Operarea și întreținerea MBR explicate

Cei din operarea și întreținerea apelor uzate au auzit, fără îndoială, de procesul MBR (Membrane Bioreactor). Mai simplu spus, logica sa de bază este foarte simplă: reacție biochimică MBR=+ separare prin membrană. Funcția sa de bază este de a înlocui rezervorul de sedimentare secundar în procesele tradiționale, realizând o separare mai eficientă a nămolului-apei. Fie pentru tratarea apelor uzate menajere sau a apelor uzate industriale, tot mai multe proiecte aleg MBR, deoarece rezolvă multe puncte de durere ale nămolului din rezervoarele secundare de sedimentare-în efluent, efect slab de decantare și amprentă mare.

Mulți nou-veniți la MBR ar putea considera că este „dificil de operat și întreținut, predispuși la înfundarea membranei”. Cu toate acestea, odată ce înțelegeți logica combinată a „reacției biochimice + separarea membranei” și înțelegeți avantajele sale principale în înlocuirea rezervoarelor de sedimentare secundare, operarea și întreținerea zilnică devin destul de simple. Pe baza experienței de operare și întreținere în primă linie, astăzi vom explica în detaliu MBR, acoperind principiile sale de bază, avantajele înlocuirii rezervoarelor de sedimentare secundare, punctele cheie ale-exploatării și întreținerii la fața locului, probleme și soluții comune-toate informațiile practice și concise, permițând începătorilor să înceapă rapid și operatorilor cu experiență să completeze eventualele lacune în cunoștințele lor.

În primul rând, evidențiați punctele cheie: MBR (Membrane Bioreactor) nu este un „proces complet nou”, ci mai degrabă o înlocuire a rezervorului de sedimentare secundar cu module membranare bazate pe procese biologice tradiționale (aerobe și anaerobe). Avantajele sale principale sunt separarea mai amănunțită a nămolului-apei și o calitate mai stabilă a efluentului. Cheia funcționării și întreținerii constă în „întreținerea membranei + tratamentul biologic stabil”, deoarece ambele lucrează împreună pentru a maximiza eficacitatea MBR.

În procesele tradiționale de tratare a apelor uzate, după ce rezervorul de epurare biologică degradează COD și azotul amoniac, este necesar un rezervor de sedimentare secundar pentru a separa nămolul și apa, permițând nămolului activat să se depună, iar supernatantul să fie evacuat ca efluent. Cu toate acestea, eficiența de separare a rezervorului de sedimentare secundar este foarte afectată de performanța de decantare a nămolului. Dacă are loc înmulțirea sau deflocularea nămolului, aceasta va duce la formarea nămolului în efluent și a substanțelor în suspensie excesive (SS). În plus, rezervoarele de sedimentare secundare au o amprentă mare și o eficiență limitată de separare.

Îmbunătățirea de bază a procesului MBR este înlocuirea sedimentării secundare cu separarea prin membrană. Procesul de ansamblu poate fi înțeles simplu ca: Ape uzate → Pretratare (sită de nisip, cameră de nisip) → Rezervor de tratare biologică (aerob/anaerob, degradarea microbiană a poluanților) → Modul de membrană (separare prin membrană, reținere a nămolului activat) → Efluent care respectă standardele.

„Tratamentul biologic” de aici este complet în concordanță cu rezervorul de tratare biologică în procesele tradiționale. Miezul se bazează în continuare pe microorganismele din nămolul activat pentru a degrada poluanții precum COD, azotul amoniac și fosforul total din apele uzate. Logica metabolică și cerințele nutriționale ale acestor microorganisme nu sunt diferite de procesele tradiționale de tratament biologic. „Separarea membranei” este nucleul MBR. În esență, înlocuiește „sedimentarea gravitațională” a rezervorului de sedimentare secundar cu „retenția fizică” a membranei. Indiferent de performanța de decantare a nămolului, membrana poate reține ferm nămolul activat și particulele în suspensie, permițând trecerea numai a apei curate.

Pe scurt, MBR (Mechanical Bioreactor) înlocuiește rezervoarele de sedimentare secundare prin înlocuirea, în esență, de depunerea gravitațională cu interceptarea fizică. Acest lucru rezolvă problema centrală a rezervoarelor de sedimentare secundare, care se bazează în mare măsură pe performanța de decantare a nămolului, îmbunătățind simultan eficiența separării apei-nămolului și reducând amprenta la sol. Acesta este motivul principal pentru aplicarea sa pe scară largă.

