Módulo de membrana MBR de coluna

O módulo colunar MBR (biorreator de membrana) (conjunto de biorreator de membrana colunar externa/submersa) é um equipamento central de tratamento de água que integra separação de membrana de alta-precisão e reação bioquímica eficiente. Consiste principalmente em feixes de membranas de fibra oca encapsulados em uma estrutura colunar, divididos em dois tipos principais: acionados por pressão externa-e acionados por vácuo submerso-. Amplamente utilizado em tratamento avançado de águas residuais industriais, pré-tratamento de preparação de água pura e projetos-de alto nível de reutilização de água recuperada, o equipamento apresenta alta densidade de empacotamento de módulo de membrana, forte capacidade anti-poluição e excelente estabilidade operacional. Ele pode alcançar a interceptação profunda de sólidos suspensos, microorganismos e poluentes refratários em esgotos, com qualidade de efluente superior à do MBR de chapa plana. Como equipamento preferido para cenários-de tratamento de água de alto nível, é adequado para projetos centralizados de tratamento de água-de grande e médio porte e necessidades especiais de purificação de qualidade da água.

Com base no princípio colaborativo de "biodegradação + separação por membrana", o módulo MBR colunar difere significativamente do MBR de folha plana na estrutura do módulo de membrana e no modo de operação. Ele realiza uma separação eficiente de sólidos-líquidos por meio de membranas de fibra oca encapsuladas em forma colunar. O princípio fundamental consiste em três etapas, equilibrando a eficiência da degradação e o controle de incrustações da membrana:
1. Biodegradação
O módulo MBR colunar externo requer um biorreator independente, onde o licor misturado é bombeado para a coluna de membrana. O módulo colunar submerso MBR é colocado diretamente no reator, onde comunidades microbianas (bactérias aeróbicas, bactérias nitrificantes, bactérias desnitrificantes, etc.) no lodo ativado decompõem poluentes orgânicos, nitrogênio amoniacal e outras substâncias nocivas. A estrutura colunar otimiza o padrão de fluxo hidráulico no reator, permitindo o contato total entre o licor misturado e os microrganismos, prolongando o tempo de reação e aumentando o efeito de degradação dos poluentes refratários. O tempo de retenção de lodo (SRT) pode ser mantido em 40-80 dias, superior ao do MBR de folha plana.

2. Separação e interceptação de membrana
O módulo MBR colunar externo usa uma bomba de reforço para fornecer energia, permitindo que o licor misturado passe através da parede da membrana de fibra oca (tamanho dos poros da membrana: 0,01-0,2μm) sob pressão. A água tratada é coletada na cavidade interna das fibras da membrana e é descarregada, enquanto o lodo interceptado retorna ao reator. O módulo colunar submerso MBR produz água através de sucção a vácuo. O design compacto de encapsulamento da coluna de membrana garante um arranjo uniforme das fibras da membrana e maior eficiência de interceptação, retendo efetivamente flocos de lodo ativado, bactérias, vírus e algumas substâncias orgânicas de pequenas moléculas. O efluente SS (Sólidos Suspensos) é menor ou igual a 3mg/L, e a concentração de MLSS (Sólidos Suspensos de Licor Misto) no reator é mantida em 10.000-20.000mg/L, melhorando ainda mais a eficiência bioquímica.

3. Função auxiliar-antiincrustante
O módulo colunar externo MBR está equipado com um sistema de retrolavagem que utiliza regularmente água produzida para retrolavar os poluentes na superfície da membrana, combinado com ciclos de limpeza química para prolongar a vida útil da membrana. O módulo colunar submerso do MBR está equipado com um sistema de aeração inferior, onde o fluxo de ar impulsiona a perturbação do licor misturado para limpar o lodo na superfície da coluna da membrana e fornecer oxigênio aos microorganismos. Alguns modelos-de última geração são equipados com um módulo de limpeza on-line que pode monitorar-em tempo real o status de incrustação da membrana, ajustar dinamicamente a frequência de retrolavagem e atrasar significativamente a taxa de incrustação da membrana.

1. Composição da Estrutura do Equipamento
O módulo MBR colunar adota um projeto de encapsulamento de alta resistência, composto principalmente por um módulo de membrana colunar, sistema de suporte e fixação, sistema de energia (bomba de reforço/sucção), sistema de descarga e módulo de controle. Sua estrutura é mais compacta e resistente-a impactos do que a do MBR de-plana:

• Módulo de Membrana Colunar:O núcleo consiste em feixes de membranas de fibra oca, feitos principalmente de PVDF (fluoreto de polivinilideno), com alguns modelos-de última geração usando PTFE (politetrafluoretileno). O diâmetro interno das fibras da membrana é de 0,5-1,0 mm e o diâmetro externo é de 1,0-2,0 mm. Encapsulado em um invólucro cilíndrico, as duas extremidades do invólucro são equipadas com entradas, saídas e saídas de água produto. A densidade de empacotamento do feixe de membranas atinge 3.000-5.000m²/m³, muito superior à das membranas planas.
• Sistema de Suporte e Fixação:Incluindo suportes de coluna de membrana, bases e conectores. Os suportes são feitos de aço inoxidável 304/316 e a base tem uma função de absorção de choque, que pode fixar efetivamente a coluna da membrana, evitar danos às fibras da membrana causados ​​por pressão ou perturbação do fluxo de ar durante a operação e se adaptar ao ambiente operacional de alta-pressão dos modelos externos.
• Sistema de energia e descarga:Os modelos externos são equipados com bombas de reforço de alta-pressão, bombas de retrolavagem e tanques de limpeza química; os modelos submersos são equipados com bombas de sucção, sopradores de aeração e cabeçotes de aeração. A pressão da bomba de retrolavagem pode atingir 0,2-0,4MPa, o que pode remover rapidamente os poluentes da superfície da membrana, e o efeito de lavagem é melhor do que a limpeza por aeração única de membranas planas.
• Módulo de controle:Integrando um sistema de controle PLC, sensor de pressão e monitor de fluxo, ele monitora-em tempo real parâmetros como pressão transmembrana (TMP), volume de produção de água e qualidade da água afluente, aciona automaticamente procedimentos de retrolavagem e limpeza química, suporta monitoramento remoto e ajuste de parâmetros, além de ter um maior grau de automação operacional.
• Componentes Auxiliares:Incluindo válvulas de retenção, filtros e dispositivos de dosagem de produtos químicos. O filtro pode remover impurezas de partículas grandes no licor misturado para evitar o entupimento das fibras da membrana. O dispositivo de dosagem de produtos químicos é usado para adicionar ácidos, álcalis e oxidantes durante a limpeza química para garantir o efeito de limpeza.

