Piastra a membrana in lamiera piana

I moduli a membrana piana in carburo di silicio che progettiamo e produciamo sono unità di filtrazione modulari ed espandibili costituite da un guscio in plastica rinforzata con fibra di vetro e piastre a membrana piana.

Il modulo a membrana integra internamente i canali di produzione dell'acqua e può resistere all'alta pressione. I nostri moduli a membrana sono stati sottoposti a simulazioni fluidodinamiche CFD e test effettivi per ottenere le migliori prestazioni delle membrane ceramiche a lastra piana. Ciascun modulo a membrana standard contiene 2 canali di produzione d'acqua, con una capacità massima di produzione d'acqua fino a 1200 LMH (9 m³/H). Nessuno del guscio e dei componenti contiene alcun mentale, quindi può essere utilizzato nelle applicazioni più difficili prolungandone la durata. Inoltre, non sono necessari telai circostanti o collegamenti di tubi flessibili tra i moduli a membrana.

La piastra a membrana a lamiera piana è realizzata mediante sinterizzazione di polvere di carburo di silicio di elevata purezza ad alta temperatura ed è attualmente il materiale della membrana con la migliore idrofilia e capacità antinquinamento.

● La superficie della membrana con elevata carica negativa può garantire un'eccellente resistenza all'inquinamento in un ampio intervallo di pH;

● Condizioni operative ideali: quando l'aggiunta di PAC rende il pH inferiore a 6, la superficie della membrana può mantenere una carica negativa di -25~-30 millivolt, rendendo difficile la penetrazione del carbonio organico solubile e delle particelle di esopolimero trasparenti aderire alla superficie della membrana;

● È facile rimuovere dalla superficie della membrana le sostanze con carica negativa presenti nell'acqua, come batteri, alghe, MLSS, particelle esopolimeriche trasparenti e sostanze oleose.

★ Il materiale centrale in carburo di silicio ha una buona idrofilia, una maggiore porosità, un'eccellente capacità di recupero della pulizia e nessun timore di inquinamento da idrocarburi;

★ Il funzionamento ad alta produttività richiede una minore area di filtrazione e consente di risparmiare costi significativi;

★Ha buone prestazioni antinquinamento, è resistente alle fluttuazioni dell'ingresso dell'acqua e ha un flusso operativo stabile a lungo termine;

★Ha una buona stabilità chimica, resistenza agli acidi e agli alcali, forte resistenza agli ossidanti, resistenza alle alte temperature, resistenza alla dissoluzione organica, buona lavabilità e facile recupero del fondente dopo la pulizia;

★ Adatto per acqua di mare e altre applicazioni impegnative senza rischi di corrosione;

★ La completa modularità consente di modificare in qualsiasi momento il numero di moduli a membrana per torre a membrana per ottimizzare i costi del progetto o aumentare la capacità di elaborazione futura;

★ Il design più compatto: non è necessario creare condutture indipendenti per la produzione dell'acqua, il sistema a membrana è altamente integrato;

★Costi di investimento competitivi e ciclo di vita eccellente.

• Bioreattore a membrana
• Pretrattamento della dissalazione dell'acqua di mare
• Elevato standard di purificazione dell'acqua potabile
• Separazione solido-liquido di particelle inorganiche
• Concentrazione dei fanghi

Il metodo del bioreattore a membrana MBR per il trattamento delle acque reflue organiche urbane e industriali è stato ampiamente utilizzato nel trattamento delle acque reflue e nell'ingegneria dell'utilizzo delle risorse grazie alla sua elevata efficienza, risparmio energetico, nessun cambiamento di fase, nessun inquinamento secondario, buona qualità dell'acqua, ingombro ridotto e alto grado dell'automazione. Ha mostrato ampie prospettive di sviluppo.

