Apa itu membran MBR dan proses gabungannya?
Apa yang dimaksud dengan proses MBR?
Membrane Bioreactor (Membrance Bioreactor Reactor, disebut sebagai MBR) adalah proses baru pengolahan biologis air limbah dengan kombinasi pemisahan membran dan teknologi pengolahan biologis.
Ada banyak jenis membran, menurut mekanisme pemisahannya, ada membran reaksi, membran penukar ion, membran permeabel, dll.; menurut klasifikasi sifat membran, ada membran alami (membran hayati) dan membran sintetis (membran organik dan membran anorganik); menurut klasifikasi struktur jenis membran, ada jenis pelat datar, tubular, spiral, dan jenis serat berongga, dan sebagainya.
Proses MBR dalam status penelitian dalam negeri
Sejak tahun 80-an, bioreaktor membran semakin mendapat perhatian dan menjadi salah satu pusat penelitian. Saat ini, teknologi ini telah digunakan di Amerika Serikat, Jerman, Prancis dan Mesir dan negara-negara lain, dengan skala dari 6m3/d hingga 13000m3/d bervariasi.
Penelitian MBR di Cina kurang dari sepuluh tahun, tetapi kemajuannya sangat pesat. Penelitian dalam negeri mengenai MBR secara garis besar dapat dibagi menjadi beberapa aspek:
(1) untuk mengeksplorasi berbagai proses pengolahan biologis dan bentuk kombinasi unit pemisahan membran, proses pengolahan reaksi biologis dari metode lumpur aktif untuk diperluas ke metode oksidasi kontak, metode biofilm, lumpur aktif dan biofilm yang dikombinasikan dengan proses komposit, proses anaerobik dua fase;
(2) Penelitian tentang faktor, mekanisme, dan model matematika yang mempengaruhi efek perawatan dan kontaminasi membran, mengeksplorasi kondisi operasi dan parameter proses yang sesuai, mengurangi kontaminasi membran sebanyak mungkin, dan meningkatkan kapasitas perawatan dan stabilitas operasional modul membran;
(3) Memperluas cakupan penerapan MBR, objek penelitian MBR dari air limbah domestik untuk diperluas ke air limbah organik konsentrasi tinggi (air limbah makanan, air limbah bir) dan air limbah industri yang sulit didegradasi (air limbah petrokimia, percetakan dan pencelupan air limbah, dll.), Tetapi pengolahan air limbah domestik adalah yang utama.
Apa saja karakteristik proses MBR?
Dibandingkan dengan teknologi pengolahan air biokimia tradisional, MBR memiliki fitur utama sebagai berikut:
1, pemisahan padat-cair yang efisien, efek pemisahan jauh lebih baik daripada tangki sedimentasi tradisional, kualitas airnya bagus, padatan tersuspensi limbah dan kekeruhan mendekati nol, dapat langsung digunakan kembali, untuk mencapai sumber daya limbah.
2, efisiensi tinggi dari efek retensi membran, sehingga mikroorganisme benar-benar dipertahankan dalam bioreaktor, untuk mencapai waktu retensi hidrolik reaktor (HRT) dan usia lumpur (SRT) dari pemisahan lengkap, kontrol operasi yang fleksibel dan stabil.
3 、 Karena MBR akan menjadi pengolahan air limbah tradisional dari tangki aerasi dan dua tangki sedimentasi menjadi satu, dan mengganti semua fasilitas proses pengolahan tersier, sehingga dapat sangat mengurangi jejak, menghemat investasi sipil.
4, kondusif untuk retensi dan perbanyakan bakteri nitrifikasi, efisiensi nitrifikasi yang tinggi dari sistem. Melalui perubahan mode operasi, ini juga dapat memiliki fungsi penghilangan amonia dan penghilangan fosfor.
5, karena usia lumpur bisa sangat lama, sehingga sangat meningkatkan efisiensi degradasi bahan organik yang sulit didegradasi.
