MBR membranları ve bunların birleşik prosesleri nedir?
MBR süreci nedir?
Membran Biyoreaktör (MBR olarak anılan Membran Biyoreaktör Reaktörü), membran ayırma ve biyolojik arıtma teknolojisinin kombinasyonu ile atık suyun biyolojik olarak arıtılması için yeni bir prosestir.
Ayırma mekanizmasına göre birçok membran türü vardır, reaksiyon membranları, iyon değişim membranları, geçirgen membranlar vb. vardır; membranın doğasının sınıflandırılmasına göre, doğal membranlar (biyo-membranlar) ve sentetik membranlar (organik membranlar ve inorganik membranlar) vardır; membran tipinin yapısının sınıflandırılmasına göre, düz plaka tipi, boru şeklinde, spiral ve içi boş fiber tipi vb. vardır.
MBR sürecinin yurt içi araştırma durumu
80'li yıllardan bu yana, membran biyoreaktör giderek daha fazla dikkat çekmekte ve araştırmanın sıcak noktalarından biri haline gelmektedir. Şu anda, teknoloji Amerika Birleşik Devletleri, Almanya, Fransa ve Mısır ve diğer ülkelerde kullanılmaktadır, ölçek 6m3 / d ila 13000m3 / d arasında değişmektedir.
Çin'in MBR konusundaki araştırmaları on yıldan daha az bir süredir devam etmektedir, ancak ilerleme çok hızlıdır. MBR üzerine yurtiçi araştırmalar genel olarak çeşitli yönlere ayrılabilir:
(1) farklı biyolojik arıtma süreçlerini ve membran ayırma ünitesi kombinasyon formunu keşfetmek, biyolojik reaksiyon arıtma sürecini aktif çamur yönteminden temas oksidasyon yöntemine, biyofilm yöntemine, aktif çamur ve biyofilm ile birleştirilmiş kompozit sürece, iki fazlı anaerobik sürece genişletmek;
(2) Arıtma etkisini ve membran kirliliğini etkileyen faktörler, mekanizmalar ve matematiksel modeller üzerinde araştırma yapmak, uygun çalışma koşullarını ve proses parametrelerini keşfetmek, membran kirliliğini mümkün olduğunca azaltmak ve membran modüllerinin arıtma kapasitesini ve operasyonel stabilitesini iyileştirmek;
(3) MBR'nin uygulama kapsamının genişletilmesi, MBR araştırma nesnelerinin evsel atık sudan yüksek konsantrasyonlu organik atık suya (gıda atık suyu, bira atık suyu) ve bozunması zor endüstriyel atık suya (petrokimya atık suyu, baskı ve boyama atık suyu, vb.) genişletilmesi, ancak evsel atık suyun arıtılması ana konudur.
MBR prosesinin özellikleri nelerdir?
Geleneksel biyokimyasal su arıtma teknolojisi ile karşılaştırıldığında, MBR aşağıdaki ana özelliklere sahiptir:
1, verimli katı-sıvı ayırma, ayırma etkisi geleneksel sedimantasyon tankından çok daha iyidir, su kalitesi iyidir, atık askıda katı maddeler ve bulanıklık sıfıra yakındır, kanalizasyon kaynaklarına ulaşmak için doğrudan yeniden kullanılabilir.
2, membran tutma etkisinin yüksek verimliliği, böylece mikroorganizmalar biyoreaktörde tamamen tutulur, reaktör hidrolik tutma süresi (HRT) ve tam ayırma, esnek ve kararlı çalışma kontrolünün çamur yaşı (SRT) elde edilir.
3 、 MBR, havalandırma tankı ve iki çökeltme tankının geleneksel atık su arıtımını bir araya getireceği ve üçüncül arıtmanın tüm proses tesislerini değiştireceği için, ayak izini büyük ölçüde azaltabilir ve sivil yatırımdan tasarruf sağlayabilir.
4, nitrifikasyon bakterilerinin tutulmasına ve yayılmasına elverişli, sistemin yüksek nitrifikasyon verimliliği. Çalışma modunun değiştirilmesi yoluyla, amonyak giderme ve fosfor giderme işlevine de sahip olabilir.
