أسباب وطرق علاج انسداد قنوات الطرد المركزي لمياه الصرف الصحي

（I）. تحليل أسباب انسداد MBR

1. جودة مياه الصرف الصحي

طبيعة مياه الصرف الصحي لها تأثير مهم على انسداد غشاء MBR. إن التركيزات العالية من المواد العضوية والأملاح غير العضوية والمواد الصلبة العالقة والمحتوى الميكروبي ستزيد من درجة تلوث الغشاء. على سبيل المثال، في معالجة مياه الصرف الصحي للطباعة والصباغة، تترسب المواد العضوية مثل الأصباغ والمواد المضافة والمواد غير العضوية مثل أيونات المعادن الثقيلة في مياه الصرف الصحي بسهولة على سطح الغشاء وفي مسام الغشاء، مما يسبب انسدادًا. ووفقًا للبحث، لكل 100 ملغم/لتر زيادة في تركيز الصبغة في مياه الصرف الصحي للطباعة والصباغة، سيزداد معدل انخفاض تدفق الغشاء بحوالي 151 تيرابايت/لتر - 201 تيرابايت/لتر؛ عندما يتجاوز تركيز أيونات المعادن الثقيلة (مثل النحاس والزنك وما إلى ذلك) 5 ملغم/لتر، فإنه سيسرع أيضًا بشكل كبير من عملية تلوث الغشاء.

(II) ظروف التشغيل

1. معدل التدفق

سيؤدي انخفاض معدل التدفق إلى بقاء مياه الصرف الصحي على سطح الغشاء لفترة طويلة جدًا، مما يزيد من فرصة ترسب الملوثات ويؤدي بسهولة إلى انسداد الغشاء. على الرغم من أن معدل التدفق الأعلى يمكن أن يقلل من ترسب الملوثات، إلا أنه سيزيد أيضًا من قوة القص للغشاء ويسبب تلفًا ميكانيكيًا للغشاء. وقد أظهرت الدراسات أنه عندما يكون معدل التدفق أقل من 0.5 م/ثانية، فإن معدل ترسب الملوثات على سطح الغشاء سيزداد بشكل كبير؛ وعندما يتجاوز معدل التدفق 2 م/ثانية، سيزداد خطر التلف الميكانيكي للغشاء. ولذلك، يوصى عمومًا بالتحكم في معدل تدفق نظام MBR بين 0.8-1.5 م/ثانية.

2. الضغط

سيؤدي الضغط العالي جدًا عبر الغشاء إلى تسريع امتصاص وترسب الملوثات على سطح الغشاء، وسيؤدي أيضًا إلى دخول المزيد من الملوثات إلى مسام الغشاء، مما يؤدي إلى زيادة الانسداد. ووفقًا للبيانات التجريبية، عندما يزداد ضغط الغشاء الناقل من 0.1 ميجا باسكال إلى 0.3 ميجا باسكال، سيزداد ترسب الملوثات على سطح الغشاء بحوالي 30% - 40%. ولذلك، في التشغيل الفعلي، يجب التحكم في ضغط الغشاء الناقل بشكل معقول، بشكل عام في نطاق 0.05 - 0.2 ميجا باسكال.

3. كثافة التهوية

تلعب التهوية دورًا مهمًا في أنظمة MBR. فهو لا يوفر الأكسجين للكائنات الحية الدقيقة فحسب، بل يولد أيضًا قوة قص على سطح الغشاء من خلال التأثير المتصاعد للفقاعات لمنع ترسب الملوثات. ومع ذلك، قد تتسبب كثافة التهوية المفرطة في تلف الغشاء بشكل مفرط في حين أن كثافة التهوية المنخفضة جدًا لا يمكن أن تمنع انسداد الغشاء بشكل فعال. وقد وجدت الدراسات أنه عندما تكون كثافة التهوية 10-20 لتر/(م²-ساعة)، يمكن أن تمنع بشكل فعال تراكم الملوثات على سطح الغشاء؛ وعندما تتجاوز كثافة التهوية 30 لتر/(م²-ساعة)، فإن خطر تلف الغشاء سيزداد بشكل كبير.

(ثالثًا) خصائص الغشاء

1. مادة الغشاء

تتميز مواد الأغشية المختلفة بخصائص سطح مختلفة واستقرار كيميائي مختلف، كما تختلف قدراتها على الامتزاز ومكافحة التلوث للملوثات. على سبيل المثال، يتميز غشاء البولي فينيل فلوريد البولي فينيلدين (PVDF) بثبات كيميائي جيد وأداء مضاد للتلوث، في حين أن غشاء البولي أكريلونيتريل (PAN) عرضة نسبيًا للتلوث العضوي. وفقًا للتجارب المقارنة، بعد التشغيل لفترة من الوقت في ظل نفس ظروف مياه الصرف الصحي، يكون انخفاض تدفق غشاء PAN أعلى بحوالي 25% - 35% من غشاء PVDF.

