Iвведение
В условиях ужесточения экологических стандартов и постоянно растущего спроса на повторное использование воды мембранные биореакторы (MBR) стали основной технологией для передовой очистки сточных вод и использования ресурсов. Мембранные материалы, как основной компонент MBR, напрямую определяют эксплуатационную стабильность системы, эффективность очистки и общую стоимость жизненного цикла. Традиционные органические мембраны имеют такие недостатки, как склонность к загрязнению, короткий срок службы и плохая коррозионная стойкость, что делает их непригодными для сложных и суровых водных условий. Плоские-листовые мембраны из карбида кремния, обладающие превосходными свойствами ультра-коррозионной стойкости, высоким потоком, длительным сроком службы и сильными противо-обрастающими свойствами, представляют собой надежное решение для модернизации процесса MBR и широко используются в очистке городских и промышленных сточных вод, а также при очистке концентрированных рассолов.
I. Введение в технологию MBR
1. Принцип процесса
MBR (мембранный биореактор) — это процесс очистки сточных вод, в котором глубоко интегрируются технологии биоразложения и мембранного разделения. Он заменяет вторичный отстойник в традиционном процессе с активным илом на мембранный модуль ультрафильтрации, обеспечивая эффективное разделение осадка и воды. После того, как сточные воды попадают в биореактор, микроорганизмы разлагают такие загрязнители, как ХПК, аммиачный азот и общий фосфор; Ультрафильтрационная мембрана (размер пор 0,02–0,1 мкм) точно улавливает активный ил, коллоиды, бактерии и взвешенные частицы, в результате чего образуются чистые и стерильные сточные воды, что полностью решает проблемы потери ила и мутных сточных вод в традиционных процессах.
2. Основные особенности процесса
(1) Высокая производительность очистки и хорошее качество сточных вод.
Процесс МБР имеет высокую нагрузку и более высокую эффективность очистки, чем реакторы общей биологической очистки. Качество сточных вод по внешнему виду похоже на водопроводную воду и может полностью соответствовать требованиям, предъявляемым к оборотной воде. В настоящее время это технология с лучшим качеством сточных вод среди всех процессов очистки сточных вод.
(2) Высокая устойчивость к ударным нагрузкам
Высокая концентрация ила придает MBR высокую устойчивость к ударным нагрузкам, а также имеет чрезвычайно длительный срок хранения ила, что приводит к очень стабильному качеству сточных вод.
(3) Хороший эффект удаления аммиачного азота.
Благодаря высокой концентрации ила, длительному возрасту осадка и низкой нагрузке на него он особенно подходит для нитрификации для удаления аммиачного азота и может удалять до 1500 мг/л аммиачного азота.
(4) Меньше остаточного осадка
Ил МБР имеет длительный возраст, микроорганизмы находятся в фазе эндогенного дыхания, образование избыточного ила невелико, вторичное загрязнение минимально.
(5) Экономит землю
Он не требует вторичного отстойника или других устройств фильтрации и очистки. Процесс прост и занимает небольшую площадь, всего около 1/3 площади, необходимой для традиционных процессов очистки, что делает его очень подходящим для использования в местах с ограниченным пространством.
(3) Автоматическое управление, простота установки.
MBR устраняет проблемы накопления и потери осадка, обеспечивает низкий уровень остаточного ила и обеспечивает полностью автоматизированный контроль, что упрощает эксплуатацию и управление.
II. Преимущества плоских листовых мембран из карбида кремния в процессах MBR
1. Чрезвычайно устойчив к коррозии, подходит для экстремальных условий работы.
Изготовленный из порошка карбида кремния высокой-чистоты, перекристаллизованного и спеченного при 2400 градусах, он устойчив к кислотам и щелочам в диапазоне pH от 0 до 14, а также выдерживает коррозию под воздействием сильных кислот, сильных щелочей, окислителей высокой-концентрации и органических растворителей. Он может работать стабильно и без старения в течение длительного времени в суровых водных условиях, таких как концентрированный рассол, химические сточные воды и фильтраты свалок.
2. Высокая-пропускная способность, приводящая к повышению эффективности обработки.
Поверхность мембраны имеет угол контакта с водой всего 10,3 градуса, что делает ее чрезвычайно гидрофильной. Его рабочий поток стабилен на уровне 60–100 LMH, что в 3–4 раза выше, чем у органических мембран. Для того же масштаба очистки требуется меньшая площадь мембраны, а мембранный резервуар занимает меньше места, что значительно снижает затраты на гражданское строительство.
3. Сильная устойчивость к пятнам, легко чистить и восстанавливать.
Поверхность мембраны сильно отрицательно заряжена и электростатически отталкивает шлам, коллоиды и масло, что обеспечивает превосходные противо-обрастающие свойства. Аэрация и промывка задерживают загрязнение, а после загрязнения очистка-кислотой, щелочью и окислителем высокой концентрации может восстановить 100 % флюса. Цикл очистки длительный, а обслуживание простое.
4. Сверх-долгий срок службы и низкая общая стоимость срока службы.
Обладает высокой механической прочностью, износостойкостью, отсутствием риска разрыва волокон и сроком службы не менее 10 лет, что в 3-4 раза превышает срок службы органических мембран; объем аэрации вдвое меньше, чем у органических мембран, что приводит к низкому энергопотреблению; он не требует частой замены мембраны, что значительно снижает затраты на расходные материалы и время простоя, а также имеет выдающиеся экономические преимущества на протяжении всего жизненного цикла.
5. Высокая совместимость, простота обновления и модификации.
Он полностью совместим с существующими органическими системами MBR и может заменить органические мембраны на месте без серьезных модификаций оборудования; он подходит для воды сложного качества, например, с высокой концентрацией ила, высоким содержанием нефти и высокой соленостью, его легко модернизировать и быстро показать результаты.
III. Типичные случаи применения
Случай 1: Проект очистки сточных вод в определенном поселке.
Производительность переработки: 3000 м³/сутки
Технологическая схема: Плоская листовая мембрана из карбида кремния MBR используется для замены традиционного вторичного отстойника.
Результаты применения: Стабильные и совместимые сточные воды, простота в эксплуатации и обслуживании, эффективное решение проблемы сброса сточных вод в сельской местности.
Кейс 2: Проект модернизации концентрированных солевых сточных вод угольного химического завода
Производительность переработки: 76 м³/ч
Предыстория обновления: исходная органическая мембрана имела короткий срок службы, требовала частой замены и была дорогостоящей.
Результаты применения: после замены плосколистовой мембраны из карбида кремния эксплуатационная стабильность была значительно улучшена, срок службы мембраны значительно продлен, а затраты на техническое обслуживание значительно снизились.
Случай 3: Проект очистки сточных вод на территории обслуживания
Производительность переработки: 120 м³/сутки
Технологическое решение: интегрированное оборудование MBR с плосколистовой мембраной из карбида кремния
Результаты применения: Компактность, автоматизация работы, стабильная очистка децентрализованных бытовых сточных вод и стоков, отвечающих стандартам повторного использования.
Пример 4: Проект системы промышленных сточных вод MBR в Сингапуре
Производительность переработки: 150 м³/сутки
Эффект от применения: заменяя традиционные органические мембраны керамическими мембранами из карбида кремния, можно добиться глубокой очистки промышленных сточных вод в ограниченном пространстве.