MBR è l'abbreviazione di Membrane Bio Reactor, che si riferisce a un nuovo dispositivo di trattamento delle acque reflue che combina la tecnologia di separazione a membrana di ultrafiltrazione e microfiltrazione con i bioreattori nel trattamento delle acque reflue. Questo reattore combina i vantaggi della tecnologia di trattamento a membrana e della tecnologia di trattamento biologico. Come unità di separazione dell'acqua dei fanghi, i componenti della membrana di ultrafiltrazione possono sostituire completamente i serbatoi di sedimentazione secondaria. Sostituzione della tradizionale tecnologia di trattamento biologico con moduli a membrana nella vasca di sedimentazione secondaria terminale, mantenimento di un'elevata concentrazione di fanghi attivi nel bioreattore, aumento del carico organico del trattamento biologico, riduzione così dell'impronta degli impianti di trattamento delle acque reflue e riduzione della quantità di fanghi rimanenti mantenendo un basso carico di fanghi. Utilizza principalmente apparecchiature di separazione a membrana per intercettare i fanghi attivi e la materia organica molecolare di grandi dimensioni nell'acqua. La concentrazione di fanghi attivi (MLSS) nel sistema bioreattore a membrana può essere aumentata a 8000-10000 mg/L o anche superiore; L'età dei fanghi (SRT) può essere estesa fino a oltre 30 giorni.

Il bioreattore a membrana, grazie al suo efficace effetto di intercettazione, può trattenere i microrganismi con cicli di generazione più lunghi, ottenendo una profonda purificazione dei liquami. Allo stesso tempo, i batteri nitrificanti possono riprodursi completamente nel sistema e il loro effetto di nitrificazione è significativo, offrendo possibilità di rimozione profonda di fosforo e azoto.

• Tipi di membrane MBR

1. Membrana di separazione solido-liquido

Il bioreattore a membrana per la separazione solido-liquido è il tipo di bioreattore a membrana più ampiamente e profondamente studiato nel campo del trattamento delle acque. È una tecnologia di trattamento dell'acqua che utilizza il processo di separazione a membrana per sostituire la vasca di sedimentazione secondaria nel tradizionale processo a fanghi attivi.

Fa rifluire la materia organica solida nel reattore attraverso moduli a membrana e quindi scarica l'acqua organica trattata. I tipi di bioreattori con separazione a membrana possono essere classificati in base alla posizione dei componenti della membrana e dei bioreattori, inclusi bioreattori a membrana integrati, bioreattori a membrana separati e bioreattori a membrana compositi.

Nella tradizionale tecnologia di trattamento biologico delle acque reflue, la separazione dei fanghi e dell'acqua nella vasca di sedimentazione secondaria viene completata per gravità e la sua efficienza di separazione dipende dalle prestazioni di sedimentazione dei fanghi attivi. Migliori sono le prestazioni di sedimentazione, maggiore è l'efficienza di separazione dei fanghi e dell'acqua.

La proprietà di sedimentazione dei fanghi dipende dalle condizioni operative del serbatoio di aerazione e il miglioramento della proprietà di sedimentazione dei fanghi richiede un controllo rigoroso delle condizioni operative del serbatoio di aerazione, il che limita l'applicabilità di questo metodo.

A causa della necessità di separazione solido-liquido nel serbatoio di sedimentazione secondaria, i fanghi nel serbatoio di aerazione non possono mantenere una concentrazione elevata, generalmente intorno a 1,5-3,5 g/L, il che limita la velocità della reazione biochimica.

Il tempo di ritenzione idraulica (HRT) e l'età dei fanghi (SRT) sono interdipendenti e l'aumento del carico volumetrico e la riduzione del carico dei fanghi spesso creano una contraddizione. Il sistema genera inoltre una grande quantità di fanghi residui durante il funzionamento e i costi di smaltimento rappresentano dal 25% al ​​40% dei costi operativi dell'impianto di trattamento delle acque reflue.

Per quanto riguarda le questioni di cui sopra:

MBR combina la tecnologia di separazione a membrana nell'ingegneria della separazione con la tradizionale tecnologia di trattamento biologico delle acque reflue, migliorando notevolmente l'efficienza della separazione solido-liquido;

Inoltre, grazie all'aumento della concentrazione dei fanghi attivi nella vasca di aerazione e alla comparsa di batteri specifici (soprattutto gruppi batterici dominanti) nei fanghi, la velocità di reazione biochimica è stata migliorata;

Allo stesso tempo, riducendo il rapporto F/M per ridurre la quantità di fanghi in eccesso generati (fino a zero), sono stati sostanzialmente risolti molti importanti problemi esistenti nei tradizionali processi a fanghi attivi.

