작성자: 써니 우(Kate@aquasust.com)
게시 날짜: 2022년 6월 13일
게시물 태그:MBR 멤브레인이 오염되기 쉽고 온라인 역세는 왜 쓸모가 없습니까?우리는 무엇을 할 수 있나요?
MBR은 2차 침전조를 대체하기 때문에 폐수 처리에 광범위하고 성숙하게 사용되어 왔습니다. 이는 유출수 SS 및 높은 슬러지 농도를 보장하고 운영 중 많은 폐수를 절약할 수 있지만 막 오염 문제도 개발을 방해하고 있습니다. 그리고 MBR 가동! 따라서 이러한 문제에 대응하여 MBR 운영자는 멤브레인 오염의 근본 원인을 신속하게 찾고 청소 빈도를 줄이기 위한 방법으로 정밀한 타격을 가하기 위해 정확히 무엇을 해야 합니까?
테이블 내용:
1. 막 오염이란 무엇입니까?
2. 막 오염의 유형은 무엇입니까?
3. 막 오염 요인의 영향.
一,막 오염이란 무엇입니까?
막오염이란 일반적으로 막 표면(외부)과 막 기공 내부(내부)에서 혼합물 중의 물질이 흡착, 응집되어 막 기공이 막히고 기공률이 감소하여 막의 부패를 일으키는 과정을 말합니다. 유량 및 여과 압력의 증가.
막여과 작업에서는 물분자와 미세물질이 연속적으로 막을 통과하게 되는데, 일부 물질은 막에 정체되어 막 기공을 막거나 막 표면에 침전되어 막오염을 유발하게 된다. 막 오염은 막 체류로 인해 발생한다고 할 수 있습니다. 멤브레인 오염의 직접적인 징후는 멤브레인 플럭스의 감소 또는 작동 압력의 증가입니다.
활성 슬러지 혼합 시스템에 존재하는 영양 기질, 박테리아 콜로이드, 미생물 세포, 세포 잔해, 미생물 대사 산물(EPS, SMP) 및 다양한 유기 및 무기 용해 물질은 모두 막 오염의 원인이 됩니다.
막 오염의 발생은 일반적으로 3단계로 나눌 수 있습니다(2-단계 설명도 있음).
(1) 초기 오염 : 막 시스템이 가동되고 막 표면이 혼합물 중의 콜로이드 및 유기물과 강하게 상호 작용하는 초기 단계에서 발생하며 오염은 부착, 전하 효과, 막 기공 막힘. 엇갈린 흐름 여과 조건에서 미세한 바이오플록이나 세포외 고분자는 여전히 막 표면에 부착될 수 있는 반면, 막 기공 크기보다 작은 물질은 막 기공에 흡착되어 농축, 결정화 침전 및 성장 및 효과를 통해 막 오염을 유발합니다. 생식.
(2) 느린 오염: 처음에는 막 표면이 매끄럽고 큰 입자가 쉽게 부착되지 않습니다. 주로 EPS, SMP, 바이오콜로이드 및 기타 점성 물질이 흡착 브리지, 네트 트랩핑 및 기타 효과를 통해 막 표면에 흡착되어 막 표면을 형성합니다. 겔층이 형성되어 막 여과 저항이 서서히 증가하고 혼합물 내 오염 물질의 보유 성능이 향상됩니다. 겔 층의 오염은 피할 수 없으며 막 저항이 천천히 증가하는 효과를 가져옵니다. 이는 정유량 작동에서 TMP가 느리게 상승하고 정압 모드에서 플럭스가 느리게 감소하는 것으로 나타납니다.
(3) 급속오염 : 2단계에서 형성된 겔층은 연속적인 여과압력차와 투과수류의 작용으로 오염물질이 침착되어 점차 치밀해지며, 이로 인해 정량적에서 정성적 변화로 막오염이 발생하고, 혼합물은 막 표면에 빠르게 축적되어 슬러지 필터 케이크를 형성하고 막 간 압력 차이가 급격히 증가합니다.