5, çünkü çamurun yaşı çok uzun olabilir, böylece bozunması zor organik maddelerin bozunma verimliliğini büyük ölçüde artırır.
6、Reaktör yüksek hacim yükü, düşük çamur yükü ve uzun çamur yaşı altında çalışır, kalan çamur üretimi çok düşüktür, çünkü çamur yaşı sonsuz uzun olabilir, teorik olarak sıfır çamur deşarjı gerçekleştirilebilir.
7, sistem PLC kontrolü, rahat çalışma ve yönetim gerçekleştirir.
MBR sürecinin bileşenleri nelerdir?
Yaygın olarak bahsedilen membran - biyoreaktör aslında üç tip reaktör için kullanılan genel bir terimdir:
Havalandırma Membran Biyoreaktörü (AMBR);
Ekstraktif Membran Biyoreaktör (EMBR);
③ katı-sıvı ayırma membranı - biyoreaktör (Solid/Liquid Separation MembraneBioreactor, SLSMBR, kısaltılmış MBR).
1. Havalandırma membranı
Havalandırma Membranı - Biyoreaktör (AMBR) nefes alabilen yoğun membran (silikon kauçuk membran gibi) veya mikro gözenekli membran (hidrofobik polimerik membran gibi), plaka veya içi boş fiber tipi bileşenler kullanılarak, gazın kısmi basıncının kabarcık noktasından (Bubble Point) daha düşük tutulması durumunda biyoreaktörde kabarcıksız havalandırma sağlanabilir.
Süreç, havalandırma sürecinin kontrolüne elverişli olan gelişmiş temas süresi ve oksijen transfer verimliliği ile karakterize edilir ve geleneksel havalandırmadaki kabarcık boyutu ve kalma süresi faktörlerinden etkilenmez.
2. Ekstraksiyon membranı
Ekstraktif Membran - Biyoreaktör, EMBR (Ekstraktif Membran Biyoreaktör) olarak da bilinir. Yüksek asitlik ve alkalinite veya organizmalar için toksik maddelerin varlığı nedeniyle, bazı endüstriyel atık sular mikroorganizmalarla doğrudan temas için uygun değildir; atık su uçucu toksik maddeler içerdiğinde, geleneksel aerobik biyolojik arıtma sürecini kullanırsanız, kirleticilerin gaz kaldırma fenomeninin uçuculuğu ile havalandırma hava akışını uçurması kolaydır, sadece arıtma etkisi çok dengesiz olmakla kalmaz, aynı zamanda atmosferik kirliliğe de neden olur.
Bu teknik zorlukları çözmek için, İngiliz bilim adamı Livingston EMB'yi araştırmış ve geliştirmiştir. Atık su ve aktif çamur membran ile ayrılır, membran akışında atık su ve membran akışında bir tür özel bakteri aktif çamur içerir, atık su ve mikroorganizmalar organik kirleticilerle doğrudan temas halinde değildir, membran yoluyla seçici olarak mikroorganizmaların bozunmasının diğer tarafı olabilir.
Ekstraksiyon membranının her iki tarafındaki biyoreaktör ünitesi ve atık su geri dönüşüm ünitesi birbirinden bağımsız olduğundan, her bir ünitenin su akışının birbiri üzerinde çok az etkisi vardır ve biyoreaktördeki besinler ve mikrobiyal hayatta kalma koşulları atık suyun kalitesinden etkilenmez, bu da su arıtma etkisini istikrarlı hale getirir. HRT ve SRT gibi sistemin çalışma koşulları, maksimum kirletici bozunma oranını korumak için optimum aralıkta kontrol edilebilir.
3. Katı-sıvı ayırma membranı
Katı-sıvı ayırma membranı - biyoreaktör, su arıtma alanında en yaygın olarak araştırılan membran - biyoreaktör sınıfıdır, su arıtma teknolojisinin ikincil çökeltme tankındaki geleneksel aktif çamur yönteminin yerini alan bir membran ayırma işlemidir. Katı organik maddeyi bir membran modülü aracılığıyla reaktöre geri akıtır ve ardından arıtılmış organik suyu deşarj eder. Membran ayırma biyoreaktörünün tipi, membran modülünün ve biyoreaktörün konumuna göre sınıflandırılabilir, entegre membran biyoreaktörü, ayrık membran biyoreaktörü, kompozit membran biyoreaktörü vardır.
