Placa de membrana de folha plana

Os módulos de membrana de folha plana de carboneto de silício que projetamos e produzimos são unidades de filtração modulares e expansíveis que consistem em um invólucro de plástico reforçado com fibra de vidro e placas de membrana de folha plana.

O módulo de membrana integra canais de produção de água internamente e pode suportar alta pressão. Nossos módulos de membrana foram submetidos a simulações de mecânica de fluidos CFD e testes reais para alcançar o melhor desempenho de membranas cerâmicas de chapa plana. Cada módulo de membrana padrão contém 2 canais de produção de água, com capacidade máxima de produção de água de até 1200LMH (9m³/h). Nenhum dos componentes e do invólucro contém nenhum elemento mental, portanto pode ser usado nas aplicações mais severas e, ao mesmo tempo, prolongar sua vida útil. Além disso, não há necessidade de estruturas circundantes ou conexões de mangueira entre módulos de membrana.

A placa de membrana de folha plana é feita por sinterização de pó de carboneto de silício de alta pureza em alta temperatura e é atualmente o material de membrana com melhor hidrofilicidade e capacidade antipoluição.

● A superfície da membrana com alta carga negativa pode garantir excelente resistência à poluição em uma ampla faixa de pH;

● Condições operacionais ideais - quando a adição de PAC torna o pH inferior a 6, a superfície da membrana pode manter uma carga negativa de -25~-30 milivolts, dificultando a passagem de partículas de carbono orgânico solúvel e de exopolímero transparente. aderir à superfície da membrana;

● É fácil remover substâncias carregadas negativamente na água da superfície da membrana, como bactérias, algas, MLSS, partículas transparentes de exopolímero e substâncias oleosas.

★ O material do núcleo, carboneto de silício, possui boa hidrofilicidade, maior porosidade, excelente capacidade de recuperação de limpeza e não tem medo de poluição por óleo;

★ A operação de alto rendimento requer menos área de filtração e economiza custos significativos;

★ Possui bom desempenho antipoluição, é resistente às flutuações na entrada de água e possui fluxo operacional estável de longo prazo;

★ Possui boa estabilidade química, resistência a ácidos e álcalis, forte resistência a oxidantes, resistência a altas temperaturas, resistência à dissolução orgânica, boa lavabilidade e fácil recuperação de fluxo após a limpeza;

★ Adequado para água do mar e outras aplicações desafiadoras sem riscos de corrosão;

★ A modularidade total permite que o número de módulos de membrana por torre de membrana seja alterado a qualquer momento para otimizar os custos do projeto ou aumentar a capacidade de processamento futura;

★ O design mais compacto - não há necessidade de instalar tubulações independentes de produção de água, o sistema de membrana é altamente integrado;

★Custo de investimento competitivo e excelente ciclo de vida.

• Biorreator de membrana
• Pré-tratamento da dessalinização da água do mar
• Purificação de água potável de alto padrão
• Separação sólido-líquido de partículas inorgânicas
• Concentração de lama

O método de biorreator de membrana MBR para tratamento de águas residuais orgânicas urbanas e industriais tem sido amplamente utilizado no tratamento de esgoto e engenharia de utilização de recursos devido à sua alta eficiência, economia de energia, sem mudança de fase, sem poluição secundária, boa qualidade da água, pegada pequena e alto grau de automação. Mostrou amplas perspectivas de desenvolvimento.

MBR é a abreviatura de Membrane Bio Reactor, que se refere a um novo dispositivo de tratamento de esgoto que combina tecnologia de separação por membrana de ultrafiltração e microfiltração com biorreatores no tratamento de esgoto. Este reator combina as vantagens da tecnologia de tratamento por membrana e da tecnologia de tratamento biológico. Como unidade de separação de lodo e água, os componentes da membrana de ultrafiltração podem substituir completamente os tanques de sedimentação secundários. Substituição da tecnologia tradicional de tratamento biológico por módulos de membrana no tanque de sedimentação secundário terminal, mantendo uma alta concentração de lodo ativado no biorreator, aumentando a carga orgânica do tratamento biológico, reduzindo assim a pegada das instalações de tratamento de esgoto e reduzindo a quantidade de lodo restante mantendo uma baixa carga de lodo. Utilizando principalmente equipamentos de separação por membrana para interceptar lodo ativado e matéria orgânica de grande peso molecular na água. A concentração de lodo ativado (MLSS) no sistema de biorreator de membrana pode ser aumentada para 8000-10000 mg/L, ou até mais; A idade do lodo (SRT) pode ser estendida para mais de 30 dias.

