Placa de membrana de hoja plana

Los módulos de membrana de lámina plana de carburo de silicio que diseñamos y producimos son unidades de filtración modulares y expandibles que constan de una carcasa de plástico reforzado con fibra de vidrio y placas de membrana de lámina plana.

El módulo de membrana integra canales de producción de agua internamente y puede soportar alta presión. Nuestros módulos de membrana se han sometido a simulaciones de mecánica de fluidos CFD y pruebas reales para lograr el mejor rendimiento de las membranas cerámicas de lámina plana. Cada módulo de membrana estándar contiene 2 canales de producción de agua, con una capacidad máxima de producción de agua de hasta 1200LMH (9m³/h). Ninguna parte de la carcasa ni de los componentes contiene mental, por lo que se puede utilizar en las aplicaciones más duras y al mismo tiempo prolongar su vida útil. Además, no son necesarios marcos circundantes ni conexiones de manguera entre módulos de membrana.

La placa de membrana de hoja plana se fabrica sinterizando polvo de carburo de silicio de alta pureza a alta temperatura y actualmente es el material de membrana con la mejor hidrofilicidad y capacidad anticontaminación.

● La superficie de la membrana con alta carga negativa puede garantizar una excelente resistencia a la contaminación en un amplio rango de pH;

● Condiciones de funcionamiento ideales: cuando la adición de PAC hace que el pH sea inferior a 6, la superficie de la membrana puede mantener una carga negativa de -25~-30 milivoltios, lo que dificulta que el carbono orgánico soluble y las partículas de exopolímero transparentes se adherirse a la superficie de la membrana;

● Es fácil eliminar sustancias cargadas negativamente en el agua de la superficie de la membrana, como bacterias, algas, MLSS, partículas de exopolímero transparentes y sustancias oleosas.

★ El material del núcleo, el carburo de silicio, tiene buena hidrofilicidad, mayor porosidad, excelente capacidad de recuperación de limpieza y no teme la contaminación por petróleo;

★ La operación de alto rendimiento requiere menos área de filtración y ahorra costos significativos;

★Tiene un buen rendimiento anticontaminación, es resistente a las fluctuaciones de la entrada de agua y tiene un flujo operativo estable a largo plazo;

★Tiene buena estabilidad química, resistencia a ácidos y álcalis, fuerte resistencia a oxidantes, resistencia a altas temperaturas, resistencia a la disolución orgánica, buena lavabilidad y fácil recuperación del fundente después de la limpieza;

★ Adecuado para agua de mar y otras aplicaciones exigentes sin riesgos de corrosión;

★ La modularidad total permite cambiar el número de módulos de membrana por torre de membrana en cualquier momento para optimizar los costos del proyecto o aumentar la capacidad de procesamiento futura;

★ El diseño más compacto: no es necesario instalar tuberías de producción de agua independientes, el sistema de membrana está altamente integrado;

★Costo de inversión competitivo y excelente ciclo de vida.

• Biorreactor de membrana
• Pretratamiento de desalinización de agua de mar.
• Purificación de agua potable de alto nivel
• Separación sólido-líquido de partículas inorgánicas.
• Concentración de lodos

El método del biorreactor de membrana MBR para el tratamiento de aguas residuales orgánicas urbanas e industriales se ha utilizado ampliamente en el tratamiento de aguas residuales y en la ingeniería de utilización de recursos debido a su alta eficiencia, ahorro de energía, ausencia de cambio de fase, ausencia de contaminación secundaria, buena calidad del agua, tamaño reducido y alto grado. de automatización. Ha mostrado amplias perspectivas de desarrollo.

MBR es la abreviatura de Membrane Bio Reactor, que se refiere a un nuevo dispositivo de tratamiento de aguas residuales que combina tecnología de separación de membranas de ultrafiltración y microfiltración con biorreactores en el tratamiento de aguas residuales. Este reactor combina las ventajas de la tecnología de tratamiento con membranas y la tecnología de tratamiento biológico. Como unidad de separación de agua y lodos, los componentes de la membrana de ultrafiltración pueden reemplazar completamente los tanques de sedimentación secundarios. Reemplazar la tecnología tradicional de tratamiento biológico con módulos de membrana en el tanque de sedimentación secundario terminal, mantener una alta concentración de lodos activados en el biorreactor, aumentar la carga orgánica del tratamiento biológico, reducir así la huella de las instalaciones de tratamiento de aguas residuales y reducir la cantidad de lodos restantes. manteniendo una baja carga de lodos. Utiliza principalmente equipos de separación de membranas para interceptar lodos activados y materia orgánica de gran peso molecular en el agua. La concentración de lodo activado (MLSS) en el sistema del biorreactor de membrana se puede aumentar a 8000-10000 mg/L, o incluso más; La edad de los lodos (SRT) puede ampliarse a más de 30 días.

