Naval transmembranskega tlaka (TMP) lahko povzroči karkoli, od zmanjšanega pretoka permeata do zloma membranskih vlaken in popolne okvare modula, pri čemer zamenjave stanejo na stotine tisoč dolarjev. Še bolj težavno je, da skoke tlaka redko povzroči en sam dejavnik; temeljni vzrok ostaja nedosegljiv, težave pa se vedno znova ponavljajo.
Glavnih vzrokov za skoke tlaka je na splošno nekaj istih. Razumevanje teh vzrokov zagotavlja jasnost in preprečuje paniko med odpravljanjem težav.
Kopičenje umazanije na membrani - Najpogostejši, a najbolj podcenjen ubijalec
Povečan transmembranski tlak je predvsem posledica umazanije membrane. Med delovanjem se raztopljene organske snovi, koloidni delci in suspendirane trdne snovi iz mešanice blata nenehno odlagajo na površini membrane in v porah ter tvorijo plast gela in plast filtrske pogače. Debelejša kot je ta "lupina", večja je odpornost na vodo, kar seveda poveča razliko v tlaku.
Mnogi ljudje zmotno menijo, da zadostuje redno spletno pranje. V resnici spletno povratno pranje odstrani le rahle usedline na površini membrane in je skoraj nemočno proti organskim in biološkim umazanijam, ki so prodrle globoko v pore membrane. Zlasti kadar voda vsebuje veliko količino raztopljenih mikrobnih metabolitov (SMP), se bo na notranjo steno membranskih por oprijel lepljiv biofilm, ki ga ni mogoče odstraniti z rednim izpiranjem.
Zato pri ocenjevanju umazanije na membrani ne glejte le padca TMP po povratnem izpiranju. Če razlika v tlaku po povratnem izpiranju hitro spet naraste, to pomeni, da je nastala globoka umazanija. V tem primeru je treba organizirati offline kemično čiščenje z izmeničnim namakanjem z natrijevim hipokloritom in citronsko kislino za učinkovito odstranjevanje kontaminantov iz por.
Poslabšanje lastnosti blata – nevidno gonilo razlike v tlaku
Medtem ko je umazanija membrane neposreden vzrok, je glavni vzrok v mnogih primerih v samem blatu. Previsoke koncentracije MLSS, nenormalno širjenje SVI in čezmerno širjenje nitastih bakterij-te težave z lastnostmi blata lahko povzročijo močno povečanje viskoznosti mešane tekočine, kar pomnoži odpornost proti filtraciji.
Tukaj je-primer iz resničnega sveta: sistem MBR v obratu za predelavo hrane je bil zasnovan z MLSS (mešani sulfat spektra tekočine) 8000–12000 mg/L. Vendar so med dejanskim delovanjem upravljavci, ki so se bali izgube blata zaradi izpusta blata, zaradi daljših obdobij brez odstranjevanja blata povzročili skok MLSS na 18000 mg/L. Mešana tekočina je postala kot tanka pasta in na površini membrane se je hitro oblikovala gosta plast filtrirne pogače. Transmembranski tlak se je v enem tednu povečal s 15 kPa na 45 kPa. Kasneje je povečanje stopnje izpusta blata znižalo MLSS nazaj na okoli 10000 mg/L, razlika v tlaku pa se je postopoma zmanjšala.
Nitasto povečanje prostornine je še ena velika težava. Nitaste bakterije se prepletajo med kosmi blata, kar povzroči, da se struktura kosmov zrahlja, zaradi česar številni drobni drobci lebdijo v mešani tekočini. Ti mikrodelci zlahka prodrejo v pore membrane in povzročijo nepopravljivo blokado. V takih primerih je preprosto pranje membrane le začasna rešitev; prilagajanje razmerja F/M, ravni DO (raztopljenega kisika) in razmerja hranil je temeljna rešitev.
Napaka prezračevalnega sistema – nezadostna sila izpiranja povzroči zamašitev membrane
Glavni mehanizem, s katerim MBR ohranjajo čistočo membrane, je močno prezračevanje na dnu membranskega območja. Ko se mehurčki dvignejo, izplaknejo in stresajo membranska vlakna, pri čemer odstranijo delce blata, ki so nastali na površini membrane. Če stopnja prezračevanja ni zadostna, ta mehanizem "samo-čiščenja ne deluje.
