Przez: Kate
Email:kate@aquasust.com
Data: 16 grudnia 2024 r
W bioreaktorze membranowym w miarę upływu czasu pracy wewnętrzna i zewnętrzna powierzchnia membrany będą w różnym stopniu zanieczyszczane, co powoduje wzrost ciśnienia filtracji membranowej i skrócenie cyklu pracy membrany. W ostatnich latach wiele badań wykazało, że polimery zewnątrzkomórkowe są najważniejszym czynnikiem biologicznym spośród wielu czynników zanieczyszczenia błon; szczególnie gdy rozszerza się osad bakterii niewłóknistych, stężenie polimerów zewnątrzkomórkowych gwałtownie wzrasta, poważnie wpływając na normalne działanie zespołu membrany i skracając cykl wymiany zespołu membrany. Jak zatem poradzić sobie z ekspansją osadu w procesie MBR?
Metoda flokulacji
Gęstość ekspandowanego osadu czynnego jest na ogół mniejsza niż gęstość wody. Jako środek doraźny można rozważyć dodanie koagulantów w celu poprawy właściwości sedymentacyjnych. Do testów porównawczych początkowo wybraliśmy powszechnie stosowany koagulant wysokocząsteczkowy, kationowy poliakryloamid, oraz koagulant nieorganiczny, siarczan żelazawy.
Zależność dawki poliakryloamidu od właściwości sedymentacyjnych osadów
Dodatek poliakryloamidu ma pewien wpływ na poprawę właściwości sedymentacyjnych osadów i istnieje optymalne dawkowanie, ale efekt nie jest zbyt idealny. Po analizie autor uważa, że system ponownego wykorzystania odzyskanej wody wykorzystuje nowy zanurzony bioreaktor z membraną kompozytową o dużej objętości napowietrzania i silnym mieszaniu hydraulicznym. Zagregowane kłaczki łatwo ulegają zniszczeniu, co powoduje niezadowalający efekt koagulacji; gdy dawka jest większa od dawki optymalnej, oprócz neutralizacji ładunku ujemnego koloidu, nadmierny ładunek dodatni kłaczków powoduje, że jony koloidu przenoszą ładunki dodatnie i ponownie się stabilizują.
Zależność pomiędzy ilością dodanego siarczanu żelazawego a wydajnością osadzania osadu
Efekt dodatku kationowego poliakryloamidu jest ograniczony warunkami hydraulicznymi i innymi czynnikami, co nie jest zbyt idealne. Jednocześnie jego monomer jest toksyczny i trudny do rozkładu, a ponadto występuje problem wtórnego zanieczyszczenia. Korzyści ekonomiczne są gorsze niż dodanie siarczanu żelazawego. Siarczan żelazawy jest tani, łatwy w użyciu, nie ma negatywnego wpływu na membranę i osad, a jego wpływ na gęstość osadu jest skuteczny, ale nie może zasadniczo rozwiązać problemu braku równowagi składników odżywczych, dlatego można go stosować jedynie jako awaryjny środek kontrolny .
Metoda dostosowania składników odżywczych
W badaniu pęcznienia osadu bardzo ważnym ogniwem jest odzysk i kontrola pęcznienia osadu. W trakcie realizacji projektu ponownego wykorzystania odzyskanej wody stwierdzono, że po dodaniu siarczanu żelazawego wydajność sedymentacji osadu czynnego uległa poprawie. Jeżeli dodawanie zostanie przerwane i obróbka będzie kontynuowana w pierwotnych warunkach obciążenia organicznego, wydajność sedymentacji osadu czynnego stopniowo się pogorszy i powróci do stanu sprzed dodania po trzech dniach. Dlatego konieczne jest znalezienie skutecznej metody odzysku i kontroli osadu czynnego po ekspansji. Podczas operacji przeprowadziliśmy test porównawczy na dwóch grupach bioreaktorów membranowych, które działały jednocześnie: pierwsza grupa dodała wystarczającą ilość źródła azotu, aby średni stosunek masowy BZT5 do N wynosił około 100:5; druga grupa, dodając wystarczające źródło azotu, jednocześnie zwiększyła ładunek organiczny dopływu, a ładunek organiczny (w przeliczeniu na ChZTr) wzrósł do ponad 2,0 kgChZT/m3˙d. Wyniki pokazały, że gdy wartość SVI osadu spadła poniżej 150 ml/g, pierwsza grupa reaktorów pracowała przez około tydzień; druga grupa reaktorów działała tylko przez trzy do czterech dni. Praktyczne doświadczenie eksploatacyjne pokazuje, że: po pierwsze, podstawowym rozwiązaniem problemu pęcznienia osadów spowodowanego niedoborem azotu jest dostosowanie proporcji składników odżywczych. Po drugie, zwiększenie ładunku organicznego przy zachowaniu odpowiedniego stosunku składników odżywczych może skrócić czas potrzebny do powrotu normalnej wydajności osadzania osadu.
Inne metody kontroli
W przypadku najpoważniejszej ekspansji lepkiej osadu (kiedy zbiornik jest używany do przechowywania pewnej ilości osadu, osad zawsze przylega do powierzchni zbiornika, niezależnie od zastosowanej metody), można rozważyć odprowadzenie części ekspandowanego osadu w odpowiedni sposób, a następnie pobranie pewnej ilości nowego osadu w celu zmniejszenia pokrycia osadu polisacharydami; jednocześnie zwiększ czas retencji hydraulicznej, aby materia organiczna, która nie została całkowicie utleniona, miała wystarczająco dużo czasu na zużycie. Ze względu na dużą zawartość detergentu w wodzie surowej oraz dużą intensywność napowietrzania często pojawia się biała, lepka piana, która gromadzi się w coraz większym stopniu. Kiedy osad się rozszerza, szkody są większe. Kiedyś istniała góra piany o wysokości do jednego metra z powodu nagromadzenia się piany, co spowodowało utratę dużej ilości osadu. Po tym wypadku oprócz dodania środków odpieniających przyjęliśmy metodę odpieniania hydraulicznego. Nad zbiornikiem reakcyjnym zainstalowana jest dysza, a odcieki z reaktora MBR służą do natryskiwania górnej części zbiornika reakcyjnego w celu kontrolowania uszkodzeń reaktora przez ekspandowany osad i pianę, co osiągnięto dobre wyniki.
Wniosek
①W procesie MBR, w którym główną wodą surową jest woda z kąpieli, siarczan żelazawy można zastosować jako koagulant awaryjny w okresie ekspansji osadu. Optymalna dawka wynosi 60 mg/l, ale może być stosowana jedynie jako środek kontroli w sytuacjach awaryjnych, ponieważ nie może zasadniczo rozwiązać problemu braku równowagi składników odżywczych.
②W przypadku ekspansji osadu, która ma miejsce podczas realizacji projektu ponownego wykorzystania odzyskanej wody, podstawowym rozwiązaniem jest dostosowanie proporcji składników odżywczych; jednocześnie stwierdzono, że przy założeniu zapewnienia odpowiedniego stosunku składników pokarmowych zwiększenie ładunku organicznego może przyspieszyć odzyskanie wydajności osadu w procesie osadzania. Praktyka inżynierska udowodniła, że za pomocą powyższych środków można skutecznie kontrolować ekspansję osadów o wysokiej lepkości. Jednocześnie stwierdzono, że zwiększenie usuwania osadu i wydłużenie czasu retencji hydraulicznej są również skutecznymi środkami pomocniczymi.