من به عنوان تأمین کننده سیستم های فیبر توخالی PVDF (بیوراکتور غشایی) ، من از دست اول شاهد قابلیت های قابل توجه این فناوری در تصفیه فاضلاب بوده ام. با این حال ، مانند هر فناوری ، محدودیت های خود را دارد ، به خصوص هنگام برخورد با انواع خاصی از فاضلاب. در این وبلاگ ، من به این محدودیت ها می پردازم تا درک کاملی را برای کسانی که سیستم های فیبر توخالی PVDF ما را در نظر می گیرند ، ارائه دهم.
درک سیستم های فیبر توخالی PVDF
قبل از اینکه محدودیت ها را کشف کنیم ، بیایید به طور خلاصه بفهمیم سیستم های فیبر توخالی PVDF چیست. PVDF (فلوراید پلی وینیلیدن) یک پلیمر با کارایی بالا است که به دلیل مقاومت شیمیایی عالی ، استحکام مکانیکی و پایداری حرارتی شناخته شده است. طراحی فیبر توخالی مساحت بزرگی را برای تصفیه فراهم می کند و امکان جداسازی کارآمد مواد جامد و میکروارگانیسم ها را از فاضلاب فراهم می کند. در یک سیستم MBR ، این غشای به عنوان یک سد فیزیکی عمل می کند و جایگزین شفاف ثانویه سنتی در یک فرآیند لجن فعال شده معمولی می شود. این منجر به پساب با کیفیت بالاتر ، ردپای کوچکتر و کنترل بهتر روند درمان می شود.
محدودیت در تصفیه فاضلاب با قدرت بالا
یکی از محدودیت های اصلی سیستم های فیبر توخالی PVDF عملکرد آنها هنگام تصفیه فاضلاب با استحکام بالا است. فاضلاب با استحکام بالا به طور معمول حاوی غلظت بالایی از مواد آلی مانند تقاضای اکسیژن شیمیایی (COD) و تقاضای اکسیژن بیوشیمیایی (BOD) است. هنگامی که بار آلی خیلی زیاد است ، میکروارگانیسم های موجود در سیستم MBR ممکن است غرق شوند. این می تواند منجر به تخریب ناقص ماده آلی شود و در نتیجه غلظت بالاتری از COD و BOD در پساب از آنچه انتظار می رود باشد.
به عنوان مثال ، در صنایعی مانند فرآوری مواد غذایی ، دم کردن و تولید شیمیایی ، فاضلاب می تواند بارهای ارگانیک بسیار بالایی داشته باشد. غشای فیبر توخالی PVDF ممکن است نتواند رشد سریع زیست توده را که در پاسخ به محتوای ارگانیک بالا رخ می دهد ، کنترل کنند. این می تواند باعث رسوب غشایی شود ، جایی که منافذ غشاء با مواد جامد و میکروارگانیسم ها مسدود می شود. در نتیجه ، شار غشاء کاهش می یابد و تمیز کردن و نگهداری مکرر مورد نیاز است. در موارد شدید ، تعویض غشای ممکن است لازم باشد ، که می تواند هزینه عملیاتی سیستم را به میزان قابل توجهی افزایش دهد.
مشکل در از بین بردن آلاینده های خاص
محدودیت دیگر دشواری در از بین بردن آلودگی های خاص خاص است. سیستم های فیبر توخالی PVDF در درجه اول برای حذف مواد جامد معلق ، مواد آلی و برخی میکروارگانیسم ها طراحی شده اند. با این حال ، آنها ممکن است در از بین بردن آلاینده های معدنی محلول مانند فلزات سنگین ، نمک و برخی از مواد شیمیایی سمی مؤثر نباشند.
فلزات سنگین مانند سرب ، جیوه و کادمیوم آلاینده های رایج در فاضلاب صنعتی هستند. این فلزات می توانند برای میکروارگانیسم های موجود در سیستم MBR سمی باشند و همچنین می توانند باعث رسوب غشایی شوند. از آنجا که غشاهای فیبر توخالی PVDF برای حذف انتخاب فلزات سنگین طراحی نشده اند ، معمولاً مراحل درمانی اضافی مورد نیاز است. به عنوان مثال ، برای از بین بردن فلزات سنگین ، ممکن است بارش شیمیایی یا فرآیندهای تبادل یونی لازم باشد که در بالادست یا پایین دست سیستم MBR اجرا شود.
