Un aumento repentino en la presión transmembrana (TMP) puede provocar cualquier cosa, desde una reducción del flujo de permeado hasta la rotura de la fibra de la membrana y una falla completa del módulo, y los reemplazos cuestan cientos de miles de dólares. Aún más problemático es que los aumentos repentinos de presión rara vez son causados por un solo factor; la causa raíz sigue siendo difícil de alcanzar y los problemas se repiten repetidamente.
Las causas fundamentales de los aumentos repentinos de presión son generalmente las mismas. Comprender estas causas proporciona claridad y evita el pánico durante la resolución de problemas.
Acumulación de suciedad en las membranas - La causa de muerte más común pero más subestimada
El aumento de la presión transmembrana se debe principalmente al ensuciamiento de la membrana. Durante la operación, la materia orgánica disuelta, las partículas coloidales y los sólidos suspendidos de la mezcla de lodos se depositan continuamente en la superficie de la membrana y dentro de los poros, formando una capa de gel y una capa de torta de filtración. Cuanto más gruesa sea esta "cáscara", mayor será la resistencia al agua, lo que naturalmente aumenta la diferencia de presión.
Mucha gente cree erróneamente que el lavado regular en línea es suficiente. En realidad, el retrolavado en línea sólo elimina los depósitos sueltos en la superficie de la membrana y es casi impotente contra las incrustaciones orgánicas y biológicas que han penetrado profundamente en los poros de la membrana. Especialmente cuando el afluente contiene una gran cantidad de metabolitos microbianos disueltos (SMP), se adherirá una biopelícula pegajosa a la pared interna de los poros de la membrana, que no se puede eliminar mediante un retrolavado regular.
Por lo tanto, al evaluar el ensuciamiento de la membrana, no se limite a observar la caída de TMP después del retrolavado. Si el diferencial de presión vuelve a aumentar rápidamente después del retrolavado, indica que se ha formado una incrustación profunda. En este caso, se debe realizar una limpieza química fuera de línea, alternando el remojo con hipoclorito de sodio y ácido cítrico para eliminar eficazmente los contaminantes de los poros.
Deterioro de las propiedades de los lodos: el impulsor invisible de la diferencia de presión
Si bien la contaminación de las membranas es la causa directa, en muchos casos la causa fundamental radica en el propio lodo. Las concentraciones excesivamente altas de MLSS, la expansión anormal del SVI y la proliferación excesiva de bacterias filamentosas-estos problemas de propiedades del lodo pueden causar un fuerte aumento en la viscosidad del licor mezclado, multiplicando la resistencia a la filtración.
Este es un ejemplo-del mundo real: el sistema MBR de una planta procesadora de alimentos se diseñó con un MLSS (sulfato de espectro de licores mixtos) de 8000-12000 mg/L. Sin embargo, durante la operación real, los operadores, temiendo la pérdida de lodo por la descarga de lodo, períodos prolongados sin eliminación de lodo causaron que el MLSS aumentara a 18000 mg/L. El licor mezclado se volvió como una pasta fina y rápidamente se formó una capa densa de torta de filtración sobre la superficie de la membrana. El diferencial de presión transmembrana aumentó de 15 kPa a 45 kPa en una semana. Posteriormente, el aumento de la tasa de descarga de lodos hizo que el MLSS volviera a bajar a alrededor de 10 000 mg/L y el diferencial de presión disminuyó gradualmente.
El abultamiento filamentoso es otro problema importante. Las bacterias filamentosas se entrelazan entre los flóculos de lodo, lo que hace que la estructura del flóculo se afloje, dejando numerosos fragmentos diminutos flotando en el licor mezclado. Estas micropartículas penetran fácilmente en los poros de la membrana, provocando un bloqueo irreversible. En tales casos, simplemente lavar la membrana es sólo una solución temporal; ajustar la relación F/M, el nivel de OD (oxígeno disuelto) y la relación de nutrientes es la solución fundamental.
Falla del sistema de aireación: una fuerza de lavado insuficiente provoca la obstrucción de la membrana
El mecanismo central por el cual los MBR mantienen la limpieza de la membrana es una fuerte aireación en la parte inferior de la zona de la membrana. A medida que las burbujas suben, lavan y sacuden las fibras de la membrana, desalojando las partículas de lodo depositadas en la superficie de la membrana. Si la tasa de aireación es insuficiente, este mecanismo de "auto-limpieza" falla.
