Sự gia tăng áp suất xuyên màng (TMP) có thể dẫn đến mọi hậu quả từ giảm lưu lượng thấm đến đứt sợi màng và hỏng mô-đun hoàn toàn, với việc thay thế tốn hàng trăm nghìn đô la. Rắc rối hơn nữa là việc tăng áp lực hiếm khi do một yếu tố duy nhất gây ra; nguyên nhân gốc rễ vẫn còn khó nắm bắt, với các vấn đề tái diễn nhiều lần.
Nguyên nhân gốc rễ của sự gia tăng áp suất nói chung là giống nhau. Hiểu những nguyên nhân này mang lại sự rõ ràng và ngăn ngừa sự hoảng loạn trong quá trình khắc phục sự cố.
Sự tích tụ cặn màng - Kẻ giết người phổ biến nhất nhưng bị đánh giá thấp nhất
Áp lực xuyên màng tăng chủ yếu là do tắc nghẽn màng. Trong quá trình vận hành, các chất hữu cơ hòa tan, các hạt keo và chất rắn lơ lửng từ hỗn hợp bùn liên tục lắng đọng trên bề mặt màng và bên trong các lỗ rỗng, tạo thành lớp gel và lớp bánh lọc. Lớp vỏ này càng dày thì khả năng chống nước càng lớn, làm tăng chênh lệch áp suất một cách tự nhiên.
Nhiều người lầm tưởng rằng việc rửa ngược trực tuyến thường xuyên là đủ. Trong thực tế, rửa ngược trực tuyến chỉ loại bỏ các chất lắng đọng trên bề mặt màng và gần như bất lực trước các chất bẩn hữu cơ và sinh học đã xâm nhập sâu vào các lỗ màng. Đặc biệt khi dòng chảy vào chứa một lượng lớn chất chuyển hóa vi sinh vật hòa tan (SMP), màng sinh học dính sẽ bám vào thành trong của lỗ màng, màng này không thể loại bỏ được bằng cách rửa ngược thông thường.
Vì vậy, khi đánh giá mức độ bám bẩn của màng, đừng chỉ nhìn vào sự sụt giảm TMP sau khi rửa ngược. Nếu chênh lệch áp suất nhanh chóng tăng trở lại sau khi rửa ngược, điều đó cho thấy sự tắc nghẽn sâu đã hình thành. Trong trường hợp này, phải bố trí làm sạch ngoại tuyến bằng hóa chất, sử dụng phương pháp ngâm xen kẽ với natri hypoclorit và axit xitric để loại bỏ hiệu quả các chất gây ô nhiễm ra khỏi lỗ chân lông.
Tính chất bùn suy giảm – Yếu tố vô hình tạo ra chênh lệch áp suất
Trong khi sự tắc nghẽn màng là nguyên nhân trực tiếp, thì trong nhiều trường hợp, nguyên nhân sâu xa lại nằm ở chính bùn. Nồng độ MLSS quá cao, sự giãn nở SVI bất thường và sự phát triển quá mức của vi khuẩn dạng sợi-các vấn đề về đặc tính bùn này có thể gây ra sự gia tăng mạnh về độ nhớt của hỗn hợp rượu, làm tăng khả năng kháng lọc lên gấp nhiều lần.
Sau đây là-ví dụ thực tế: Hệ thống MBR của một nhà máy chế biến thực phẩm được thiết kế với MLSS (Mixed Liquor Spectrum Sulfate) là 8000-12000 mg/L. Tuy nhiên, trong quá trình vận hành thực tế, người vận hành lo ngại thất thoát bùn do xả bùn, thời gian kéo dài không loại bỏ bùn đã khiến MLSS tăng vọt lên 18000 mg/L. Hỗn hợp rượu trở nên giống như một hỗn hợp sệt và lớp bánh lọc dày đặc nhanh chóng hình thành trên bề mặt màng. Chênh lệch áp suất xuyên màng tăng từ 15 kPa lên 45 kPa trong vòng một tuần. Sau đó, việc tăng tốc độ xả bùn đã đưa MLSS trở lại khoảng 10000 mg/L và chênh lệch áp suất giảm dần.
Sự phồng lên của sợi là một vấn đề lớn khác. Vi khuẩn dạng sợi đan xen giữa các bông bùn, làm cho cấu trúc bông bùn bị lỏng ra, để lại vô số mảnh vụn nhỏ trôi nổi trong dung dịch hỗn hợp. Các vi hạt này dễ dàng xâm nhập vào các lỗ màng, gây tắc nghẽn không thể phục hồi. Trong những trường hợp như vậy, rửa màng chỉ là giải pháp tạm thời; điều chỉnh tỷ lệ F/M, mức DO (Ôxy hòa tan) và tỷ lệ chất dinh dưỡng là giải pháp cơ bản.
Lỗi hệ thống sục khí – Lực xả không đủ dẫn đến tắc nghẽn màng
Cơ chế cốt lõi mà MBR duy trì độ sạch của màng là thông khí mạnh ở đáy vùng màng. Khi các bong bóng nổi lên, chúng tuôn ra và làm rung chuyển các sợi màng, đánh bật các hạt bùn lắng đọng trên bề mặt màng. Nếu tốc độ sục khí không đủ thì cơ chế "tự làm sạch" này sẽ không thành công.