2. Principais tipos de produtos
De acordo com métodos de instalação, materiais de membrana e cenários de aplicação, os módulos MBR colunares convencionais são divididos em três categorias, com foco em diferentes-necessidades de tratamento de água de alto nível:

• Módulo MBR colunar PVDF externo:Adotando membranas de fibra oca de PVDF de alta resistência com um tamanho de poro de membrana de 0,05-0,2μm, um fluxo de membrana de 15-30L/(m²·h), uma pressão operacional de 0,1-0,3MPa e uma faixa de resistência ácido-base de pH 2-12. Adequado para tratamento de águas residuais industriais de alta concentração e lixiviados de aterros, tem uma vida útil de 4 a 6 anos e a melhor resistência antipoluição e ao impacto.
• Módulo MBR colunar PVDF submerso:Equilibrando compactação e eficiência energética, possui um tamanho de poro de membrana de 0,1-0,3μm, um fluxo de membrana de 12-25L/(m²·h), sem necessidade de bombas de alta-pressão e menor consumo de energia do que modelos externos. Com uma faixa de resistência ácido{7}}base de pH 2 a 11, é adequado para tratamento avançado de esgoto municipal e projetos sofisticados de reutilização de água recuperada, com uma relação custo-desempenho equilibrada.
• Módulo MBR colunar de PTFE:Usando fibras de membrana de PTFE, tem melhor temperatura e resistência à corrosão, um tamanho de poro de membrana de 0,01-0,1μm, um fluxo de membrana de 10-20L/(m²·h), uma faixa de resistência ácido-base de pH 1-13 e pode suportar altas temperaturas (menores ou iguais a 80 graus) e águas residuais altamente corrosivas. Adequado para águas residuais industriais de alta qualidade, como eletrônica e farmacêutica, bem como cenários especiais de tratamento de água, tem uma vida útil de 5 a 8 anos.

A seleção deve considerar a qualidade da água influente, a capacidade de tratamento, os padrões de efluentes, o espaço de instalação e a pressão operacional. Os parâmetros de seleção principais são os seguintes, destacando a adaptabilidade de alta-pressão e as características anti-poluição dos módulos de membrana colunar:

Com foco em cenários-de tratamento de água de alto nível, o módulo colunar MBR é amplamente utilizado em campos industriais, municipais e de tratamento de água especial devido à sua forte capacidade anti-poluição e excelente qualidade de efluentes, adequado para projetos de grande e médio-tamanho e cenários de alta-demanda:

1. Principais vantagens do tratamento

Qualidade Superior de Efluentes: Com tamanho de poro de membrana mais fino e maior eficiência de interceptação do que MBR de folha plana, o SS do efluente é menor ou igual a 3mg/L e turbidez menor ou igual a 0,3NTU. Ele pode remover efetivamente substâncias orgânicas de pequenas{4}moléculas e íons de metais pesados, com qualidade de água estável atendendo aos padrões Classe 1A+ e superiores, e pode ser usado diretamente em-cenários de reutilização de alto nível.

Forte capacidade anti-poluição: O encapsulamento colunar garante tensão uniforme nas fibras da membrana, reduzindo o risco de quebra das fibras. Combinado com o sistema duplo de retrolavagem e limpeza química, a taxa de incrustação da membrana é reduzida em 40%-60% e o ciclo operacional é mais longo, especialmente adequado para alta-poluição e águas residuais de alta viscosidade.

Tratamento Eficiente de Lodos: pode manter uma concentração mais alta de MLSS (10.000-20.000mg/L) e um tempo de retenção de lodo mais longo. O excesso de produção de lodo é 20%-30% menor que o do MBR de chapa plana, reduzindo ainda mais os custos de descarte de lodo.

2. Vantagens Estruturais e Operacionais

Estrutura estável e durável: As fibras da membrana são firmemente encapsuladas com alta resistência mecânica. Os modelos externos podem suportar operação de alta-pressão e não são facilmente danificados. Os modelos de material PTFE têm uma vida útil de 5-8 anos, muito mais do que o MBR de chapa plana.

Alta controlabilidade operacional: equipado com um sistema completo de descarga e monitoramento, possui um alto grau de automação, pode ajustar-parâmetros operacionais em tempo real para se adaptar às flutuações na qualidade da água afluente, tem uma baixa taxa de falhas e um longo ciclo de manutenção (apenas 1 a 2 inspeções de rotina por mês).

Expansão Modular Flexível: Cada coluna opera de forma independente, e o número de colunas de membrana pode ser aumentado ou diminuído de acordo com a capacidade de tratamento. Grandes projetos podem adotar um design paralelo de múltiplas colunas de membrana, facilitando a instalação e expansão e adaptando-se às necessidades de construção em fases.