Geleneksel atıksu biyolojik arıtma teknolojisinde, ikincil çökeltme tankındaki çamur-su ayrımı yerçekimi ile tamamlanır ve ayırma verimliliği aktif çamurun çökeltme performansına bağlıdır, çökeltme ne kadar iyi olursa, çamur-su ayırma verimliliği o kadar yüksek olur. Çamurun çökelme özelliği havalandırma tankının çalışma koşuluna bağlıdır ve çamurun çökelme özelliğini iyileştirmek için havalandırma tankının çalışma koşulu sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir, bu da yöntemin uygulama kapsamını sınırlar. İkincil çökeltme tankında katı-sıvı ayrımı gerekliliği nedeniyle, havalandırma tankındaki çamur genellikle 1,5 ~ 3,5 g / L civarında yüksek bir konsantrasyonu koruyamaz, böylece biyokimyasal reaksiyon hızını sınırlar. Hidrolik bekletme süresi (HRT) ve çamur yaşı (SRT) birbirine bağlıdır ve hacimsel yükün artırılması ve çamur yükünün azaltılması genellikle bir çelişki oluşturur. Sistem ayrıca işletme sırasında büyük miktarda artık çamur üretir ve bunun bertaraf maliyeti, atık su arıtma tesisinin işletme maliyetinin 25% ila 40%'sini oluşturur. Geleneksel aktif çamur arıtma sistemi ayrıca çamur genleşmesine, çıkış suyunun askıda katı madde içermesine ve çıkış suyu kalitesinin bozulmasına eğilimlidir.
Yukarıdaki sorunlar ışığında MBR, ayırma mühendisliğindeki membran ayırma teknolojisini geleneksel atık su biyolojik arıtma teknolojisi ile birleştirerek katı-sıvı ayırma verimliliğini büyük ölçüde artırır; havalandırma tankındaki aktif çamur konsantrasyonunun artması ve çamurda etkili bakterilerin (özellikle baskın flora) ortaya çıkması nedeniyle biyokimyasal reaksiyon oranını artırır; aynı zamanda F/M oranını düşürerek (hatta 0) üretilen artık çamur miktarını azaltır, bu da temelde geleneksel aktif çamur yönteminde var olan sorunları çözer. Aynı zamanda, artık çamur üretim miktarını azaltmak için F/M oranını düşürerek (hatta 0), temelde geleneksel aktif çamur yönteminde var olan birçok olağanüstü sorunu çözer.
MBR işlemlerinin türleri nelerdir?
Membran modülü ve biyoreaktör kombinasyonuna göre, membran-biyoreaktör üç temel tipe ayrılabilir: bölünmüş, entegre ve kompozit. (Aşağıdaki tartışmaların tamamı katı-sıvı ayırma tipi membran-biyoreaktörler hakkındadır)
1. Ayırma tipi
Membran modülü ve biyoreaktör ayrı ayrı kurulur.
Biyoreaktördeki karışık sıvı sirkülasyon pompası tarafından basınçlandırılır ve ardından membran modülünün filtrasyon ucuna pompalanır. Basınç altında, karışık sıvıdaki sıvı membrandan geçer ve sistemin arıtılmış suyu haline gelir; katı maddeler ve makromoleküller membran tarafından tutulur ve daha sonra konsantre sıvı ile birlikte biyoreaktöre geri akar.
2. İntegral tip
Membran modülü biyoreaktörün içine yerleştirilir. Membrana su girişi - kirleticilerin çoğunun karışımdaki aktif çamur tarafından giderildiği ve daha sonra dış basınç altında membran tarafından sudan filtrelendiği biyoreaktör.
Bu membran - biyoreaktör formu, karışık sıvı sirkülasyon sisteminin ortadan kaldırılması ve suyun dışarı pompalanması nedeniyle, enerji tüketimi nispeten düşüktür; bölünmüş tipten daha kompakt bir yer kaplar, son yıllarda su arıtma alanında özel ilgi görmüştür. Ancak genel membran akısı nispeten düşüktür, membran kontaminasyonu kolaydır, membran kontaminasyonunun temizlenmesi ve değiştirilmesi kolay değildir.