Các vấn đề về sục khí phổ biến hơn chúng ta tưởng tượng. Máy thổi khí có kích thước nhỏ, tắc nghẽn một phần trong ống sục khí và vật lạ che phủ các lỗ sục khí ở dưới cùng của khung màng – những lỗi này có thể không được biểu hiện ngay lập tức. Chúng chỉ có thể biểu hiện dưới dạng lực xả yếu ở một số đơn vị màng, gây ra sự gia tăng chậm chênh lệch áp suất cục bộ. Đến khi toàn bộ hệ thống báo động thì hư hỏng thường đã quá muộn.
Một chi tiết khác dễ bị bỏ qua: việc lắp đặt mô-đun màng không đồng đều và các khoảng trống ở đáy không đồng đều khiến luồng khí sục khí "đi đường tắt", tập trung qua các khoảng trống lớn hơn, khiến các khu vực khác của sợi màng không được xả hiệu quả. Thường xuyên kiểm tra độ đồng đều của sục khí và quan sát trực quan xem sự hỗn loạn trên bề mặt chất lỏng có nhất quán hay không có thể giúp bạn phát hiện sớm nhiều vấn đề tiềm ẩn.
Thông số vận hành không đúng – Bom giảm áp suất ẩn nấp trong các chi tiết
Cài đặt thông lượng màng quá cao, tỷ lệ dừng bơm-không hợp lý và tần suất rửa ngược không đủ – những lỗi thông số vận hành này cũng có thể đẩy áp suất xuyên màng giảm xuống mức nguy hiểm.
Thông lượng quá mức là "hậu quả của việc xây dựng gấp rút" điển hình nhất. Trong giai đoạn vận hành dự án, để đáp ứng các mục tiêu về nước thải, dòng chảy được đặt trên dòng tới hạn. Mặc dù nước thải có thể ổn trong thời gian ngắn nhưng tốc độ tắc nghẽn màng tăng theo cấp số nhân và độ giảm áp suất tăng nhanh hơn nhiều so với bình thường. Vào thời điểm bạn muốn giảm từ thông để khôi phục dòng chảy bình thường, lớp cặn bẩn đã được nén chặt và độ giảm áp suất không thể giảm được. Thông lượng tới hạn không phải là một giá trị tùy ý; nó phải được xác định thông qua thử nghiệm thông lượng từng bước. Hoạt động dưới mức tới hạn 10%-20% là vùng an toàn.
Tỷ lệ dừng bơm-cũng rất quan trọng. Bơm liên tục kéo dài dẫn đến lớp bánh lọc trên bề mặt màng dày hơn; thời gian tạm dừng quá ngắn sẽ khiến bánh lọc không có đủ thời gian để tách ra. Nhìn chung, 8-10 phút bơm kết hợp với 1-2 phút tạm dừng là nhịp độ tương đối an toàn, nhưng cần điều chỉnh cụ thể dựa trên nồng độ bùn thực tế và loại màng. Lời khuyên thiết thực: Khi gặp phải sự chênh lệch áp suất xuyên màng tăng liên tục, đừng vội thêm hóa chất để làm sạch. Đầu tiên, hãy kiểm tra theo thứ tự sau: ① Kiểm tra xem hệ thống sục khí có đồng đều và hiệu quả hay không; ② Kiểm tra xem MLSS và SVI có nằm trong phạm vi bình thường hay không; ③ Xác minh thông lượng và tỷ lệ dừng bơm; ④ Xác nhận tần suất rửa ngược/bảo trì đã đủ hay chưa. Nếu ba cách đầu tiên ổn thì hãy xem xét việc làm sạch bằng hóa chất ngoại tuyến.
Cuối cùng, sự chênh lệch áp suất xuyên màng không bao giờ xảy ra đột ngột; nó được chỉ định bởi dữ liệu. Xu hướng quan trọng hơn các giá trị số-ghi lại TMP thay đổi hàng ngày, vẽ đường xu hướng và cảnh giác nếu bạn thấy độ dốc ngày càng tăng; đừng đợi chuông báo thức vang lên trước khi hành động.
Tóm lại
Tuổi thọ và độ ổn định trong hoạt động của màng MBR phụ thuộc 70% vào việc bảo trì và 30% vào thiết kế. Sự chênh lệch áp suất tăng vọt không phải là điều đáng sợ; điều đáng sợ là liên tục khắc phục sự cố mà không tìm ra nguyên nhân. Hiểu rõ bốn khía cạnh của sự tắc nghẽn màng, đặc tính bùn, hệ thống sục khí và các thông số vận hành, đồng thời khắc phục từng vấn đề một. Hầu hết các dị thường chênh lệch áp suất có thể được giải quyết sớm. Đừng đợi đến khi vấn đề trở nên nghiêm trọng rồi mới xem xét nó một cách nghiêm túc; đến lúc đó, số tiền và thời gian bỏ ra sẽ vượt xa so với việc bảo trì định kỳ.