Inúvod
Se stále přísnějšími ekologickými standardy a neustále rostoucí poptávkou po opětovném použití vody se membránové bioreaktory (MBR) staly hlavní technologií pro pokročilé čištění odpadních vod a využití zdrojů. Membránové materiály, jako základní součást MBR, přímo určují provozní stabilitu systému, efektivitu zpracování a celkové náklady životního cyklu. Tradiční organické membrány trpí nevýhodami, jako je náchylnost k zanášení, krátká životnost a špatná odolnost proti korozi, což je činí nevhodnými pro složité a drsné vodní podmínky. Ploché membrány z karbidu křemíku-se svými vynikajícími vlastnostmi, jako je ultra-odolnost proti korozi, vysoký tok, dlouhá životnost a silné proti{5}}zanášení, poskytují robustní řešení pro modernizaci procesu MBR a jsou široce používány v komunálních odpadních vodách, průmyslových odpadních vodách a čištění koncentrované solanky.
I. Úvod do technologie MBR
1. Princip procesu
MBR (Membrane Bioreactor) je proces čištění odpadních vod, který hluboce integruje technologie biologického rozkladu a membránové separace. Nahrazuje sekundární sedimentační nádrž v tradičním procesu aktivovaného kalu ultrafiltračním membránovým modulem, čímž je dosaženo účinné separace kalu a vody. Poté, co odpadní voda vstoupí do bioreaktoru, mikroorganismy rozloží znečišťující látky, jako je CHSK, amoniakální dusík a celkový fosfor; ultrafiltrační membrána (velikost pórů 0,02–0,1 μm) přesně zachycuje aktivovaný kal, koloidy, bakterie a suspendované částice, výsledkem je čirý a sterilní odpad, který zcela řeší problémy se ztrátou kalu a zakaleným odpadem v tradičních procesech.
2. Základní vlastnosti procesu
(1) Silná kapacita čištění a dobrá kvalita odpadních vod
Proces MBR má vysoké zatížení a vyšší účinnost čištění než běžné reaktory biologického čištění. Kvalita odpadní vody je vzhledem podobná vodě z vodovodu a může plně splňovat požadavky na regenerovanou vodu. V současnosti je to technologie s nejlepší kvalitou odpadních vod ze všech procesů čištění odpadních vod.
(2) Silná odolnost proti nárazovému zatížení
Vysoká koncentrace kalu dává MBR silnou odolnost vůči rázovému zatížení a má také extrémně dlouhé stáří kalu, což má za následek velmi stabilní kvalitu odpadních vod.
(3) Dobrý účinek odstraňování amoniakálního dusíku
Při vysoké koncentraci kalu, dlouhém stáří kalu a nízké zátěži kalu je zvláště vhodný pro nitrifikaci k odstranění amoniakálního dusíku a dokáže odstranit až 1500 mg/l amoniakálního dusíku.
(4) Méně zbytkového kalu
MBR kal má dlouhé stáří kalu, mikroorganismy jsou v endogenní respirační fázi, nadbytečná produkce kalu je nízká a sekundární znečištění je minimální.
(5) Šetří půdu
Nevyžaduje sekundární sedimentační nádrž ani jiná filtrační a čistící zařízení. Proces je jednoduchý a zabírá malou plochu, pouze asi 1/3 plochy půdy, kterou vyžadují konvenční procesy úpravy, takže je velmi vhodný pro použití v místech s omezenou půdou.
(3) Automatické ovládání, snadné vybavení
MBR odstraňuje problémy se zvětšováním objemu kalu a ztrátou kalu, produkuje nízké úrovně zbytkového kalu a může dosáhnout plně automatizovaného řízení, což zjednodušuje provoz a řízení.
