2.3.1.3. Stage 3: TMP JumpWith regi

2.3.1.3. Stage 3: TMP Jump

With regions of the membrane more fouled than others, permeability is significantly less in those specific locations. As a result, permeation is promoted in less fouled areas of the membrane, exceeding a critical flux in these localities. Under such conditions, the fouling rate rapidly increases, roughly exponentially with flux. The sudden rise in TMP or “jump” is a consequence of constant flux operation and several mechanisms can be postulated for the rapid increase in TMP under a given condition. As with classical filtration mechanisms (Figure 3), it is likely that more than one mechanism will apply when an MBR reaches the TMP jump condition and a number of models can be considered:

(i)

Inhomogeneous fouling (area loss) model: This model was proposed to explain the observed TMP profiles in nominally sub-critical filtration of upflow anaerobic sludge [111]. The TMP jump appeared to coincide with a measured loss of local permeability at different positions along the membrane, due to slow fouling by EPS. It was argued that the flux redistribution (to maintain the constant average flux) resulted in regions of sub-critical flux and consequently in rapid fouling and TMP rise.
(ii)

Inhomogeneous fouling (pore loss) model: Similar TMP transients have been observed for the crossflow MF of a model biopolymer (alginate) [112]. These trends revealed the TMP transient to occur with relatively simple feeds. The data obtained have been explained by a model that involves flux redistribution among open pores. Local pore velocities eventually exceed the critical flux of alginate aggregates that rapidly block the pores. This idea was also the base of the model proposed by Ognier et al. [113]. While the “area loss” model considers macroscopic redistribution of flux, the “pore loss” model focuses on microscopic scale. In MBR systems, it is expected that both mechanisms occur simultaneously.
(iii)

Critical suction pressure model: The two-stage pattern of a gradual TMP rise followed by a more rapid increase has been observed from studies conducted based on dead-end filtration of a fine colloid by an immersed HF. At a critical suction pressure it is suggested coagulation or collapse occurs at the base of the cake, based on membrane autopsy evaluations supplemented with modeling [114]. A very thin dense layer close to the membrane surface, as observed in the study, would account for the rapid increase in resistance leading to the TMP jump. Although this work was based on dead-end rather than crossflow operation, the mechanism could apply to any membrane system where fouling continues until the critical suction pressure is reached, where-upon the depositing compound(s) coalesce or collapse to produce a more impermeable fouling layer.
(iv)

Percolation theory: According to percolation theory, the porosity of the fouling layer gradually decreases due to the continuous filtration and material deposition within the deposit layer. At a critical condition, the fouling cake loses connectivity and resistance, resulting in a rapid increase in TMP. This model has been proposed for MBRs [115], but indicates a very rapid change (within minutes), which is not always observed in practice. However, the combination of percolation theory with the inhomogeneous fouling (area loss) model could satisfy the more typically gradual inclines observed for TMP transients. Similarly, fractal theory was successfully applied to describe cake microstructure and properties and to explain the cake compression observed during MBR operation.
(v)

Inhomogeneous fiber bundle model: Another manifestation of the TMP transient has been observed for a model fiber bundle where the flow from individual fibers was monitored [116]. The bundle was operated under suction at constant permeate flow, giving constant average flux and the flow was initially evenly distributed among the fibers. However, over the time the flows became less evenly distributed so that the standard deviation of the fluxes of individual fibers started to increase from the initial range of 0.1–0.15 up to 0.4. Consequently, the TMP rose to maintain the average flux across the fiber bundle, mirroring the increase in the standard deviation of the fluxes. At some point, both TMP and standard deviation rose rapidly. This is believed to be due to flow maldistribution within the bundle leading to local pore and flow channel occlusion. It was possible to obtain steadier TMP and standard deviation profiles when the flow regime around the fibers was more rigorously controlled by applying higher liquid and/or airflows.