El biorreactor de membrana, por su eficaz efecto de interceptación, puede retener microorganismos con ciclos de generación más largos, logrando una purificación profunda de las aguas residuales. Al mismo tiempo, las bacterias nitrificantes pueden reproducirse completamente en el sistema y su efecto de nitrificación es significativo, lo que brinda posibilidades para una eliminación profunda de fósforo y nitrógeno.

• Tipos de membranas MBR

1. Membrana de separación sólido-líquido

El biorreactor de membrana de separación de sólidos y líquidos es el tipo de biorreactor de membrana más estudiado y estudiado en profundidad en el campo del tratamiento de agua. Es una tecnología de tratamiento de agua que utiliza un proceso de separación por membranas para reemplazar el tanque de sedimentación secundario en el proceso tradicional de lodos activados.

Hace refluir materia orgánica sólida al reactor a través de módulos de membrana y luego descarga el agua orgánica tratada. Los tipos de biorreactores de separación de membrana se pueden clasificar según la posición de los componentes de la membrana y los biorreactores, incluidos los biorreactores de membrana integrados, los biorreactores de membrana separados y los biorreactores de membrana compuestos.

En la tecnología tradicional de tratamiento biológico de aguas residuales, la separación del lodo y el agua en el tanque de sedimentación secundario se completa por gravedad y su eficiencia de separación depende del rendimiento de sedimentación del lodo activado. Cuanto mejor sea el rendimiento de sedimentación, mayor será la eficiencia de separación de lodos y agua.

La propiedad de sedimentación del lodo depende de las condiciones operativas del tanque de aireación, y mejorar la propiedad de sedimentación del lodo requiere un control estricto de las condiciones operativas del tanque de aireación, lo que limita la aplicabilidad de este método.

Debido al requisito de separación sólido-líquido en el tanque de sedimentación secundario, el lodo en el tanque de aireación no puede mantener una concentración alta, generalmente alrededor de 1,5-3.5g/L, lo que limita la velocidad de reacción bioquímica.

El tiempo de retención hidráulica (HRT) y la edad de lodos (SRT) son interdependientes, y el aumento de la carga volumétrica y la reducción de la carga de lodos a menudo crean una contradicción. El sistema también genera una gran cantidad de lodos residuales durante la operación y su costo de eliminación representa del 25% al ​​40% del costo operativo de la planta de tratamiento de aguas residuales.

Respecto a las cuestiones anteriores:

MBR combina la tecnología de separación por membranas en ingeniería de separación con la tecnología tradicional de tratamiento biológico de aguas residuales, mejorando en gran medida la eficiencia de la separación sólido-líquido;

Y debido al aumento en la concentración de lodo activado en el tanque de aireación y la aparición de bacterias específicas (especialmente grupos bacterianos dominantes) en el lodo, se ha mejorado la velocidad de reacción bioquímica;

Al mismo tiempo, al reducir la relación F/M para reducir la cantidad de exceso de lodo generado (incluso a cero), se han resuelto básicamente muchos problemas importantes existentes en los procesos tradicionales de lodos activados.

2. Membrana de aireación

El biorreactor de membrana de aireación (AMBR) utiliza membranas densas respirables (como membranas de caucho de silicona) o membranas microporosas (como membranas de polímero hidrofóbico), con componentes de placa o fibra hueca, para lograr una aireación sin burbujas en el biorreactor mientras se mantiene la presión parcial del gas por debajo de la punto de burbuja.

La característica de este proceso es mejorar el tiempo de contacto y la eficiencia de transferencia de oxígeno, lo que favorece el control del proceso de aireación y no se ve afectado por los factores del tamaño de las burbujas y el tiempo de residencia en la aireación tradicional.

3. Membrana de extracción

Biorreactor de membrana de extracción, también conocido como EMBR (Extractive Membrane Bioreactor).

Debido a la alta acidez o presencia de sustancias tóxicas para los organismos, algunas aguas residuales industriales no deben ser tratadas por contacto directo con microorganismos;

Cuando hay sustancias tóxicas volátiles presentes en las aguas residuales, si se utilizan procesos tradicionales de tratamiento biológico aeróbico, los contaminantes tienden a evaporarse con el flujo de aire de aireación, lo que produce una extracción de gas. Esto no sólo conduce a efectos de tratamiento inestables sino que también provoca contaminación del aire.

