
Иногда кажется, что рынок мембранных технологий для биологических реакторов с мембранами – это огромный, запутанный лабиринт. Много обещаний, много разных подходов. Но если копнуть глубже, то становится ясно, что за всей этой экзотикой стоит довольно простая, но крайне ответственная задача: обеспечить надежную и долговечную работу системы, а значит – правильно выбрать мембрану.
На рынке представлено огромное количество мембран для мембранных аэробных биопленочных реакторов (МАБР). Чаще всего рассматриваются полиэтилен и полипропилен. Полиэтилен обычно дешевле, но его механическая прочность оставляет желать лучшего, особенно при работе с агрессивными средами или высокой скоростью потока. Полипропилен – крепче, но и дороже. На практике, мы часто сталкивались с ситуациями, когда мембрана, казавшаяся на бумаге подходящей, в реальных условиях быстро изнашивалась, теряла проницаемость или вообще разрушалась. Особенно это критично при очистке сточных вод с высоким содержанием взвешенных частиц или органических загрязнений.
Нельзя забывать и про специализированные мембраны на основе других полимеров, например, фторполимеров. Они заметно дороже, но обладают отличной химической стойкостью и механической прочностью. Часто используют их в процессах, где присутствует агрессивная среда или высокие температуры. Но тут возникает другая проблема – стоимость. Не каждый заказчик готов тратиться на премиальное решение, особенно если не уверены в необходимости. Это компромисс, который часто приходится искать.
Один из самых важных факторов при выборе мембраны для МАБР – это ее устойчивость к биообрастанию. Биообрастание – это естественный процесс, при котором на поверхности мембраны формируется слой микроорганизмов. Он может существенно снизить проницаемость мембраны и уменьшить эффективность процесса очистки. В некоторых случаях, даже небольшой слой биообрастания может привести к серьезным проблемам.
Выбор мембраны с антиадгезионным покрытием, или же использование специальных биоцидов в процессе эксплуатации – это два основных подхода к решению проблемы биообрастания. Антиадгезионные покрытия, как правило, дороже, но они обеспечивают более долговечную защиту. Использование биоцидов – это более простой и дешевый вариант, но он может привести к загрязнению очищаемой воды и негативно повлиять на экологию. Важно взвесить все 'за' и 'против' и выбрать оптимальный вариант для конкретной задачи.
В одной из наших работ, мы столкнулись с проблемой быстрого выхода из строя мембран после запуска системы. Предварительный анализ показал, что проблема заключалась в высокой концентрации органических веществ в сточных водах. Оказывается, выбранная мембрана просто не выдерживала такой нагрузки. Решением стала замена мембраны на более прочную и устойчивую к механическим повреждениям. Также мы внедрили систему предварительной очистки сточных вод, чтобы снизить концентрацию органических веществ. В итоге, удалось значительно повысить надежность и долговечность системы.
Еще один интересный случай – это работа с водой, содержащей высокое содержание железа. Железо способствовало образованию осадков на поверхности мембраны, что приводило к ее быстрому засорению. Решением стало использование мембран с специальным антикоррозионным покрытием, которое предотвращало образование осадков. Но это была уже вторая попытка. Первая, более дешевая мембрана, попросту не выдержала агрессивной среды, хотя теоретически должна была подойти.
При выборе мембраны для мембранного аэробного биопленочного реактора необходимо обращать внимание не только на ее прочность и устойчивость к биообрастанию, но и на другие технические характеристики, такие как пористость, размер пор, химическая стойкость и температурный диапазон. Пористость мембраны определяет скорость фильтрации, а размер пор – размер частиц, которые могут пройти через мембрану. Химическая стойкость определяет способность мембраны выдерживать воздействие агрессивных химических веществ, а температурный диапазон – диапазон температур, в котором мембрана сохраняет свои свойства. Все эти параметры необходимо учитывать при выборе мембраны для конкретной задачи.
Мы часто используем различные методы тестирования мембран, чтобы оценить их пригодность для конкретных условий эксплуатации. Это могут быть испытания на прочность, устойчивость к биообрастанию, химическую стойкость и скорость фильтрации. Эти тесты позволяют выявить слабые места мембраны и выбрать оптимальный вариант для конкретной задачи.
Для МАБР часто сравнивают полиэстерные, полипропиленовые и полиэтиленовые мембраны. Полиэстерные мембраны, как правило, обладают лучшей прочностью и термостойкостью, чем полипропиленовые и полиэтиленовые. Но они дороже и более чувствительны к воздействию ультрафиолетового излучения. Полипропиленовые мембраны – это компромисс между стоимостью и производительностью. Они обладают достаточной прочностью и термостойкостью, но менее устойчивы к биообрастанию, чем полиэстерные мембраны. Полиэтиленовые мембраны – самый дешевый вариант, но они имеют низкую прочность и термостойкость. Поэтому выбор мембраны для биологического реактора с мембранами должен быть основан на тщательном анализе всех факторов.
Нам часто задают вопрос, какую мембрану выбрать для очистки воды в аквакультуре. В этом случае, как правило, рекомендуются мембраны из фторполимеров, так как они обладают высокой химической стойкостью и устойчивостью к биообрастанию. Но стоит учитывать, что такие мембраны значительно дороже, чем полиэтиленовые и полипропиленовые.