.Oxy hòa tan cũng có thể ảnh hưởng đến thành phần của EPS và SMPTrong các hệ thống MBR oxy hòa tan cao, tỷ lệ protein so với polysaccharide cũng sẽ tăng lên và thành phần của cộng đồng vi khuẩn sẽ rất khác nhau.
11Đối với tất cả các quá trình màng, một sự gia tăng dòng chảy màng có thể dẫn đến một sự trầm trọng hơn của vi phạm màng.và khoảng thời gian làm sạch hóa học ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí hoạt động.
12Tỷ lệ dòng chảy chéo và khí hóa trong một lò phản ứng sinh học màng tách, Tỷ lệ dòng chảy chéo (CFV) là một trong những phương pháp để thay đổi nhanh chóng độ thấm màng.Trong các hệ thống có nồng độ cao và các màng lỗ nhỏTuy nhiên, trong trường hợp các hạt tương đối lớn trong chất lỏng hỗn hợp,sự gia tăng của CFV không có hoặc thậm chí có tác dụng ngược lại đối với sự gia tăng lưu lượng. Không khí đóng một vai trò rất quan trọng trong quá trình MBR chìm: a、 Cung cấp oxy hòa tan thông qua không khí để tạo điều kiện tăng trưởng bình thường và trao đổi chất của vi sinh vật trong bùn; b、Chơi một vai trò kích thích, treo bùn và trộn kỹ nó trong dung dịch hỗn hợp; c、 Tháo lỏng các sợi mô-đun màng sợi rỗng và tạo ra lực cắt trên bề mặt màng,Giảm sự lắng đọng của các chất gây ô nhiễm trên bề mặt màng và ngăn chặn sự bẩn trong một mức độ nhất địnhCác đặc tính của màng và cấu trúc của các thành phần màng
13. Kích thước lỗ chân lông của màng nhỏ, và dễ dàng chặn các chất ô nhiễm trong dung dịch, dẫn đến một lớp lắng đọng trên bề mặt màng và tăng kháng màng.Loại ô nhiễm này thường thuộc về ô nhiễm có thể đảo ngược và có thể được loại bỏ bằng các phương pháp vật lý như dòng chảy chéo, rửa ngược, thông khí, vv. Ô nhiễm bên trong tương đối nhỏ. màng khẩu độ lớn có tắc lỗ chân lông nghiêm trọng trong giai đoạn đầu của quá trình lọc,và khi bề mặt hình thành màng động, hiệu ứng giữ bắt đầu tăng. Tuy nhiên, các chất ô nhiễm có xu hướng lắng đọng và tắc nghẽn trên bề mặt và bên trong các lỗ chân lông màng,tạo ra ô nhiễm không thể đảo ngược và thậm chí không thể đảo ngược, trở thành yếu tố chính gây ra sự suy giảm hiệu suất màng và giảm tuổi thọ trong quá trình hoạt động lâu dài. 14.Xu hướng bẩn của màng polyvinylidene fluoride (PVDF) thấp hơn đáng kể so với màng polysulfone (PS) và màng cellulose trong cùng một điều kiện hoạt động, nhắm vào tình trạng bẩn của các vật liệu màng khác nhau trong MBR vô khí.Đáng chú ý là khi có các polyme tương tự như các vật liệu màng trong các thành phần hữu cơ của bùn hoạt động, thành phần của các chất gây ô nhiễm không thể đảo ngược phụ thuộc vào vật liệu màng.,nhưng đồng thời, nó cũng làm tăng độ linh hoạt của bề mặt màng, ngăn chặn sự lắng đọng của chất gây ô nhiễm trên bề mặt màng.ảnh hưởng của độ thô trên dòng chảy màng là kết quả của tác động kết hợp của hai yếu tố. 16. Hydrophobicity của các vật liệu màng hydrophilic và hydrophobic cũng có tác động đáng kể đến sự bẩn của màng.So sánh màng siêu lọc nhựa với màng siêu lọc nhựa, người ta phát hiện ra rằng màng lọc siêu ẩm có khả năng hấp thụ các chất hòa tan trên bề mặt màng của chúng nhiều hơn, cho thấy một xu hướng lớn hơn đối với bẩn.cách chính để thay đổi độ sợ nước của màng là sửa đổi các vật liệu màngVí dụ như thay đổi kích thước lỗ chân lông, độ thô bề mặt màng và thêm vật liệu vô cơ để tạo thành lớp phủ trước năng động trên bề mặt màng.
Làm thế nào để kiểm soát sự bẩn trong màng MBR?