Caracteristici cheie ale MBR în identificarea pe-site: are un sistem de aerare similar cu rezervoarele tradiționale de tratare biologică și este echipat cu module membranare (membrane plate, membrane cu fibre goale etc.), fără un rezervor secundar mare de sedimentare; efluentul este limpede, cu aproape zero solide în suspensie (SS); în timpul funcționării, este necesară curățarea regulată a membranei pentru a preveni înfundarea membranei.

Multe proiecte abandonează rezervoarele de sedimentare secundare și aleg MBR, nu urmând orbește tendințele, ci pentru că avantajele sale sunt reale și pot rezolva multe-probleme de operare și întreținere la fața locului. Este potrivit în special pentru scenarii cu cerințe mari de efluent și amprente mici. Avantajele specifice pot fi rezumate în 5 puncte, toate putând fi experimentate personal în operațiunile din prima linie:

1. Separare mai amănunțită a nămolului-apei și o calitate mai stabilă a efluenților: acesta este cel mai important avantaj. Rezervoarele de sedimentare secundare se bazează pe decantarea gravitațională a nămolului. Dacă nămolul se defloculează și se dilată, efluentul va conține nămol și va depăși standardele de solide în suspensie (SS). În schimb, modulele cu membrană MBR au o precizie de reținere extrem de mare, capabilă să rețină aproape tot nămolul activat, particulele în suspensie și chiar unele substanțe coloidale. SS efluent poate fi constant sub 10 mg/L, iar nivelurile de COD și azot amoniac sunt, de asemenea, mai stabile, întrunind cu ușurință Clasa A și standardele de deversare superioare.

2. Amprenta la sol semnificativ redusă, economisind costurile site-ului: rezervoarele de sedimentare secundare tradiționale ocupă o suprafață mare, reprezentând 30%-40% din suprafața totală a stației de tratare a apelor uzate. Modulele cu membrană MBR au dimensiuni mici și au o eficiență ridicată de separare, nefiind nevoie de spațiu mare de decantare. Amprenta la sol este de doar 50%–70% din cea a proceselor tradiționale (biologice + rezervoare de sedimentare secundare), ceea ce le face deosebit de potrivite pentru proiecte cu spațiu limitat (cum ar fi stațiile de epurare a apelor uzate urbane și tratarea apelor uzate în ateliere industriale).

3. Concentrație mai mare a nămolului și eficiență biochimică îmbunătățită: rezervoarele de sedimentare secundare sunt limitate de performanța de decantare a nămolului, cu MLSS (concentrația nămolului) controlată doar la 2000-4000 mg/L. Cu toate acestea, modulele cu membrană MBR rețin eficient nămolul, crescând MLSS la 8000-12000 mg/L. Acest lucru are ca rezultat un număr mai mare de microbi total și o degradare mai eficientă a poluanților, făcându-l deosebit de potrivit pentru tratarea apelor uzate cu concentrație mare și recalcitrante, îmbunătățind semnificativ ratele de eliminare a COD și a azotului amoniac.

4. Previne pierderea nămolului și reduce șocul sistemului: Rezervoarele tradiționale de sedimentare secundară sunt predispuse la pierderi de nămol (de exemplu, descărcarea necorespunzătoare a nămolului, șoc hidraulic), ducând la un număr insuficient de microbi total și la scăderea eficienței de tratare. Modulele cu membrană MBR rețin eficient nămolul, prevenind pierderea nămolului chiar și în cazurile de defloculare ușoară a nămolului. Acest lucru îmbunătățește semnificativ stabilitatea sistemului și reduce complexitatea întreținerii.

5. Proces simplificat și întreținere redusă: După ce MBR înlocuiește rezervorul de sedimentare secundar, nu mai este nevoie să controlați grosimea stratului de nămol și volumul de descărcare, reducând etapele de întreținere (cum ar fi răzuirea nămolului și ajustările de evacuare). Întreținerea se concentrează acum pe rezervorul de tratare biologică și modulele cu membrană. În timp ce se adaugă curățarea membranei, dificultatea generală de întreținere nu a crescut; de fapt, este mai ușor de gestionat.