Para abordar estos desafíos técnicos, el académico británico Livingston investigó y desarrolló EMB. Las aguas residuales y los lodos activados están separados por una membrana, y las aguas residuales fluyen dentro de la membrana, mientras que los lodos activados que contienen ciertas bacterias especializadas fluyen fuera de la membrana. Las aguas residuales no entran en contacto directo con los microorganismos y los contaminantes orgánicos pueden ser degradados selectivamente por los microorganismos del otro lado a través de la membrana.

Debido a la naturaleza independiente de las unidades del biorreactor y de las unidades de circulación de aguas residuales a ambos lados de la membrana de extracción, el flujo de agua de cada unidad tiene poca influencia entre sí. Los nutrientes y las condiciones de vida de los microbios en el biorreactor no se ven afectados por la calidad de las aguas residuales, lo que da como resultado una eficiencia estable en el tratamiento del agua.

• Método combinado de membrana MBR.

Según la combinación de componentes de membrana y biorreactores, los biorreactores de membrana se pueden dividir en tres tipos básicos: separados, integrados y compuestos. (Las siguientes discusiones son todas sobre biorreactores de membrana de separación sólido-líquido)

1. tipo dividido

Separe el módulo de membrana del biorreactor.

La bomba de circulación presuriza el líquido mezclado en el biorreactor y lo envía al extremo de filtración del módulo de membrana. Bajo presión, el líquido del líquido mezclado pasa a través de la membrana y se convierte en agua tratada del sistema; Las sustancias sólidas, las sustancias de gran peso molecular, etc. quedan atrapadas por la membrana y refluyen de regreso al biorreactor con la solución concentrada.

2. Tipo integrado

Coloque el módulo de membrana dentro del biorreactor. El agua entrante ingresa al biorreactor de membrana, donde la mayoría de los contaminantes son eliminados por el lodo activado en la solución mixta y luego filtrados por la membrana bajo presión externa.

Esta forma de biorreactor de membrana elimina la necesidad de un sistema de circulación de líquidos mixtos y depende de la succión de agua, lo que resulta en un consumo de energía relativamente bajo; Ocupa más espacio y es más compacto que un tipo independiente, y ha recibido especial atención en el campo del tratamiento del agua en los últimos años.

Sin embargo, el flujo de la membrana es generalmente relativamente bajo, lo que la hace propensa a ensuciarse y difícil de limpiar y reemplazar después de ensuciarse.

3. tipo compuesto

Formalmente, también pertenece a un biorreactor de membrana integrado, con la diferencia de que se añaden rellenos dentro del biorreactor para formar un biorreactor de membrana compuesto, lo que altera ciertas características del reactor.

4. Proceso de combinación

Para lograr un mejor efecto de purificación de las aguas residuales, el proceso bioquímico y el proceso MBR a menudo se combinan en un nuevo sistema.

En comparación con muchos procesos tradicionales de tratamiento biológico de agua, MBR tiene las siguientes ventajas principales:

1. Calidad del agua efluente estable y de alta calidad.

Debido al eficiente efecto de separación de la membrana, la eficiencia de separación es mucho mejor que la de los tanques de sedimentación tradicionales. El efluente tratado es extremadamente claro, con sólidos en suspensión y turbiedad cercana a cero. Las bacterias y los virus se eliminan en gran medida y la calidad del efluente es mejor que la norma de calidad del agua miscelánea doméstica emitida por el Ministerio de Construcción (CJ25.189). Puede reutilizarse directamente como agua miscelánea municipal no potable.

Al mismo tiempo, la separación por membrana también intercepta completamente los microorganismos en el biorreactor, lo que permite que el sistema mantenga una alta concentración de microorganismos. Esto no sólo mejora la eficiencia general de eliminación de contaminantes mediante el dispositivo de reacción, sino que también garantiza una buena calidad del efluente. Al mismo tiempo, el reactor tiene buena adaptabilidad a diversos cambios en la carga de entrada (calidad y cantidad de agua), es resistente a cargas de choque y puede obtener de manera estable un efluente de alta calidad.

2. Baja producción de lodos excedentes

Este proceso puede operar bajo carga de gran volumen y baja carga de lodos, con baja producción de lodos residuales (teóricamente logrando cero descarga de lodos), reduciendo los costos de tratamiento de lodos.