1Hiện tại, MBR process design generally adopts constant flux operation to control membrane fouling through other operational methods while meeting the requirements of sewage treatment capacity as much as possibleKhái niệm dòng chảy quan trọng được đề xuất lần đầu tiên vào năm 1995.và có một mối quan hệ tuyến tính tốt giữa áp suất xuyên màng và luồngViệc lựa chọn dòng chảy quan trọng đóng một vai trò quan trọng trong hoạt động.và sự khác biệt áp suất xuyên màng (TMP) tăng lên với thời gian lọc kéo dàiCác thành phần màng hoạt động dưới dòng chảy quan trọng có thể trì hoãn đáng kể sự bẩn ốc màng.
2Tốc độ và cường độ thông khí
Nói chung, tăng cường độ thông gió là có lợi cho việc cải thiện độ thấm màng và giảm bớt bẩn màng.chất gây ô nhiễm nhanh chóng lắng đọng trên bề mặt màngTuy nhiên, thông gió mạnh cũng có thể làm hỏng các lớp bùn. Nó sẽ thay đổi kích thước và sự phân bố của các hạt bùn, giải phóng nhiều chất colloid và chất hữu cơ hòa tan (EPS và SMP),và làm trầm trọng thêm viêm màngDo đó, điều quan trọng là phải tìm ra cường độ thông gió tối ưu cho COD trong vòng tròn nước.như nồng độ hỗn hợpMột số học giả đã đề xuất vẽ các thay đổi trong cường độ thông khí, sự khác biệt áp suất xuyên màng (TMP),và luồng trong một biểu đồ để tìm cường độ thông gió tối ưu.
3- Chọn phương pháp làm sạch bẩn màng
Các phương pháp làm sạch cho vi khuẩn màng chủ yếu bao gồm làm sạch vật lý và làm sạch hóa học.Trong quá trình vận hành MBR, backwashing là một cách hiệu quả để loại bỏ bẩn có thể đảo ngược và trì hoãn bẩn màng.và nó được tìm thấy rằng ở cùng một luồng, tẩy ngược tần số thấp với cường độ cao hiệu quả hơn trong việc giảm bẩn màng so với tẩy rửa tần số cao.chất gây ô nhiễm trên bề mặt màng thả và rơi ra do trọng lựcDo đó, kết hợp hoạt động gián đoạn với rửa ngược có thể làm giảm hiệu quả hơn sự bẩn của màng.Làm sạch hóa học và vệ sinh vật lý không thể ngăn chặn sự ô nhiễm không thể đảo ngược, và luồng phải được khôi phục bằng các phương pháp làm sạch hóa học.Các chất tẩy rửa thường được sử dụng hiện nay bao gồm dung dịch NaClO để loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ, axit citric để loại bỏ các chất ô nhiễm vô cơ, v.v. Như đã biết, các nhà cung cấp MBR có công thức làm sạch mạnh mẽ của riêng họ,với sự khác biệt chính là nồng độ chất tẩy rửa và phương pháp làm sạchLấy nhà cung cấp MBR công ty Z như một ví dụ,
4Để cải thiện đặc tính của chất lỏng hỗn hợp, các chất hấp thụ trong MBR tạo ra một thành phần rất phức tạp của dung dịch hỗn hợp.Phương pháp thường được sử dụng nhất là thêm bột carbon hoạt hóa PAC vào lò phản ứng để tạo ra carbon hoạt hóa sinh họcMột thí nghiệm khác so sánh tác dụng của ba liều PAC khác nhau (0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,75Các kết quả cho thấy lớp bẩn trên bề mặt màng giảm theo liều lượng PAC tăng,trong khi bẩn không thể đảo ngược đã đạt đến điểm thấp nhất của nó ở một liều 0.75g/l, và không có sự khác biệt lớn trong khả năng chống bẩn không thể đảo ngược giữa 0 và 1,5g/l.và nó sẽ nhanh chóng đạt được độ bão hòa hấp thụ trong quá trình hoạt động, mà không chỉ không thể giảm bớt bẩn mà còn làm trầm trọng thêm.Việc thải bùn thường xuyên và bổ sung PAC tươi là cần thiết để cải thiện hiệu suất MBR một cách hiệu quảĐồng thời, để tiết kiệm chi phí hoạt động, có thể thử sử dụng PAC nồng độ liều thấp để cải thiện hiệu suất hoạt động của MBR.Kết quả cho thấy trong điều kiện hoạt động SRT dài và HRT cao, liều lượng PAC thấp có thể cải thiện hiệu quả hoạt động và tiết kiệm chi phí hiệu quả.