Un cuvânt de precauție: MBR are, de asemenea, dezavantaje, cum ar fi costurile mai mari ale modulelor cu membrană, necesitatea curățării regulate și consumul de energie puțin mai mare decât procesele tradiționale. Cu toate acestea, pentru proiectele cu cerințe ridicate de calitate a efluenților și spațiu limitat, aceste dezavantaje depășesc cu mult avantajele sale.

Miezul operațiunii și întreținerii MBR este „stabilizarea sistemului biochimic + menținerea modulului membranar”. Ambele lucrează împreună pentru a funcționa eficient-sistemul biochimic este responsabil pentru degradarea poluanților, iar modulul cu membrană este responsabil pentru separarea apei-nămolului. Dacă oricare dintre ele funcționează defectuos, va duce la probleme precum calitatea excesivă a efluentului și înfundarea membranei. Punctele specifice de operare și întreținere sunt împărțite în două părți, aplicabile direct pe-site:

(I) Operarea și întreținerea sistemului biochimic (în concordanță cu procesele tradiționale, concentrându-se pe activitatea de stabilizare)

Logica de funcționare și întreținere a rezervorului biochimic MBR este exact aceeași cu cea a rezervoarelor aerobe și anaerobe tradiționale. Miezul este de a stabiliza activitatea microbiană și de a asigura o degradare eficientă a poluanților. Trei puncte cheie sunt cruciale:

1. Controlul raportului de nutrienți: Suplimentați sursele de azot și fosfor conform unui raport C:N:P de 100:5:1 pentru a evita dezechilibrul nutrienților care duce la scăderea activității microbiene. Mai ales că concentrația de nămol MBR este mare, consumul de nutrienți este mai rapid, necesitând monitorizarea regulată a calității apei și completarea la timp.

2. Stabilizați concentrația de DO: În stadiul aerob, DO ar trebui să fie controlat la 2,0 ~ 3,0 mg/L pentru a asigura un metabolism microbian suficient și pentru a preveni degradarea incompletă a COD și a azotului amoniac din cauza DO insuficientă. În același timp, evitați supra-aerarea pentru a preveni spargerea flocurilor de nămol și riscul crescut de înfundare a membranei.

3. Controlul vârstei nămolului (SRT): SRT al MBR poate fi controlat la 10 ~ 20 de zile, mai mult decât procesele tradiționale. Evacuarea frecventă a nămolului este inutilă; Evacuarea periodică a nămolului cu volum mic-este suficientă pentru a preveni îmbătrânirea nămolului și înfundarea membranei. Rata de evacuare a nămolului trebuie ajustată pe baza MLSS (menținut la 8000~12000 mg/L).

(II) Funcționarea și întreținerea modulului cu membrană

Modulul membranei este „inima” MBR-ului. Odată înfundat, duce la scăderea debitului de efluent, la creșterea consumului de energie și chiar la deteriorarea modulului membranei. Cheia operațiunii și întreținerii este „prevenirea înfundarii și curățarea frecventă”, concentrându-se în mod special pe patru puncte:

1. Curățare online regulată (monitorizarea TMP este crucială): Curățarea online include spălarea cu aer și spălarea cu apă. Spălarea cu aer folosește în primul rând aerarea pentru a îndepărta nămolul de pe suprafața membranei, prevenind aderența nămolului. Spălarea cu apă folosește spălarea din contra pentru a clăti porii membranei cu apă curată, îndepărtând impuritățile fine. În timpul funcționării și întreținerii de rutină, diferența de presiune transmembranară (TMP) trebuie monitorizată. Când TMP depășește 0,1 MPa, frecvența de curățare ar trebui să crească rapid.

2. Curățare offline regulată: curățarea online nu poate elimina complet contaminanții încăpățânați (cum ar fi materia organică și coloizii) de pe suprafața membranei. Curățarea offline trebuie efectuată la fiecare 3-6 luni, folosind agenți chimici (cum ar fi hipoclorit de sodiu sau acid citric) pentru a înmuia modulul membranei, îndepărtând contaminanții încăpățânați și restabilind fluxul membranei.

3. Controlați calitatea apei influente pentru a preveni înfundarea impurităților porilor membranei: Consolidați pretratarea pentru a asigura funcționarea normală a ecranului și a camerei de nisip, îndepărtând nisipul, solidele mari în suspensie, părul și alte impurități transportate de influent. Preveniți aceste impurități să pătrundă în modulul de membrană și să înfunde porii. Pentru apele uzate industriale, îndepărtați în prealabil materia organică recalcitrantă și grăsimea pentru a reduce murdărirea membranei.

