Bediening en onderhoud van MBR uitgelegd

Degenen die werkzaam zijn in de exploitatie en het onderhoud van afvalwater hebben ongetwijfeld gehoord van het MBR-proces (Membrane Bioreactor). Simpel gezegd is de kernlogica heel eenvoudig: MBR=biochemische reactie + membraanscheiding. De kernfunctie ervan is het vervangen van de secundaire bezinkingstank bij traditionele processen, waardoor een efficiëntere slib-waterafscheiding wordt bereikt. Of het nu gaat om de behandeling van huishoudelijk afvalwater of industrieel afvalwater, steeds meer projecten kiezen voor MBR omdat het veel pijnpunten oplost van secundaire sedimentatietanks,-slib in het afvalwater, een slecht bezinkingseffect en een grote voetafdruk.

Veel nieuwkomers bij MBR vinden het misschien "moeilijk te bedienen en te onderhouden, en gevoelig voor verstopping van het membraan." Als u echter eenmaal de gecombineerde logica van "biochemische reactie + membraanscheiding" begrijpt en de belangrijkste voordelen ervan bij het vervangen van secundaire sedimentatietanks begrijpt, wordt de dagelijkse bediening en het onderhoud vrij eenvoudig. Gebaseerd op ervaring op het gebied van bediening en onderhoud, zullen we vandaag MBR grondig uitleggen, waarbij de kernprincipes ervan worden behandeld, de voordelen bij het vervangen van secundaire sedimentatietanks, de belangrijkste punten van de bediening en het onderhoud ter plaatse, algemene problemen en oplossingen-allemaal praktische en beknopte informatie, zodat beginners snel aan de slag kunnen en ervaren operators eventuele hiaten in hun kennis kunnen opvullen.

Markeer eerst de belangrijkste punten: MBR (Membraan Bioreactor) is geen "volledig nieuw proces", maar eerder een vervanging van de secundaire sedimentatietank door membraanmodules gebaseerd op traditionele biologische processen (aëroob en anaëroob). De belangrijkste voordelen zijn een grondigere slib-waterafscheiding en een stabielere effluentkwaliteit. De sleutel tot bediening en onderhoud ligt in "membraanonderhoud + stabiele biologische behandeling", aangezien beide samenwerken om de effectiviteit van MBR te maximaliseren.

Bij traditionele afvalwaterzuiveringsprocessen is, nadat de biologische zuiveringstank CZV en ammoniakstikstof heeft afgebroken, een secundaire sedimentatietank nodig om het slib en het water te scheiden, waardoor het actieve slib kan bezinken en het supernatant als effluent kan worden afgevoerd. Het scheidingsrendement van de secundaire bezinkingstank wordt echter sterk beïnvloed door de slibbezinkingsprestaties. Als er slibophoping of deflocculatie optreedt, zal dit leiden tot slib in het effluent en een overmaat aan zwevende vaste stoffen (SS). Bovendien hebben secundaire sedimentatietanks een grote footprint en een beperkte scheidingsefficiëntie.

De kernverbetering van het MBR-proces is het vervangen van secundaire sedimentatie door membraanscheiding. Het totale proces kan eenvoudig worden opgevat als: Afvalwater → Voorbehandeling (gritscherm, gritkamer) → Biologische behandelingstank (aëroob/anaëroob, microbiële afbraak van verontreinigende stoffen) → Membraanmodule (membraanscheiding, retentie van actief slib) → Effluent dat voldoet aan de normen.

De “biologische behandeling” komt hier volledig overeen met de biologische zuiveringstank in traditionele processen. De kern is nog steeds afhankelijk van micro-organismen in het actiefslib om verontreinigende stoffen zoals CZV, ammoniakstikstof en totaal fosfor in het afvalwater af te breken. De metabolische logica en voedingsbehoeften van deze micro-organismen verschillen niet van traditionele biologische behandelingsprocessen. ‘Membraanscheiding’ is de kern van MBR. Het vervangt in wezen de "zwaartekrachtsedimentatie" van de secundaire sedimentatietank door de "fysieke retentie" van het membraan. Ongeacht de slibbezinkingsprestaties kan het membraan actief slib en zwevende deeltjes stevig vasthouden, waardoor alleen helder water doorlaat.

Kortom, MBR (Mechanische Bioreactor) vervangt secundaire sedimentatietanks door in wezen de bezinking door zwaartekracht te vervangen door fysieke onderschepping. Dit lost het kernprobleem op van secundaire sedimentatietanks, die sterk afhankelijk zijn van de bezinkingsprestaties van slib, terwijl tegelijkertijd de efficiëntie van de slibwaterafscheiding- wordt verbeterd en de voetafdruk wordt verkleind. Dit is de belangrijkste reden voor de wijdverbreide toepassing ervan.