6 、 Reaktor beroperasi di bawah beban volume tinggi, beban lumpur rendah dan usia lumpur yang panjang, produksi lumpur yang tersisa sangat rendah, karena usia lumpur bisa sangat lama, secara teoritis pembuangan lumpur nol dapat direalisasikan.
7, sistem mewujudkan kontrol PLC, pengoperasian dan manajemen yang mudah.
Apa saja komponen dari proses MBR?
Membran - bioreaktor yang umum disebutkan sebenarnya adalah istilah umum untuk tiga jenis reaktor:
Bioreaktor Membran Aerasi (AMBR);
Bioreaktor Membran Ekstraktif (EMBR);
③ membran pemisah padat-cair - bioreaktor (Solid/Liquid Separation MembraneBioreactor, SLSMBR, disingkat MBR).
1. Membran aerasi
Aeration Membrane - Bioreaktor (AMBR) menggunakan membran padat yang dapat bernapas (seperti membran karet silikon) atau membran mikropori (seperti membran polimer hidrofobik), pelat atau komponen tipe serat berongga, dalam menjaga tekanan parsial gas lebih rendah daripada titik gelembung (Bubble Point) dalam hal aerasi bebas gelembung dapat dicapai ke bioreaktor.
Proses ini ditandai dengan peningkatan waktu kontak dan efisiensi transfer oksigen, yang kondusif untuk mengontrol proses aerasi, dan tidak terpengaruh oleh faktor ukuran gelembung dan waktu tinggal dalam aerasi tradisional.
2. Membran ekstraksi
Membran Ekstraktif - Bioreaktor, juga dikenal sebagai EMBR (Extractive Membrane Bioreactor). Karena keasaman dan alkalinitas yang tinggi atau adanya zat beracun bagi organisme, beberapa air limbah industri tidak cocok untuk kontak langsung dengan mikroorganisme untuk ditangani; ketika air limbah mengandung zat beracun yang mudah menguap, jika Anda menggunakan proses pengolahan biologis aerobik tradisional, polutan mudah menguapkan aliran udara aerasi dengan volatilitas fenomena pengangkatan gas yang terjadi, tidak hanya efek perawatannya sangat tidak stabil, tetapi juga menyebabkan polusi atmosfer.
Untuk mengatasi kesulitan teknis ini, sarjana Inggris Livingston meneliti dan mengembangkan EMB. air limbah dan lumpur aktif dipisahkan oleh membran, air limbah dalam aliran membran, dan mengandung beberapa jenis bakteri khusus lumpur aktif dalam aliran membran, air limbah dan mikroorganisme tidak bersentuhan langsung dengan polutan organik dapat secara selektif melalui membran adalah sisi lain dari degradasi mikroorganisme.
Karena unit bioreaktor dan unit daur ulang air limbah di kedua sisi membran ekstraksi tidak bergantung satu sama lain, aliran air dari masing-masing unit memiliki pengaruh yang kecil satu sama lain, dan nutrisi serta kondisi kelangsungan hidup mikroba dalam bioreaktor tidak terpengaruh oleh kualitas air limbah, yang membuat efek pengolahan air menjadi stabil. Kondisi pengoperasian sistem, seperti HRT dan SRT, dapat dikontrol dalam kisaran optimal untuk mempertahankan laju degradasi polutan maksimum.
3. Membran pemisah padat-cair
Membran pemisahan padat-cair - bioreaktor adalah kelas membran - bioreaktor yang paling banyak diteliti di bidang pengolahan air, merupakan proses pemisahan membran untuk menggantikan metode lumpur aktif tradisional dalam tangki sedimentasi sekunder teknologi pengolahan air. Ini merefleksikan bahan organik padat kembali ke reaktor melalui modul membran, dan kemudian membuang air organik yang diolah. Jenis bioreaktor pemisahan membran dapat diklasifikasikan menurut lokasi modul membran dan bioreaktor ada bioreaktor membran terintegrasi, bioreaktor membran diskrit, bioreaktor membran komposit.