O biorreator de membrana, devido ao seu eficaz efeito de interceptação, pode reter microrganismos com ciclos de geração mais longos, conseguindo uma purificação profunda do esgoto. Ao mesmo tempo, as bactérias nitrificantes podem reproduzir-se completamente no sistema, e o seu efeito de nitrificação é significativo, proporcionando possibilidades de remoção profunda de fósforo e azoto.

• Tipos de membranas MBR

1. Membrana de separação sólido-líquido

O biorreator de membrana de separação sólido-líquido é o tipo de biorreator de membrana mais amplamente e profundamente estudado na área de tratamento de água. É uma tecnologia de tratamento de água que utiliza processo de separação por membranas para substituir o tanque de sedimentação secundário no processo tradicional de lodo ativado.

Ele refluxa matéria orgânica sólida para o reator através de módulos de membrana e depois descarrega a água orgânica tratada. Os tipos de biorreatores de separação por membrana podem ser classificados de acordo com a posição dos componentes da membrana e biorreatores, incluindo biorreatores de membrana integrados, biorreatores de membrana separados e biorreatores de membrana composta.

Na tecnologia tradicional de tratamento biológico de águas residuais, a separação do lodo e da água no tanque de sedimentação secundário é completada por gravidade, e sua eficiência de separação depende do desempenho de sedimentação do lodo ativado. Quanto melhor for o desempenho de decantação, maior será a eficiência de separação de lodo e água.

A propriedade de sedimentação do lodo depende das condições de operação do tanque de aeração, e melhorar a propriedade de sedimentação do lodo requer um controle rigoroso das condições de operação do tanque de aeração, o que limita a aplicabilidade deste método.

Devido à exigência de separação sólido-líquido no tanque de sedimentação secundário, o lodo no tanque de aeração não consegue manter uma concentração elevada, geralmente em torno de 1,5-3,5g/L, o que limita a taxa de reação bioquímica.

O tempo de retenção hidráulica (TRH) e a idade do lodo (SRT) são interdependentes, e o aumento da carga volumétrica e a redução da carga de lodo muitas vezes criam uma contradição. O sistema também gera grande quantidade de lodo residual durante a operação, e seu custo de disposição representa de 25% a 40% do custo operacional da estação de tratamento de esgoto.

Em relação às questões acima:

A MBR combina a tecnologia de separação por membrana em engenharia de separação com a tecnologia tradicional de tratamento biológico de águas residuais, melhorando significativamente a eficiência da separação sólido-líquido;

E devido ao aumento da concentração de lodo ativado no tanque de aeração e ao surgimento de bactérias específicas (especialmente grupos bacterianos dominantes) no lodo, a taxa de reação bioquímica foi melhorada;

Ao mesmo tempo, ao reduzir a relação F/M para reduzir a quantidade de lodo em excesso gerado (até mesmo para zero), muitos problemas importantes existentes nos processos tradicionais de lodo ativado foram basicamente resolvidos.

2. Membrana de aeração

O biorreator de membrana de aeração (AMBR) usa membranas densas respiráveis ​​(como membranas de borracha de silicone) ou membranas microporosas (como membranas de polímero hidrofóbico), com placas ou componentes de fibra oca, para obter aeração livre de bolhas no biorreator enquanto mantém a pressão parcial do gás abaixo do ponto de bolha.

A característica deste processo é melhorar o tempo de contato e a eficiência da transferência de oxigênio, o que favorece o controle do processo de aeração e não é afetado pelos fatores tamanho da bolha e tempo de residência na aeração tradicional.

3. Membrana de extração

Biorreator de membrana de extração, também conhecido como EMBR (Extractive Membrane Bioreactor).

Devido à elevada acidez ou à presença de substâncias tóxicas aos organismos, algumas águas residuais industriais não devem ser tratadas por contacto direto com microrganismos;

Quando substâncias tóxicas voláteis estão presentes nas águas residuais, se forem utilizados processos tradicionais de tratamento biológico aeróbico, os poluentes tendem a evaporar com o fluxo de ar de aeração, resultando na remoção do gás. Isto não só leva a efeitos de tratamento instáveis, mas também causa poluição do ar.