از طرف دیگر نمک ها می توانند به مرور زمان در سیستم MBR جمع شوند. غلظت نمک بالا می تواند فشار اسمزی را در سراسر غشای تأثیر بگذارد و شار غشاء را کاهش داده و به طور بالقوه به ساختار غشایی آسیب برساند. در بعضی موارد ، وجود نمک نیز می تواند رشد و فعالیت میکروارگانیسم ها را مهار کند و منجر به کاهش کارایی درمانی شود.
برخی از مواد شیمیایی سمی ، مانند سموم دفع آفات ، داروهای دارویی و ترکیبات مختل کننده غدد درون ریز ، برای حذف استفاده از سیستم های فیبر توخالی PVDF نیز چالش برانگیز هستند. این ترکیبات غالباً در برابر تجزیه بیولوژیکی مقاوم هستند و غشای ممکن است نتواند آنها را به طور مؤثر حفظ کند. فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته یا جذب کربن فعال ممکن است برای از بین بردن این آلاینده ها ضروری باشد.
حساسیت به pH و دما
سیستم های فیبر توخالی PVDF به تغییر در pH و دما حساس هستند. میکروارگانیسم های موجود در سیستم MBR دارای pH و دامنه دما بهینه برای رشد و فعالیت هستند. اگر pH فاضلاب خیلی زیاد یا خیلی کم باشد ، می تواند رشد میکروارگانیسم ها را مهار کرده و بر عملکرد غشای تأثیر بگذارد.
به عنوان مثال ، در برخی از فرآیندهای صنعتی ، فاضلاب ممکن است بسیار اسیدی یا قلیایی باشد. غشای فیبر توخالی PVDF ممکن است در شرایط pH شدید آسیب دیده باشد و منجر به کاهش یکپارچگی غشایی و راندمان تصفیه شود. علاوه بر این ، میکروارگانیسم های موجود در سیستم MBR ممکن است قادر به زنده ماندن یا عملکرد صحیح در خارج از محدوده pH بهینه خود نباشند.
دما همچنین نقش مهمی در عملکرد سیستم های فیبر توخالی PVDF دارد. درجه حرارت پایین می تواند سرعت متابولیک میکروارگانیسم ها را کاهش داده و باعث کاهش میزان تخریب مواد آلی شود. در آب و هوای سرد ، راندمان درمانی سیستم MBR ممکن است به طور قابل توجهی کاهش یابد. از طرف دیگر ، درجه حرارت بالا می تواند باعث گسترش و از دست دادن یکپارچگی ساختاری خود شود و منجر به خرابی غشای شود.
چالش های رسوب و تمیز کردن غشای
رسوب غشایی یکی از مهمترین چالش هایی است که توسط سیستم های فیبر توخالی PVDF با آن روبرو است. همانطور که قبلاً ذکر شد ، رسوب می تواند به دلیل تجمع مواد جامد ، میکروارگانیسم ها و مواد آلی در سطح غشای رخ دهد. دو نوع اصلی رسوب غشایی وجود دارد: رسوب برگشت پذیر و رسوب برگشت ناپذیر.
رسوب برگشت پذیر را می توان از طریق روش های تمیز کردن فیزیکی مانند شستشوی پشت و تمیز کردن هوا برداشت. با این حال ، رسیدگی به تکثیر برگشت ناپذیر دشوارتر است. این اتفاق می افتد که بدنه ها به طور محکم به سطح غشای وصل می شوند یا به منافذ غشای نفوذ می کنند. در بعضی موارد ، ممکن است تمیز کردن شیمیایی برای از بین بردن رسوب برگشت ناپذیر مورد نیاز باشد. اما تمیز کردن شیمیایی مکرر می تواند به غشای PVDF آسیب برساند و طول عمر و عملکرد آن را کاهش می دهد.
