URN: http://vtn.chdtu.edu.uaurn:2306:44552.2020.196814

DOI: https://doi.org/10.24025/2306-4412.2.2020.196814

МЕТОДИ РЕГЕНЕРАЦІЇ МЕМБРАН У СФЕРІ ОЧИЩЕННЯ СТІЧНОЇ ВОДИ

Юлія Вікторівна Дзігора, Геннадій Степанович Столяренко

Анотація


Мембранні технології набули значного поширення впродовж останніх років і мають всі шанси з часом замінити класичну систему очищення стічної води, яка вже не задовольняє потреб сучасного світу. Метод мембранного розділення за умови комбінування з попереднім біологічним очищенням характеризується високим ступенем очищення, стійкістю системи незалежно від флуктуацій навантаження, а також низьким впливом на довкілля. Серед усіх позитивних сторін все ж є кілька недоліків, серед яких основними є висока вартість і замулюваність мембран. Ці проблеми взаємопов’язані, тому, якщо вирішити проблему із замулюванням мембран, то висока вартість з часом окупиться. Завдяки сотням наукових досліджень у цьому напрямі вдалося мінімізувати негативний вплив мембранного фоулінгу (від англ. fouling – замулення, оброс-тання) та закупорення/замулення мембрани, що впродовж довгого часу були основними лімітуючими факторами для широкого впровадження мембранних технологій. Для зниження лімітуючо-го впливу замулення на роботу мембрани можна регулювати ряд показників, включаючи гідродинамічний режим роботи, особливості експлуатації та очищення мембрани, якості та концентрації вихідної води, а також, звісно, характеристик і матеріалу самих мембран.
Незважаючи на те, що методи для мінімізації фоулінгу розроблялися в різних напрямах, при розробці правильного підходу можливе їх комбінування із значно кращим ефектом, наприклад, комбіноване очищення мембрани, що включає зворотне промивання, релаксацію та хімічне періодичне очищення. Впродовж останнього десятиліття мембранні технологій набули значного поширення, а їх впровадження у вже існуючі очисні споруди продовжує зростати в різних країнах світу, включаючи Швецію, Китай, Сінгапур, США, Корею та ін. За умови ефективного інгібування обростання мембрани такі системи мають потенціал стати основними спорудами для очищення стічної води. Систематизовано основні методи очищення мембран – від класичних до останніх розробок сьогодення.


Ключові слова


мембранний біореактор; очищення мембран; методи очищення мембран; фоулінг; замулення мембран

Повний текст:

PDF

Посилання


Yu. V. Dzihora, "Combined biomembrane wastewater treatment", in 18th Int. Sci.-Pract. Conf. Resources of natural waters of the Carpathian region (Problems of protec-tion and rational use). Lviv: Nats. un-t «Lvivska politekhnika», 2019, pp. 117-118 [in Ukrainian].

US-EPA. Water Recycling and Reuse. Region 9: Water.

US-EPA. Guidelines for Water Reuse. U.S. Agency for International Development.

S. J. Judd, The MBR book – principles and applications of membrane bioreactors in water and wastewater treatment. Elsevier, 2006.

The MBR site. MBR operation and mainte-nance – fouling, clogging and cleaning.

A. Drews, "Membrane fouling in membrane bioreactors – сharacterisation, contradic-tions, cause and cures", Journal of Membrane Science, vol. 363 (1-2), pp. 1-28, 2010.

P. Le-Clech, V. Chen, and T. A. G. Fane, "Fouling in membrane bioreactors used in wastewater treatment", Journal of Membrane Science, vol. 284 (1-2), pp. 17-53, 2006.

B. Ladewig, and M. N. Z. Al-Shaeli, "Fouling in Membrane Bioreactors", Fun-damentals of Membrane Bioreactors: Mate-rials, Systems and Membrane Fouling, 2017, pp. 29-85.

Zhiwei Wang, Jinxing Ma, Chuyang Y. Tang, Katsuki Kimura, Qiaoying Wang, and Xiaomeng Han, "Membrane cleaning in membrane bioreactors: A review", Journal of Membrane Science, vol. 468, pp. 276-307, 2014.

Yinghong Gaoa, Jie Qinb, Zhiwei Wangc, and Stein W. Østerhusa, "Backpulsing technology applied in MF and UF processes for membrane fouling mitigation: A review", Journal of Membrane Science, vol. 587, pp. 117-136, 2019.

M. L. Christensen, T. V. Bugge, B. H. Hede, Marta Nierychlo, P. Larsen, and M. K. Jørgensen, "Effects of relaxation time on fouling propensity in membrane bioreac-tors", Journal of Membrane Science, vol. 504, pp. 176-184, 2016.

M. Dalmau, H. Monclús, S. Gabarrón, I. Rodriguez-Roda, and J. Comasa, "Towards integrated operation of membrane bioreactors: effects of aeration on biological and filtration performance", Bioresource Technology, vol. 171, pp. 103-112, 2014.

Yu. V. Dzihora, "Combination of moving bed biofilm reactor and membrane bioreactor for wastewater treatment", in Int.

Conf. dedicated to the 145th anniversary of Minskvodokanal Unitary Enterprise. Current Trends in the Development of Water Supply and Sanitation: materials of the: in 2 parts. Minsk: BGTU, 2019, part 2, pp. 147-150.

Chien-Hwa Yu, Lung-Chen Fang, Shaik Khaja Lateef, Chung-Hsin Wu, and Cheng-Fang Lin, "Enzymatic treatment for controlling irreversible membrane fouling in cross-flow humic acid-fed ultrafiltration", Journal of Hazardous Materials, vol. 177 (1-3), pp. 1153-1158, 2010.