2. Membrana di aerazione

Il bioreattore a membrana di aerazione (AMBR) utilizza membrane dense e traspiranti (come membrane in gomma siliconica) o membrane microporose (come membrane polimeriche idrofobiche), con componenti a piastre o a fibra cava, per ottenere un'aerazione priva di bolle nel bioreattore mantenendo la pressione parziale del gas al di sotto della punto di bolla.

La caratteristica di questo processo è quella di migliorare il tempo di contatto e l'efficienza di trasferimento dell'ossigeno, il che favorisce il controllo del processo di aerazione e non è influenzato dai fattori relativi alla dimensione delle bolle e al tempo di permanenza nell'aerazione tradizionale.

3. Membrana di estrazione

Bioreattore a membrana di estrazione, noto anche come EMBR (Extractive Membrane Bioreactor).

A causa dell'elevata acidità o della presenza di sostanze tossiche per gli organismi, alcune acque reflue industriali non devono essere trattate mediante contatto diretto con microrganismi;

Quando nelle acque reflue sono presenti sostanze tossiche volatili, se vengono utilizzati i tradizionali processi di trattamento biologico aerobico, gli inquinanti tendono ad evaporare con il flusso d'aria di aerazione, con conseguente strippaggio del gas. Ciò non solo porta a effetti di trattamento instabili, ma provoca anche inquinamento atmosferico.

Per affrontare queste sfide tecniche, lo studioso britannico Livingston ha ricercato e sviluppato l’EMB. Le acque reflue e i fanghi attivi sono separati da una membrana e le acque reflue scorrono all'interno della membrana, mentre i fanghi attivi contenenti alcuni batteri specializzati fluiscono all'esterno della membrana. Le acque reflue non entrano in contatto diretto con i microrganismi e gli inquinanti organici possono essere degradati selettivamente dai microrganismi dall'altra parte attraverso la membrana.

A causa della natura indipendente delle unità del bioreattore e delle unità di circolazione delle acque reflue su entrambi i lati della membrana di estrazione, il flusso d'acqua di ciascuna unità ha poca influenza reciproca. I nutrienti e le condizioni di vita microbica nel bioreattore non sono influenzati dalla qualità delle acque reflue, con conseguente efficienza stabile del trattamento dell'acqua.

• Metodo di combinazione della membrana MBR

In base alla combinazione di componenti di membrana e bioreattori, i bioreattori a membrana possono essere suddivisi in tre tipi fondamentali: separati, integrati e compositi. (Le discussioni seguenti riguardano tutte i bioreattori a membrana di separazione solido-liquido)

1. Tipo diviso

Separare il modulo a membrana dal bioreattore.

Il liquido miscelato nel bioreattore viene pressurizzato dalla pompa di circolazione e inviato all'estremità di filtrazione del modulo a membrana. Sotto pressione, il liquido presente nel miscelato attraversa la membrana e diventa l'acqua trattata dell'impianto; Sostanze solide, sostanze molecolari di grandi dimensioni, ecc. vengono intrappolate dalla membrana e refluiscono nel bioreattore con la soluzione concentrata.

2. Tipo integrato

Posizionare il modulo a membrana all'interno del bioreattore. L'acqua in ingresso entra nel bioreattore a membrana, dove la maggior parte degli inquinanti vengono rimossi dai fanghi attivi presenti nella soluzione miscelata, e poi filtrati dalla membrana sotto pressione esterna.

Questa forma di bioreattore a membrana elimina la necessità di un sistema di circolazione del liquido misto e si basa sull'aspirazione dell'acqua, con un conseguente consumo energetico relativamente basso; Occupa più spazio ed è più compatto di un tipo separato e negli ultimi anni ha ricevuto un'attenzione particolare nel campo del trattamento delle acque.