Težave s prezračevanjem so pogostejše, kot si predstavljamo. Premajhne puhala, delne zamašitve prezračevalnih cevi in tujki, ki prekrivajo prezračevalne luknje na dnu okvirja membrane – te napake morda ne bodo takoj opazne. Kažejo se lahko le kot oslabljena sila izpiranja v nekaj membranskih enotah, kar povzroči počasno povečanje lokalne razlike v tlaku. Ko celoten sistem sproži alarm, je škoda pogosto že prepozna.
Še ena zlahka spregledana podrobnost: neenakomerna namestitev membranskega modula in neenakomerne reže na dnu povzročijo, da prezračevalni zračni tok "ubere bližnjico", se koncentrira skozi večje reže, pri čemer ostanejo druga področja membranskih vlaken brez učinkovitega izpiranja. Redno preverjanje enakomernosti prezračevanja in vizualno opazovanje, ali je turbulenca na površini tekočine dosledna, vam lahko pomaga zgodaj odkriti številne morebitne težave.
Neustrezni parametri delovanja – Tlačne bombe se skrivajo v podrobnostih
Preveč visoke nastavitve membranskega pretoka, nerazumna razmerja zaustavitve črpalke in nezadostna pogostost povratnega izpiranja – te napake operativnih parametrov lahko prav tako potisnejo transmembranski padec tlaka v nevarna območja.
Prevelika pretočnost je najbolj značilna »posledica hitre gradnje«. Med obdobjem zagona projekta je pretok nastavljen nad kritični pretok, da bi dosegli cilje glede odplak. Medtem ko so odplake kratkoročno lahko v redu, se stopnja umazanije na membrani eksponentno povečuje, padec tlaka pa narašča veliko hitreje kot običajno. Do trenutka, ko želite zmanjšati pretok za ponovno vzpostavitev normalnega pretoka, je plast umazanije že stisnjena in padca tlaka ni mogoče zmanjšati. Kritični tok ni poljubna vrednost; določiti ga je treba s preskusom stopenjskega toka. Delovanje 10%-20% pod kritično vrednostjo je varno območje.
Prav tako je ključno-razmerje zaustavitve črpalke. Dolgotrajno neprekinjeno črpanje povzroči debelejšo plast filtrske pogače na površini membrane; prekratek premor omogoča, da filtrska pogača nima dovolj časa za ločitev. Na splošno je 8-10 minut črpanja v kombinaciji z 1-2 minutama premora razmeroma varen ritem, vendar je treba posebno prilagoditev izvesti glede na dejansko koncentracijo blata in vrsto membrane. Praktični nasvet: Ko naletite na trajno povečanje transmembranskega diferencialnega tlaka, ne hitite z dodajanjem kemikalij za čiščenje. Najprej preverite v tem vrstnem redu: ① Preverite, ali je prezračevanje enakomerno in učinkovito; ② Preverite, ali sta MLSS in SVI znotraj normalnega območja; ③ Preverite pretok in razmerje med zaustavitvijo črpalke; ④ Preverite, ali je pogostost povratnega pranja/vzdrževalnega čiščenja ustrezna. Če so prvi trije v redu, razmislite o kemičnem čiščenju brez povezave.
Navsezadnje se skok v transmembranskem diferenčnem tlaku nikoli ne zgodi nenadoma; je označeno s podatki. Trendi so pomembnejši od številskih vrednosti-dnevno beležite spremembe TMP, narišite črto trenda in bodite pozorni, če opazite naraščajoč naklon; ne čakajte, da se oglasi alarm, preden ukrepate.
Za zaključek
Življenjska doba in stabilnost delovanja MBR membran sta v 70 % odvisni od vzdrževanja in v 30 % od dizajna. Skok razlike v tlaku ni strašljiv; strašljivo je vedno znova odpravljati težave, ne da bi našli vzrok. Poglobljeno razumevanje štirih razsežnosti umazanije na membrani, značilnosti blata, sistema prezračevanja in delovnih parametrov ter odpravljanje težav eno za drugo. Večino anomalij razlike v tlaku je mogoče odpraviti zgodaj. Ne čakajte, da postane problem resen, preden ga vzamete resno; do takrat bosta porabljeni denar in čas daleč presegla porabo rutinskega vzdrževanja.