3. Kompozit
Form aynı zamanda tek parçalı membran - biyoreaktöre aittir, fark ambalajlı biyoreaktördedir, böylece kompozit bir membran - biyoreaktör oluşturur ve reaktörün bazı özelliklerini değiştirir.
Birleşik MBR süreçleri nelerdir?
Atık suyun daha iyi arıtılmasını sağlamak için, A2O prosesi ve MBR prosesi genellikle yeni bir sistem oluşturmak üzere birleştirilir.
1. A2O-MBR süreci
Koklaştırma atıksuyu koklaştırma, yüksek sıcaklıkta kuru damıtma, gaz arıtma ve geri kazanım vb. işlemlerinde üretilir. Uçucu fenoller, polisiklik aromatik hidrokarbonlar (PAH'lar), oksijen, sülfür ve azot heterosiklik bileşikleri ve diğer özelliklerin yanı sıra yüksek KOİ değeri, yüksek fenol değeri ve yüksek amonyak azotu içerir.
A2O prosesi koklaşabilir atık suyun arıtılması için en etkili ve yaygın olarak kullanılan yöntemlerden biri olmasına rağmen. Bununla birlikte, bu prosesten çıkan atık suyun ulusal kapsamlı atık su deşarj standartlarını karşılaması zordur. A2O-MBR kombine prosesinin ortaya çıkışı, atık su kalitesini daha da iyileştirmek için membran prosesinin avantajlarını kullanmaktadır.
2. A2OA-MBR süreci
A2O/A-MBR prosesi denitrifikasyon ve fosfor gideriminde yaygın olarak kullanılır, proses A2O prosesine dayanır ve daha sonra biyolojik denitrifikasyon ve fosfor giderimini tamamlamak için karbon membranı yoluyla bir seviye anoksik tank, atık su ve daha sonra TN'yi daha da uzaklaştırmak için endojen denitrifikasyon için ikinci anoksik tankın kullanılması ve daha sonra atık suyun aerobik havalandırmasının rolünü sağlamak için membran tanklarının kullanılması.
3. AO-MBR süreci
AO-MBR sisteminde, askıda katı maddelerden ve döküntülerden ayrılan atık su, su kalitesini ve miktarını eşitlemek için ayar tankına akar ve ardından katı-sıvı ayrımı için çökeltme tankına girer. Üst akıştan gelen berrak sıvı, bir AO sistemi olarak tasarlanan MBR arıtma tankına akar: ön bölümde, azot giderimi için biyolojik denitrifikasyon gerçekleştirmek üzere giriş akış suyu tamamen karıştırılır ve arka bölümde biyolojik bozunma ve nitrifikasyon gerçekleştirilirken alkali eklenir ve arıtılmış atık su doğrudan deşarj edilir.
4.3A-MBR süreci
3A-MBR prosesi bir membran biyoreaktör teknolojisi ve geleneksel anaerobik, anoksik, aerobik proses ile yeni bir prosesin birleşimidir, genellikle atık su arıtımının azot giderme ve fosfor giderme işlemlerinde kullanılır, biyolojik fosfor denitrifikasyon prosesinin özelliklerini vurgular ve birbirini teşvik eder, böylece tüm fosfor denitrifikasyon sistemi ve organik maddenin maksimum etki verimliliğinde giderilmesi sağlanır.
Teknik özellikler
Membran reaksiyon havuzundaki yüksek aktif çamur konsantrasyonunu tamamen iyileştirin, baskın nitrifikasyon bakteri topluluklarının oluşumunu teşvik edin, nitrifikasyon verimliliğini artırın, böylece amonyak ve azot giderimi tamamlanır; Otomatik kontrol yoluyla, membran biyoreaktör çamur deşarj süresini optimize edin, çamur yaşının makul kontrolü, sistemdeki yavaş büyüyen nitrifikasyon bakterilerinin, denitrifikasyon bakterilerinin ve diğer özel biyokimyasal bakterilerin konsantrasyonunu iyileştirin, organik madde ve fosfor giderimi ve denitrifikasyonun etkisini iyileştirin; fosforun ikincil salınımını önlemek için aerobik çamur deşarjını sağlamak. Fosfor giderim oranını iyileştirmek.