Dalam teknologi pengolahan biologis air limbah tradisional, pemisahan lumpur-air di tangki sedimentasi sekunder diselesaikan oleh gravitasi, dan efisiensi pemisahannya tergantung pada kinerja sedimentasi lumpur aktif, semakin baik sedimentasi, semakin tinggi efisiensi pemisahan lumpur-air. Sifat pengendapan lumpur tergantung pada kondisi pengoperasian tangki aerasi, dan kondisi pengoperasian tangki aerasi harus dikontrol secara ketat untuk meningkatkan sifat pengendapan lumpur, yang membatasi ruang lingkup penerapan metode ini. Karena persyaratan pemisahan padat-cair di tangki sedimentasi sekunder, lumpur di tangki aerasi tidak dapat mempertahankan konsentrasi tinggi, umumnya sekitar 1,5 ~ 3,5 g / L, sehingga membatasi laju reaksi biokimia. Waktu retensi hidraulik (HRT) dan usia lumpur (SRT) saling bergantung, dan meningkatkan beban volumetrik serta mengurangi beban lumpur sering kali membentuk kontradiksi. Sistem ini juga menghasilkan sejumlah besar lumpur residu selama operasi, dan biaya pembuangannya mencapai 25% hingga 40% dari biaya operasi pabrik pengolahan air limbah. Sistem pengolahan lumpur aktif tradisional juga rentan terhadap ekspansi lumpur, limbah mengandung padatan tersuspensi, penurunan kualitas air limbah.
Mengingat masalah di atas, MBR menggabungkan teknologi pemisahan membran dalam teknik pemisahan dengan teknologi pengolahan biologis air limbah tradisional, yang sangat meningkatkan efisiensi pemisahan padat-cair; dan karena peningkatan konsentrasi lumpur aktif di tangki aerasi dan munculnya bakteri yang efektif (terutama flora dominan) di dalam lumpur, hal ini meningkatkan laju reaksi biokimia; pada saat yang sama, ini mengurangi jumlah sisa lumpur yang dihasilkan dengan menurunkan rasio F / M (atau bahkan 0), yang pada dasarnya memecahkan masalah yang ada dalam metode lumpur aktif tradisional. Pada saat yang sama, dengan mengurangi rasio F / M untuk mengurangi jumlah produksi lumpur sisa (bahkan 0), pada dasarnya memecahkan banyak masalah yang ada dalam metode lumpur aktif tradisional.
Apa saja jenis-jenis proses MBR?
Menurut kombinasi modul membran dan bioreaktor, membran-bioreaktor dapat dibagi menjadi tiga tipe dasar: terpisah, terintegrasi dan komposit. (Pembahasan berikut ini adalah tentang bioreaktor membran tipe pemisahan padat-cair)
1. Jenis pemisahan
Modul membran dan bioreaktor diatur secara terpisah.
Cairan campuran dalam bioreaktor diberi tekanan oleh pompa sirkulasi dan kemudian dipompa ke ujung filtrasi modul membran. Di bawah tekanan, cairan dalam cairan campuran melewati membran dan menjadi air yang diolah dari sistem; padatan dan makromolekul dipertahankan oleh membran, dan kemudian mengalir kembali ke bioreaktor bersama dengan cairan pekat.
2. Tipe integral
Modul membran ditempatkan di dalam bioreaktor. Air masuk ke dalam membran - bioreaktor, di mana sebagian besar polutan dihilangkan oleh lumpur aktif dalam campuran, dan kemudian disaring dari air oleh membran di bawah tekanan eksternal.
Bentuk membran - bioreaktor ini karena penghapusan sistem sirkulasi cairan campuran, dan dengan memompa keluar air, konsumsi energi relatif rendah; menempati lebih kompak daripada tipe split, dalam beberapa tahun terakhir di bidang pengolahan air telah mendapat perhatian khusus. Tetapi fluks membran umum relatif rendah, mudah untuk kontaminasi membran, kontaminasi membran tidak mudah dibersihkan dan diganti.