Tuttavia, il flusso della membrana è generalmente relativamente basso, rendendola soggetta a incrostazioni della membrana e difficile da pulire e sostituire dopo l'incrostazione.

3. Tipo composito

Formalmente appartiene anche ad un bioreattore a membrana integrato, con la differenza che l'aggiunta di riempitivi all'interno del bioreattore forma un bioreattore a membrana composito, che altera alcune caratteristiche del reattore.

4. Processo di combinazione

Per ottenere un migliore effetto di purificazione delle acque reflue, il processo biochimico e il processo MBR vengono spesso combinati in un nuovo sistema.

Rispetto a molti processi tradizionali di trattamento biologico dell’acqua, l’MBR presenta i seguenti vantaggi principali:

1. Alta qualità e qualità stabile dell'acqua effluente

Grazie all'efficiente effetto di separazione della membrana, l'efficienza di separazione è molto migliore di quella dei tradizionali serbatoi di sedimentazione. L'effluente trattato è estremamente limpido, con solidi sospesi e torbidità prossima allo zero. Batteri e virus vengono notevolmente rimossi e la qualità degli effluenti è migliore rispetto allo standard di qualità dell'acqua domestica varia emesso dal Ministero delle Costruzioni (CJ25.189). Può essere riutilizzata direttamente come acqua comunale mista non potabile.

Allo stesso tempo, la separazione tramite membrana intercetta completamente anche i microrganismi nel bioreattore, consentendo al sistema di mantenere un'elevata concentrazione di microrganismi. Ciò non solo migliora l'efficienza complessiva di rimozione degli inquinanti da parte del dispositivo di reazione, ma garantisce anche una buona qualità dell'effluente. Allo stesso tempo, il reattore ha una buona adattabilità ai vari cambiamenti nel carico in ingresso (qualità e quantità dell'acqua), è resistente ai carichi d'urto e può ottenere stabilmente una qualità di effluente di alta qualità.

2. Bassa produzione di fanghi di supero

Questo processo può funzionare con un carico di volume elevato e un carico basso di fanghi, con una bassa produzione di fanghi residui (teoricamente ottenendo uno scarico di fanghi pari a zero), riducendo i costi di trattamento dei fanghi.

3. Ingombro ridotto, non limitato dalla posizione di installazione

Il bioreattore è in grado di mantenere un'elevata concentrazione di biomassa microbica, con un elevato carico volumetrico sul dispositivo di trattamento e un ampio ingombro, con conseguenti notevoli risparmi sui costi; Questo processo è semplice, compatto nella struttura e occupa una piccola area. Non è limitato dal luogo di installazione ed è adatto ad ogni occasione. Può essere trasformato in tipi terrestri, semisotterranei e sotterranei.

4. Può rimuovere l'azoto ammoniacale e la materia organica difficile da degradare

Grazie alla completa intercettazione dei microrganismi nel bioreattore, facilita la ritenzione e la crescita di microrganismi a proliferazione lenta come i batteri nitrificanti, migliorando così l'efficienza di nitrificazione del sistema. Allo stesso tempo, può aumentare il tempo di ritenzione idraulica di alcuni composti organici recalcitranti nel sistema, il che è utile per migliorare l'efficienza di degradazione dei composti organici recalcitranti.

5. Funzionamento e gestione convenienti, controllo automatico facile da ottenere

Questo processo consente di ottenere la completa separazione del tempo di ritenzione idraulica (HRT) e del tempo di ritenzione dei fanghi (SRT), rendendo il controllo operativo più flessibile e stabile. Si tratta di una nuova tecnologia facile da implementare nel trattamento delle acque reflue e in grado di ottenere il controllo automatico del microcomputer, rendendo più conveniente la gestione delle operazioni.

6. Facile da trasformare dall'artigianato tradizionale

Questo processo può fungere da unità di trattamento profondo per i tradizionali processi di trattamento delle acque reflue e ha ampie prospettive di applicazione in aree come il trattamento profondo degli effluenti provenienti dagli impianti di trattamento delle acque reflue secondarie urbane (ottenendo così il riutilizzo su larga scala delle acque reflue urbane).

