Расчет площади мембран в мембранных биореакторах

Аннотация

На основании анализа зарубежных публикаций рассмотрены мембранные биореакторы и применяемые в них мембраны. В напорных установках с вынесенным мембранным блоком значения удельного потока через мембрану (при 20°C) составляют 80–200 л/(ч∙м²) при трансмембранном давлении 20–500 кПа, а в установках с погружными мембранами – 8–30 л/(ч∙м²) при вакууме 10–60 кПа. Специфическое энергопотребление в биореакторах с напорными мембранами находится в пределах 1,5–4 кВт∙ч/м³, с погружными мембранами – 0,5–0,7 кВт∙ч/м³. Результаты анализа рынка оборудования показали, что в 97–99% биомембранных установок используются погружные мембранные элементы и модули. Сравнение погружных мембран свидетельствует, что модули из половолоконных мембран имеют большую удельную поверхность (300–600 м²/м³) по сравнению с плоскими (50–150 м²/м³). Половолоконные мембраны характеризуются более низкой стоимостью, меньшей склонностью к загрязнению и устойчивостью к обратным промывкам. Плоские мембраны обладают большей механической прочностью, их проще заменить. Сообщается о работе мембранных биореакторов периодического действия, использовании осмотического мембранного биореактора и процессов нанофильтрации в биомембранной технологии. Приведена методика расчета площади половолоконных погружных мембран, учитывающая различный допустимый удельный поток в зависимости от длительности расчетных расходов, потерь времени на проведение обратных промывок и «релаксаций», объема возвратного потока от обратных промывок мембран. При определении количества параллельно работающих технологических линий следует учитывать возможное отключение одного мембранного резервуара на химическую промывку или ремонт.

Ключевые слова

биологическая очистка , мембранный биореактор , сточные воды , трансмембранное давление , удельный поток , энергопотребление