겔 층의 오염은 피할 수 없으며 막 저항이 천천히 증가하는 효과를 가져옵니다. 이는 정유량 작동에서 TMP가 느리게 상승하고 정압 모드에서 플럭스가 느리게 감소하는 것으로 나타납니다. 막 표면에 다량의 슬러지 플록이 침전되어 슬러지 케이크층이 형성되면 기본적으로 시스템이 정상적으로 작동할 수 없습니다. MBR 운영 및 유지관리 프로세스의 주요 고려사항은 겔층 오염 지연(양호한 수력 조건 유지, 현장 세척, 막 오염 진행 속도 제어, 느린 오염 작업 시간 연장)과 슬러지 제어입니다. 케이크 층 오염(빠른 오염).
2,W멤브레인 오염에는 어떤 종류가 있나요?
(1) 오염물질의 조성에 따른 분류
a.유기 오염
이는 주로 혼합물의 고분자 유기 물질(다당류, 단백질 등), 부식산, 미생물 플록, 세포 잔해 등에서 발생합니다. 그 중 용존 유기물인 SMP와 EPS는 막 오염의 26%-52%를 차지하지만 MLSS의 경우 그 비율이 매우 낮습니다. 막 공극 내와 막 표면에서의 미생물 성장과 흡착도 막 오염의 중요한 요소입니다.
b.무기 오염
금속염, 무기염 이온 가교 작용으로 형성됩니다. 막의 일반적인 무기 오염은 주로 칼슘, 마그네슘, 철 및 규소의 탄산염, 황산염 및 규산염 오염 물질이며 탄산 칼슘, 황산 칼슘 및 수산화 마그네슘이 더 많습니다.
(2) 오염물질의 성질에 따른 분류
가역적 오염(일시적 오염): 막 오염을 제거하기 위한 특정 수력학적 조치를 통해 제거할 수 있습니다. 깨끗한 물을 통한 역세, 통기흔들림 등을 제거할 수 있습니다.
비가역적 오염(장기 오염): 막 오염을 제거하기 위한 수압 세척 방법으로는 제거할 수 없으며, 산화제, 산, 알칼리, 환원제 등을 사용한 세척으로 제거할 수 있습니다.
가역성과 비가역성 모두 세탁이 가능합니다. 씻어낼 수 없는 청소 수단을 회복 불가능한 오염이라고 합니다.
(3) 오염물질의 위치에 따른 분류
혼합물의 물질은 막 공극에서 흡착, 농축 및 결정화되며 내부 오염의 형성을 내부 오염이라고합니다. 막 표면에 응집 및 침전이 형성되는 것을 외부 오염이라고 합니다.
3,T막 오염 요인의 영향
1. 슬러지 혼합 특성
막 생물반응기의 막오염원은 활성슬러지 혼합물이며, 슬러지 혼합물에 의한 막오염은 매우 복잡하다.
1)EPS와 SMP
세포외 고분자(EPS)와 용해된 미생물 생성물(SMP)은 모두 대략 동일한 조성을 가진 미생물 대사산물이며, 막 오염에 중요하고 복잡한 영향을 미치며 MBR 공정에서 가장 중요한 오염물질입니다.
EPS 농도가 너무 높으면 용존 산소의 확산에 도움이 되지 않는 혼합물의 점도가 증가하여 슬러지 시스템의 산소화를 어렵게 만들어 박테리아 콜로이드의 정상적인 생리적 활동에 영향을 미치고 막 여과 저항이 증가합니다. EPS 함량이 너무 낮으면 플록 분해가 발생하여 MBR 작동에 해로울 수 있습니다.
따라서 플록 구조를 안정적으로 만들고 막 오염 경향이 높지 않은 최적의 EPS 값이 존재합니다.
대부분의 SMP는 분자량이 1KDa 미만, 10KDa보다 크고, 분자량이 작은 용존 유기물은 막을 통과하는 동안 막 기공을 막아 막 오염을 유발하고 주요 잔류 유기물이 되는 경향이 있는 것으로 나타났습니다. 폐수에 있는 물질.
