Quando la pressione transmembrana (TMP) aumenta rapidamente e gli intervalli di pulizia si accorciano, la reazione immediata è spesso quella di incolpare la membrana stessa. Tuttavia, la membrana è semplicemente l’interfaccia finale dove si manifestano le incrostazioni; i contaminanti si accumulano durante le fasi di pretrattamento, liquore misto e operativo prima di intasare definitivamente la superficie della membrana.
Caratteristiche del liquore misto · Flusso operativo
Idraulica di aerazione · Parametri di pulizia
I. Innanzitutto, identificare il tipo di resistenza
La resistenza operativa dell'MBR può essere generalmente classificata in incrostazioni reversibili, incrostazioni che richiedono pulizia di manutenzione per la rimozione e incrostazioni irreversibili accumulate a lungo termine. Gli accumuli di fango sciolti sulla superficie della membrana possono spesso essere alleviati interrompendo l'aspirazione, l'aerazione, il lavaggio o il controlavaggio; al contrario, l’adsorbimento organico, l’ostruzione dei pori e le incrostazioni inorganiche richiedono una pulizia chimica mirata.
Se il recupero del flusso diminuisce dopo ciascun ciclo di pulizia o se le prestazioni si deteriorano rapidamente dopo il recupero, il problema si estende oltre l'accumulo temporaneo di fanghi sulla superficie della membrana. La pulizia rimuove temporaneamente i sintomi ma non elimina le condizioni sottostanti che causano le incrostazioni.
È inoltre fondamentale distinguere tra l'effettiva resistenza della membrana e gli artefatti del sistema: la deriva del sensore di pressione, le imprecisioni del flussometro del permeato, le fluttuazioni dei livelli del liquido nel serbatoio della membrana e lo stato anomalo della valvola possono tutti creare l'impressione di un improvviso peggioramento del TMP o della permeabilità.
Punto di partenza diagnostico|Concentrarsi sull'entità del recupero e sulla durata del mantenimento delle prestazioni dopo la pulizia, piuttosto che solo sul TMP il giorno della pulizia.
II. Gran parte delle incrostazioni sulla membrana hanno origine nel liquore misto
Le sostanze polimeriche extracellulari (EPS), i prodotti microbici solubili (SMP), i colloidi e le particelle fini all'interno del liquido miscelato formano facilmente strati appiccicosi o penetrano nei pori della membrana. Il grasso influente, i tensioattivi, l'elevata salinità e le sostanze organiche recalcitranti alterano la struttura dei fiocchi e la viscosità; nel frattempo, improvvisi cambiamenti di carico, condizioni anossiche, squilibri di nutrienti o invecchiamento dei fanghi possono indurre i microrganismi a rilasciare maggiori quantità di sostanze appiccicose.
L'elevata concentrazione di solidi sospesi nel liquore misto (MLSS) non porta necessariamente all'intasamento della membrana; tuttavia, quando coincidono elevata viscosità, fiocchi fini, scarsa sedimentabilità e sostanze organiche appiccicose, il trasferimento di massa sulla superficie della membrana e l'efficacia del lavaggio con aria-acqua vengono compromessi. Mentre il serbatoio a membrana rivela il risultato finale delle incrostazioni, le cause profonde spesso hanno origine nel serbatoio biochimico.
III. Una maggiore aerazione non significa necessariamente maggiore sicurezza
L'aerazione mediante lavaggio della membrana ha lo scopo di agitare le fibre della membrana e disgregare lo strato di fango; tuttavia, la sua efficacia dipende dalla distribuzione uniforme dell'aria, dai percorsi delle bolle, dalla disposizione dei moduli della membrana e dalla reologia del liquore misto. Se i tubi di aerazione sono intasati o si verifica una canalizzazione localizzata del flusso, zone specifiche della membrana potrebbero non avere un efficace lavaggio, anche se il flusso d'aria totale sembra sufficiente.
L’aumento indiscriminato del flusso d’aria non solo spreca energia ma può anche frantumare i fiocchi, generando particelle fini e sostanze solubili che di fatto aggravano l’ostruzione e l’adesione dei pori. Invece di massimizzare semplicemente la frequenza del ventilatore, è necessario ispezionare il flusso d'aria dei rami, la pressione, le condizioni dell'aeratore e la circolazione del serbatoio a membrana per garantire un efficace taglio dell'aria-acqua.
