Inúvod
S čoraz prísnejšími environmentálnymi normami a neustále rastúcim dopytom po opätovnom využívaní vody sa membránové bioreaktory (MBR) stali hlavnou technológiou pokročilého čistenia odpadových vôd a využívania zdrojov. Membránové materiály, ako základná zložka MBR, priamo určujú prevádzkovú stabilitu systému, účinnosť spracovania a celkové náklady životného cyklu. Tradičné organické membrány trpia nevýhodami, ako je náchylnosť na znečistenie, krátka životnosť a slabá odolnosť proti korózii, čo ich robí nevhodnými pre zložité a drsné vodné podmienky. Ploché-membrány z karbidu kremíka so svojimi vynikajúcimi vlastnosťami ultra-odolnosti voči korózii, vysokým tokom, dlhou životnosťou a silnými-schopnosťami proti znečisteniu, poskytujú robustné riešenie pre modernizáciu procesu MBR a sú široko používané v komunálnych odpadových vodách, priemyselných odpadových vodách a koncentrovanom soľnom roztoku.
I. Úvod do technológie MBR
1. Princíp procesu
MBR (Membrane Bioreactor) je proces čistenia odpadových vôd, ktorý hlboko integruje technológie biodegradácie a membránovej separácie. Nahrádza sekundárnu sedimentačnú nádrž v tradičnom procese aktivovaného kalu ultrafiltračným membránovým modulom, čím sa dosahuje efektívna separácia kalu a vody. Keď odpadová voda vstúpi do bioreaktora, mikroorganizmy rozložia znečisťujúce látky ako CHSK, amoniakálny dusík a celkový fosfor; ultrafiltračná membrána (veľkosť pórov 0,02–0,1 μm) presne zachytáva aktivovaný kal, koloidy, baktérie a suspendované častice, výsledkom čoho je čistý a sterilný odpad, ktorý úplne rieši problémy straty kalu a zakaleného odpadu pri tradičných procesoch.
2. Základné vlastnosti procesu
(1) Silná kapacita spracovania a dobrá kvalita odpadovej vody
Proces MBR má vysoké zaťaženie a vyššiu účinnosť čistenia ako bežné reaktory biologického čistenia. Kvalita odpadovej vody je vzhľadom podobná vode z vodovodu a môže plne spĺňať požiadavky na regenerovanú vodu. V súčasnosti je to technológia s najlepšou kvalitou odpadových vôd spomedzi všetkých procesov čistenia odpadových vôd.
(2) Silná odolnosť voči nárazovému zaťaženiu
Vysoká koncentrácia kalu dáva MBR silnú odolnosť voči nárazovému zaťaženiu a má tiež extrémne dlhý vek kalu, čo má za následok veľmi stabilnú kvalitu odpadovej vody.
(3) Dobrý účinok odstraňovania amoniakálneho dusíka
Pri vysokej koncentrácii kalu, dlhom veku kalu a nízkom zaťažení kalom je obzvlášť vhodný na nitrifikáciu na odstránenie amoniakálneho dusíka a dokáže odstrániť až 1500 mg/l amoniakálneho dusíka.
(4) Menej zvyškového kalu
MBR kal má dlhý vek kalu, mikroorganizmy sú vo fáze endogénneho dýchania, nadbytočná produkcia kalu je nízka a sekundárne znečistenie je minimálne.
(5) Šetrí pôdu
Nevyžaduje sekundárnu sedimentačnú nádrž ani iné filtračné a čistiace zariadenia. Proces je jednoduchý a zaberá malú plochu, len asi 1/3 plochy pôdy, ktorú vyžadujú konvenčné procesy úpravy, vďaka čomu je veľmi vhodný na použitie na miestach s obmedzeným územím.
(3) Automatické ovládanie, jednoduché vybavenie
MBR odstraňuje problémy s nahromadením kalu a stratou kalu, produkuje nízke hladiny zvyškového kalu a môže dosiahnuť plne automatizované riadenie, čím zjednodušuje prevádzku a riadenie.