Anche i bioreattori a membrana presentano alcune carenze. Si manifesta principalmente nei seguenti aspetti:

(1) Costo elevato della membrana: ciò si traduce in maggiori investimenti infrastrutturali per i bioreattori a membrana rispetto ai tradizionali processi di trattamento delle acque reflue.

(2) La membrana è soggetta a contaminazione: causando disagi al funzionamento e alla gestione.

(3) Elevato consumo energetico

In primo luogo, il processo di separazione dell'acqua dei fanghi MBR deve mantenere una certa pressione di azionamento della membrana; In secondo luogo, la concentrazione di MLSS nel serbatoio MBR è molto elevata e, per mantenere una velocità di trasferimento di ossigeno sufficiente, è necessario aumentare l'intensità di aerazione; Per aumentare il flusso della membrana e ridurne l'incrostazione, è necessario aumentare la portata e lavare la superficie della membrana, con conseguente maggiore consumo energetico dell'MBR rispetto ai tradizionali processi di trattamento biologico.

La membrana può essere preparata da vari materiali, inclusa la fase liquida, la fase solida e persino la fase gassosa. La stragrande maggioranza delle membrane di separazione attualmente in uso sono membrane in fase solida. A seconda delle diverse dimensioni dei pori, può essere suddivisa in membrane di microfiltrazione, membrane di ultrafiltrazione, membrane di nanofiltrazione e membrane ad osmosi inversa; Secondo i diversi materiali, può essere suddiviso in membrane inorganiche e membrane organiche. Le membrane inorganiche sono principalmente membrane di grado microfiltrazione. La membrana può essere omogenea o eterogenea e può essere carica o elettricamente neutra. Le membrane ampiamente utilizzate nel trattamento delle acque reflue sono principalmente membrane asimmetriche allo stato solido preparate con materiali polimerici organici.

1. Criteri di classificazione e classificazione delle membrane

1) Materiale della membrana

① Materiali in film organico polimerico: poliolefina, polietilene, poliacrilonitrile, polisulfone, poliammide aromatica, fluoropolimero, ecc.

Le membrane organiche hanno costi relativamente bassi, sono poco costose, hanno processi di produzione maturi, diverse dimensioni e forme dei pori e sono ampiamente utilizzate. Tuttavia, sono soggetti a inquinamento durante il funzionamento, hanno una bassa resistenza e una vita utile breve.

② Membrana inorganica: è un tipo di membrana allo stato solido che è una membrana semipermeabile costituita da materiali inorganici come metalli, ossidi metallici, ceramica, vetro poroso, zeoliti, materiali polimerici inorganici, ecc. Le membrane inorganiche attualmente utilizzate nell'MBR sono per lo più membrane ceramiche.

2) Dimensione dei pori della membrana

Le membrane comunemente utilizzate nel processo MBR sono membrane di microfiltrazione (MF) e ultrafiltrazione (UF), per lo più con una dimensione dei pori di 0.1-0,4 μ m, sufficiente per il tipo di separazione solido-liquido reattori a membrana. I materiali polimerici comunemente usati per le membrane di microfiltrazione includono policarbonato, estere di cellulosa, fluoruro di polivinilidene, polisulfone, politetrafluoroetilene, cloruro di polivinile, polieterimmide, polipropilene, polietereterchetone, poliammide, ecc.

L'ultrafiltrazione utilizza comunemente polietersulfone polimerico (PES), poliammide, poliacrilonitrile (PAN), polivinilidene fluoruro, estere di cellulosa, poliimmide, polieterammide, ecc.

In order to facilitate industrial production and installation, improve membrane efficiency, and achieve maximum membrane area per unit volume, membrane modules are usually assembled in a basic unit equipment in some form, and under a certain driving force, complete the separation of various components in the mixed liquid. This type of device is called a membrane module. There are five commonly used forms of membrane modules in industry: plate frame type, spiral coil type, circular tube type, hollow fiber type, and capillary tube type. The first two use flat film, while the latter three use tubular film. Circular tube membrane diameter>10mm; Tipo capillare 0,5~10,0 mm.