3. Komposit
Bentuknya juga termasuk dalam membran satu bagian - bioreaktor, perbedaannya ada pada bioreaktor dengan pengepakan, sehingga membentuk membran komposit - bioreaktor, mengubah beberapa karakteristik reaktor.
Apa sajakah proses MBR gabungan?
Untuk mencapai pemurnian air limbah yang lebih baik, proses A2O dan proses MBR sering digabungkan untuk membentuk sistem baru.
1. Proses A2O-MBR
Air limbah kokas dihasilkan dalam proses kokas, distilasi kering suhu tinggi, pemurnian dan pemulihan gas, dll. Air limbah ini mengandung fenol yang mudah menguap, hidrokarbon aromatik polisiklik (PAH), senyawa heterosiklik oksigen, sulfur, dan nitrogen, serta karakteristik lainnya, serta nilai COD yang tinggi, nilai fenol yang tinggi, dan kandungan nitrogen amonia yang tinggi.
Meskipun proses A2O adalah salah satu metode yang paling efektif dan banyak digunakan untuk mengolah air limbah kokas. Namun, limbah dari proses ini sulit untuk memenuhi standar pembuangan air limbah komprehensif nasional, munculnya proses gabungan A2O-MBR memanfaatkan keunggulan proses membran untuk lebih meningkatkan kualitas limbah.
2. Proses A2OA-MBR
Proses A2O / A-MBR umumnya digunakan dalam denitrifikasi dan penghilangan fosfor, prosesnya didasarkan pada proses A2O dan kemudian mengatur tingkat tangki anoksik, air limbah melalui membran karbon untuk menyelesaikan denitrifikasi biologis dan penghilangan fosfor, dan kemudian penggunaan tangki anoksik kedua untuk denitrifikasi endogen, untuk lebih lanjut menghilangkan TN, dan kemudian penggunaan tangki membran untuk memastikan peran aerasi aerobik limbah.
3. Proses AO-MBR
Dalam sistem AO-MBR, air limbah yang dipisahkan dari padatan tersuspensi dan puing-puing mengalir ke tangki penyesuaian untuk menyamakan kualitas dan kuantitas air, dan kemudian masuk ke tangki sedimentasi untuk pemisahan padat-cair. Cairan jernih dari aliran atas mengalir ke tangki pengolahan MBR, yang dirancang sebagai sistem AO: di bagian depan, air aliran masuk dicampur sepenuhnya untuk melakukan denitrifikasi biologis untuk menghilangkan nitrogen, dan di bagian belakang, degradasi biologis dan nitrifikasi dilakukan, sementara alkali ditambahkan, dan air limbah yang telah diolah dibuang secara langsung.
Proses 4.3A-MBR
Proses 3A-MBR adalah teknologi bioreaktor membran dan proses anaerobik, anoksik, aerobik tradisional yang dikombinasikan dengan proses baru, yang sering digunakan dalam de-nitrogenasi dan de-fosforilasi pemurnian air limbah, menyoroti karakteristik proses denitrifikasi fosfor biologis dan mempromosikan satu sama lain, sehingga seluruh sistem denitrifikasi fosfor dan pembuangan bahan organik dalam efisiensi efek maksimum.
Karakteristik teknis
Sepenuhnya meningkatkan konsentrasi lumpur aktif yang tinggi di kolam reaksi membran, mendorong pembentukan komunitas bakteri nitrifikasi yang dominan, meningkatkan efisiensi nitrifikasi, sehingga penghilangan amonia dan nitrogen selesai; melalui kontrol otomatis, mengoptimalkan waktu pembuangan lumpur bioreaktor membran, kontrol yang wajar terhadap usia lumpur, meningkatkan konsentrasi bakteri nitrifikasi yang tumbuh lambat, bakteri denitrifikasi dan bakteri biokimia khusus lainnya dalam sistem, meningkatkan efek bahan organik dan penghilangan fosfor serta denitrifikasi; untuk mencapai pembuangan lumpur aerobik, untuk menghindari pelepasan fosfor secara sekunder. Meningkatkan tingkat penyisihan fosfor.