Los problemas de aireación son más comunes de lo que se imagina. Sopladores de tamaño insuficiente, obstrucciones parciales en los tubos de aireación y objetos extraños que cubren los orificios de aireación en la parte inferior del marco de la membrana: estos fallos pueden no ser evidentes de inmediato. Es posible que solo se manifiesten como una fuerza de lavado debilitada en unas pocas unidades de membrana, lo que provoca un aumento lento en la diferencia de presión localizada. Cuando todo el sistema suena, el daño suele ser demasiado tarde.
Otro detalle que fácilmente se pasa por alto: la instalación desigual del módulo de membrana y los espacios inferiores desiguales hacen que el flujo de aire de aireación "tome un atajo", concentrándose a través de los espacios más grandes, dejando otras áreas de las fibras de la membrana sin un lavado efectivo. Verificar periódicamente la uniformidad de la aireación y observar visualmente si la turbulencia de la superficie del líquido es constante puede ayudarle a detectar muchos problemas potenciales de manera temprana.
Parámetros de funcionamiento inadecuados: las bombas de caída de presión acechan en los detalles
Configuraciones de flujo de membrana excesivamente altas, relaciones de parada de bomba-irrazonables y frecuencia de retrolavado insuficiente: estos errores de parámetros operativos también pueden llevar la caída de presión transmembrana a rangos peligrosos.
El flujo excesivo es la "consecuencia más típica de una construcción apresurada". Durante el período de puesta en servicio del proyecto, para cumplir con los objetivos de efluentes, el flujo se establece por encima del flujo crítico. Si bien el efluente puede estar bien a corto plazo, la tasa de contaminación de la membrana aumenta exponencialmente y la caída de presión aumenta mucho más rápido de lo normal. Cuando desee reducir el flujo para restaurar el flujo normal, la capa de contaminación ya se ha compactado y la caída de presión no se puede reducir. El flujo crítico no es un valor arbitrario; debe determinarse mediante pruebas de flujo escalonado. Operar entre un 10% y un 20% por debajo del valor crítico es la zona segura.
La relación de parada-de la bomba también es crucial. El bombeo continuo prolongado produce una capa de torta de filtración más gruesa en la superficie de la membrana; una pausa demasiado breve no permite que la torta de filtración tenga tiempo suficiente para desprenderse. Generalmente, 8-10 minutos de bombeo combinados con 1-2 minutos de pausa es un ritmo relativamente seguro, pero el ajuste específico debe realizarse en función de la concentración real de lodo y el tipo de membrana. Consejos prácticos: cuando encuentre un aumento sostenido en el diferencial de presión transmembrana, no se apresure a agregar productos químicos para la limpieza. Primero, verifique en este orden: ① Verifique si la aireación es uniforme y efectiva; ② Verifique si MLSS y SVI están dentro del rango normal; ③ Verificar el flujo y la relación de parada de la bomba; ④ Confirme si la frecuencia de retrolavado/limpieza de mantenimiento es adecuada. Si los tres primeros están bien, considere la posibilidad de realizar una limpieza química fuera de línea.
En última instancia, un aumento repentino en la presión diferencial transmembrana nunca ocurre repentinamente; está indicado por datos. Las tendencias son más importantes que los valores numéricos-registre los cambios de TMP diariamente, dibuje una línea de tendencia y esté alerta si ve una pendiente creciente; No espere a que suene una alarma para tomar medidas.
En conclusión
La vida útil y la estabilidad operativa de las membranas MBR dependen en un 70% del mantenimiento y en un 30% del diseño. Un aumento en el diferencial de presión no da miedo; lo que da miedo es solucionar problemas repetidamente sin encontrar la causa. Comprenda a fondo las cuatro dimensiones de la contaminación de la membrana, las características del lodo, el sistema de aireación y los parámetros operativos, y solucione los problemas uno por uno. La mayoría de las anomalías del diferencial de presión se pueden resolver tempranamente. No espere hasta que el problema se agrave para tomarlo en serio; para entonces, el dinero y el tiempo invertidos superarán con creces los del mantenimiento de rutina.