فرایند تمیز کردن نیز محدودیت هایی دارد. مواد شیمیایی مورد استفاده برای تمیز کردن ، مانند هیپوکلریت سدیم و اسید سیتریک ، برای جلوگیری از آسیب رساندن به غشاء ، باید با دقت انتخاب و دوز شوند. علاوه بر این ، فرایند تمیز کردن می تواند زمان باشد - مصرف کننده و ممکن است عملکرد عادی سیستم MBR را مختل کند.
هزینه های بالای سرمایه و عملیاتی
سیستم های فیبر توخالی PVDF به طور کلی در مقایسه با سیستم های تصفیه فاضلاب معمولی ، هزینه سرمایه بالاتری دارند. هزینه غشاهای فیبر توخالی PVDF ، ماژول های غشایی و تجهیزات مرتبط نسبتاً زیاد است. علاوه بر این ، نصب و راه اندازی یک سیستم MBR نیاز به دانش و مهارت های تخصصی دارد که می تواند سرمایه گذاری سرمایه را بیشتر کند.
از نظر هزینه های عملیاتی ، مصرف انرژی یک سیستم MBR به طور معمول بالاتر از سیستم معمولی است. این غشای برای جلوگیری از رسوب به هوادهی مداوم نیاز دارد و پمپ های مورد استفاده برای تصفیه غشای نیز مقدار قابل توجهی از انرژی مصرف می کنند. علاوه بر این ، همانطور که قبلاً نیز ذکر شد ، نیاز به تمیز کردن و تعویض غشای مکرر به دلیل رسوب می تواند به هزینه عملیاتی اضافه شود.
نتیجه گیری و راه رو به جلو
با وجود این محدودیت ها ، سیستم های فیبر توخالی PVDF هنوز هم در تصفیه فاضلاب مزایای بسیاری را ارائه می دهند. آنها یک راه حل قابل اعتماد و مؤثر برای طیف گسترده ای از برنامه ها هستند ، به خصوص در صورت نیاز به پساب با کیفیت بالا. برای غلبه بر محدودیت ها ، می توان فرآیندهای قبل از تصفیه را برای کاهش بار آلی ، حذف آلاینده های خاص و تنظیم pH و دمای فاضلاب اجرا کرد. به عنوان مثال ، یک مرحله درمانی اولیه مانند غربالگری ، رسوب یا بارش شیمیایی می تواند برای از بین بردن مواد جامد بزرگ و برخی از آلاینده ها قبل از ورود فاضلاب به سیستم MBR استفاده شود.
اگر به سیستم های فیبر توخالی PVDF ما علاقه مند هستید ، می توانیم بر اساس ویژگی های فاضلاب خاص شما و الزامات تصفیه ، راه حل های سفارشی ارائه دهیم. ما همچنین طیف وسیعی از محصولات مرتبط را ارائه می دهیم ، مانندبیوراکتورهای غشایی MBR کانتینر شدهبادستگاه آب خالص صنعتی تجهیزات آب آشامیدنی مستقیم آب آشامیدنی Ultrafiltration گیاه UF برای آب معدنی رودخانهوتغشای Ultrafiltration اندازه 4 اینچبشر
اگر سؤالی دارید یا می خواهید با جزئیات بیشتری در مورد نیازهای تصفیه فاضلاب خود بحث کنید ، لطفاً برای بحث در مورد تهیه با ما تماس بگیرید. ما متعهد هستیم که بهترین راه حل های تصفیه فاضلاب را در کلاس ارائه دهیم.
منابع
- جود ، س. (2006). کتاب MBR: اصول و کاربردهای بیوراکتورهای غشایی در آب و تصفیه فاضلاب. Elsevier
- Le - Clech ، P. ، Jefferson ، B. ، & Judd ، S. (2006). رسوب غشایی در بیوراکتورهای غشایی که در تصفیه فاضلاب استفاده می شود. مجله علوم غشای ، 284 (1 - 2) ، 17 - 53.
- Shin ، HS ، & Kang ، SG (2003). کنترل رسوب در بیوراکتورهای غشایی برای تصفیه فاضلاب. فناوری جدایی و تصفیه ، 30 (1 - 3) ، 171 - 183.