3. Tamaño reducido, no limitado por la ubicación de configuración

El biorreactor puede mantener una alta concentración de biomasa microbiana, con una alta carga volumétrica en el dispositivo de tratamiento y una gran huella, lo que resulta en importantes ahorros de costos; Este proceso es simple, de estructura compacta y ocupa un área pequeña. No está limitado por la ubicación de instalación y es adecuado para cualquier ocasión. Se puede convertir en tipo terrestre, semisubterráneo y subterráneo.

4. Puede eliminar el nitrógeno amoniacal y la materia orgánica difícil de degradar.

Debido a la completa interceptación de microorganismos en el biorreactor, facilita la retención y el crecimiento de microorganismos de proliferación lenta, como las bacterias nitrificantes, mejorando así la eficiencia de nitrificación del sistema. Al mismo tiempo, puede aumentar el tiempo de retención hidráulica de algunos compuestos orgánicos recalcitrantes en el sistema, lo que resulta beneficioso para mejorar la eficiencia de degradación de los compuestos orgánicos recalcitrantes.

5. Operación y gestión convenientes, control automático fácil de lograr

Este proceso logra una separación completa del tiempo de retención hidráulica (HRT) y el tiempo de retención de lodos (SRT), lo que hace que el control de la operación sea más flexible y estable. Es una nueva tecnología que es fácil de implementar en el tratamiento de aguas residuales y puede lograr un control automático por microcomputadora, lo que hace que la gestión de operaciones sea más conveniente.

6. Fácil de transformar a partir de la artesanía tradicional.

Este proceso puede servir como una unidad de tratamiento profundo para los procesos tradicionales de tratamiento de aguas residuales y tiene amplias perspectivas de aplicación en áreas como el tratamiento profundo de efluentes de plantas de tratamiento secundarias de aguas residuales urbanas (logrando así la reutilización a gran escala de las aguas residuales urbanas).

Los biorreactores de membrana también tienen algunas desventajas. Principalmente manifestado en los siguientes aspectos:

(1) Alto costo de la membrana: esto resulta en una mayor inversión en infraestructura para los biorreactores de membrana en comparación con los procesos tradicionales de tratamiento de aguas residuales.

(2) La membrana es propensa a la contaminación: provoca inconvenientes para la operación y la gestión.

(3) Alto consumo de energía

En primer lugar, el proceso de separación de agua de lodos MBR debe mantener una cierta presión de accionamiento de la membrana; En segundo lugar, la concentración de MLSS en el tanque MBR es muy alta y, para mantener una tasa de transferencia de oxígeno suficiente, es necesario aumentar la intensidad de la aireación; Para aumentar el flujo de la membrana y reducir la contaminación de la misma, es necesario aumentar el caudal y lavar la superficie de la membrana, lo que resulta en un mayor consumo de energía de MBR en comparación con los procesos de tratamiento biológico tradicionales.

La membrana se puede preparar a partir de diversos materiales, incluida la fase líquida, la fase sólida e incluso la fase gaseosa. La gran mayoría de las membranas de separación que se utilizan actualmente son membranas de fase sólida. Según los diferentes tamaños de poro, se puede dividir en membranas de microfiltración, membranas de ultrafiltración, membranas de nanofiltración y membranas de ósmosis inversa; Según los diferentes materiales, se puede dividir en membranas inorgánicas y membranas orgánicas. Las membranas inorgánicas son principalmente membranas de grado de microfiltración. La membrana puede ser homogénea o heterogénea y puede estar cargada o ser eléctricamente neutra. Las membranas ampliamente utilizadas en el tratamiento de aguas residuales son principalmente membranas asimétricas de estado sólido preparadas a partir de materiales poliméricos orgánicos.

1. Criterios de clasificación y clasificación de membranas.

1) material de la membrana

① Materiales de película orgánica polimérica: poliolefina, polietileno, poliacrilonitrilo, polisulfona, poliamida aromática, fluoropolímero, etc.

Las membranas orgánicas tienen costos relativamente bajos, son económicas, tienen procesos de fabricación maduros, diversos tamaños y formas de poros y se usan ampliamente. Sin embargo, son propensos a la contaminación durante el funcionamiento, tienen poca resistencia y una vida útil corta.

② Membrana inorgánica: Es un tipo de membrana de estado sólido que es una membrana semipermeable hecha de materiales inorgánicos como metales, óxidos metálicos, cerámica, vidrio poroso, zeolitas, materiales poliméricos inorgánicos, etc. Las membranas inorgánicas que se utilizan actualmente en MBR Son en su mayoría membranas cerámicas.