Para enfrentar estes desafios técnicos, o estudioso britânico Livingston pesquisou e desenvolveu o EMB. As águas residuais e o lodo ativado são separados por uma membrana, e as águas residuais fluem dentro da membrana, enquanto o lodo ativado contendo certas bactérias especializadas flui para fora da membrana. As águas residuais não entram em contato direto com microorganismos e os poluentes orgânicos podem ser degradados seletivamente por microorganismos do outro lado através da membrana.

Devido à natureza independente das unidades de biorreatores e das unidades de circulação de águas residuais em ambos os lados da membrana de extração, o fluxo de água de cada unidade tem pouca influência um sobre o outro. Os nutrientes e as condições de vida microbiana no biorreator não são afetados pela qualidade das águas residuais, resultando em uma eficiência estável do tratamento da água.

• Método de combinação de membrana MBR

De acordo com a combinação de componentes de membrana e biorreatores, os biorreatores de membrana podem ser divididos em três tipos básicos: separados, integrados e compostos. (As discussões a seguir são sobre biorreatores de membrana de separação sólido-líquido)

1. Tipo de divisão

Separe o módulo de membrana do biorreator.

O líquido misturado no biorreator é pressurizado pela bomba de circulação e enviado para a extremidade de filtração do módulo de membrana. Sob pressão, o líquido misturado passa pela membrana e se torna a água tratada do sistema; Substâncias sólidas, substâncias moleculares grandes, etc. são retidas pela membrana e refluem de volta para o biorreator com a solução concentrada.

2. Tipo integrado

Coloque o módulo de membrana dentro do biorreator. A água que entra entra no biorreator de membrana, onde a maioria dos poluentes é removida pelo lodo ativado na solução mista e depois filtrada pela membrana sob pressão externa.

Esta forma de biorreator de membrana elimina a necessidade de um sistema de circulação de líquidos mistos e depende da sucção de água, resultando em consumo de energia relativamente baixo; Ocupa mais espaço e é mais compacto que um tipo separado, e tem recebido atenção especial na área de tratamento de água nos últimos anos.

No entanto, o fluxo da membrana é geralmente relativamente baixo, tornando-a propensa a incrustações na membrana e difícil de limpar e substituir após a incrustação.

3. Tipo composto

Formalmente, também pertence a um biorreator de membrana integrado, com a diferença de adicionar cargas dentro do biorreator para formar um biorreator de membrana compósito, o que altera certas características do reator.

4. Processo de combinação

A fim de obter um melhor efeito de purificação das águas residuais, o processo bioquímico e o processo MBR são frequentemente combinados em um novo sistema.

Comparado com muitos processos tradicionais de tratamento biológico de água, o MBR tem as seguintes vantagens principais:

1. Qualidade de água de efluentes estável e de alta qualidade

Devido ao efeito de separação eficiente da membrana, a eficiência de separação é muito melhor do que a dos tanques de sedimentação tradicionais. O efluente tratado é extremamente límpido, com sólidos em suspensão e turbidez próxima de zero. Bactérias e vírus são amplamente removidos e a qualidade do efluente é melhor do que o padrão de qualidade da água doméstica diversa emitido pelo Ministério da Construção (CJ25.189). Pode ser reutilizado diretamente como água diversa municipal não potável.

Ao mesmo tempo, a separação por membrana também intercepta completamente os microrganismos no biorreator, permitindo que o sistema mantenha uma alta concentração de microrganismos. Isto não só melhora a eficiência global de remoção de poluentes pelo dispositivo de reação, mas também garante uma boa qualidade do efluente. Ao mesmo tempo, o reator tem boa adaptabilidade a diversas mudanças na carga de entrada (qualidade e quantidade da água), é resistente a cargas de choque e pode obter de forma estável efluentes de alta qualidade.

2. Baixa produção de lodo excedente

Este processo pode operar sob carga de alto volume e baixa carga de lodo, com baixa produção de lodo residual (alcançando teoricamente zero descarga de lodo), reduzindo os custos de tratamento de lodo.

