Muallif: Kate
Email:kate@aquasust.com
Sana: 2024 yil 4 dekabr
1. MBR jarayonining umumiy ko'rinishi
MBR (membran bioreaktor)suvni tozalashda ishlatiladigan membrana biologik tozalash texnologiyasidir. Bu membranani ajratish texnologiyasi va oqava suvlarni biologik tozalash texnologiyasini birlashtirgan tizimdir. Bu bugungi kunda dunyodagi eng ilg'or va samarali oqava suvlarni tozalash va resurslarni qayta tiklash texnologiyalaridan biri sifatida tan olingan.
MBR texnologiyasi membranalarni ajratish funktsiyasidan foydalanadi, an'anaviy faollashtirilgan loy jarayonlarining ikkilamchi cho'kindi tanklari, qum filtrlari, dezinfektsiya bloklari va boshqa komponentlarni membranani ajratish moslamalari bilan almashtiradi. Aeratsiya tankidan chiqindi suvni to'g'ridan-to'g'ri filtrlash uchun mikrofiltratsiya/ultrafiltratsiya (MF/UF) membranalaridan foydalanadi. Faollashtirilgan loy aralashmasidagi to'xtatilgan qattiq moddalar to'liq saqlanadi va reaktorga qayta aylanadi. Natijada, loyning yoshini uzaytirish, loy konsentratsiyasini oshirish va loy yukini kamaytirish mumkin. Bu ifloslantiruvchi moddalarning mikrobial degradatsiyasini tezlashtiradi, oqava suvlarni tozalash samaradorligini sezilarli darajada oshiradi va oqava suv sifati nafaqat barqaror va ishonchli, balki yuqori sifatli qayta ishlangan suv standartlariga ham javob beradi. Bu, ayniqsa, 2011 yilda o'rnatilgan yangi tushirish standartlariga javob beradigan Xitoyda oqava suvlarni tozalash inshootlarini yangilash, shuningdek, sanoat oqava suvlarini qayta ishlatish uchun javob beradi.
Mikrofiltratsiya/Ultrafiltratsiya (MF/UF)membranalarda g'ovak o'lchamlari va molekulyar og'irlik chegaralari mavjud. Odatda, ultrafiltratsiya membranalarining g'ovak o'lchami 0.01 dan 0,1 mkm gacha, molekulyar og'irlik chegarasi (MWCO) 5,000 dan 500,{{ 9}} Dalton. Odatda oqava suvlarni tozalashda ishlatiladigan mikrofiltratsiya membranalarining nominal MWCO qiymati 30,{11}} dan 800,000 Daltongacha o'zgarib turadi.
2. MBR membranalarining afzalliklari
MBR boshqa mustaqil biologik jarayonlar mos kelmaydigan muhim afzalliklarni beradi:
1.Ajoyib va barqaror oqava suv sifati
Bu qattiq suyuqlikni ajratishning yuqori samaradorligida namoyon bo'ladi. Oqova suvning to'xtatilgan qattiq moddalari deyarli har doim nolga yaqin saqlanishi mumkin va qisqa muddatda loyning parchalanishi yoki loyning ko'payishi kabi omillar unga osonlikcha ta'sir qilmaydi.
2.Yilni reaktor dizayni
Reaktor yanada ixchamdir, chunki u yuqori loy konsentratsiyasida normal ishlashi mumkin, bu esa joyni tejash bilan birga yuqori organik moddalarni olib tashlash samaradorligini ta'minlaydi. Ikkilamchi cho'kindi tank tizimiga ehtiyoj yo'q.
3.Aerobik nitrifikatsiya qiluvchi bakteriyalarni etishtirish uchun qulay
Tizim aerob zonasining nitrifikatsiya qobiliyatini oshiradi. Bu uzoq vaqt davomida barqaror bo'lib qoladigan ammiak azotini olib tashlashning yuqori samaradorligida namoyon bo'ladi.
4.Shlangi saqlash vaqtini va loyni saqlash vaqtini to'liq ajratish
Reaktorning gidravlik saqlanish vaqti (HRT) va loyni ushlab turish vaqti (SRT)ning to‘liq ajratilishi ish faoliyatini yanada moslashuvchan boshqarish imkonini beradi.
5.Yuqori mikrob konsentratsiyasi va kuchli zarba yukiga qarshilik
Reaktordagi mikrob kontsentratsiyasi yuqori va u zarba yuklariga kuchli qarshilikka ega. Uzoq muddatli loy yoshi bilan membranani ajratish oqava suvdagi katta, parchalanishi qiyin bo'lgan molekulalarning biologik cheklangan reaktor hajmida etarli vaqtga ega bo'lishini ta'minlaydi. Bu istaksiz organik moddalarning parchalanish samaradorligini sezilarli darajada yaxshilaydi. Reaktor yuqori hajmli yuklarda, past loy yuklarida va uzoq cho'zilgan cho'kmalarda ishlaydi, bu esa loy chiqindilarini samarali ravishda kamaytirishga yordam beradi.