II. Výhody plochých membrán z karbidu kremíka v procesoch MBR
1. Mimoriadne odolný voči korózii, vhodný do extrémnych pracovných podmienok
Vyrobené z-prášku karbidu kremíka vysokej čistoty rekryštalizovaného a spekaného pri 2400 stupňoch, je odolné voči kyselinám a zásadám v rozsahu pH 0 – 14 a odoláva korózii silnými kyselinami, silnými zásadami, oxidantmi s vysokou -koncentráciou a organickými rozpúšťadlami. Môže pracovať stabilne a bez starnutia v drsných vodných podmienkach, ako je koncentrovaná soľanka, chemická odpadová voda a výluh zo skládok po dlhú dobu.
2. Vysoká-výkonnosť operácie, ktorá vedie k vyššej efektivite spracovania.
Povrch membrány má kontaktný uhol s vodou iba 10,3 stupňa, vďaka čomu je extrémne hydrofilný. Jeho prevádzkový tok je stabilný pri 60 – 100 LMH, čo je 3 – 4-krát viac ako u organických membrán. Pre rovnaký rozsah ošetrenia vyžaduje menšiu plochu membrány a membránová nádrž zaberá menej miesta, čo výrazne znižuje náklady na stavebné inžinierstvo.
3. Silná odolnosť voči škvrnám, ľahko sa čistí a obnovuje
Povrch membrány je silne záporne nabitý, elektrostaticky odpudzuje kal, koloidy a olej, čo má za následok vynikajúce schopnosti proti{0}}zanášaniu. Prevzdušňovanie a preplachovanie oneskorujú znečistenie a po znečistení môže vysokokoncentrované čistenie kyselinami, zásadami a oxidantmi obnoviť 100 % toku. Čistiaci cyklus je dlhý a údržba je jednoduchá.
4. Mimoriadne-dlhá životnosť a nízke celkové náklady na životnosť.
Má vysokú mechanickú pevnosť, odolnosť proti opotrebovaniu, žiadne riziko pretrhnutia vlákna a životnosť 10 rokov alebo viac, čo je 3 až 4-násobok životnosti organických membrán; objem prevzdušňovania je len polovičný v porovnaní s organickými membránami, čo vedie k nízkej spotrebe energie; nevyžaduje častú výmenu membrány, čím sa výrazne znižujú náklady na spotrebný materiál a prestoje a má vynikajúce ekonomické výhody počas celého životného cyklu.
5. Vysoko kompatibilný a ľahko sa aktualizuje a upravuje.
Je plne kompatibilný s existujúcimi systémami organického MBR a môže nahradiť organické membrány in situ bez väčších úprav zariadenia; je vhodný pre komplexné kvality vody, ako je vysoká koncentrácia kalu, vysoký obsah oleja a vysoká slanosť, a ľahko sa aktualizuje a rýchlo ukazuje výsledky.
III. Typické prípady použitia
Prípad 1: Projekt čistenia odpadových vôd v určitej obci
Spracovateľská kapacita: 3000 m³/d
Schéma procesu: Plochá membrána MBR z karbidu kremíka sa používa na nahradenie tradičnej sekundárnej sedimentačnej nádrže.
Výsledky aplikácie: Stabilná a vyhovujúca odpadová voda, jednoduchá obsluha a údržba, efektívne riešenie problému vypúšťania odpadových vôd vo vidieckych oblastiach.
Prípad 2: Projekt modernizácie koncentrovanej slanej odpadovej vody z uhoľného chemického závodu
Spracovateľská kapacita: 76 m³/h
Pozadie upgradu: Pôvodná organická membrána mala krátku životnosť, vyžadovala si častú výmenu a bola nákladná.
Výsledky aplikácie: Po výmene za plochú membránu z karbidu kremíka sa výrazne zlepšila prevádzková stabilita, výrazne sa predĺžila životnosť membrány a výrazne sa znížili náklady na údržbu.
Prípad 3: Projekt čistenia odpadových vôd v servisnej oblasti
Spracovateľská kapacita: 120 m³/d
Procesné riešenie: Integrované zariadenie MBR s plochými plechmi z karbidu kremíka
Výsledky aplikácie: Kompaktný pôdorys, automatizovaná prevádzka, stabilné čistenie decentralizovaných domových odpadových vôd a odpadových vôd spĺňa normy pre opätovné použitie.
Prípad 4: Projekt systému MBR priemyselných odpadových vôd v Singapure
Spracovateľská kapacita: 150 m³/d
Aplikačný efekt: Nahradením tradičných organických membrán keramickými membránami z karbidu kremíka je možné dosiahnuť hĺbkové čistenie priemyselných odpadových vôd v obmedzenom priestore.