한편, SMP의 특성과 구성은 여러 작동 매개변수의 영향을 받습니다.
일반적으로 MBR에서 막에 대한 SMP 오염 경향은 MLSS가 증가하고 유기 부하가 감소하며 용존 산소가 증가함에 따라 감소합니다.
2)혼합액 내 부유 고형물의 MLSS 농도
MLSS 농도는 혼합물의 점도에 직접적인 영향을 미치며, 점도 상승은 MLSS 증가로 인한 혼합물의 여과 성능 저하의 주요 원인이며, 잘못된 유속이나 통기 강도가 부착된 고형물을 씻어내기에 충분하지 않은 경우 막의 표면은 곧 오염층의 생성을 일으킬 것입니다.
3) 점도
혼합액의 점도는 MLSS의 영향을 받습니다. MLSS 농도가 임계값보다 높으면 고형분 농도가 증가함에 따라 점도가 기하급수적으로 증가합니다.
중공사 MBR에서 혼합물의 점도는 기포 크기와 반응기 내 섬유막의 유연성에 영향을 미칩니다. 또한, 점도가 증가하면 용존 산소의 DO 전달 효율이 감소하고, 용존 산소 농도가 낮으면 막 오염 경향이 증가합니다.
4) 슬러지 친수성 및 소수성
많은 연구 결과에 따르면 슬러지 내 친수성 용해 유기물은 막 오염 발생에 부정적인 역할을 하는 것으로 나타났습니다. 그러나 소수성이 높은 응집된 슬러지도 막 오염을 일으킬 수 있다는 사실도 밝혀졌습니다.
슬러지의 소수성과 표면 전하는 모두 세포외 고분자의 구성과 특성, 사상균의 성장 지수와 관련이 있습니다. 사상균의 과증식은 다량 발생하여 전위를 감소시키고, 응집된 슬러지의 불규칙한 형태와 소수성 증가로 인해 막 오염이 심해진다.
5) 슬러지 입자크기
막 플럭스의 감소는 주로 2um 부근의 입자에 의해 발생합니다. 일반적으로 입자 크기가 작을수록 입자가 막 표면에 침착되기 쉽고, 형성된 침착층이 촘촘할수록 투과성이 떨어지므로 입자 크기가 작을수록 막 오염이 악화됩니다.
6) 슬러지 침강지수 SVI
막 오염에 직접적인 영향은 없지만 슬러지 침전 지수(SVI)는 혼합물 내 유기 물질의 침전을 반영할 수 있습니다.
현재 일반적으로 콜로이드, 용해된 유기물 등 침전되지 않는 유기물질이 막의 주요 오염물질로 간주되고 있다.
2,MBR 공정의 작동 조건
작동 조건은 막 오염과 슬러지의 특성 및 구성에 직간접적으로 영향을 미칩니다.
1) 슬러지 체류시간(SRT)
실제 결과에 따르면 SRT를 높이면 SMP 및 EPS 생산이 감소하고 막 오염률이 감소하는 것으로 나타났습니다.
그러나 지나치게 긴 SRT는 높은 슬러지 농도로 이어질 수 있으며, 이는 과도한 점도를 초래하고 물질 전달 및 반응기 유체 역학에 영향을 미쳐 더 심각한 막 오염을 초래할 수 있습니다. 일반 도시 폐수 처리에 사용되는 막 생물반응기의 SRT는 5-20일입니다.
2) 수력학적 체류시간(HRT)
HRT는 막 오염에 직접적인 영향을 미치지 않지만, 짧은 HRT는 미생물에 더 많은 영양분을 제공하고 미생물이 빠르게 성장하게 하여 MLSS 농도가 높아지고 플럭스가 증가하여 막 오염 가능성이 높아집니다.
3) 온도와 pH
계절별 기온을 비교해 보면, 저온기에 가역적 오염이 더 심각하고, 고온기에 비가역적 오염이 더 빠르게 진행되는 것을 쉽게 알 수 있습니다.
