Sperta-systeem
MBR-membraanvervuiling Een diepgaande analyse

MBR-membraanvervuiling: een diepgaande analyse van oorzaken, gevolgen en oplossingen

Inhoudsopgave

Laatst bijgewerkt op 7 augustus 2023 door Kevin Chen

Membraan Bioreactor (MBR) technologie heeft een revolutie teweeggebracht op het gebied van afvalwaterzuivering. Door conventionele geactiveerde slibbehandeling te combineren met geavanceerde membraanfiltratie, bieden MBR-systemen een reeks voordelen, waaronder een superieure effluentkwaliteit, een compact ontwerp en verbeterde mogelijkheden voor het verwijderen van voedingsstoffen. Dankzij de efficiëntie en veelzijdigheid wordt deze technologie op grote schaal toegepast in verschillende sectoren, van gemeentelijke afvalwaterzuivering tot industriële toepassingen.

Zoals elke technologie hebben MBR-systemen echter uitdagingen. Een van de belangrijkste problemen bij de werking van MBR-systemen is membraanvervuiling. Dit fenomeen, waarbij zich zwevende vaste stoffen, micro-organismen en andere stoffen op het membraanoppervlak of in de poriën ophopen, kan de prestaties en efficiëntie van het systeem aanzienlijk beïnvloeden.

Inzicht in membraanvervuiling, de oorzaken, gevolgen en hoe deze te verminderen, is cruciaal voor de optimale werking van MBR-systemen. Deze blogpost gaat dieper in op de fijne kneepjes van MBR-membraanvervuiling en biedt een uitgebreide gids voor dit kritieke aspect van afvalwaterzuivering.

MBR-membraanvervuiling
MBR-membraanvervuiling I

Wat is MBR-membraanvervuiling?

Membraanvervuiling binnen MBR-systemen is een complex proces waarbij verschillende stoffen op het membraanoppervlak of in de poriën worden opgehoopt. Deze stoffen omvatten gesuspendeerde vaste stoffen, colloïden, micro-organismen en organische en anorganische verbindingen. Na verloop van tijd kunnen deze materialen een laag op het membraanoppervlak vormen, ook wel een koeklaag genoemd, of de membraanporiën binnendringen, wat leidt tot verstopping van de poriën.

Het vervuilingsproces begint typisch met de adsorptie van macromoleculen op het membraanoppervlak, gevolgd door de afzetting en accumulatie van gesuspendeerde vaste stoffen en colloïden. In het afvalwater aanwezige micro-organismen kunnen zich vervolgens aan deze laag hechten en zo een biofilm vormen. Deze biofilm kan zwevende vaste stoffen en colloïden verder insluiten, waardoor vervuiling wordt verergerd.

Verschillende factoren, waaronder de kenmerken van het afvalwater, de operationele omstandigheden van het MBR-systeem en de eigenschappen van het membraan, kunnen de snelheid en mate van membraanvervuiling beïnvloeden. Het begrijpen van deze factoren is de sleutel tot het beheersen en verminderen van membraanvervuiling in MBR-systemen.

SPERTA-MBR-in-Operation-IV.jpg
MBR-membraanvervuiling II

Oorzaken van MBR-membraanvervuiling

Membraanvervuiling in MBR-systemen kan worden toegeschreven aan een combinatie van biologische, fysische en chemische factoren en operationele parameters.

Biologische oorzaken

De biologische componenten van afvalwater, voornamelijk bacteriën en extracellulaire polymere stoffen (EPS), spelen een belangrijke rol bij membraanvervuiling. Bacteriën kunnen zich hechten aan het membraanoppervlak en biofilms vormen, andere deeltjes vasthouden en vervuiling verergeren. EPS, complexe mengsels van eiwitten, polysacchariden en andere biologische verbindingen die door bacteriën worden geproduceerd, kan ook bijdragen aan vervuiling door de hechting van bacteriën en andere deeltjes aan het membraanoppervlak te bevorderen.

Fysische en chemische oorzaken

Zwevende vaste stoffen en colloïden die in het afvalwater aanwezig zijn, kunnen zich op het membraanoppervlak afzetten en de membraanporiën verstoppen, wat leidt tot biologische vervuiling. Organische en anorganische verbindingen kunnen ook interageren met het membraanmateriaal en chemische vervuiling veroorzaken.

