막횡단 압력(TMP)의 급증은 투과 흐름 감소부터 막 섬유 파손 및 완전한 모듈 고장까지 이어질 수 있으며, 교체 비용은 수십만 달러에 이릅니다. 더욱 문제가 되는 점은 압력 서지가 단일 요인으로 인해 발생하는 경우가 거의 없다는 것입니다. 근본 원인은 여전히 파악하기 어렵고 문제는 반복적으로 반복됩니다.
압력 서지의 근본 원인은 일반적으로 소수입니다. 이러한 원인을 이해하면 명확성이 제공되고 문제 해결 중에 당황하는 것을 방지할 수 있습니다.
막 오염 축적 - 가장 흔하지만 가장 과소평가된 킬러
막횡단 압력의 증가는 주로 막 오염으로 인해 발생합니다. 작동 중에 슬러지 혼합물의 용해된 유기물, 콜로이드 입자 및 부유 고형물이 막 표면과 기공 내에 연속적으로 침전되어 겔 층과 필터 케이크 층을 형성합니다. 이 "쉘"이 두꺼울수록 방수 기능이 향상되어 자연스럽게 압력 차이가 증가합니다.
많은 사람들은 정기적인 온라인 역세만으로도 충분하다고 잘못 믿고 있습니다. 실제로 온라인 역세는 막 표면의 느슨한 침전물만 제거할 뿐이며 막 기공 깊숙이 침투한 유기 및 생물학적 오염에 대해서는 거의 무력합니다. 특히 유입수에 용해된 미생물 대사산물(SMP)의 함량이 높을 경우 끈적끈적한 생물막이 막 기공 내벽에 부착되어 정기적인 역세로는 제거할 수 없습니다.
따라서 막 오염을 평가할 때 역세 후 TMP의 감소만 보지 마십시오. 역세 후 압력차가 다시 빠르게 상승하면 깊은 오염이 형성되었음을 나타냅니다. 이 경우 모공 속 오염물질을 효과적으로 제거하기 위해 차아염소산나트륨과 구연산을 교대로 담가두는 오프라인 케미컬 클리닝을 병행해야 한다.
슬러지 특성 악화 - 압력 차이의 보이지 않는 요인
막 오염이 직접적인 원인인 반면, 많은 경우 근본 원인은 슬러지 자체에 있습니다. 지나치게 높은 MLSS 농도, 비정상적인 SVI 확장 및 사상균의 과도한 증식-이러한 슬러지 특성 문제로 인해 혼합액 점도가 급격히 증가하여 여과 저항이 배가될 수 있습니다.
다음은 실제{0}}예입니다. 식품 가공 공장의 MBR 시스템은 8000~12000mg/L의 MLSS(혼합액 스펙트럼 황산염)로 설계되었습니다. 그러나 실제 운전 중에 슬러지 배출로 인한 슬러지 손실을 우려한 운영자는 슬러지 제거 없이 장기간 방치하여 MLSS가 18000mg/L까지 치솟았습니다. 혼합액은 얇은 페이스트처럼 되었고, 막 표면에 조밀한 필터 케이크층이 빠르게 형성되었습니다. 막횡단 압력차는 일주일 이내에 15kPa에서 45kPa로 증가했습니다. 이후 슬러지 배출율을 높이면 MLSS가 다시 10000mg/L 정도로 낮아지고 압력차도 점차 감소합니다.
필라멘트 벌킹은 또 다른 주요 문제입니다. 필라멘트성 박테리아가 슬러지 플록 사이에 얽혀 플록 구조를 느슨하게 만들고 수많은 작은 조각이 혼합액에 떠다니게 합니다. 이러한 미세 입자는 막 구멍에 쉽게 침투하여 비가역적인 막힘을 유발합니다. 이러한 경우 단순히 멤브레인을 세척하는 것은 일시적인 해결책일 뿐입니다. F/M 비율, DO(용존산소) 수준, 영양분 비율을 조정하는 것이 근본적인 해결책입니다.
통기 시스템 오류 – 불충분한 세척력으로 인해 막 막힘 발생
MBR이 멤브레인 청결도를 유지하는 핵심 메커니즘은 멤브레인 영역 바닥의 강력한 통기입니다. 기포가 상승하면 멤브레인 섬유를 씻어내고 흔들어서 멤브레인 표면에 쌓인 슬러지 입자를 제거합니다. 통기 속도가 충분하지 않으면 이 "자체-세척" 메커니즘이 실패합니다.