IV. I cicli di flusso e aspirazione/pausa determinano se la membrana ha la possibilità di riprendersi
Il flusso di progetto non è un valore fisso che può essere mantenuto indefinitamente in tutte le condizioni operative. I limiti operativi critici si spostano in caso di basse temperature, cambiamenti improvvisi nella qualità dell'affluente, aumento della viscosità del liquore misto o deterioramento delle condizioni idrauliche nel serbatoio a membrana. Continuare l'aspirazione alle velocità di flusso di picco in queste condizioni causerà un rapido aumento della pressione transmembrana (TMP).
Cicli di aspirazione/pausa adeguati, funzionamento in gruppo e riduzione dei picchi consentono di rimuovere gli strati di incrostazioni sciolti durante le fasi di pausa e aerazione. Il monitoraggio dovrebbe includere il flusso di membrana corretto per la temperatura, il tasso di aumento del TMP, la produzione di permeato e la frequenza di pulizia. La velocità con cui il TMP si deteriora quotidianamente è più critica del valore assoluto del TMP in un dato giorno.
V. Perché l'efficacia della pulizia può diminuire nel tempo
I detergenti devono essere adatti al tipo specifico di incrostazione. Le incrostazioni organiche, la melma biologica e le incrostazioni inorganiche richiedono condizioni chimiche diverse; l'efficacia è influenzata dalla concentrazione, dal pH, dalla temperatura, dal tempo di contatto e dalla degradazione dei principi attivi. Anche con soluzioni detergenti altamente concentrate, i risultati potrebbero essere trascurabili se le sostanze chimiche non riescono a raggiungere le aree sporche-ad esempio, a causa dell'accumulo di fibre nella membrana o di un pesante accumulo di fanghi.
Un'eccessiva frequenza di pulizia o condizioni eccessivamente aggressive possono accelerare l'invecchiamento del materiale della membrana e danneggiare le guarnizioni, aumentando al tempo stesso i tempi di inattività e il consumo di prodotti chimici. Dovrebbe essere registrato il recupero della permeabilità normalizzata prima e dopo ogni pulizia; i dati dovrebbero essere utilizzati per determinare se la pulizia di manutenzione o la pulizia riparativa è sufficiente o se è necessaria un'ispezione off-line.
Il punto fondamentale della pulizia: innanzitutto identificare se le incrostazioni sono principalmente organiche, inorganiche o fanghi-provenienti da residui, quindi selezionare i detergenti e l'intensità appropriati. 6. Seguire questa sequenza di risoluzione dei problemi per evitare inutili sforzi
Inizia verificando la strumentazione e i calcoli: controlla l'affidabilità delle letture di TMP, livello del liquido, portata e compensazione della temperatura. Successivamente, esaminare i parametri operativi: flusso effettivo, cicli di filtrazione/rilassamento e durata dei periodi di controlavaggio e di flusso di picco. Quindi, ispezionare l'idraulica del serbatoio a membrana: verificare l'aerazione irregolare, l'aggrovigliamento delle fibre della membrana e le zone morte nella circolazione dei fanghi.
Successivamente, rivolgi la tua attenzione al sistema biochimico e al pretrattamento: valuta MLSS, viscosità, dimensione dei fiocchi, indicatori EPS/SMP e presenza di grasso, fibre, sabbia fine, prodotti chimici residui o carichi d'urto. Infine, valutare l'integrità del modulo a membrana, le incrostazioni irreversibili e la durata residua. Seguendo la sequenza corretta-passando dai dati all'idraulica e dal liquido misto alla membrana stessa-eviti uno scenario in cui la pulizia diventa un ciclo infinito di "lotta antincendio".
Conclusione
Quando un sistema MBR diventa sempre più intasato nonostante le ripetute pulizie, raramente il problema è un improvviso deterioramento delle membrane stesse; piuttosto, il tasso di accumulo delle incrostazioni supera costantemente il tasso di recupero ottenuto attraverso la pulizia. La superficie della membrana funge semplicemente da schermo per visualizzare i problemi del sistema sottostante. Solo analizzando insieme il flusso, l'aerazione, le caratteristiche del liquore misto, il pretrattamento e la pulizia è possibile identificare i veri punti di controllo necessari per riportare il sistema da uno stato di frequenti riparazioni di emergenza a un funzionamento prevedibile e stabile.
