Explicació del funcionament i manteniment de l'MBR

Sens dubte, els que estan en funcionament i manteniment d'aigües residuals han sentit parlar del procés MBR (Membrane Bioreactor). En poques paraules, la seva lògica bàsica és molt senzilla: reacció bioquímica MBR=+ separació de membrana. La seva funció principal és substituir el dipòsit de sedimentació secundari en els processos tradicionals, aconseguint una separació d'aigua-de fangs més eficient. Tant per al tractament d'aigües residuals domèstiques com per al tractament d'aigües residuals industrials, cada cop són més els projectes que trien MBR perquè soluciona molts punts dolorosos dels fangs-de tancs de sedimentació secundària en efluents, un efecte de decantació deficient i una gran empremta.

Molts nouvinguts a MBR poden trobar "difícil d'operar i mantenir, propensos a l'obstrucció de la membrana". Tanmateix, una vegada que entengueu la lògica combinada de "reacció bioquímica + separació de membrana" i comprengueu els seus avantatges bàsics en la substitució dels tancs de sedimentació secundaris, el funcionament i el manteniment diaris esdevenen bastant senzills. A partir de l'experiència d'operació i manteniment de primera línia, avui explicarem detalladament l'MBR, cobrint els seus principis bàsics, els avantatges de substituir els tancs de sedimentació secundaris, els punts clau de l'operació i el manteniment in situ, problemes i solucions comuns-tota la informació pràctica i concisa, que permet als principiants començar ràpidament i als operadors experimentats omplir els buits dels seus coneixements.

En primer lloc, destaca els punts clau: MBR (Membrane Bioreactor) no és un "procés completament nou", sinó una substitució del tanc de sedimentació secundari per mòduls de membrana basats en processos biològics tradicionals (aeròbics i anaeròbics). Els seus avantatges principals són una separació més completa de l'aigua-de fangs i una qualitat d'efluent més estable. La clau per al funcionament i el manteniment rau en el "manteniment de la membrana + tractament biològic estable", ja que tots dos treballen junts per maximitzar l'eficàcia de MBR.

En els processos tradicionals de tractament d'aigües residuals, després que el dipòsit de tractament biològic degradi el DQO i el nitrogen d'amoníac, es necessita un dipòsit de sedimentació secundari per separar el fang i l'aigua, permetent que el fang activat s'assenti i el sobrenedant sigui abocat com a efluent. Tanmateix, l'eficiència de separació del dipòsit de sedimentació secundari es veu molt afectada pel rendiment de la decantació dels fangs. Si es produeix l'acumulació o la desfloculació dels fangs, es produiran fangs a l'efluent i massa sòlids en suspensió (SS). A més, els dipòsits de sedimentació secundaris tenen una gran petjada i una eficiència de separació limitada.

La millora bàsica del procés MBR és substituir la sedimentació secundària per la separació de membrana. El procés global es pot entendre simplement com: Aigües residuals → Pretractament (pantalla de sorra, cambra de sorra) → Dipòsit de tractament biològic (aeròbic/anaeròbic, degradació microbiana de contaminants) → Mòdul de membrana (separació de membrana, retenció de fangs activats) → Efluent que compleix els estàndards.

El "tractament biològic" aquí és completament coherent amb el dipòsit de tractament biològic en els processos tradicionals. El nucli encara depèn dels microorganismes del fang activat per degradar contaminants com el DQO, el nitrogen amoníac i el fòsfor total de les aigües residuals. La lògica metabòlica i els requisits nutricionals d'aquests microorganismes no són diferents dels processos tradicionals de tractament biològic. La "separació de membrana" és el nucli de MBR. Substitueix essencialment la "sedimentació per gravetat" del dipòsit de sedimentació secundari per la "retenció física" de la membrana. Independentment del rendiment de decantació del fang, la membrana pot retenir fermament el fang activat i les partícules en suspensió, permetent que només passi aigua clara.

En resum, MBR (Bioreactor mecànic) substitueix els tancs de sedimentació secundaris substituint essencialment la decantació per gravetat per la intercepció física. Això resol el problema bàsic dels dipòsits de sedimentació secundaris, que depenen molt del rendiment de decantació dels fangs, alhora que milloren l'eficiència de separació d'aigua de fangs-i redueixen la petjada. Aquest és el motiu principal de la seva aplicació generalitzada.