Operationele oorzaken

Bepaalde operationele parameters van het MBR-systeem kunnen de snelheid en mate van membraanvervuiling beïnvloeden. Zo kan de beluchtingssnelheid van invloed zijn op het schuren van het membraanoppervlak en de verspreiding van deeltjes in het afvalwater. De slibretentietijd (SRT) en hydraulische retentietijd (HRT) kunnen de concentratie van vaste stoffen en de biologische activiteit van het systeem beïnvloeden, wat de vervuiling kan beïnvloeden.

SPERTA MBR-membraan in bedrijf
SPERTA MBR-membraan in bedrijf

Gevolgen van membraanvervuiling

Membraanvervuiling binnen MBR-systemen kan verschillende nadelige effecten hebben, die niet alleen de prestaties van het systeem aantasten, maar ook de operationele efficiëntie en kosteneffectiviteit.

Invloed op membraanprestaties en effluentkwaliteit

Vervuiling kan leiden tot een afname van de membraanprestaties, een afnemende permeaatflux (de snelheid waarmee water door het membraan gaat) en een toenemende transmembraandruk. Dit kan de kwaliteit van het behandelde effluent aantasten, waardoor het moeilijker wordt om aan de wettelijke normen te voldoen en mogelijk de hergebruikstoepassingen van het behandelde water worden beperkt.

Stijging van energieverbruik en operationele kosten

De afname van de permeaatstroom als gevolg van vervuiling kan een verhoging van de werkdruk van het systeem noodzakelijk maken om het gewenste debiet te behouden, wat leidt tot een hoger energieverbruik. Bovendien kan de noodzaak van frequente membraanreiniging of -vervanging als gevolg van ernstige vervuiling leiden tot hogere operationele kosten.

Vermindering van de levensduur van het membraan

Aanhoudende en ernstige vervuiling kan leiden tot fysieke en chemische schade aan het membraan, waardoor de effectieve levensduur wordt verkort. Dit verhoogt de kosten die gepaard gaan met membraanvervanging en heeft invloed op de algehele duurzaamheid van het MBR-systeem.

MBR-membraanvervuiling II
MBR Membraan Fouling & Reiniging I

Hoe problemen met membraanvervuiling voorkomen of oplossen?

Membraanvervuiling is een grote uitdaging in MBR-systemen, maar er kunnen verschillende strategieën worden gebruikt om de effecten ervan te verminderen. Deze strategieën zijn gericht op het voorkomen van vervuiling of het beheersen ervan als het eenmaal is gebeurd.

Preventieve maatregelen

Deze omvatten het wijzigen van de operationele parameters van het MBR-systeem om omstandigheden te creëren die minder bevorderlijk zijn voor vervuiling. Het optimaliseren van de beluchtingssnelheid kan bijvoorbeeld helpen om het membraanoppervlak schoon te houden door turbulentie te creëren die de ophoping van vervuiling tegengaat. Evenzo kan het aanpassen van de slibretentie- en hydraulische retentietijden de biologische activiteit van het systeem en daarmee de kans op biologische vervuiling beïnvloeden.

Reinigingsprocedures

Normaal reiniging van de membranen kan helpen bij het verwijderen van vervuilende stoffen en het herstellen van de prestaties van het systeem. Reinigingsprocedures kunnen fysiek zijn, zoals terugspoelen, luchtreiniging of chemisch, waarbij reinigingsmiddelen worden gebruikt om de verontreinigende stoffen op te lossen of los te maken.

Membraanmateriaal en ontwerp

Ook de keuze van het membraanmateriaal en het ontwerp van de membraanmodule kunnen de fouling beïnvloeden. Sommige materialen zijn beter bestand tegen vervuiling dan andere, en specifieke ontwerpkenmerken kunnen de ophoping van vervuiling op het membraanoppervlak helpen verminderen.