MBR 작동 pH 범위는 일반적으로 6-9이며, 범위를 벗어나면 반응기 내 질산화 박테리아가 급격히 감소하여 질산화가 억제됩니다. pH가 임계값보다 높으면 막 오염이 급속히 진행되고, 온도가 상승하면 최대 허용 pH가 감소합니다.
4) 용존산소(DO)
용존 산소 농도가 낮으면 세포 소수성이 감소하고 슬러지 플록 분해가 발생하며, DO가 1mg/l보다 낮으면 SMP 함량이 급격히 증가합니다. 용존 산소는 EPS와 SMP의 구성에도 영향을 미치며, 높은 DO MBR 시스템에서는 단백질과 다당류의 비율이 증가하고 미생물 군집 구성이 매우 다릅니다.
5) 멤브레인 플럭스
모든 멤브레인 공정에서 플럭스가 증가하면 멤브레인 오염이 증가할 수 있습니다.
막 면적, 역세 및 화학 세척 간격을 최소화하면서 플럭스 선택의 균형을 맞추는 것도 운영 비용에 직접적인 영향을 미칩니다.
6) 시차를 둔 유량 및 통기
분할막 생물반응기에서 CFV는 막 투과성을 빠르게 변화시키는 방법 중 하나입니다.
농도가 높고 기공 크기가 작은 멤브레인을 사용하는 시스템에서 CFV의 증가는 멤브레인 표면의 오염 물질 침착을 완화할 수 있습니다. 그러나 상대적으로 큰 혼합액 입자상 물질의 경우 CFV 향상은 플럭스 상승에 전혀 영향을 미치지 않거나 심지어 반대 효과를 갖습니다.
폭기는 수중 MBR 공정에서 매우 중요한 역할을 합니다. a, 슬러지 내 미생물의 정상적인 성장과 대사를 위해 폭기를 통해 용존 산소를 제공합니다. b, 슬러지를 현탁시키고 혼합액에 완전히 혼합시키는 교반 역할을 하며; c, 중공사막 모듈의 막 필라멘트를 느슨하게 하여 막 표면에 전단력을 발생시켜 막 표면에 오염물질이 침착되는 것을 감소시켜 막 오염의 발생을 어느 정도 방지하는 단계.
3,막의 성질과 막 구성요소의 구조
1) 막 공극 크기
기공 크기가 작은 막은 용액에 오염 물질을 쉽게 유지하고 막 표면에 퇴적층을 생성하여 막 저항이 증가합니다. 이러한 유형의 오염은 일반적으로 가역적 오염이며 잘못된 흐름, 역세, 통기 및 기타 물리적 수단을 통해 제거할 수 있으며 내부 오염은 작습니다.
기공 크기가 큰 막, 막 기공 막힘은 여과 초기 단계에서 더욱 심각하며, 표면에 동적 막이 형성되면서 보유 효과가 향상되기 시작합니다. 그러나 오염물질은 분리막 기공 표면과 내부에 쉽게 쌓이고 막혀 회복 불가능한 오염, 심지어는 회복 불가능한 오염을 형성하며, 이는 장기간 운전 시 분리막 성능 저하 및 수명 단축의 주요 원인이 됩니다.
2) 막재료
혐기성 MBR에서 다양한 막 재료의 오염에 대해 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 막의 오염 경향은 동일한 작동 조건에서 폴리설폰(PS) 및 셀룰로오스 막의 오염 경향보다 훨씬 적습니다.
막 재료와 유사한 중합체가 활성 슬러지 유기물 부분에 존재할 때 비가역적 오염물질의 조성은 막 재료에 따라 달라진다는 점은 언급할 가치가 있습니다.
3) 막 표면 거칠기 정도
막 표면 거칠기가 증가하면 막 표면에 오염 물질이 흡착될 가능성이 높아지지만 막 표면 휘어짐 정도도 증가하여 막 표면에 오염 물질이 침착되는 것을 방해하므로 거칠기가 막 플럭스에 미치는 영향은 다음과 같습니다. 두 가지 요소가 결합된 결과입니다.