통기 문제는 생각보다 더 흔합니다. 소형 송풍기, 통기 파이프의 부분적인 막힘, 멤브레인 프레임 하단의 통기 구멍을 덮고 있는 이물질 등 이러한 결함은 즉시 눈에 띄지 않을 수 있습니다. 이는 몇 개의 멤브레인 장치에서 약해진 세척력으로만 나타나 국지적인 압력 차이가 천천히 증가할 수 있습니다. 전체 시스템에 경보가 울리면 손상이 너무 늦어지는 경우가 많습니다.
쉽게 간과되는 또 다른 세부 사항: 균일하지 않은 멤브레인 모듈 설치와 고르지 않은 바닥 간격으로 인해 통기 공기 흐름이 "지름길을 택"하여 더 큰 간격을 통해 집중되어 효과적인 세척 없이 멤브레인 섬유의 다른 영역을 남겨둡니다. 정기적으로 통기 균일성을 확인하고 액체 표면 난류가 일정한지 육안으로 관찰하면 많은 잠재적인 문제를 조기에 발견하는 데 도움이 될 수 있습니다.
부적절한 작동 매개변수 - 세부 사항에 숨어 있는 압력 강하 폭탄
과도하게 높은 막 유량 설정, 불합리한 펌프-정지 비율, 불충분한 역세 빈도 등 이러한 작동 매개변수 오류로 인해 막간 압력 강하가 위험한 범위로 떨어질 수도 있습니다.
과도한 플럭스는 가장 전형적인 '돌진공사의 여파'다. 프로젝트 시운전 기간 동안 배출 목표를 달성하기 위해 플럭스는 임계 플럭스보다 높게 설정됩니다. 단기적으로는 유출수가 괜찮을 수 있지만 막 오염률은 기하급수적으로 증가하고 압력 강하는 평소보다 훨씬 빠르게 증가합니다. 정상적인 흐름을 복원하기 위해 플럭스를 줄이고 싶을 때 오염층은 이미 압축되어 압력 강하를 줄일 수 없습니다. 임계 플럭스는 임의의 값이 아닙니다. 이는 단계별 플럭스 테스트를 통해 결정되어야 합니다. 임계값 이하에서 10~20% 정도 작동하는 것이 안전지대입니다.
펌프-정지 비율도 중요합니다. 장기간 연속 펌핑하면 멤브레인 표면의 필터 케이크 층이 더 두꺼워집니다. 일시 중지가 너무 짧으면 필터 케이크가 분리될 시간이 부족해집니다. 일반적으로 8-10분의 펌핑과 1~2분의 휴지 시간을 결합하는 것이 비교적 안전한 리듬이지만 구체적인 조정은 실제 슬러지 농도와 멤브레인 유형에 따라 이루어져야 합니다. 실용적인 조언: 막간 압력 차이가 지속적으로 증가하는 경우 세척을 위해 성급하게 화학 물질을 추가하지 마십시오. 먼저 다음 순서로 확인하세요. ① 통기가 균일하고 효과적인지 확인하세요. ② MLSS, SVI가 정상 범위 내에 있는지 확인합니다. ③ 유속과 펌프 정지 비율을 확인합니다. ④ 역세/유지보수 청소빈도가 적절한지 확인한다. 처음 세 가지가 괜찮다면 오프라인 화학 세척을 고려하십시오.
궁극적으로 막간 압력차의 급증은 결코 갑자기 발생하지 않습니다. 데이터로 표시됩니다. 추세는 숫자 값보다 중요합니다.-매일 TMP 변화를 기록하고 추세선을 그리며 기울기가 증가하는 경우 주의하세요. 조치를 취하기 전에 경보가 울릴 때까지 기다리지 마십시오.
결론적으로
MBR 멤브레인의 수명과 작동 안정성은 유지 관리에 70%, 설계에 30% 의존합니다. 압력차의 급증은 무서운 것이 아닙니다. 무서운 것은 원인을 찾지 못한 채 문제를 반복적으로 해결하는 것입니다. 막 오염, 슬러지 특성, 폭기 시스템, 운영 매개변수의 4가지 측면을 철저히 이해하고 문제를 하나씩 해결합니다. 대부분의 압력차 이상 현상은 조기에 해결될 수 있습니다. 문제가 심각해질 때까지 기다리지 말고 심각하게 받아들이십시오. 그때쯤이면 소요되는 비용과 시간이 일상적인 유지 관리에 드는 비용과 시간을 훨씬 초과하게 될 것입니다.