II. Výhody plochých membrán z karbidu křemíku v procesech MBR
1. Extrémně odolný proti korozi, vhodný pro extrémní pracovní podmínky
Vyrobeno z vysoce čistého-prášku karbidu křemíku rekrystalizovaného a slinutého při 2400 stupních, je odolné vůči kyselinám a zásadám v rozmezí pH 0–14 a odolává korozi silnými kyselinami, silnými zásadami, oxidanty s vysokou -koncentrací a organickými rozpouštědly. Může pracovat stabilně a bez stárnutí v drsných vodních podmínkách, jako je koncentrovaná solanka, chemické odpadní vody a výluhy ze skládek po dlouhou dobu.
2. Vysoká-propustnost operace, která vede k vyšší efektivitě zpracování.
Povrch membrány má úhel kontaktu s vodou pouze 10,3 stupně, díky čemuž je extrémně hydrofilní. Jeho provozní tok je stabilní při 60–100 LMH, což je 3–4krát více než u organických membrán. Pro stejný rozsah ošetření vyžaduje menší plochu membrány a membránová nádrž zabírá méně místa, což výrazně snižuje náklady na stavební inženýrství.
3. Silná odolnost vůči skvrnám, snadno se čistí a obnovuje
Povrch membrány je silně záporně nabitý, elektrostaticky odpuzuje kal, koloidy a olej, což má za následek vynikající schopnosti proti usazování-. Provzdušňování a proplachování oddalují znečištění a po znečištění může vysokokoncentrované čištění kyselin, zásad a oxidantů obnovit 100 % tavidla. Cyklus čištění je dlouhý a údržba je jednoduchá.
4. Mimořádně-dlouhá životnost a nízké celkové náklady na životnost.
Má vysokou mechanickou pevnost, odolnost proti opotřebení, žádné riziko přetržení vláken a životnost větší nebo rovnou 10 let, což je 3-4krát více než u organických membrán; objem provzdušňování je pouze poloviční než u organických membrán, což má za následek nízkou spotřebu energie; nevyžaduje častou výměnu membrány, což výrazně snižuje náklady na spotřební materiál a prostoje a má vynikající ekonomické výhody během celého životního cyklu.
5. Vysoce kompatibilní a snadno upgradovat a upravit.
Je plně kompatibilní se stávajícími systémy organického MBR a může nahradit organické membrány in situ bez větších úprav zařízení; je vhodný pro komplexní kvalitu vody, jako je vysoká koncentrace kalu, vysoký obsah oleje a vysoká salinita, a lze jej snadno aktualizovat a rychle zobrazit výsledky.
III. Typické případy použití
Případ 1: Projekt čištění odpadních vod v určité obci
Kapacita zpracování: 3000 m³/d
Schéma procesu: Plochá membrána MBR z karbidu křemíku se používá k nahrazení tradiční sekundární sedimentační nádrže.
Výsledky aplikace: Stabilní a vyhovující odpadní voda, jednoduchá obsluha a údržba, efektivně řeší problém vypouštění odpadních vod ve venkovských oblastech.
Případ 2: Projekt modernizace koncentrované slané odpadní vody z uhelné chemické továrny
Kapacita zpracování: 76 m³/h
Pozadí upgradu: Původní organická membrána měla krátkou životnost, vyžadovala častou výměnu a byla nákladná.
Výsledky aplikace: Po nahrazení plochou membránou z karbidu křemíku se výrazně zlepšila provozní stabilita, výrazně se prodloužila životnost membrány a výrazně se snížily náklady na údržbu.
Případ 3: Projekt čištění odpadních vod v servisní oblasti
Kapacita zpracování: 120 m³/d
Procesní řešení: Integrované zařízení MBR s plochými plechy z karbidu křemíku
Výsledky aplikace: Kompaktní půdorys, automatizovaný provoz, stabilní čištění decentralizovaných domovních odpadních vod a odpadních vod splňují normy pro opětovné použití.
Případ 4: Projekt systému MBR pro průmyslové odpadní vody v Singapuru
Kapacita zpracování: 150 m³/d
Aplikační efekt: Nahrazením tradičních organických membrán keramickými membránami z karbidu křemíku lze dosáhnout hloubkového čištění průmyslových odpadních vod v omezeném prostoru.