Belangrijkste kenmerken van MBR bij identificatie ter plaatse-: het heeft een beluchtingssysteem dat lijkt op traditionele biologische behandelingstanks, en is uitgerust met membraanmodules (vlakke plaatmembranen, hollevezelmembranen, enz.), zonder een grote secundaire sedimentatietank; het effluent is helder, met vrijwel geen zwevende deeltjes (SS); tijdens bedrijf is regelmatige membraanreiniging vereist om verstopping van het membraan te voorkomen.

Veel projecten laten secundaire sedimentatietanks achterwege en kiezen voor MBR, niet blindelings trends volgend, maar omdat de voordelen ervan reëel zijn en veel operationele en onderhoudsproblemen op locatie- kunnen oplossen. Het is vooral geschikt voor scenario's met hoge effluenteisen en kleine footprints. De specifieke voordelen kunnen worden samengevat in 5 punten, die allemaal persoonlijk kunnen worden ervaren tijdens frontlinieoperaties:

1. Grondiger slib-waterafscheiding en stabielere effluentkwaliteit: dit is het meest cruciale voordeel. Secundaire sedimentatietanks zijn afhankelijk van de zwaartekrachtbezinking van slib. Als het slib ontvlokt en uitzet, zal het effluent slib bevatten en de normen voor zwevende vaste stoffen (SS) overschrijden. MBR-membraanmodules hebben daarentegen een extreem hoge retentieprecisie en zijn in staat bijna al het actief slib, zwevende deeltjes en zelfs sommige colloïdale stoffen vast te houden. De SS van het effluent kan consistent lager zijn dan 10 mg/l, en de CZV- en ammoniak-stikstofniveaus zijn ook stabieler en voldoen gemakkelijk aan de lozingsnormen van klasse A en hoger.

2. Aanzienlijk kleinere voetafdruk, waardoor locatiekosten worden bespaard: Traditionele secundaire sedimentatietanks beslaan een groot gebied, goed voor 30% -40% van de totale oppervlakte van de afvalwaterzuiveringsinstallatie. MBR-membraanmodules zijn klein van formaat en hebben een hoge scheidingsefficiëntie, waardoor er geen grote bezinkingsruimte nodig is. De voetafdruk bedraagt ​​slechts 50%-70% van die van traditionele processen (biologische + secundaire sedimentatietanks), waardoor ze bijzonder geschikt zijn voor projecten met beperkte ruimte (zoals stedelijke afvalwaterzuiveringsinstallaties en afvalwaterzuivering in industriële werkplaatsen).

3. Hogere slibconcentratie en verbeterde biochemische efficiëntie: Secundaire sedimentatietanks worden beperkt door de slibbezinkingsprestaties, waarbij MLSS (slibconcentratie) slechts wordt gecontroleerd op 2000-4000 mg/l. MBR-membraanmodules houden echter effectief slib vast, waardoor de MLSS stijgt tot 8000-12000 mg/l. Dit resulteert in een hoger totaal aantal microben en een efficiëntere afbraak van verontreinigende stoffen, waardoor het bijzonder geschikt is voor de behandeling van hooggeconcentreerd en recalcitrant afvalwater, waardoor de verwijderingssnelheden van CZV en ammoniak-stikstof aanzienlijk worden verbeterd.

4. Voorkomt slibverlies en vermindert systeemschokken: Traditionele secundaire sedimentatietanks zijn gevoelig voor slibverlies (bijvoorbeeld onjuiste afvoer van slib, hydraulische schokken), wat leidt tot onvoldoende totale microbiële telling en verminderde behandelingsefficiëntie. MBR-membraanmodules houden slib effectief vast en voorkomen slibverlies, zelfs bij lichte slibontvlokking. Dit verbetert de systeemstabiliteit aanzienlijk en vermindert de complexiteit van het onderhoud.

5. Vereenvoudigd proces en minder onderhoud: Nadat MBR de secundaire bezinkingstank heeft vervangen, is het niet langer nodig om de dikte van de sliblaag en het afvoervolume te controleren, waardoor onderhoudsstappen (zoals het schrapen van slib en aanpassing van de afvoer) worden verminderd. Het onderhoud concentreert zich nu op de biologische zuiveringstank en membraanmodules. Hoewel membraanreiniging is toegevoegd, zijn de algehele onderhoudsproblemen niet toegenomen; in feite is het gemakkelijker te beheren.