2) Tamaño de poro de la membrana

Las membranas comúnmente utilizadas en el proceso MBR son membranas de microfiltración (MF) y ultrafiltración (UF), en su mayoría con un tamaño de poro de 0.1-0.4 μ m, que es suficiente para el tipo de separación sólido-líquido. reactores de membrana. Los materiales poliméricos comúnmente utilizados para membranas de microfiltración incluyen policarbonato, éster de celulosa, fluoruro de polivinilideno, polisulfona, politetrafluoroetileno, cloruro de polivinilo, polieterimida, polipropileno, polieteretercetona, poliamida, etc.

La ultrafiltración utiliza comúnmente polietersulfona polimérica (PES), poliamida, poliacrilonitrilo (PAN), fluoruro de polivinilideno, éster de celulosa, 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 0.5~10,0 mm.

2. Formas de módulos de membrana comunes en el proceso MBR

1) Tipo de marco de placa

El proceso MBR es la primera aplicación de una forma de módulo de membrana, que se parece a un filtro prensa de placa y marco normal.

Ventajas: sencilla fabricación y montaje, fácil operación, fácil mantenimiento y limpieza. Desventajas: sellado complejo, alta pérdida de presión y baja densidad de empaquetamiento.

2) Tipo de tubo redondo

Compuesto por membrana y soporte de membrana, tiene dos modos de funcionamiento: tipo presión interna y tipo presión externa. En la práctica, a menudo se utiliza el tipo de presión interna, en el que el agua de entrada fluye desde el interior de la tubería y el permeado sale desde el exterior de la tubería. El diámetro de la membrana está entre 6-24 mm.

Ventajas: El material líquido puede controlar el flujo turbulento, no se bloquea fácilmente, es fácil de limpiar y tiene baja pérdida de presión.

Desventaja: Baja densidad de embalaje.

3) Tipo de fibra hueca

El diámetro exterior es generalmente 40-250um y el diámetro interior es 25-42 μm. En MBR, los componentes a menudo se colocan directamente en el reactor sin necesidad de recipientes a presión, formando un biorreactor de membrana sumergida. Generalmente, es un componente de membrana de presión externa.

4) Membrana cilíndrica de fibra hueca

Ventajas: Alta resistencia a la compresión, no se deforma fácilmente, no necesita materiales de soporte; Alta densidad de embalaje; Costo relativamente bajo; Se pueden utilizar membranas de fibra hueca de nailon de larga vida útil con propiedades físicas y químicas estables y baja adaptabilidad al agua.

Desventajas: La sensibilidad a la obstrucción, la contaminación y la polarización de la concentración tienen un impacto significativo en el rendimiento de separación de la membrana.

5) Tipo de bobina espiral

El tipo de rollo en espiral, abreviado como tipo de rollo, se compone principalmente de material de soporte poroso, con membranas en ambos lados y sellado en tres lados. El borde abierto está conectado de forma sellada a un tubo central poroso de recogida de agua producida. Se coloca una capa de material espaciador tipo malla en el lado del agua cruda, fuera de la bolsa de membrana. La bolsa de membrana y el espaciador se apilan en secuencia y se enrollan firmemente alrededor del tubo central de recolección de agua para formar un rollo de membrana. Luego se carga en un recipiente a presión cilíndrico para producir un componente de membrana en rollo en espiral. Las ventajas del componente de membrana tipo rollo en espiral son la alta densidad de empaquetamiento de la membrana; La estructura de soporte de la membrana es sencilla; Polarización de baja concentración; Fácil de ajustar el estado de flujo de la superficie de la membrana.

Desventajas: La tubería central es propensa a tener fugas; El área de unión entre la membrana y el material de soporte es propensa a la ruptura y fuga de la membrana; Dificultad para instalar y reemplazar membranas.

1. Proporcionar suficiente soporte mecánico para la membrana, garantizar canales de flujo fluidos y eliminar rincones muertos y áreas de agua estancada;

2. Bajo consumo de energía, minimizando la polarización de la concentración, mejorando la eficiencia de separación y reduciendo la contaminación de la membrana;

3. La mayor densidad de embalaje posible, fácil instalación, limpieza y reemplazo;

4. Tiene suficiente resistencia mecánica, estabilidad química y térmica.

La selección de los componentes de la membrana debe considerar de manera integral su costo, densidad de empaque, escenarios de aplicación, procesos del sistema, suciedad y limpieza de la membrana y vida útil.

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