3. Pegada pequena, não limitada pelo local de configuração

O biorreator pode manter uma alta concentração de biomassa microbiana, com alta carga volumétrica no dispositivo de tratamento e grande área ocupada, resultando em economias de custos significativas; Este processo é simples, de estrutura compacta e ocupa uma pequena área. Não é limitado pelo local de instalação e é adequado para qualquer ocasião. Pode ser feito nos tipos terrestre, semi-subterrâneo e subterrâneo.

4. Pode remover nitrogênio amoniacal e matéria orgânica difícil de degradar

Devido à interceptação completa de microrganismos no biorreator, facilita a retenção e o crescimento de microrganismos de proliferação lenta, como bactérias nitrificantes, melhorando assim a eficiência de nitrificação do sistema. Ao mesmo tempo, pode aumentar o tempo de retenção hidráulica de alguns compostos orgânicos recalcitrantes no sistema, o que é benéfico para melhorar a eficiência de degradação de compostos orgânicos recalcitrantes.

5. Operação e gerenciamento convenientes, fácil de obter controle automático

Este processo consegue a separação completa do tempo de retenção hidráulica (HRT) e do tempo de retenção de lodo (SRT), tornando o controle da operação mais flexível e estável. É uma nova tecnologia fácil de implementar no tratamento de águas residuais e que pode obter controle automático por microcomputador, tornando o gerenciamento da operação mais conveniente.

6. Fácil de transformar do artesanato tradicional

Este processo pode servir como uma unidade de tratamento profundo para processos tradicionais de tratamento de esgoto e tem amplas perspectivas de aplicação em áreas como o tratamento profundo de efluentes de estações de tratamento de esgoto secundário urbano (alcançando assim a reutilização em larga escala de esgoto urbano).

Os biorreatores de membrana também apresentam algumas deficiências. Manifesta-se principalmente nos seguintes aspectos:

(1) Alto custo de membrana: Isto resulta em maior investimento em infraestrutura para biorreatores de membrana em comparação com processos tradicionais de tratamento de águas residuais.

(2) A membrana é propensa à contaminação: causando transtornos à operação e ao gerenciamento.

(3) Alto consumo de energia

Em primeiro lugar, o processo de separação da água do lodo MBR deve manter uma certa pressão de acionamento da membrana; Em segundo lugar, a concentração de MLSS no tanque MBR é muito elevada e, para manter uma taxa de transferência de oxigénio suficiente, é necessário aumentar a intensidade de arejamento; Para aumentar o fluxo da membrana e reduzir a incrustação da membrana, é necessário aumentar a vazão e lavar a superfície da membrana, resultando em maior consumo de energia do MBR em comparação aos processos tradicionais de tratamento biológico.

A membrana pode ser preparada a partir de vários materiais, incluindo fase líquida, fase sólida e até fase gasosa. A grande maioria das membranas de separação atualmente em uso são membranas de fase sólida. De acordo com os diferentes tamanhos de poros, pode ser dividido em membranas de microfiltração, membranas de ultrafiltração, membranas de nanofiltração e membranas de osmose reversa; De acordo com os diferentes materiais, pode ser dividido em membranas inorgânicas e membranas orgânicas. As membranas inorgânicas são principalmente membranas de grau de microfiltração. A membrana pode ser homogênea ou heterogênea e pode ser carregada ou eletricamente neutra. As membranas amplamente utilizadas no tratamento de águas residuais são principalmente membranas assimétricas de estado sólido preparadas a partir de materiais poliméricos orgânicos.

1. Critérios de classificação e classificação de membranas

1) Material da membrana

① Materiais de filme orgânico polimérico: poliolefina, polietileno, poliacrilonitrila, polisulfona, poliamida aromática, fluoropolímero, etc.

As membranas orgânicas têm custos relativamente baixos, são baratas, possuem processos de fabricação maduros, diversos tamanhos e formas de poros e são amplamente utilizadas. No entanto, eles são propensos à poluição durante a operação, têm baixa resistência e vida útil curta.

② Membrana inorgânica: É um tipo de membrana de estado sólido que é uma membrana semipermeável feita de materiais inorgânicos, como metais, óxidos metálicos, cerâmica, vidro poroso, zeólitas, materiais poliméricos inorgânicos, etc. são principalmente membranas cerâmicas.