Een waarschuwing: MBR heeft ook nadelen, zoals hogere membraanmodulekosten, de noodzaak van regelmatige reiniging en een iets hoger energieverbruik dan traditionele processen. Voor projecten met hoge effluentkwaliteitseisen en beperkte ruimte wegen deze nadelen echter ruimschoots op tegen de voordelen.

De kern van de werking en het onderhoud van MBR is "het stabiliseren van het biochemische systeem + het onderhouden van de membraanmodule." Beide werken samen om effectief te kunnen functioneren.-Het biochemische systeem is verantwoordelijk voor de afbraak van verontreinigende stoffen, en de membraanmodule is verantwoordelijk voor de afscheiding van slib-water. Als een van beide niet goed werkt, zal dit leiden tot problemen zoals een overmatige effluentkwaliteit en verstopping van het membraan. Specifieke bedienings- en onderhoudspunten zijn onderverdeeld in twee delen, die rechtstreeks van toepassing zijn op-site:

(I) Bediening en onderhoud van biochemische systemen (consistent met traditionele processen, gericht op stabiliserende activiteit)

De werkings- en onderhoudslogica van de biochemische MBR-tank is precies dezelfde als die van traditionele aerobe en anaerobe tanks. De kern is het stabiliseren van de microbiële activiteit en het garanderen van een effectieve afbraak van verontreinigende stoffen. Drie belangrijke punten zijn cruciaal:

1. Controle van de nutriëntenverhouding: Vul stikstof- en fosforbronnen aan volgens een C:N:P-verhouding van 100:5:1 om een ​​onevenwicht aan nutriënten te voorkomen dat leidt tot verminderde microbiële activiteit. Vooral omdat de MBR-slibconcentratie hoog is, is de consumptie van voedingsstoffen sneller, wat regelmatige monitoring van de waterkwaliteit en tijdige aanvulling vereist.

2. Stabiliseer de DO-concentratie: In de aërobe fase moet de DO worden gecontroleerd op 2,0 ~ 3,0 mg/l om voldoende microbieel metabolisme te garanderen en onvolledige afbraak van CZV en ammoniak-stikstof als gevolg van onvoldoende DO te voorkomen. Vermijd tegelijkertijd overbeluchting- om het breken van slibvlokken en een verhoogd risico op verstopping van het membraan te voorkomen.

3. Controle slibleeftijd (SRT): De SRT van MBR kan op 10 ~ 20 dagen worden gecontroleerd, langer dan bij traditionele processen. Frequente sliblozing is niet nodig; periodieke slibafvoer met klein-volume is voldoende om slibveroudering en membraanverstopping te voorkomen. De slibafvoersnelheid moet worden aangepast op basis van MLSS (gehandhaafd op 8000~12000 mg/l).

(II) Bediening en onderhoud van membraanmodules

De membraanmodule is het ‘hart’ van de MBR. Eenmaal verstopt, leidt dit tot een verminderde effluentstroom, een verhoogd energieverbruik en zelfs schade aan de membraanmodule. De sleutel tot bediening en onderhoud is "het voorkomen van verstoppingen en veelvuldig schoonmaken", waarbij de nadruk specifiek ligt op vier punten:

1. Regelmatig online schoonmaken (TMP-monitoring is cruciaal): Online schoonmaken omvat luchtwassen en waterwassen. Luchtwassen maakt voornamelijk gebruik van beluchting om slib van het membraanoppervlak weg te spoelen, waardoor slibaanhechting wordt voorkomen. Wassen met water maakt gebruik van terugspoelen om de membraanporiën met schoon water te spoelen, waardoor fijne onzuiverheden worden verwijderd. Tijdens routinematig gebruik en onderhoud moet het transmembraandrukverschil (TMP) worden gecontroleerd. Wanneer de TMP 0,1 MPa overschrijdt, moet de reinigingsfrequentie onmiddellijk worden verhoogd.

2. Regelmatige offline reiniging: Online reiniging kan hardnekkige verontreinigingen (zoals organisch materiaal en colloïden) niet volledig van het membraanoppervlak verwijderen. Offline reiniging moet elke 3-6 maanden worden uitgevoerd, waarbij chemische middelen (zoals natriumhypochloriet of citroenzuur) worden gebruikt om de membraanmodule te laten weken, hardnekkige verontreinigingen te verwijderen en de membraanflux te herstellen.

3. Controleer de kwaliteit van het influentwater om te voorkomen dat onzuiverheden de membraanporiën verstoppen: Versterk de voorbehandeling om de normale werking van de zeef en de gritkamer te garanderen, waarbij zand, grote zwevende deeltjes, haar en andere onzuiverheden die door het influent worden meegevoerd, worden verwijderd. Voorkom dat deze onzuiverheden de membraanmodule binnendringen en de poriën verstoppen. Voor industrieel afvalwater: verwijder recalcitrant organisch materiaal en vet vooraf om membraanvervuiling te verminderen.