5. Proses A (2A) O-MBR
Proses A (2A) O-MBR mengadopsi aliran proses dalam urutan anaerobik, anoksik pertama, anoksik kedua, aerobik, dan tangki membran. Ditandai dengan dua zona anoksik dalam proses A2O-MBR, fungsi dua zona anoksik diatur dengan mengendalikan titik masuk dan titik balik.
Metode asupan air mengadopsi dua titik asupan air di zona anaerobik dan zona anoksik pertama. Metode refluks mengadopsi refluks dua titik tiga tahap, tahap pertama adalah cairan campuran kolam membran yang direfluks ke bagian depan zona aerobik; tahap kedua adalah cairan campuran zona aerobik yang direfluks ke zona anoksik pertama dan zona anoksik kedua; dan kutub ketiga adalah cairan campuran zona anoksik pertama yang dialirkan ke zona anaerobik.
6. Proses SBR-MBR
Proses SBR-MBR merupakan gabungan dari SBR dan MBR untuk membentuk suatu proses dengan keunggulan dari keduanya, SBR merupakan proses pengolahan lumpur aktif yang telah disempurnakan, penggunaan komponen membran pada retensi dan filtrasi, reaksi mikroorganisme dalam reaksi dapat direproduksi secara maksimal, kondusif untuk pertumbuhan bakteri nitrifikasi, aktivitas biologis lumpur, adsorpsi dan degradasi zat-zat organik dengan kapasitas yang tinggi.
Proses SBR-MBR memiliki lima sistem influen, anaerobik, aerobik dan sedimentasi, SBR dan MBR bekerja untuk menyediakan kondisi untuk defosforilasi biologis dan pembuangan nitrogen, dan juga dapat dikontrol sesuai dengan kebutuhan untuk menangani air limbah yang berbeda, penggunaan pemisahan membran air drainase, untuk meningkatkan efisiensi pemurnian air limbah, tetapi juga menghemat waktu.
| Antiscalant Fosfonat, Penghambat Korosi, dan Agen Pengkelat | |
| Asam Amino Trimethylene Phosphonic Acid (ATMP) | CAS No. 6419-19-8 |
| Asam 1-Hidroksi Etilidin-1,1-Difosfonat (HEDP) | CAS No. 2809-21-4 |
| Etilen Diamina Tetra (Asam Metilen Fosfonat) EDTMPA (Padat) | CAS No. 1429-50-1 |
| Dietilen Triamin Penta (Asam Metilen Fosfonat) (DTPMPA) | CAS No. 15827-60-8 |
| Asam 2-Fosfonobutana -1,2,4-Trikarboksilat (PBTC) | CAS No. 37971-36-1 |
| Asam 2-Hidroksi Fosfonoasetat (HPAA) | CAS No. 23783-26-8 |
| HexaMethyleneDiamineTetra (Asam MetilenFosfonat) HMDTMPA | No. CAS 23605-74-5 |
| Asam Poliamino Polieter Metilen Fosfonat (PAPEMP) | |
| Bis (HexaMethylene Triamine Penta (Methylene Phosphonic Acid)) BHMTPMP | CAS No. 34690-00-1 |
| Hidroksietilamino-Di (Asam Metilen Fosfonat) (HEMPA) | No. CAS 5995-42-6 |
| Garam-garam Fosfonat | |
| Garam natrium tetra dari Asam Amino Trimethylene Fosfonat (ATMP-Na4) | CAS No. 20592-85-2 |
| Garam natrium penta dari Asam Amino Trimethylene Fosfonat (ATMP-Na5) | CAS No. 2235-43-0 |
| Mono-natrium dari 1-Hidroksi Etilidin-1,1-Asam Difosfonat (HEDP-Na) | No. CAS 29329-71-3 |