2) Tamanho dos poros da membrana

As membranas comumente usadas no processo MBR são membranas de microfiltração (MF) e ultrafiltração (UF), principalmente com tamanho de poro de 0,1-0,4 μm, o que é suficiente para o tipo de separação sólido-líquido. reatores de membrana. Os materiais poliméricos comumente usados ​​para membranas de microfiltração incluem policarbonato, éster de celulose, fluoreto de polivinilideno, polissulfona, politetrafluoroetileno, cloreto de polivinila, polieterimida, polipropileno, polieteretercetona, poliamida, etc.

A ultrafiltração comumente usa polietersulfona polimérica (PES), poliamida, poliacrilonitrila (PAN), fluoreto de polivinilideno, éster de celulose, poliimida, polieteramida, etc.

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 capilar 0,5~10,0mm.

2. Formas comuns de módulos de membrana no processo MBR

1) Tipo de moldura de placa

O processo MBR é a primeira aplicação de um formato de módulo de membrana, que se parece com um filtro-prensa normal de placa e estrutura.

Vantagens: fabricação e montagem simples, fácil operação, fácil manutenção e limpeza. Desvantagens: vedação complexa, alta perda de pressão e baixa densidade de empacotamento.

2) Tipo de tubo redondo

Composto por membrana e suporte de membrana, possui dois modos de operação: tipo pressão interna e tipo pressão externa. Na prática, o tipo de pressão interna é frequentemente utilizado, onde a água de entrada flui de dentro do tubo e o permeado flui de fora do tubo. O diâmetro da membrana está entre 6-24mm.

Vantagens: O material líquido pode controlar o fluxo turbulento, não é facilmente bloqueado, é fácil de limpar e tem baixa perda de pressão.

Desvantagem: Baixa densidade de embalagem.

3) Tipo de fibra oca

O diâmetro externo é geralmente 40-250um e o diâmetro interno é 25-42 μ m. No MBR, os componentes são frequentemente colocados diretamente no reator sem a necessidade de vasos de pressão, formando um biorreator de membrana imersa. Geralmente, é um componente de membrana de pressão externa.

4) Membrana cilíndrica de fibra oca

Vantagens: Alta resistência à compressão, não se deforma facilmente, sem necessidade de materiais de suporte; Alta densidade de embalagem; Custo relativamente baixo; Podem ser usadas membranas de fibra oca de náilon de longa vida útil com propriedades físicas e químicas estáveis ​​e baixa adaptabilidade à água.

Desvantagens: Sensível ao entupimento, poluição e polarização de concentração têm um impacto significativo no desempenho de separação da membrana.

5) Tipo de bobina espiral

O tipo rolo espiral, abreviado como tipo rolo, é composto principalmente por material de suporte poroso, com membranas em ambos os lados e selado em três lados. A borda aberta é conectada a um tubo central poroso de coleta de água de produto de maneira vedada. Uma camada de material espaçador tipo malha é colocada no lado da água bruta, fora do saco de membrana. O saco de membrana e o espaçador são empilhados em sequência e enrolados firmemente ao redor do tubo central de coleta de água para formar um rolo de membrana. Em seguida, é carregado em um recipiente de pressão cilíndrico para produzir um componente de membrana em rolo em espiral. As vantagens do componente de membrana tipo rolo espiral são a alta densidade de empacotamento da membrana; A estrutura de suporte da membrana é simples; Polarização de baixa concentração; Fácil de ajustar o estado de fluxo da superfície da membrana.

Desvantagens: O tubo central está sujeito a vazamentos; A área de ligação entre a membrana e o material de suporte está sujeita à ruptura e vazamento da membrana; Dificuldade na instalação e substituição de membranas.

1. Fornece suporte mecânico suficiente para a membrana, garante canais de fluxo suave e elimina cantos mortos e áreas de água estagnada;

2. Baixo consumo de energia, minimizando a polarização da concentração, melhorando a eficiência da separação e reduzindo a incrustação da membrana;

3. A maior densidade de embalagem possível, fácil instalação, limpeza e substituição;

4. Possui resistência mecânica, estabilidade química e térmica suficientes.

A seleção dos componentes da membrana deve considerar de forma abrangente seu custo, densidade de embalagem, cenários de aplicação, processos do sistema, incrustação e limpeza da membrana e vida útil.

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