Majid Bagheri, and Sayed Ahmad Mirbagheri, "Critical review of fouling mitigation strategies in membrane bioreactors treating water and wastewater", Bioresource Technology, vol. 258, pp. 318-334, 2018,

Xiaolei Zhang, Kibaek Lee, Huarong Yu, Naresh Mameda, and Kwang-Ho Choo, "Photolytic quorum quenching: A new anti-biofouling strategy for membrane bioreactors", Chemical Engineering Journal, vol. 378, 2019.

Sankara Narayanan Ramanan, Nima Shahkaramipour, Thien Tran, Lingxiang Zhu, Surendar R. Venna, Chang-Keun Lim, Ajay Singh, Paras N. Prasad, and Haiqing Lin, "Self-cleaning membranes for water purification by co-deposition of photo-mobile 4,4′-azodianiline and bio-adhesive polydopamine", Journal of Membrane Sci-ence, vol. 554, pp. 164-174, 2018.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


 [1] Ю. В. Дзігора, "Комбіноване біомембранне очищення стічної води", на XVIII міжнар. наук.-практ. конф. Ресурси природних вод Карпатського регіону (Проблеми охорони та раціонального використання): зб. наук. статей (м. Львів, 23-24 трав. 2019 р.). Львів: Нац. ун-т «Львівська політехніка», 2019, с. 117-118.

[2] US-EPA. Water Recycling and Reuse. Region 9: Water.

[3] US-EPA. Guidelines for Water Reuse. U.S. Agency for International Development.

[4] S. J. Judd, The MBR book – principles and applications of membrane bioreactors in water and wastewater treatment. Elsevier, 2006.

[5] The MBR site. MBR operation and mainte-nance – fouling, clogging and cleaning.

[6] A. Drews, "Membrane fouling in membrane bioreactors – сharacterisation, contradic tions, cause and cures", Journal of Membrane Science, vol. 363 (1-2), pp. 1-28, 2010.

[7] P. Le-Clech, V. Chen, and T. A. G. Fane, "Fouling in membrane bioreactors used in wastewater treatment", Journal of Membrane Science, vol. 284 (1-2), pp. 17-53, 2006.

[8] B. Ladewig, and M. N. Z. Al-Shaeli, "Fouling in Membrane Bioreactors", Fundamentals of Membrane Bioreactors: Materials, Systems and Membrane Fouling, 2017, pp. 29-85.

[9] Zhiwei Wang, Jinxing Ma, Chuyang Y. Tang, Katsuki Kimura, Qiaoying Wang, and Xiaomeng Han, "Membrane cleaning in membrane bioreactors: A review", Journal of Membrane Science, vol. 468, pp. 276-307, 2014.

[10] Yinghong Gaoa, Jie Qinb, Zhiwei Wangc, and Stein W. Østerhusa, "Backpulsing technology applied in MF and UF processes for membrane fouling mitigation: A review", Journal of Membrane Science, vol. 587, pp. 117-136, 2019.

[11] M. L. Christensen, T. V. Bugge, B. H. Hede, Marta Nierychlo, P. Larsen, and M. K. Jørgensen, "Effects of relaxation time on fouling propensity in membrane bioreac-tors", Journal of Membrane Science, vol. 504, pp. 176-184, 2016.

[12] M. Dalmau, H. Monclús, S. Gabarrón, I. Rodriguez-Roda, and J. Comasa, "Towards integrated operation of membrane bioreactors: effects of aeration on biological and filtration performance", Bioresource Technology, vol. 171, pp. 103-112, 2014.

[13] Yu. V. Dzihora, "Combination of moving bed biofilm reactor and membrane bioreactor for wastewater treatment", в Междунар. конф., посвящ. 145-летию УП «Минскводоканал», Современные тенде-нции в развитии водоснабжения и водо-отведения: в 2 ч. (г. Минск, 13-14 февр. 2019 г.). Минск: БГТУ, 2019, ч. 2, с. 147-150.

[14] Chien-Hwa Yu, Lung-Chen Fang, Shaik Khaja Lateef, Chung-Hsin Wu, and Cheng-Fang Lin, "Enzymatic treatment for controlling irreversible membrane fouling in cross-flow humic acid-fed ultrafiltration", Journal of Hazardous Materials, vol. 177 (1-3), pp. 1153-1158, 2010.

[15] Majid Bagheri, and Sayed Ahmad Mirbagheri, "Critical review of fouling mitigation strategies in membrane bioreactors treating water and wastewater", Bioresource Technology, vol. 258, pp. 318-334, 2018,

[16] Xiaolei Zhang, Kibaek Lee, Huarong Yu, Naresh Mameda, and Kwang-Ho Choo, "Photolytic quorum quenching: A new anti-biofouling strategy for membrane bioreactors", Chemical Engineering Journal, vol. 378, 2019.

[17] Sankara Narayanan Ramanan, Nima Shahkaramipour, Thien Tran, Lingxiang Zhu, Surendar R. Venna, Chang-Keun Lim, Ajay Singh, Paras N. Prasad, and Haiqing Lin, "Self-cleaning membranes for water purification by co-deposition of photo-mobile 4,4′-azodianiline and bio-adhesive polydopamine", Journal of Membrane Sci-ence, vol. 554, pp. 164-174, 2018.





Copyright (c) 2020 Юлія Вікторівна Дзігора, Геннадій Степанович Столяренко