Gebruik van aangroeiwerende membranen

Vooruitgang in membraantechnologie heeft geleid tot de ontwikkeling van aangroeiwerende membranen. Deze membranen hebben speciale coatings of zijn gemaakt van materialen die de aanhechting van vervuilingen tegengaan, waardoor de mate van vervuiling wordt verminderd.

Voederwater voorbehandeling

Het voorbehandelen van het voedingswater om mogelijke verontreinigende stoffen te verwijderen voordat het het MBR-systeem binnengaat, kan ook een effectieve strategie zijn. Dit kunnen processen zijn zoals coagulatie, flocculatie of sedimentatie.

Door deze strategieën te implementeren, is het mogelijk om membraanvervuiling in MBR-systemen effectief te beheersen, de systeemprestaties te behouden en de levensduur van de membranen te verlengen.

MBR-membraanvervuiling en reiniging I
MBR-membraanvervuiling en reiniging II

Casestudy: succesvolle aangroeibestrijding in de praktijk

Neem het geval van de Qingling River Wastewater Treatment Plant (WWTP) in de stad Wuhan, een bruisend stedelijk gebied met meer dan 150,000 inwoners. De fabriek was ontworpen om een ​​capaciteit van 30,000 kubieke meter per dag te verwerken, maar door de snelle groei van de stad kreeg de fabriek te maken met steeds grotere uitdagingen.

SPERTA MBR-membraanproject RWZI
SPERTA MBR-membraanproject RWZI

Een van de belangrijkste problemen was membraanvervuiling. De fabriek gebruikte een oudere generatie MBR-technologie en de veelvuldige vervuiling leidde tot hogere operationele kosten, een kortere levensduur van het membraan en een verminderde effluentkwaliteit.

Het fabrieksmanagement besloot een uitgebreide strategie voor het beperken van aangroei te implementeren. Ze begonnen met een grondige analyse van het afvalwater om de belangrijkste oorzaken van vervuiling te identificeren. De resultaten toonden een hoge concentratie aan bacteriën, extracellulaire polymere stoffen en zwevende stoffen en colloïden.

Op basis van deze bevindingen heeft de fabriek verschillende stappen ondernomen om het probleem aan te pakken. Ze hebben operationele parameters aangepast, waaronder het verhogen van de beluchtingssnelheid en het verkorten van de hydraulische verblijftijd. Ze introduceerden ook regelmatige membraanreiniging en -onderhoud in hun routine, met behulp van fysische en chemische reinigingsmethoden.

Bovendien besloot de fabriek haar MBR-membranen te upgraden naar SPERTA's geavanceerde MBR-membranen, bekend om hun superieure aangroeiwerende eigenschappen. Deze membranen waren beter bestand tegen de soorten aangroeimiddelen die in hun afvalwater worden aangetroffen, waardoor het aantal aangroeiincidenten aanzienlijk afnam.

De resultaten waren indrukwekkend. Binnen zes maanden zag de fabriek een verbetering van 30% in de kwaliteit van het afvalwater, een vermindering van het energieverbruik met 20% en een vermindering van 50% in de schoonmaak- en onderhoudskosten. De levensduur van de membranen nam ook aanzienlijk toe, waardoor de operationele kosten van de installatie verder daalden.

MBR-membraanvervuiling en -reiniging III
MBR-membraanvervuiling en -reiniging III

De toekomst van membraanvervuilingsbeheersing

Als we naar de toekomst kijken, is er veel potentieel op het gebied van MBR-membraanvervuilingsbestrijding. Met doorlopend onderzoek en ontwikkeling verwachten we aanzienlijke vooruitgang op dit gebied.

Nieuwe membraanmaterialen en coatings

Een veelbelovend onderzoeksgebied is de ontwikkeling van nieuwe membraanmaterialen en coatings die aangroeibestendig zijn. Het gebruik van hydrofiele coatings kan bijvoorbeeld de hechting van vervuilingen aan het membraanoppervlak verminderen, waardoor vervuiling wordt verminderd.

Optimalisatie van operationele parameters

Een ander aandachtsgebied is de optimalisatie van operationele parameters. Door parameters zoals beluchtingssnelheid en slibretentietijd nauwkeurig af te stemmen, kan vervuiling mogelijk verder worden verminderd en de efficiëntie van MBR-systemen worden verbeterd.