| (HEDP-Na2) | CAS No. 7414-83-7 |
| Garam Tetra Sodium dari Asam 1-Hidroksi Etilidin-1,1-Difosfonat (HEDP-Na4) | CAS No. 3794-83-0 |
| Garam kalium dari 1-Hidroksi Etilidin-1,1-Asam Difosfonat (HEDP-K2) | No. CAS 21089-06-5 |
| Garam Pentasodium Etilen Diamina Tetra (Asam Metilen Fosfonat) Pentasodium (EDTMP-Na5) | No. CAS 7651-99-2 |
| Garam natrium hepta dari Dietilen Triamin Penta (Asam Metilen Fosfonat) (DTPMP-Na7) | No. CAS 68155-78-2 |
| Garam natrium dari Dietilen Triamin Penta (Asam Metilen Fosfonat) (DTPMP-Na2) | CAS No. 22042-96-2 |
| Asam 2-Fosfonobutana -1,2,4-Trikarboksilat, Garam natrium (PBTC-Na4) | No. CAS 40372-66-5 |
| Garam Kalium dari HexaMethyleneDiamineTetra (Asam MetilenFosfonat) HMDTMPA-K6 | CAS No. 53473-28-2 |
| Garam natrium yang dinetralkan sebagian dari bis heksametilena triamin penta (asam metilen fosfonat) BHMTPH-PN (Na2) | No. CAS 35657-77-3 |
| Antiscalant dan Dispersan Polikarboksilat | |
| Asam Poliakrilat (PAA) 50% 63% | CAS No. 9003-01-4 |
| Garam Natrium Asam Poliakrilat (PAAS) 45% 90% | CAS No. 9003-04-7 |
| Hydrolyzed Polymaleic Anhydride (HPMA) | CAS No. 26099-09-2 |
| Kopolimer Asam Maleat dan Asam Akrilik (MA/AA) | No. CAS 26677-99-6 |
| Kopolimer Asam Akrilik-2-Akrilamido-2-Metilpropana Asam Sulfonat (AA/AMPS) | CAS No. 40623-75-4 |
| TH-164 Asam Fosfino-Karboksilat (PCA) | No. CAS 71050-62-9 |
| Antiscalant dan Dispersan yang dapat terurai secara hayati | |
| Sodium dari Asam Poliepoksisuksinat (PESA) | No. CAS 51274-37-4 |
| No. CAS 109578-44-1 | |
| Garam Natrium dari Asam Polipartat (PASP) | No. CAS 181828-06-8 |
| CAS No. 35608-40-6 | |
| Biosida dan Algisida | |
| Benzalkonium Klorida (Dodesil Dimetil Benzil amonium Klorida) | CAS No. 8001-54-5, |
| No. CAS 63449-41-2, | |
| CAS No. 139-07-1 | |
| Isothiazolinones | CAS No. 26172-55-4, |
| CAS No. 2682-20-4 | |
| Tetrakis (hidroksimetil) fosfonium sulfat (THPS) | No. CAS 55566-30-8 |
| GLUTARALDEHYDE | CAS No. 111-30-8 |
| Penghambat Korosi | |
| Garam natrium dari Tolyltriazole (TTA-Na) | No. CAS 64665-57-2 |
| Tolyltriazole (TTA) | No. CAS 29385-43-1 |
| Garam natrium dari 1,2,3-Benzotriazole (BTA-Na) | No. CAS 15217-42-2 |
| 1,2,3-Benzotriazole (BTA) | CAS No. 95-14-7 |
| Garam natrium dari 2-Mercaptobenzothiazole (MBT-Na) | CAS No. 2492-26-4 |
| 2-Mercaptobenzothiazole (MBT) | CAS No. 149-30-4 |
| Pemulung Oksigen | |
| Sikloheksilamina | CAS No. 108-91-8 |
| Morfin | CAS No. 110-91-8 |
| Lainnya | |
| Sodium Diethylhexyl Sulfosuccinate | CAS No. 1639-66-3 |
| Asetil klorida | CAS No. 75-36-5 |
| Agen Chelating Hijau TH-GC (Asam Glutamat, Asam N, N-diasetat, Garam Tetra Sodium) | CAS No. 51981-21-6 |