2. حجم مسام الغشاء

يؤثر حجم مسام الغشاء بشكل مباشر على تأثير الاحتفاظ بالملوثات وخطر الانسداد. يمكن للمسام الغشائية الأصغر حجمًا أن تحتفظ بالملوثات بشكل أكثر فعالية، ولكنها أيضًا أكثر سهولة في الانسداد بالجسيمات الصغيرة والغرويات؛ يمكن أن تقلل مسام الغشاء الأكبر حجمًا من خطر الانسداد، ولكن تأثير الاحتفاظ بالملوثات سيقل. وقد أظهرت الدراسات أنه عندما يتم تقليل حجم مسام الغشاء من 0.1 ميكرومتر إلى 0.01 ميكرومتر، يمكن زيادة معدل الاحتفاظ بالملوثات من 80% إلى أكثر من 95%، ولكن خطر انسداد الغشاء سيزداد أيضًا بنحو 3-5 مرات.

（رابعًا). تدابير وقائية لانسداد MBR

1. تحسين المعالجة المسبقة لمياه الصرف الصحي

قبل دخول مياه الصرف الصحي إلى نظام MBR، يمكن للمعالجة المسبقة الفعالة إزالة معظم المواد العالقة والجسيمات الكبيرة وبعض المواد العضوية، مما يقلل من درجة تلوث الغشاء. وتشمل طرق المعالجة المسبقة الشائعة الشاشات، وغرف الحصباء، وترسيب التخثر، والترشيح، وما إلى ذلك. على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي استخدام الغرابيل إلى إزالة المواد العائمة والمواد المعلقة بحجم جسيمات أكبر من 10 مم في مياه الصرف الصحي بشكل فعال؛ يمكن لغرفة الحصباء إزالة الجسيمات غير العضوية مثل الرمل بحجم جسيمات أكبر من 0.2 مم؛ يمكن أن يؤدي ترسيب التخثر إلى جعل معدل إزالة المواد العالقة في مياه الصرف الصحي يصل إلى 80% - 90%؛ يمكن للترشيح أن يزيل الجسيمات ذات أحجام الجسيمات الأصغر والمواد الغروية، مما يحسن بشكل كبير من جودة المياه في مياه الصرف الصحي التي تدخل نظام MBR.

2. التحكم المعقول في ظروف التشغيل

1. التحكم في معدل التدفق

وفقًا لخصائص الغشاء وطبيعة مياه الصرف الصحي، يتم ضبط معدل تدفق مياه الصرف الصحي بشكل معقول لضمان الإزالة الفعالة للملوثات وتقليل خطر انسداد الغشاء. بشكل عام، يوصى بمعدل تدفق سطحي أعلى لتعزيز قوة القص على سطح الغشاء ومنع ترسب الملوثات. على سبيل المثال، في بعض أنظمة MBR في التشغيل الفعلي، عندما يتم التحكم في معدل التدفق السطحي عند 1.0-1.2 م/ثانية، ينخفض معدل ترسب الملوثات على سطح الغشاء بشكل كبير، ويتم تحسين استقرار تدفق الغشاء.

2. التحكم في الضغط

التحكم الصارم في ضغط الغشاء الناقل لتجنب الضغط المفرط الذي قد يؤدي إلى زيادة انسداد الغشاء. من خلال تركيب جهاز مراقبة الضغط، يمكن مراقبة التغيرات في ضغط الغشاء في الوقت الحقيقي، ويمكن ضبط معلمات التشغيل وفقًا للحالة الفعلية. على سبيل المثال، عندما يتجاوز ضغط الغشاء عبر الغشاء القيمة المحددة (مثل 0.15 ميجا باسكال)، يتم تقليل كثافة التهوية تلقائيًا أو يتم ضبط تدفق مياه الصرف الصحي للحفاظ على ضغط الغشاء عبر الغشاء ضمن نطاق معقول.

3. التحكم في التهوية

ضبط شدة التهوية بشكل معقول لضمان وجود قوة قص كافية على سطح الغشاء لمنع ترسب الملوثات وتجنب تلف الغشاء. يمكن ضبط شدة التهوية وفقًا لعوامل مثل نوع الغشاء وطبيعة مياه الصرف الصحي وتشغيل النظام. على سبيل المثال، بالنسبة لمياه الصرف الصحي المعرضة للتلوث، يمكن زيادة كثافة التهوية بشكل مناسب في المرحلة المبكرة من تشغيل النظام لتعزيز تأثير تنظيف سطح الغشاء؛ ومع استقرار تشغيل النظام، يمكن تقليل كثافة التهوية تدريجيًا لتوفير الطاقة.