Característiques clau de l'MBR en la-identificació in situ: disposa d'un sistema d'aireació similar als dipòsits de tractament biològic tradicionals, i està equipat amb mòduls de membrana (membranes de làmina plana, membranes de fibra buida, etc.), sense un gran dipòsit de sedimentació secundari; l'efluent és clar, amb gairebé zero sòlids en suspensió (SS); durant el funcionament, cal netejar regularment la membrana per evitar l'obstrucció de la membrana.

Molts projectes abandonen els tancs de sedimentació secundaris i trien MBR, no seguint cegament les tendències, sinó perquè els seus avantatges són reals i poden resoldre molts problemes d'operació i manteniment al lloc-. És especialment adequat per a escenaris amb alts requisits d'efluent i petites empremtes. Els avantatges específics es poden resumir en 5 punts, tots els quals es poden experimentar personalment en operacions de primera línia:

1. Separació de l'aigua-més exhaustiva dels fangs i una qualitat de l'efluent més estable: aquest és l'avantatge més important. Els dipòsits de sedimentació secundaris es basen en la decantació dels fangs per gravetat. Si el fang es deflocula i s'expandeix, l'efluent contindrà fang i superarà els estàndards de sòlids en suspensió (SS). En canvi, els mòduls de membrana MBR tenen una precisió de retenció extremadament alta, capaç de retenir gairebé tots els fangs activats, partícules en suspensió i fins i tot algunes substàncies col·loïdals. L'efluent SS pot estar constantment per sota dels 10 mg/L, i els nivells de DQO i nitrogen d'amoníac també són més estables, complint fàcilment amb els estàndards de classe A i per sobre de les abocaments.

2. Reducció significativa de l'empremta, estalvi de costos del lloc: els dipòsits de sedimentació secundaris tradicionals ocupen una gran àrea, que representen entre el 30% i el 40% de l'àrea total de la planta de tractament d'aigües residuals. Els mòduls de membrana MBR són de mida petita i tenen una alta eficiència de separació, que no requereixen un gran espai d'assentament. La petjada és només entre el 50% i el 70% de la dels processos tradicionals (biològics + dipòsits de sedimentació secundaris), cosa que els fa especialment adequats per a projectes amb espai limitat (com ara depuradores urbanes i tractament d'aigües residuals en tallers industrials).

3. Major concentració de fangs i millora de l'eficiència bioquímica: els dipòsits de sedimentació secundaris estan limitats pel rendiment de decantació de fangs, amb MLSS (concentració de fangs) controlada només a 2000-4000 mg/L. Els mòduls de membrana MBR, però, retenen eficaçment els fangs, augmentant MLSS a 8000-12000 mg/L. Això es tradueix en un recompte total de microbis més alt i una degradació dels contaminants més eficient, cosa que el fa especialment adequat per tractar aigües residuals d'alta concentració i recalcitrants, millorant significativament les taxes d'eliminació de DQO i nitrogen d'amoníac.

4. Evita la pèrdua de fangs i redueix el xoc del sistema: els dipòsits de sedimentació secundaris tradicionals són propensos a la pèrdua de fangs (p. ex., descàrrega inadequada de fangs, xoc hidràulic), provocant un recompte total de microbis insuficient i una disminució de l'eficiència del tractament. Els mòduls de membrana MBR retenen eficaçment els fangs, evitant la pèrdua de fangs fins i tot en casos de desfloculació lleu de fangs. Això millora significativament l'estabilitat del sistema i redueix la complexitat del manteniment.

5. Procés simplificat i manteniment reduït: després que MBR substitueixi el dipòsit de sedimentació secundari, ja no cal controlar el gruix de la capa de fang i el volum de descàrrega, reduint els passos de manteniment (com ara el raspat de fangs i els ajustos de descàrrega). El manteniment es centra ara en el dipòsit de tractament biològic i els mòduls de membrana. Mentre s'afegeix la neteja de la membrana, la dificultat general de manteniment no ha augmentat; de fet, és més fàcil de gestionar.

Una paraula de precaució: MBR també té inconvenients, com ara costos més elevats dels mòduls de membrana, la necessitat de neteja regular i un consum d'energia una mica més elevat que els processos tradicionals. Tanmateix, per a projectes amb alts requisits de qualitat dels efluents i espai limitat, aquests inconvenients superen amb escreix els seus avantatges.