4. Voorkom uitdroging en beschadiging van de membraanmodule: De membraanmodule moet altijd in water worden ondergedompeld; drogen is ten strengste verboden, omdat hierdoor de membraanporiën krimpen en beschadigd raken. Vermijd ook dat scherpe voorwerpen het membraanoppervlak raken om membraanschade te voorkomen. Als er schade aan het membraan wordt geconstateerd, moet deze onmiddellijk worden vervangen om te voorkomen dat slib in het effluent terechtkomt en een overmatige effluentkwaliteit veroorzaakt.

Bij de exploitatie en het onderhoud op locatie richten de MBR-problemen zich vooral op "membraanverstopping" en "overmatige effluentstroom". In wezen zijn deze te wijten aan instabiliteit in het biologische behandelingssysteem of onvoldoende onderhoud van de membraanmodule. Hier zijn vier van de meest voorkomende problemen en specifieke oplossingen, die zelfs beginners gemakkelijk aankunnen:

1. Probleem 1: Verstopping van de membraanmodule, verminderde effluentstroom (meest voorkomende)

Oplossing:
① Verhoog onmiddellijk de online reinigingsfrequentie (wassen met lucht + wassen met water) om slib van het membraanoppervlak weg te spoelen;
② Als TMP blijft stijgen, voer dan een offline chemische reiniging uit om hardnekkige verontreinigingen te verwijderen;
③ Onderzoek de kwaliteit van het influentwater, versterk de voorbehandeling en verwijder onzuiverheden;
④ Inspecteer het biologische behandelingssysteem om slibveroudering en deflocculatie te voorkomen, waardoor de hechting van slib aan het membraanoppervlak wordt verminderd.

2. Probleem 2: Overmatig CZV en ammoniakstikstof in effluent (instabiel biologisch systeem)

Oplossing: ① Controleer de DO-concentratie, zorg ervoor dat de DO in het aërobe gedeelte groter is dan of gelijk is aan 2,0 mg/l, en pas de beluchtingssnelheid aan; ② Vul stikstof- en fosforbronnen aan om de voedingsstoffenbalans te garanderen; ③ Beheers de belasting van het influent om de impact van afvalwater met een hoge concentratie- te voorkomen en verminder indien nodig de stroomsnelheid van het influent; ④ Controleer de slibeigenschappen. Als het slib verouderd is, moet u de slibafvoer op passende wijze verhogen en aanvullen met vers slib.

3. Probleem 3: Beschadigde membraanmodule, overmatig SS in effluent

Oplossing: ① Test effluent SS. Als SS plotseling toeneemt, controleer dan of de membraanmodule beschadigd is; ② Lokaliseer de beschadigde membraanmodule en vervang deze onmiddellijk; ③ Controleer de voorbehandeling om te voorkomen dat scherpe onzuiverheden de membraanmodule binnendringen en beschadigen; ④ Pas de beluchtingsintensiteit aan om te voorkomen dat overmatige beluchting het membraanoppervlak beïnvloedt.

4. Probleem 4: Slib hoopt zich te snel op op het membraanoppervlak (versnelde membraanvervuiling)

Oplossingen:
① Verhoog de frequentie en intensiteit van het luchtwassen om het schuren van het membraanoppervlak te verbeteren;
② Optimaliseer het biologische systeem om de slibeigenschappen te controleren en deflocculatie en indikking van slib te voorkomen;
③ Verhoog de slibafvoer op passende wijze om de MLSS-concentratie en het totale slibvolume te verminderen;
④ Voeg een kleine hoeveelheid coagulatiemiddel toe om de uitvlokking van het slib te bevorderen en de hechting van slib te verminderen.

De kernlogica van MBR: biologische zuivering + membraanscheiding, vervanging van de secundaire bezinktank. In wezen wordt gebruik gemaakt van de fysieke retentie van het membraan om het pijnpunt van onvolledige slib-waterafscheiding in de secundaire sedimentatietank op te lossen. De voordelen zijn stabiel effluent, kleine voetafdruk en hoge efficiëntie. De kern van bediening en onderhoud is "het stabiliseren van het biologische systeem en het onderhouden van de membraancomponenten." Het biologische systeem stabiliseert de microbiële activiteit en de membraancomponenten worden gereinigd en voorkomen dat ze verstopt raken. De combinatie van deze twee zorgt voor een stabiele MBR-werking en zorgt gemakkelijk voor een conforme ontlading.