5.A(2A)O-MBR süreci
A(2A)O-MBR prosesi anaerobik, birinci anoksik, ikinci anoksik, aerobik ve membran tankı sırasına göre proses akışını benimser. A2O-MBR prosesinde iki anoksik bölge ile karakterize edilen iki anoksik bölgenin işlevi, giriş ve dönüş noktalarının kontrol edilmesiyle düzenlenir.
Su alım yöntemi anaerobik bölge ve ilk anoksik bölgede iki noktadan su alımını benimser. Geri akış yöntemi üç aşamalı iki noktalı geri akışı benimser, ilk aşama aerobik bölgenin önüne geri akıtılan membran havuzunun karışık sıvısıdır; ikinci aşama, birinci anoksik bölgeye ve ikinci anoksik bölgeye geri akıtılan aerobik bölgenin karışık sıvısıdır; ve üçüncü kutup, anaerobik bölgeye karışık olarak akıtılan birinci anoksik bölgenin karışık sıvısıdır.
6. SBR-MBR süreci
SBR-MBR süreci, her ikisinin de avantajlarına sahip bir süreç oluşturmak için SBR ve MBR'nin bir kombinasyonudur, SBR geliştirilmiş bir aktif çamur arıtma sürecidir, tutma ve filtrasyonun membran bileşenlerinin kullanımı, reaksiyonda mikroorganizmaların reaksiyonu maksimum düzeyde çoğaltılabilir, nitrifikasyon bakterilerinin büyümesine, çamur biyolojik aktivitesine, adsorpsiyona ve yüksek kapasiteli organik maddelerin parçalanmasına elverişlidir.
SBR-MBR prosesi beş giriş, anaerobik, aerobik ve sedimantasyon sistemine sahiptir, SBR ve MBR biyolojik fosfor giderme ve azot giderme koşullarını sağlamak için çalışır ve ayrıca farklı atık sularla başa çıkma ihtiyacına göre kontrol edilebilir, atık su arıtma verimliliğini artırmak için drenaj suyunun membranla ayrılması kullanımı, aynı zamanda zaman kazandırır.
| Fosfonatlar Antiskalantlar, Korozyon İnhibitörleri ve Şelatlama Maddeleri | |
| Amino Trimetilen Fosfonik Asit (ATMP) | CAS No. 6419-19-8 |
| 1-Hidroksi Etiliden-1,1-Difosfonik Asit (HEDP) | CAS No. 2809-21-4 |
| Etilen Diamin Tetra (Metilen Fosfonik Asit) EDTMPA (Katı) | CAS No. 1429-50-1 |
| Dietilen Triamin Penta (Metilen Fosfonik Asit) (DTPMPA) | CAS No. 15827-60-8 |
| 2-Fosfonobütan -1,2,4-Trikarboksilik Asit (PBTC) | CAS No. 37971-36-1 |
| 2-Hidroksi Fosfonoasetik Asit (HPAA) | CAS No. 23783-26-8 |
| HexaMethyleneDiamineTetra (MethylenePhosphonic Acid) HMDTMPA | CAS No. 23605-74-5 |
| Poliamino Polieter Metilen Fosfonik Asit (PAPEMP) | |
| Bis(HexaMethylene Triamine Penta (Methylene Phosphonic Acid)) BHMTPMP | CAS No. 34690-00-1 |
| Hidroksietilamino-Di(Metilen Fosfonik Asit) (HEMPA) | CAS No. 5995-42-6 |
| Fosfonatların Tuzları | |
| Amino Trimetilen Fosfonik Asit'in tetra sodyum tuzu (ATMP-Na4) | CAS No. 20592-85-2 |
| Amino Trimetilen Fosfonik Asidin Penta sodyum tuzu (ATMP-Na5) | CAS No. 2235-43-0 |