3. MBR membranalarining kelajakdagi rivojlanish tendentsiyalari
1.MBR texnologiyasining oqava suvlarni tozalashdagi muhim roli
So'nggi yillarda tajriba shuni ko'rsatdiki, MBR texnologiyasi etuk va muvaffaqiyatli dizayn va ekspluatatsiyaga erishish mumkin. U ham shahar oqava suvlarini, ham sanoat oqava suvlarini tozalash uchun ishlatilishi mumkin. Shu sababli, MBR texnologiyasi rivojlanishda va etuklikda davom etar ekan, u iqtisodiy jihatdan samarali va amaliy texnologiya sifatida global miqyosda keng qo'llanilishi kutilmoqda.
2.MBR dasturining istiqbollari
MBR uchun asosiy dastur shahar oqava suvlarini tozalash bo'lishi kerak, ayniqsa shaharlar oqava suvlarni tozalash uchun kichik er maydonlarini talab qilganligi sababli. Yuqori sifatli oqava suv qayta ishlatilishi yoki nanofiltratsiya va teskari osmos uchun dastlabki tozalash sifatida xizmat qilishi mumkin va qat'iy tushirish standartlariga rioya qilish kerak.
MBR texnologiyasi sanoat oqava suvlarini, masalan, oziq-ovqat mahsulotlarini qayta ishlash oqava suvlari, so'yish joylarining oqava suvlari va poligondagi oqava suvlarni tozalashda ham samaralidir. U poligondagi oqava suvdagi endokrin buzuvchi moddalarni (EDS) yo'q qilishning mukammal samaradorligini ko'rsatdi va ichimlik suvidagi nitratlarni (98,5% gacha olib tashlash darajasi bilan) olib tashlashi mumkin.
3.Membranning ifloslanishini nazorat qilish
Membrananing ifloslanish mexanizmlari, xususan, biologik ifloslanishni o'rganish bo'yicha qo'shimcha tadqiqotlar talab etiladi. Samarali, boshqariladigan va minimallashtirilgan membrana ifloslantiruvchi yechimlar ishlab chiqilishi kerak. Onlayn membrana ifloslanishini nazorat qilish uchun kompyuter va sensor texnologiyasidan foydalanish to'liq o'rganilishi kerak. Tozalash usullarini takomillashtirishda xavfsiz kimyoviy moddalardan foydalanishga alohida e'tibor berilishi kerak.
4.Oqava suv turiga qarab membrana tuzilishi va materiallarini tanlash
Membrananing tuzilishi va materiallari oqava suv turiga qarab to'g'ri tanlanishi kerak. Yangi energiya tejamkor, yuqori samarali membrana materiallari va modul birikmalarini qabul qilish kerak. Aerob va anaerob MBR tizimlarining integratsiyasini rag'batlantirish kerak. Bundan tashqari, chiqindi suv sifatini yaxshilash, jarayonni yanada tejamkor va samarali qilish uchun operatsion parametrlarni optimallashtirish uchun matematik modellar va kompyuter texnologiyalaridan to'liq foydalanish kerak.
4. MBR membranalarining ishlash printsipi
Amaliy muhandislik dasturlarida suvga cho'mdirilgan MBR (membran bio-reaktor) jarayoni ko'proq qo'llaniladi va ushbu turdagi tizimlar bilan sanoat tajribasi nisbatan etuk. Shuning uchun biz ushbu turdagi MBRni tahlil qilish uchun misol sifatida ishlatamiz. Umumiy printsip quyidagicha:
Xom suv bioreaktorga kiradi, u erda organik moddalar oksidlanadi va yuqori konsentratsiyali aralash faol loy bilan parchalanadi. Membran moduli ostida aeratsiya tizimi mavjud bo'lib, u nafaqat aralash suyuqlikdagi mikroorganizmlar uchun etarli miqdorda erigan kislorodni (DO) ta'minlaydi, balki yaxshilab aralashtirishga yordam beradi. Pufakchalardan kelib chiqadigan qo'zg'alish, membrana yuzasida hosil bo'lgan sirkulyatsiya oqimi bilan birga, membrana yuzasida tozalash va kesish ta'siriga ega bo'lib, sun'iy bo'lmagan sharoitlarda ifloslantiruvchi moddalarning membrana yuzasida qaytarilmas cho'kishini samarali oldini oladi. Keyin tozalangan suv o'z-o'zidan ishlaydigan nasos orqali chiqariladi va membrana bilan ajratiladi, suyuqlik fazasi membranadan o'tadi va tizimdan chiqariladi.
Odatda, MBR jarayoni membrana oqimi, o'tkazuvchanlik koeffitsienti, ushlab turish tezligi va konsentratsiyali polarizatsiyani o'z ichiga olgan bir nechta asosiy operatsion parametrlarga ega.