Geavanceerde reinigingsmethoden

Ten slotte is er een groeiende belangstelling voor het gebruik van geavanceerde reinigingsmethoden, zoals ultrasone reiniging en het gebruik van enzymen of andere biologische middelen, om vervuilende stoffen van het membraanoppervlak te verwijderen.

Hoewel dit slechts enkele voorbeelden zijn, illustreren ze de opwindende mogelijkheden voor de toekomst van MBR-membraanaangroeibestrijding. Terwijl we blijven innoveren en de grenzen verleggen van wat mogelijk is, verwachten we de komende jaren nog effectievere en efficiëntere oplossingen voor foulingmanagement.

SPERTA-MBR-in-Operation-II.jpg
SPERTA MBR-membraan in werking

Conclusie

Concluderend, membraanvervuiling is een belangrijke uitdaging in de werking van MBR-systemen. Het is een complex probleem dat voortkomt uit verschillende biologische, chemische en operationele factoren. De gevolgen van vervuiling zijn verreikend en hebben gevolgen voor de prestaties van het membraan, de kwaliteit van het effluent, het energieverbruik, de bedrijfskosten en de levensduur van het membraan.

Het begrijpen van de oorzaken en gevolgen van aangroei is echter de eerste stap naar een effectieve aangroeibestrijding. Verschillende strategieën, van het optimaliseren van operationele parameters tot het implementeren van geavanceerde reinigingsmethoden, kunnen vervuiling helpen verminderen. De casestudy van de afvalwaterzuiveringsinstallatie in Nederland toont aan dat het met de juiste aanpak mogelijk is om fouling succesvol te beheersen en de efficiëntie van MBR-systemen te behouden.

Vooruitkijkend ziet de toekomst van fouling control er veelbelovend uit. Lopend onderzoek en technologische vooruitgang, zoals de ontwikkeling van nieuwe membraanmaterialen en coatings, maken de weg vrij voor effectievere en duurzamere oplossingen voor aangroei.

Uiteindelijk is het doel om het volledige potentieel van de MBR-technologie in de afvalwaterzuivering te benutten, en effectieve vervuilingsbeheersing is een cruciaal onderdeel van dit streven. Naarmate we ons begrip van fouling blijven verbeteren en betere strategieën ontwikkelen om dit te bestrijden, komen we dichter bij dit doel.

Onthoud, op SPERTA, zetten we ons in om MBR-membranen van hoge kwaliteit te leveren en onze klanten uitgebreide ondersteuning te bieden bij het beheersen van fouling en andere operationele uitdagingen. Als u vragen heeft of meer hulp nodig heeft, aarzel dan niet om contact met ons op te nemen. Laten we samen werken aan schoner water en een duurzamere toekomst.

Kevin Chen

Kevin Chen

Hallo, ik ben de auteur van dit bericht en ben al meer dan 5 jaar actief op dit gebied. Als u vragen heeft over de MBR-membraanproducten of het MBR-membraan wilt aanschaffen, neem dan gerust contact met mij op via e-mail. kevin@spertasystems.com

Vind je dit artikel leuk?

Delen op Facebook
Delen op Twitter
Deel via Linkdin
Delen op Pinterest

Meer naar ontdekkingsreiziger

Wat is de levensduur van het pakket MBR-systeem?

Wat is de levensduur van het pakket MBR-systeem?

Een pakket-MBR-systeem bestaat uit verschillende componenten, zoals biologische behandeling, scheiding van vaste stoffen en vloeistoffen, desinfectie, enz., en de levensduur van elk onderdeel kan verschillen. Onder normale bedrijfsomstandigheden bedraagt ​​de levensduur gewoonlijk ongeveer 15 tot 20 jaar.

MBR Membraan nodig voor uw planten?
Ontvang de laatste updates

Ontvang onze nieuwsbrief

Geen spam, alleen meldingen over nieuwe artikelupdates met betrekking tot MBR-membraantechnologieën.

Sperta-systeem

Vraag snel een offerte aan

We nemen binnen 6 uur contact met u op, let op de e-mail met het achtervoegsel “@spertasystems.com”.