Iintroduksjon
Med stadig strengere miljøstandarder og en kontinuerlig økende etterspørsel etter gjenbruk av vann, har membranbioreaktorer (MBR) blitt hovedteknologien for avansert avløpsvannbehandling og ressursutnyttelse. Membranmaterialer, som kjernekomponenten i MBR-er, bestemmer direkte systemets driftsstabilitet, behandlingseffektivitet og totale livssykluskostnader. Tradisjonelle organiske membraner lider av ulemper som følsomhet for begroing, kort levetid og dårlig korrosjonsbestandighet, noe som gjør dem uegnet for komplekse og tøffe vannforhold. Flate-silisiumkarbidmembraner, med sine overlegne egenskaper som ultra-korrosjonsmotstand, høy fluks, lang levetid og sterke anti-begroingsegenskaper, gir en robust løsning for MBR-prosessoppgraderinger og er mye brukt i kommunalt avløpsvann, industrielt avløpsvann og konsentrert saltvannsbehandling.
I. Introduksjon til MBR-teknologi
1. Prosessprinsipp
MBR (Membrane Bioreactor) er en behandlingsprosess for avløpsvann som dypt integrerer teknologier for biologisk nedbrytning og membranseparasjon. Den erstatter den sekundære sedimentasjonstanken i den tradisjonelle aktivert slamprosessen med en ultrafiltreringsmembranmodul, som oppnår effektiv separering av slam og vann. Etter at avløpsvannet kommer inn i bioreaktoren, bryter mikroorganismer ned forurensninger som COD, ammoniakknitrogen og totalfosfor; ultrafiltreringsmembranen (porestørrelse 0,02–0,1 μm) fanger presist aktivert slam, kolloider, bakterier og suspenderte partikler, noe som resulterer i klart og sterilt avløp, som fullstendig løser problemene med slamtap og grumsete avløp i tradisjonelle prosesser.
2. Kjernefunksjoner i prosessen
(1) Sterk rensekapasitet og god avløpskvalitet
MBR-prosessen har høy belastning og høyere renseeffektivitet enn generelle biologiske rensereaktorer. Avløpskvaliteten ligner tappevann i utseende og kan fullt ut oppfylle kravene til gjenvunnet vann. Det er for tiden teknologien med den beste avløpskvaliteten blant alle behandlingsprosesser for avløpsvann.
(2) Sterk motstand mot støtbelastninger
Den høye slamkonsentrasjonen gir MBR en sterk motstand mot sjokkbelastninger, og den har også ekstremt lang slamalder, noe som gir meget stabil avløpskvalitet.
(3) God ammoniakknitrogenfjerningseffekt
Med høy slamkonsentrasjon, lang slamalder og lav slambelastning er den spesielt egnet for nitrifikasjon for å fjerne ammoniakknitrogen, og kan fjerne opptil 1500 mg/L ammoniakknitrogen.
(4) Mindre restslam
MBR-slam har lang slamalder, mikroorganismene er i endogen respirasjonsfase, overskuddsslamproduksjonen er lav, og sekundær forurensning er minimal.
(5) Sparer land
Den krever ikke en sekundær sedimentasjonstank eller andre filtrerings- og renseenheter. Prosessen er enkel og opptar et lite areal, kun ca. 1/3 av landarealet som kreves av konvensjonelle behandlingsprosesser, noe som gjør den meget egnet for bruk på steder med begrenset areal.
(3) Automatisk kontroll, lett å utstyre
MBR eliminerer problemene med slambulking og slamtap, produserer lave nivåer av restslam og kan oppnå helautomatisert kontroll, noe som gjør drift og håndtering enklere.