4) 소수성
소수성 한외여과막과 친수성 한외여과막을 비교하면 막 물질의 소수성 역시 막 오염에 중요한 영향을 미치며, 소수성 한외여과막 표면이 용해된 물질을 흡착하기 쉽고 오염 경향이 더 크다는 결론을 내릴 수 있습니다.
현재 막 소수성을 변화시키는 대부분의 방법은 막 재료를 변형하는 것입니다. 예를 들어 기공 크기, 멤브레인 표면 거칠기 변경, 무기 물질을 추가하여 멤브레인 표면에 동적 사전 코팅 형성 등이 있습니다.
4,막 오염 관리 대책
막 오염 형성의 주요 요인은 막의 고유 특성, 혼합물의 특성 및 시스템 작동 환경이며, 막 오염 제어 및 해결도 이 세 가지 측면에서 상응하는 조치를 취해야 합니다.
(1) 막의 고유한 성질
분리막의 물리적, 화학적 특성은 분리막 재료에 따라 결정되며, 혼합물 내 분리막의 오염 방지 능력은 재료와 관련이 있습니다. 막의 친수성은 오염 방지 능력에 매우 중요한 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 유기막 소재 중 PAN과 같은 친수성 소재도 있고 PVDF, PE, PS 등 소수성 소재가 대부분이다. 소수성 유기소재는 적용 시 친수성으로 개질해야 하며 개질 공정의 차이로 인해 손실이 발생한다. 사용 과정에서 친수성의 속도는 빠르고 느릴 것입니다.
또한, 막 오염 방지 능력은 막 표면 거칠기, 막 표면 전하, 막 기공 크기 등과도 관련이 있습니다. 일반적으로 말하면, 친수성이 더 좋은 막 재료를 선택하여 거칠기를 개선하면 막의 오염 방지 능력을 향상시킬 수 있습니다. 혼합물과 동일한 잠재력을 갖고 적절한 막 공극 크기를 갖는 막 재료를 선택하는 것입니다.
세라믹 막과 같은 무기 막: 알루미나, 탄화 규소, 산화 티타늄, 산화 지르코늄 등을 원료로 사용하고 고온 소결하며 플럭스, 강도, 화학적 안정성이 유기 막보다 편리하다는 장점이 있습니다.
(2) 혼합액의 성질
막 오염은 주로 막과 혼합물 사이의 상호작용의 결과입니다. 혼합물의 성질에는 슬러지 농도 및 점도, 입자 분포, 용존 유기물 농도, 미생물 대사물 농도 등이 포함됩니다.
슬러지 농도가 낮을 경우 유기물의 슬러지 흡착 및 분해 능력이 부족하여 혼합물 내 유기물의 농도가 증가하여 막 기공 폐색이 심하고 막 표면의 용질 농도가 현저히 증가하여 농도 분극이 집중되어 겔층이 쉽게 형성되어 여과 저항이 증가합니다. 슬러지 농도가 특정 값보다 높으면 EPC 농도가 증가하고 슬러지 점도가 급격히 증가하며 점도는 혼합물의 막 플럭스 및 기포 크기에 영향을 미치며 슬러지 위에 침전되기 쉽습니다. 막 표면이 더 두꺼운 슬러지 층을 형성합니다. 일반적으로 슬러지 농도에는 임계값이 있다고 알려져 있으며, 슬러지 농도가 이 값보다 높을 경우 막 유량에 부정적인 영향을 미치므로 슬러지 농도를 선택하여 적절한 범위 내에서 막 오염을 효과적으로 제어할 수 있습니다. 슬러지 팽창과 슬러지 미세분말은 심각한 멤브레인 오염을 일으킬 수 있습니다.