2. Moduli di membrana comuni si formano nel processo MBR

1) Tipo con telaio in lamiera

Il processo MBR è la prima applicazione di un modulo a membrana, che assomiglia a una normale filtropressa a piastre e telaio.

Vantaggi: fabbricazione e assemblaggio semplici, funzionamento semplice, manutenzione e pulizia facili. Svantaggi: tenuta complessa, elevata perdita di pressione e bassa densità di imballaggio.

2) Tipo a tubo tondo

Composto da membrana e supporto membrana, presenta due modalità di funzionamento: tipo a pressione interna e tipo a pressione esterna. In pratica viene spesso utilizzato il tipo a pressione interna, dove l'acqua in ingresso fluisce dall'interno del tubo e il permeato esce dall'esterno del tubo. Il diametro della membrana è compreso tra 6-24mm.

Vantaggi: il materiale liquido può controllare il flusso turbolento, non si blocca facilmente, è facile da pulire e presenta una bassa perdita di pressione.

Svantaggio: bassa densità di imballaggio.

3) Tipo a fibra cava

Il diametro esterno è generalmente 40-250um e il diametro interno è 25-42 μ m. Nell'MBR, i componenti vengono spesso inseriti direttamente nel reattore senza la necessità di recipienti a pressione, formando un bioreattore a membrana immersa. Generalmente, è un componente della membrana a pressione esterna.

4) Membrana cilindrica a fibra cava

Vantaggi: elevata resistenza alla compressione, non facilmente deformabile, nessuna necessità di materiali di supporto; Alta densità di imballaggio; Costo relativamente basso; È possibile utilizzare membrane a fibra cava di nylon a lunga durata con proprietà fisiche e chimiche stabili e bassa adattabilità all'acqua.

Svantaggi: La sensibilità all'intasamento, all'inquinamento e alla polarizzazione della concentrazione ha un impatto significativo sulle prestazioni di separazione della membrana.

5) Tipo con bobina a spirale

Il tipo a rotolo a spirale, abbreviato come tipo a rotolo, è composto principalmente da materiale di supporto poroso, con membrane su entrambi i lati e sigillato su tre lati. Il bordo aperto è collegato in modo sigillato ad un tubo poroso centrale di raccolta dell'acqua prodotta. Uno strato di materiale distanziatore a rete viene posizionato sul lato dell'acqua non depurata all'esterno del sacco a membrana. Il sacchetto della membrana e il distanziatore vengono impilati in sequenza e arrotolati strettamente attorno al tubo centrale di raccolta dell'acqua per formare un rotolo di membrana. Viene quindi caricato in un recipiente a pressione cilindrico per produrre un componente della membrana a rotolo a spirale. I vantaggi del componente della membrana del tipo a rullo a spirale sono l'elevata densità di impaccamento della membrana; La struttura di supporto della membrana è semplice; Polarizzazione a bassa concentrazione; Facile regolazione dello stato del flusso della superficie della membrana.

Svantaggi: Il tubo centrale è soggetto a perdite; L'area di collegamento tra la membrana e il materiale di supporto è soggetta a rottura e perdite della membrana; Difficoltà nell'installazione e sostituzione delle membrane.

1. Fornire un supporto meccanico sufficiente per la membrana, garantire canali di flusso regolari ed eliminare gli angoli morti e le aree di acqua stagnante;

2. Basso consumo energetico, minimizzazione della polarizzazione della concentrazione, miglioramento dell'efficienza di separazione e riduzione dell'incrostazione della membrana;

3. La massima densità di imballaggio possibile, facilità di installazione, pulizia e sostituzione;

4. Ha sufficiente resistenza meccanica, stabilità chimica e termica.

La selezione dei componenti della membrana dovrebbe considerare in modo esaustivo il costo, la densità di imballaggio, gli scenari applicativi, i processi del sistema, l'imbrattamento e la pulizia della membrana e la durata di servizio.

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