II. Fordeler med flate silisiumkarbidmembraner i MBR-prosesser
1. Ekstremt korrosjonsbestandig, egnet for ekstreme arbeidsforhold
Laget av silisiumkarbidpulver med høy-renhet, rekrystallisert og sintret ved 2400 grader, er det motstandsdyktig mot syrer og alkalier i pH-området 0–14, og tåler korrosjon fra sterke syrer, sterke alkalier, høy-konsentrasjonsoksidanter og organiske løsningsmidler. Den kan fungere stabilt og uten aldring under tøffe vannforhold som konsentrert saltlake, kjemisk avløpsvann og søppelvann i lang tid.
2. Høy-gjennomstrømningsoperasjon, noe som resulterer i høyere behandlingseffektivitet.
Membranoverflaten har en vannkontaktvinkel på kun 10,3 grader, noe som gjør den ekstremt hydrofil. Driftsfluksen er stabil på 60–100 LMH, som er 3–4 ganger så stor som for organiske membraner. For samme behandlingsskala krever det mindre membranareal og membrantanken tar mindre plass, noe som reduserer anleggskostnadene betydelig.
3. Sterk motstand mot flekker, lett å rengjøre og gjenopprette
Membranoverflaten er sterkt negativt ladet, og avviser elektrostatisk slam, kolloider og olje, noe som resulterer i utmerkede anti-begroingsegenskaper. Lufting og spyling forsinker begroing, og etter begroing kan høy-rengjøring av syre, alkali og oksidasjonsmidler gjenopprette 100 % av fluksen. Rengjøringssyklusen er lang og vedlikeholdet er enkelt.
4. Ultra-lang levetid og lav total levetidskostnad.
Den har høy mekanisk styrke, slitestyrke, ingen risiko for fiberbrudd og en levetid på mer enn eller lik 10 år, som er 3-4 ganger så stor som for organiske membraner; luftevolumet er bare halvparten av organiske membraner, noe som resulterer i lavt energiforbruk; det krever ikke hyppig membranskifting, noe som reduserer forbrukskostnader og nedetid betydelig, og har enestående økonomiske fordeler gjennom hele livssyklusen.
5. Svært kompatibel og enkel å oppgradere og endre.
Den er fullt kompatibel med eksisterende organiske MBR-systemer og kan erstatte organiske membraner in situ uten store utstyrsmodifikasjoner; den er egnet for komplekse vannkvaliteter som høy slamkonsentrasjon, høyt oljeinnhold og høy saltholdighet, og er enkel å oppgradere og viser resultater raskt.
III. Typiske søknadstilfeller
Sak 1: Et kloakkrenseprosjekt i en bestemt bydel
Behandlingskapasitet: 3000 m³/d
Prosessskjema: Silisiumkarbid flatplate MBR brukes til å erstatte den tradisjonelle sekundære sedimentasjonstanken.
Bruksresultater: Stabilt og kompatibelt avløp, enkel drift og vedlikehold, som effektivt løser problemet med kloakkutslipp i landlige områder.
Case 2: Oppgraderingsprosjekt for konsentrert saltavløpsvann fra et kullkjemisk anlegg
Behandlingskapasitet: 76 m³/t
Oppgraderingsbakgrunn: Den originale organiske membranen hadde kort levetid, krevde hyppig utskifting og var kostbar.
Påføringsresultater: Etter utskifting med flatplate silisiumkarbidmembran ble driftsstabiliteten betydelig forbedret, membranens levetid ble kraftig forlenget, og vedlikeholdskostnadene ble betydelig redusert.
Case 3: Avløpsrenseprosjekt ved et tjenesteområde
Behandlingskapasitet: 120 m³/d
Prosessløsning: Integrert silisiumkarbid flatt ark MBR-utstyr
Applikasjonsresultater: Kompakt fotavtrykk, automatisert drift, stabil behandling av desentralisert husholdningskloakk og avløp oppfyller standarder for gjenbruk.
Case 4: Et MBR-systemprosjekt for industrielt avløpsvann i Singapore
Behandlingskapasitet: 150 m³/d
Påføringseffekt: Ved å erstatte tradisjonelle organiske membraner med silisiumkarbid keramiske membraner, kan dyp behandling av industrielt avløpsvann oppnås på begrenset plass.