MBR 공정의 유입수 수질은 또한 혼합 성분에 더 큰 영향을 미치며, 이는 머리카락과 같은 특정 정도의 전처리가 필요하고 쓰레기 물질이 패턴을 감싸게 되어 막 모듈에 진흙이 축적되어 막이 발생하게 됩니다. 호기성 생화학물질에 들어가기 전에 다양한 미세한 막 그리드로 제거해야 하는 오염; 진흙, 모래 및 기타 단단한 입자는 멤브레인 필라멘트를 손상시킬 수 있으며 모래 싱크로 제거해야 합니다. 오일은 멤브레인 필라멘트에 청소할 수 없는 오염을 유발합니다. 오일 트랩, 공기 부상 등으로 제거해야 하는 요구 사항보다 많은 오염; 무기 물질: 멤브레인 표면에 침전되어 스케일링이 발생하고 멤브레인 기공을 막을 수 있습니다. 침전을 방지하기 위해 응집 및 침전 또는 pH 조정을 통해 제어할 수 있습니다. 유기용매, 계면활성제, 소포제, PAM, 경도, 알칼리도, 온도 등 멤브레인에 영향을 미치는 기타 특징적인 오염물질은 특별한 경우에 특별한 주의를 기울여야 합니다.
(3) 시스템 운영 환경
a.하위 임계 플럭스
임계 플럭스는 플럭스가 이 값보다 클 경우 TMP가 크게 증가하고 플럭스가 이 값보다 작을 경우 TMP가 안정적으로 유지되는 플럭스의 존재로 정의됩니다. 이 개념은 멤브레인 플럭스 최대화와 효과적인 멤브레인 오염 제어 사이의 기준점을 찾는 데 도움이 될 수 있습니다. 막모듈의 실제 작동에 있어서 임계유속보다 높은 작동유속을 초임계유속 작동이라 하고, 임계유속보다 낮은 작동유속을 아임계유속 작동이라 한다. 실제로는 적절한 작동 자속을 선택해야 합니다. 이 작동 자속 값은 임계 이하 범위에 있으며 때로는 작동 자속이 임계 자속의 약 50%에 불과합니다. 물론, 장기 실행 MBR의 막 오염은 임계 미만 플럭스 작동 모드에서도 TMP가 점진적으로 증가합니다.
b.합리적인 통기
MBR에서 폭기의 목적은 미생물에 산소를 공급하는 것뿐만 아니라 떠오르는 기포와 생성된 교란수를 흐름시켜 막 표면을 깨끗하게 하고 슬러지 응집을 막아 막 흐름을 안정적으로 유지하는 것입니다. 동시에, 기포와 막 섬유 사이의 충돌로 인해 발생하는 지터링 효과는 막 섬유가 서로 마찰하게 하여 막 표면 퇴적물 제거를 가속화하고 막 오염 완화를 촉진할 수 있습니다. 폭기가 너무 크면 막 표면 퇴적물의 입자 크기가 감소하여 필터 케이크의 구조가 더 조밀해져서 막 여과 저항이 증가합니다. 반대로, 폭기가 너무 작으면 교란이 약화되고 오염이 악화되므로 적절한 폭기를 선택해야 합니다.
c.운전 및 정지 교대
막 오염의 3-단계 이론에 따르면 막 표면에 오염이 형성되는 데에는 과정이 필요합니다. 첫째, 오염물질이 멤브레인 표면에 흡착, 침전 및 축적됩니다. 간헐펌프 운전방식은 막여과를 주기적으로 정지시켜 막여과 성능을 회복시켜 막표면에 퇴적된 슬러지가 폭기 및 유수에 의한 전단력에 의해 막표면에서 떨어져 나갈 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다. 일반적으로 펌핑 시간이 길어질수록 멤브레인 표면에 부유 물질이 더 많이 축적됩니다. 정지 시간이 길수록 막 표면에 퇴적된 슬러지가 더 완전하게 떨어져 나가고 막 여과 성능이 더 많이 회복될 수 있습니다. 교대 운전 및 정지 방법은 분리막 제조사의 권고사항과 실제 사업 운영 상황에 따라 자체 특성에 맞게 결정하는 것을 원칙으로 한다.