El nucli de l'operació i el manteniment de MBR és "estabilitzar el sistema bioquímic + mantenir el mòdul de membrana". Tots dos treballen junts per funcionar de manera eficaç-el sistema bioquímic és responsable de la degradació dels contaminants i el mòdul de membrana és responsable de la separació de l'aigua-de fangs. Si algun d'ells funciona malament, provocarà problemes com ara una qualitat excessiva de l'efluent i l'obstrucció de la membrana. Els punts específics d'operació i manteniment es divideixen en dues parts, directament aplicables al-lloc:

(I) Operació i manteniment del sistema bioquímic (d'acord amb els processos tradicionals, centrat en l'activitat estabilitzadora)

La lògica de funcionament i manteniment del dipòsit bioquímic MBR és exactament la mateixa que la dels tancs aeròbics i anaeròbics tradicionals. El nucli és estabilitzar l'activitat microbiana i garantir una degradació efectiva dels contaminants. Tres punts clau són crucials:

1. Controlar la proporció de nutrients: Suplementar fonts de nitrogen i fòsfor segons una relació C:N:P de 100:5:1 per evitar un desequilibri de nutrients que condueixi a una disminució de l'activitat microbiana. Sobretot perquè la concentració de fangs MBR és alta, el consum de nutrients és més ràpid, i requereix un seguiment regular de la qualitat de l'aigua i una reposició oportuna.

2. Estabilitzar la concentració de DO: en l'etapa aeròbica, el DO s'ha de controlar a 2,0 ~ 3,0 mg/L per garantir un metabolisme microbià suficient i evitar la degradació incompleta del DQO i del nitrogen amoníac a causa d'un DO insuficient. Simultàniament, eviteu la-aireació excessiva per evitar el trencament dels flocs de fangs i un major risc d'obstrucció de la membrana.

3. Control de l'edat dels fangs (SRT): l'SRT de MBR es pot controlar entre 10 i 20 dies, més que els processos tradicionals. La descàrrega freqüent de fangs és innecessària; La descàrrega periòdica de fangs de petit-volum és suficient per evitar l'envelliment dels fangs i l'obstrucció de la membrana. La taxa de descàrrega de fangs s'ha d'ajustar en funció de MLSS (mantingut a 8000 ~ 12000 mg/L).

(II) Funcionament i manteniment del mòdul de membrana

El mòdul de membrana és el "cor" del MBR. Un cop obstruït, provoca una disminució del flux d'efluents, un augment del consum d'energia i fins i tot un dany al mòdul de membrana. La clau per al funcionament i el manteniment és "evitar l'obstrucció i la neteja freqüent", centrant-se concretament en quatre punts:

1. Neteja regular en línia (la supervisió del TMP és crucial): la neteja en línia inclou el rentat amb aire i el rentat amb aigua. El rentat d'aire utilitza principalment l'aireació per eliminar els fangs de la superfície de la membrana, evitant l'adhesió dels fangs. El rentat amb aigua utilitza el rentat a contracor per esbandir els porus de la membrana amb aigua neta, eliminant les impureses fines. Durant el funcionament i el manteniment de rutina, s'ha de controlar la diferència de pressió transmembrana (TMP). Quan el TMP supera els 0,1 MPa, la freqüència de neteja s'ha d'augmentar ràpidament.

2. Neteja regular fora de línia: la neteja en línia no pot eliminar completament els contaminants obstinats (com la matèria orgànica i els col·loides) de la superfície de la membrana. La neteja fora de línia s'ha de realitzar cada 3-6 mesos, utilitzant agents químics (com ara hipoclorit de sodi o àcid cítric) per remullar el mòdul de la membrana, eliminant els contaminants obstinats i restaurant el flux de la membrana.

3. Controlar la qualitat de l'aigua de l'afluent per evitar que les impureses obstrueixin els porus de la membrana: reforçar el pretractament per garantir el funcionament normal de la pantalla i la cambra de sorra, eliminant sorra, sòlids en suspensió grans, cabells i altres impureses transportades per l'afluent. Eviteu que aquestes impureses entrin al mòdul de membrana i obstrueixin els porus. Per a les aigües residuals industrials, elimineu amb antelació la matèria orgànica recalcitrant i el greix per reduir l'encrassement de la membrana.