| 1-Hidroksi Etiliden-1,1-Difosfonik Asit Mono-sodyum (HEDP-Na) | CAS No. 29329-71-3 |
| (HEDP-Na2) | CAS No. 7414-83-7 |
| 1-Hidroksi Etiliden-1,1-Difosfonik Asidin Tetra Sodyum Tuzu (HEDP-Na4) | CAS No. 3794-83-0 |
| 1-Hidroksi Etiliden-1,1-Difosfonik Asit'in potasyum tuzu (HEDP-K2) | CAS No. 21089-06-5 |
| Etilen Diamin Tetra (Metilen Fosfonik Asit) Pentasodyum Tuzu (EDTMP-Na5) | CAS No. 7651-99-2 |
| Dietilen Triamin Penta (Metilen Fosfonik Asit) (DTPMP-Na7)'in hepta sodyum tuzu | CAS No. 68155-78-2 |
| Dietilen Triamin Penta (Metilen Fosfonik Asit) (DTPMP-Na2) sodyum tuzu | CAS No. 22042-96-2 |
| 2-Fosfonobütan -1,2,4-Trikarboksilik Asit, Sodyum tuzu (PBTC-Na4) | CAS No. 40372-66-5 |
| HexaMethyleneDiamineTetra (MethylenePhosphonic Acid) HMDTMPA-K6 Potasyum Tuzu | CAS No. 53473-28-2 |
| Bis hekzametilen triamin penta (metilen fosfonik asit) BHMTPH-PN(Na2)'in kısmen nötralize edilmiş sodyum tuzu | CAS No. 35657-77-3 |
| Polikarboksilik Antiskalant ve Dispersan | |
| Poliakrilik Asit (PAA) 50% 63% | CAS No. 9003-01-4 |
| Poliakrilik Asit Sodyum Tuzu (PAAS) 45% 90% | CAS No. 9003-04-7 |
| Hidrolize Polimaleik Anhidrit (HPMA) | CAS No. 26099-09-2 |
| Maleik ve Akrilik Asit Kopolimeri (MA/AA) | CAS No. 26677-99-6 |
| Akrilik Asit-2-Akrilamido-2-Metilpropan Sülfonik Asit Kopolimeri (AA/AMPS) | CAS No. 40623-75-4 |
| TH-164 Fosfino-Karboksilik Asit (PCA) | CAS No. 71050-62-9 |
| Biyobozunur Antiskalant ve Dispersant | |
| Poliepoksisüksinik Asit (PESA) Sodyum | CAS No. 51274-37-4 |
| CAS No. 109578-44-1 | |
| Poliaspartik Asit Sodyum Tuzu (PASP) | CAS No. 181828-06-8 |
| CAS No. 35608-40-6 | |
| Biyosit ve Algisit | |
| Benzalkonyum Klorür (Dodesil Dimetil Benzil amonyum Klorür) | CAS No. 8001-54-5, |
| CAS No. 63449-41-2, | |
| CAS No. 139-07-1 | |
| İzotiyazolinonlar | CAS No. 26172-55-4, |
| CAS No. 2682-20-4 | |
| Tetrakis (hidroksimetil) fosfonyum sülfat (THPS) | CAS No. 55566-30-8 |
| GLUTARALDEHYDE | CAS No. 111-30-8 |
| Korozyon İnhibitörleri | |
| Toliltriazolün sodyum tuzu (TTA-Na) | CAS No. 64665-57-2 |
| Toliltriazol (TTA) | CAS No. 29385-43-1 |
| 1,2,3-Benzotriazolün sodyum tuzu (BTA-Na) | CAS No. 15217-42-2 |
| 1,2,3-Benzotriazol (BTA) | CAS No. 95-14-7 |
| 2-Merkaptobenzotiyazolün sodyum tuzu (MBT-Na) | CAS No. 2492-26-4 |
| 2-Mercaptobenzothiazole (MBT) | CAS No. 149-30-4 |
| Oksijen Toplayıcı | |
| Sikloheksilamin | CAS No. 108-91-8 |
| Morfolin | CAS No. 110-91-8 |
| Diğer | |
| Sodyum Dietilheksil Sülfosüksinat | CAS No. 1639-66-3 |
| Asetil klorür | CAS No. 75-36-5 |
| TH-GC Yeşil Şelatlama Maddesi (Glutamik Asit, N,N-diasetik Asit, Tetra Sodyum Tuzu) | CAS No. 51981-21-6 |