Iвъведение
С все по-строгите екологични стандарти и непрекъснато нарастващото търсене на повторно използване на водата, мембранните биореактори (MBR) се превърнаха в основната технология за усъвършенствано пречистване на отпадъчни води и използване на ресурсите. Мембранните материали, като основен компонент на MBR, директно определят операционната стабилност на системата, ефективността на обработката и общите разходи за жизнения цикъл. Традиционните органични мембрани страдат от недостатъци като чувствителност към замърсяване, кратък живот и слаба устойчивост на корозия, което ги прави неподходящи за сложни и сурови водни условия. Плоските-листови мембрани от силициев карбид, с техните превъзходни свойства на ултра-устойчивост на корозия, висок поток, дълъг живот и силни способности против-замърсяване, осигуряват стабилно решение за надграждане на MBR процеси и се използват широко в общински отпадъчни води, промишлени отпадъчни води и третиране на концентриран солен разтвор.
I. Въведение в MBR технологията
1. Принцип на процеса
MBR (мембранен биореактор) е процес на пречистване на отпадъчни води, който дълбоко интегрира технологии за биоразграждане и мембранно разделяне. Той заменя резервоара за вторично утаяване в традиционния процес на активна утайка с ултрафилтрационен мембранен модул, постигайки ефективно разделяне на утайката и водата. След като отпадъчните води навлязат в биореактора, микроорганизмите разлагат замърсители като ХПК, амонячен азот и общ фосфор; ултрафилтрационната мембрана (размер на порите 0,02–0,1 μm) улавя прецизно активната утайка, колоидите, бактериите и суспендираните частици, което води до чист и стерилен отпадъчен поток, напълно решавайки проблемите със загубата на утайка и мътните отпадъчни води при традиционните процеси.
2. Основни характеристики на процеса
(1) Силен капацитет за пречистване и добро качество на отпадните води
MBR процесът има голямо натоварване и по-висока ефективност на третиране в сравнение с общите реактори за биологично третиране. Качеството на отпадъчните води е подобно на чешмяната вода на вид и може напълно да отговори на изискванията за рециклирана вода. В момента това е технологията с най-добро качество на отпадните води сред всички процеси за пречистване на отпадъчни води.
(2) Силна устойчивост на ударни натоварвания
Високата концентрация на утайката дава на MBR силна устойчивост на ударни натоварвания и също така има изключително дълга възраст на утайката, което води до много стабилно качество на отпадъчните води.
(3) Добър ефект на отстраняване на амонячен азот
С висока концентрация на утайка, дълга възраст на утайката и ниско натоварване на утайката, той е особено подходящ за нитрификация за отстраняване на амонячен азот и може да отстрани до 1500 mg/L амонячен азот.
(4) По-малко остатъчна утайка
MBR утайката има дълга възраст на утайката, микроорганизмите са във фаза на ендогенно дишане, излишното производство на утайка е ниско и вторичното замърсяване е минимално.
(5) Спестява земя
Не изисква резервоар за вторично утаяване или други устройства за филтриране и пречистване. Процесът е прост и заема малка площ, само около 1/3 от земната площ, необходима за конвенционалните процеси на обработка, което го прави много подходящ за използване на места с ограничена земя.
(3) Автоматично управление, лесно за оборудване
MBR елиминира проблемите с натрупването на утайка и загубата на утайка, произвежда ниски нива на остатъчна утайка и може да постигне напълно автоматизиран контрол, което прави работата и управлението по-лесни.
II. Предимства на плоските листови мембрани от силициев карбид в MBR процеси
1. Изключително устойчив на корозия, подходящ за екстремни условия на работа
Изработен от прах от силициев карбид с висока-чистота, прекристализиран и синтерован при 2400 градуса, той е устойчив на киселини и основи в диапазона на pH от 0–14 и може да издържи на корозия от силни киселини, силни основи, окислители с висока-концентрация и органични разтворители. Той може да работи стабилно и без стареене в сурови водни условия като концентриран солен разтвор, химически отпадъчни води и инфилтрат от депа за дълго време.
2. Операция с висока-производителност, водеща до по-висока ефективност на обработката.
Повърхността на мембраната има контактен ъгъл с вода от само 10,3 градуса, което я прави изключително хидрофилна. Неговият работен поток е стабилен при 60–100 LMH, което е 3–4 пъти повече от това на органичните мембрани. За същия мащаб на обработка се изисква по-малко площ на мембраната и резервоарът с мембрана заема по-малко място, което значително намалява разходите за гражданско строителство.
3. Силна устойчивост на петна, лесна за почистване и възстановяване
Повърхността на мембраната е силно отрицателно заредена, електростатично отблъсква утайки, колоиди и масло, което води до отлични способности против-замърсяване. Аерирането и промиването забавят замърсяването, а след замърсяването високо-почистването с киселина, основа и окислител може да възстанови 100% от потока. Цикълът на почистване е дълъг и поддръжката е проста.
4. Изключително-дълъг живот и ниска обща цена на живота.
Има висока механична якост, устойчивост на износване, няма риск от счупване на влакната и експлоатационен живот от повече или равен на 10 години, което е 3-4 пъти повече от органичните мембрани; обемът на аериране е само половината от този на органичните мембрани, което води до ниска консумация на енергия; не изисква честа смяна на мембраната, значително намалява разходите за консумативи и времето за престой и има изключителни икономически ползи през целия си жизнен цикъл.
5. Силно съвместим и лесен за надграждане и модифициране.
Той е напълно съвместим със съществуващите органични MBR системи и може да замени органичните мембрани на място без големи модификации на оборудването; той е подходящ за сложни водни качества като висока концентрация на утайки, високо съдържание на масло и висока соленост, и е лесен за надграждане и бързо показва резултати.
III. Типични случаи на приложение
Случай 1: Проект за пречистване на отпадни води в определен град
Капацитет на обработка: 3000 m³/d
Схема на процеса: Плоската листова мембрана от силициев карбид MBR се използва за замяна на традиционния резервоар за вторично утаяване.
Резултати от приложението: Стабилен и съвместим отпадъчен поток, проста работа и поддръжка, ефективно решаване на проблема с изхвърлянето на отпадни води в селските райони.
Случай 2: Проект за надграждане на концентрирани солени отпадъчни води от въглищен химически завод
Капацитет на обработка: 76 m³/h
История на надграждането: Оригиналната органична мембрана имаше кратък живот, изискваше честа подмяна и беше скъпа.
Резултати от приложението: След замяна с плоска листова мембрана от силициев карбид, оперативната стабилност беше значително подобрена, животът на мембраната беше значително удължен и разходите за поддръжка бяха значително намалени.
Случай 3: Проект за пречистване на отпадъчни води в зона на обслужване
Капацитет на обработка: 120 m³/d
Решение за процес: Интегрирано MBR оборудване от силициев карбид с плоска листова мембрана
Резултати от приложението: Компактен отпечатък, автоматизирана работа, стабилно третиране на децентрализирана битова канализация и отпадъчни води отговарят на стандартите за повторна употреба.
Случай 4: Проект за MBR система за промишлени отпадъчни води в Сингапур
Капацитет на обработка: 150 m³/d
Ефект от приложението: Чрез замяна на традиционните органични мембрани с керамични мембрани от силициев карбид може да се постигне дълбоко пречистване на промишлени отпадъчни води в ограничено пространство.