4. Preveniți uscarea și deteriorarea modulului cu membrană: Modulul cu membrană trebuie să fie întotdeauna scufundat în apă; uscarea este strict interzisă, deoarece va cauza micșorarea și deteriorarea porilor membranei. De asemenea, evitați ca obiectele ascuțite să lovească suprafața membranei pentru a preveni deteriorarea membranei. Dacă se constată deteriorarea membranei, înlocuiți-o imediat pentru a preveni pătrunderea nămolului în efluent și a provoca o calitate excesivă a efluentului.

În-exploatarea și întreținerea pe amplasament, problemele MBR se concentrează în principal pe „înfundarea membranei” și „debitul excesiv de efluent”. În esență, acestea se datorează instabilității sistemului de tratare biologică sau întreținerii inadecvate a modulului membranar. Iată patru dintre cele mai comune probleme și soluții specifice, pe care chiar și începătorii le pot gestiona cu ușurință:

1. Problema 1: înfundarea modulului de membrană, debitul de efluent redus (cel mai frecvent)

Soluţie:
① Creșteți imediat frecvența de curățare online (spălare cu aer + spălare cu apă) pentru a îndepărta nămolul de pe suprafața membranei;
② Dacă TMP continuă să crească, efectuați curățarea chimică offline pentru a elimina contaminanții încăpățânați;
③ Investigați calitatea apei influente, consolidați pretratarea și îndepărtați impuritățile;
④ Inspectați sistemul de tratare biologică pentru a preveni îmbătrânirea și deflocularea nămolului, reducând aderența nămolului la suprafața membranei.

2. Problema 2: COD excesiv și azot amoniac în efluent (sistem biologic instabil)

Soluție: ① Verificați concentrația de OD, asigurându-vă că OD în secțiunea aerobă este mai mare sau egală cu 2,0 mg/L și ajustați rata de aerare; ② Suplimentați sursele de azot și fosfor pentru a asigura echilibrul nutrițional; ③ Controlați sarcina de influență pentru a evita impactul cu-concentrație mare a apei uzate și pentru a reduce debitul de influenț, dacă este necesar; ④ Verificați proprietățile nămolului. Dacă nămolul este îmbătrânit, măriți în mod corespunzător evacuarea nămolului și completați cu nămol proaspăt.

3. Problema 3: Modul de membrană deteriorat, SS excesiv în efluent

Soluție: ① Testați efluentul SS. Dacă SS crește brusc, verificați dacă modulul membranei este deteriorat; ② Localizați modulul de membrană deteriorat și înlocuiți-l prompt; ③ Verificați pretratarea pentru a preveni intrarea impurităților ascuțite și deteriorarea modulului membranei; ④ Reglați intensitatea aerării pentru a evita ca aerarea excesivă să afecteze suprafața membranei.

4. Problema 4: Nămolul se acumulează prea repede pe suprafața membranei (îngroșare accelerată a membranei)

Solutii:
① Creșteți frecvența și intensitatea spălării cu aer pentru a îmbunătăți curățarea suprafeței membranei;
② Optimizați sistemul biologic pentru a controla proprietățile nămolului și a preveni deflocularea și îngroșarea nămolului;
③ Creșteți în mod corespunzător debitul de nămol pentru a reduce concentrația MLSS și volumul total de nămol;
④ Adăugați o cantitate mică de coagulant pentru a promova flocularea nămolului și pentru a reduce aderența nămolului.

Logica de bază a MBR: tratare biologică + separare prin membrană, înlocuirea rezervorului de sedimentare secundar. În esență, folosește reținerea fizică a membranei pentru a rezolva punctul dureros al separării incomplete a nămolului-apei în rezervorul de sedimentare secundar. Avantajele sale sunt efluent stabil, amprentă mică și eficiență ridicată. Miezul de funcționare și întreținere este „stabilizarea sistemului biologic și menținerea componentelor membranei”. Sistemul biologic stabilizează activitatea microbiană, iar componentele membranei sunt curățate și împiedicate să se înfunde. Combinația dintre aceste două asigură o funcționare stabilă a MBR și obține cu ușurință o descărcare conformă.