1.Membran oqimi
Membran oqimi (J) membrananing birlik maydonidan vaqt birligida o'tadigan material miqdorini bildiradi. Odatda SI birliklarida [m³/(m²·s)] sifatida ifodalanadi yoki m/s ga soddalashtiriladi. Amaliy muhandislik hisoblarida ko'pincha oqimni o'lchash uchun SI bo'lmagan birliklar, masalan, LMH (soatiga kvadrat metr uchun litr), [L/(m²·h)] birliklari bilan ishlatiladi. Umumiy oqava suvlarni tozalash talablariga javob beradigan odatiy MBR membranasi kamida 10 L/(m²·h) LMHga ega.
Membrananing oqimiga ta'sir qiluvchi omillar massa o'tkazish uchun harakatlantiruvchi kuch, membrana qarshiligi, membrana tomonidagi ozuqa eritmasining oqim holati (chegara qatlamining qarshiligiga teng) va membrananing ifloslanish darajasi.
2.O'tkazuvchanlik koeffitsienti
Membrananing o'tkazuvchanlik koeffitsienti (Lp) birlik bosim ostida vaqt birligi va birlik maydoni uchun membranadan o'tadigan material miqdorini ifodalaydi. U oddiygina birlik bosim sharoitida membrana oqimi sifatida ifodalanadi. O'tkazuvchanlik koeffitsienti membrananing joriy ish faoliyatini baholashning asosiy parametrlaridan biridir.
3. Saqlash darajasi
Membranani ajratish jarayonida membranadan o'tadigan suyuqlik o'tkazgich deb ataladi va membrana tomonidan ushlab turilgan suyuqlik retentat deb ataladi. Saqlash darajasi membrananing ajralish ko'rsatkichlarini, shu jumladan kuzatilgan/xabar qilingan ushlab turish tezligini (Robs) va haqiqiy/ichki ushlab turish tezligini (Ract) tavsiflash uchun ishlatiladi. Uning ta'rifi quyidagicha:
Bu erda Cp va Cb mos ravishda permeat va ozuqa eritmasidagi erigan moddalar konsentratsiyasini ifodalaydi, ularni bevosita o'lchash mumkin. Shu bilan birga, erigan moddalar saqlanib qolishi va membrana yuzasiga yopishib qolganligi sababli, membrana yuzasida eritma konsentratsiyasi (Cm) ozuqa eritmasining o'rtacha konsentratsiyasidan yuqori bo'ladi. Shunday qilib, haqiqiy saqlash darajasi:
Cm qiymati odatda to'g'ridan-to'g'ri o'lchanmaydi va hisoblash modeli yordamida baholanishi kerak.
4.Konsentratsiyaning polarizatsiyasi
Haqiqiy bosimga asoslangan jarayonlarda membrana oqimi ko'pincha vaqt o'tishi bilan kamayadi va eritmani ushlab turish darajasi ham o'zgaradi. Ushbu hodisaning asosiy sababi kontsentratsiyaning polarizatsiyasi va membrananing ifloslanishidir.
Konsentratsiyali qutblanish deganda, bosim ostida bo'lgan sharoitda ozuqa eritmasidagi erituvchining membranadan erkin o'tishi, erigan moddalar esa membrana tomonidan ushlab turilishi hodisasini anglatadi. Erituvchi oqimi doimiy ravishda erigan moddalarni membrana yuzasiga olib boradi va bu membranada erigan moddalarning to'planishiga olib keladi. Natijada, membrana yuzasida eritma konsentratsiyasi (Cm) asta-sekin o'sib boradi, bu membrana yuzasidan ozuqa eritmasiga teskari diffuziyani keltirib chiqaradigan konsentratsiya gradientiga olib keladi. Barqarorlik davridan so'ng, membrana yuzasiga ozuqa eritmasining oqimi teskari diffuziyaga teng bo'lganda, barqaror konsentratsiyali polarizatsiya chegara qatlami hosil bo'ladi. To'liq saqlanish sharti quyidagi tenglama bilan ifodalanadi:
Cm/Cb nisbati konsentratsiyaning qutblanish nisbati deyiladi. Bu nisbat qanchalik yuqori bo'lsa, membranani ajratish uchun shunchalik noqulay bo'ladi.
Membrana oqimini (J) o'lchash osonroq, lekin k - diffuziya koeffitsientining chegara qatlami qalinligiga nisbati. K qiymati membrana yuzasidagi oqim sharoitlari bilan bog'liq bo'lib, massa o'tkazuvchanligi o'lchovsiz sonlar korrelyatsiyasi yordamida hisoblanishi yoki eksperimental tarzda aniqlanishi mumkin. K qiymatlarini aniqlash usullarini Zeman va Zydney (1996) maqolasida topish mumkin.