(ثالثًا) اختيار مواد الأغشية ومكونات الأغشية المناسبة

وفقًا لخصائص جودة المياه ومتطلبات المعالجة لمياه الصرف الصحي، اختر مواد غشائية ومكونات غشائية ذات أداء جيد لمكافحة التلوث. على سبيل المثال، بالنسبة لمياه الصرف الصحي الملوثة بسهولة بالمواد العضوية، يمكنك اختيار مادة غشائية ذات قابلية جيدة للماء السطحي؛ بالنسبة لمياه الصرف الصحي التي تحتوي على تركيزات عالية من الأملاح غير العضوية، يمكنك اختيار مادة غشائية مقاومة للتآكل الكيميائي. وفقًا للأبحاث، عند معالجة مياه الصرف الصحي العضوية، فإن المواد الغشائية ذات زاوية التلامس السطحي أقل من 70 درجة (محبة للماء أفضل) يكون أداءها المضاد للتلوث أعلى بحوالي 40% - 50% من المواد الغشائية ذات زاوية التلامس الأكبر من 90 درجة.

（V). طريقة تنظيف انسداد MBR

1. التنظيف البدني

1.1. التنظيف الخلفي

الغسل العكسي هو طريقة تنظيف فيزيائية شائعة الاستخدام تستخدم تدفق المياه العكسي لغسل الملوثات على سطح الغشاء. يجب تعديل وتيرة وشدة الغسيل العكسي وفقًا للظروف الفعلية لتجنب تلف الغشاء. وبصفة عامة، يمكن للغسيل العكسي المنتظم (مثل الغسل العكسي كل 8-24 ساعة) مع كل فترة غسيل تتراوح من 10-30 دقيقة إزالة معظم الملوثات على سطح الغشاء واستعادة تدفق الغشاء بشكل فعال. وقد أظهرت التجارب أنه بعد الغسيل العكسي، يمكن استعادة تدفق الغشاء إلى حوالي 80%-90% من التدفق الأولي.

1.2 التنظيف المختلط بالهواء والماء

يجمع التنظيف المختلط بين الهواء والماء بين التأثير المتصاعد للفقاعات وتأثير تدفق الماء المتدفق، والذي يمكن أن يزيل الملوثات على سطح الغشاء بشكل أكثر فعالية. أثناء عملية التنظيف المختلط بين الماء والهواء، يمكن لقوة التأثير المتولدة عندما تنفجر الفقاعات على سطح الغشاء أن تقشر الملوثات من سطح الغشاء، ويمكن لتدفق الماء أن يحمل الملوثات المقشرة بعيدًا. وفقًا للبحث، فإن تأثير التنظيف المختلط بين الهواء والماء (نسبة الهواء والماء من 1:1 - 2:1) أفضل من التنظيف الهيدروليكي البسيط، ويمكن زيادة معدل استرداد تدفق الغشاء بنسبة 10% - 20%.

2 التنظيف الكيميائي

2.1 التخليل

بالنسبة للتلوث غير العضوي، مثل قشور كربونات الكالسيوم وكبريتات الكالسيوم وما إلى ذلك، يمكن استخدام التخليل للتنظيف. تشمل الأحماض شائعة الاستخدام حمض الهيدروكلوريك وحمض الستريك، إلخ. عند التخليل، من الضروري الانتباه إلى التحكم في تركيز الحمض ووقت التنظيف لتجنب تآكل الغشاء. على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي التخليل بمحلول حمض الهيدروكلوريك بتركيز 2% - 5% ووقت تنظيف يتراوح بين 30-60 دقيقة إلى إزالة قشور كربونات الكالسيوم بشكل فعال، ولكن يجب شطف الغشاء جيدًا وتحييده بعد التخليل لمنع الحمض المتبقي من إتلاف الغشاء.

2.2 الغسيل القلوي

بالنسبة للتلوث العضوي، مثل الشحوم والبروتين وما إلى ذلك، يمكن استخدام الغسيل القلوي للتنظيف. تشمل القلويات شائعة الاستخدام هيدروكسيد الصوديوم وهيدروكسيد البوتاسيوم، إلخ. عند الغسيل القلوي، من الضروري الانتباه إلى التحكم في تركيز ودرجة حرارة القلويات لمنع تلف مادة الغشاء. على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي استخدام محلول هيدروكسيد الصوديوم بتركيز 1% - 3%، والغسيل القلوي عند درجة حرارة 40 - 60 درجة مئوية، ووقت تنظيف من 40 - 90 دقيقة إلى إزالة الملوثات العضوية على سطح الغشاء بشكل فعال.

2.3 تنظيف الأكسدة

بالنسبة للتلوث الميكروبي والأيضي، يمكن استخدام المؤكسدات للتنظيف. وتشمل المؤكسدات شائعة الاستخدام هيبوكلوريت الصوديوم وبيروكسيد الهيدروجين. يمكن للمواد المؤكسدة تدمير البنية الخلوية للكائنات الحية الدقيقة وإزالة الملوثات مثل الأغشية الحيوية والبوليمرات خارج الخلية. على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي استخدام محلول هيبوكلوريت الصوديوم بتركيز 50-200 ملغم/لتر للتنظيف لمدة 60-120 دقيقة إلى قتل الكائنات الحية الدقيقة وإزالة الأغشية الحيوية واستعادة تدفق الغشاء بشكل فعال.