4. Eviteu l'assecat i el dany del mòdul de membrana: el mòdul de membrana ha d'estar sempre submergit a l'aigua; L'assecat està estrictament prohibit, ja que farà que els porus de la membrana es redueixin i es danyin. A més, eviteu que els objectes afilats xoquin contra la superfície de la membrana per evitar danys a la membrana. Si es detecta danys a la membrana, substituïu-la immediatament per evitar que els fangs entrin a l'efluent i provoquin una qualitat excessiva de l'efluent.

En el-operació i manteniment al lloc, els problemes de MBR se centren principalment en l'"obstrucció de la membrana" i el "flux d'efluent excessiu". Bàsicament, es deuen a la inestabilitat del sistema de tractament biològic o a un manteniment inadequat del mòdul de membrana. Aquests són quatre dels problemes més comuns i solucions específiques, que fins i tot els principiants poden gestionar fàcilment:

1. Problema 1: obstrucció del mòdul de membrana, flux d'efluents reduït (el més comú)

Solució:
① Augmenteu immediatament la freqüència de neteja en línia (rentat amb aire + rentat amb aigua) per eliminar els fangs de la superfície de la membrana;
② Si el TMP continua augmentant, feu una neteja química fora de línia per eliminar els contaminants obstinats;
③ Investigar la qualitat de l'aigua afluent, reforçar el pretractament i eliminar les impureses;
④ Inspeccioneu el sistema de tractament biològic per evitar l'envelliment i la desfloculació dels fangs, reduint l'adhesió dels fangs a la superfície de la membrana.

2. Problema 2: Excés de DQO i nitrogen d'amoníac a l'efluent (sistema biològic inestable)

Solució: ① Comproveu la concentració de DO, assegurant-vos que el DO a la secció aeròbica sigui superior o igual a 2,0 mg/L i ajusteu la velocitat d'aireació; ② Suplementar fonts de nitrogen i fòsfor per garantir l'equilibri de nutrients; ③ Controleu la càrrega de l'afluent per evitar l'impacte de les aigües residuals d'alta-concentració i reduir el cabal d'afluent si cal; ④ Comproveu les propietats dels fangs. Si els fangs estan envellits, augmentar adequadament la descàrrega de fangs i reposar amb fangs frescos.

3. Problema 3: Mòdul de membrana danyat, SS excessiu a l'efluent

Solució: ① Prova efluent SS. Si SS augmenta sobtadament, comproveu si el mòdul de membrana està danyat; ② Localitzeu el mòdul de membrana danyat i substituïu-lo ràpidament; ③ Comproveu el pretractament per evitar que les impureses punxants entrin i danyin el mòdul de membrana; ④ Ajusteu la intensitat de l'aireació per evitar que l'aireació excessiva afecti la superfície de la membrana.

4. Problema 4: els fangs s'acumulen massa ràpidament a la superfície de la membrana (encrasament accelerat de la membrana)

Solucions:
① Augmenteu la freqüència i la intensitat del rentat d'aire per millorar el fregat de la superfície de la membrana;
② Optimitzar el sistema biològic per controlar les propietats dels fangs i evitar la desfloculació i l'engrossiment dels fangs;
③ Augmenteu adequadament la descàrrega de fangs per reduir la concentració de MLSS i el volum total de fangs;
④ Afegiu una petita quantitat de coagulant per afavorir la floculació del fang i reduir l'adhesió del fang.

La lògica bàsica de MBR: tractament biològic + separació de membrana, substituint el tanc de sedimentació secundari. Essencialment, utilitza la retenció física de la membrana per resoldre el punt de dolor de la separació incompleta de l'aigua-de fangs al tanc de sedimentació secundari. Els seus avantatges són un efluent estable, una petita petjada i una alta eficiència. El nucli d'operació i manteniment és "estabilitzar el sistema biològic i mantenir els components de la membrana". El sistema biològic estabilitza l'activitat microbiana i els components de la membrana es netegen i s'evita l'obstrucció. La combinació d'aquests dos garanteix un funcionament estable del MBR i aconsegueix fàcilment una descàrrega compatible.