More recently, the TMP jump has also been explained by poor oxygen transfer existing within the fouling layer. As a result of transfer limitation, bacteria present in the biofilm layer can die, releasing extra levels of SMP. Experimental data have shown an increase in SMP concentration at the bottom of the fouling layer when the level of DO decli

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

2.3.1.3 การขั้นที่ 3: TMP กระโดดกับภูมิภาคของเมมเบรนเพิ่มเติมที่ถูกชนอื่น ๆ ซึมผ่านได้น้อยกว่าในตำแหน่งที่ตั้งที่เฉพาะเจาะจงมาก เป็นผล การซึมผ่านเป็น promoted ในพื้นที่น้อย fouled ของเมมเบรน เกินไหลสำคัญในท้องถิ่นเหล่านี้ ภายใต้สภาวะ อัตราการ fouling รวดเร็วขึ้น ประมาณชี้แจง มีการไหล เพิ่มขึ้นอย่างฉับพลันใน TMP หรือ "กระโดด" เป็นผลจากการไหลคง และสามารถ postulated หลายกลไกสำหรับการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วใน TMP ภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด มีกลไกคลาสสิกกรอง (รูปที่ 3), มีแนวโน้มว่า กลไกหนึ่งที่จะใช้เมื่อมี MBR ถึงเงื่อนไขกระโดด TMP และหมายเลขรุ่น:(i) งานกำลังเหม็น (สูญเสียพื้นที่) รุ่น: รุ่นนี้ถูกนำเสนอเพื่ออธิบายส่วนกำหนด TMP สังเกตในนามย่อยสำคัญกรองตะกอนไม่ใช้ออกซิเจนบำบัด [111] การกระโดด TMP ปรากฏให้ ตรงกับการสูญเสียวัดของท้องถิ่นซึมผ่านที่ตำแหน่งแตกต่างกันไปตามเมมเบรน เนื่องจากเหม็นช้าโดย EPS มันถูกโต้เถียงว่า กระจายไหล (การรักษาเฉลี่ยระฟ้า) ส่งผลให้ภูมิภาคย่อยสำคัญฟลักซ์ และจึง เหม็นและ TMP อย่างรวดเร็วเพิ่มขึ้น(ii) งานกำลังเหม็น (สูญเสียรูขุมขน) รุ่น: ทราน TMP คล้ายได้รับการปฏิบัติสำหรับระบายอากาศติด MF ของเมอร์รุ่น (แอลจิเนต) [112] แนวโน้มเหล่านี้เปิดเผยชั่วคราว TMP จะเกิดขึ้นกับตัวดึงข้อมูลที่ค่อนข้างง่าย ข้อมูลที่ได้มีการอธิบาย โดยใช้แบบจำลองที่เกี่ยวข้องกับการกระจายการไหลในรูขุมขนเปิด ความเร็วภายในรูขุมขนจนเกินไหลที่สำคัญของแอลจิเนตผลอย่างรวดเร็วบล็อกรูขุมขน ความคิดนี้ก็ได้ของแบบจำลองที่เสนอโดย Ognier et al. [113] ในขณะที่แบบ "ขาดทุนตั้ง" พิจารณากระจายไหลด้วยตาเปล่า แบบ "สูญเสียรูขุมขน" เน้นในระดับกล้องจุลทรรศน์ ใน MBR ระบบ คาดว่า ทั้งสองกลไกเกิดขึ้นพร้อมกัน(iii) ความดันดูดที่สำคัญรุ่น: รูปสองของ TMP ค่อย ๆ ขึ้นตามการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วมากขึ้นได้รับการปฏิบัติจากดำเนินการศึกษาจากกรองตันของคอลลอยด์ดี โดย HF เป็นไป ที่ความดันดูดที่สำคัญ มันเป็นแนะนำแข็ง หรือยุบเกิดขึ้นที่ฐานของเค้ก ตามประเมินผลชันสูตรศพเมมเบรนที่เสริม ด้วยโมเดล [114] ชั้นบางมากหนาแน่นใกล้กับพื้นผิวเมมเบรน เป็นที่สังเกตในการศึกษา จะบัญชีสำหรับการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในความต้านทานที่นำไปสู่การกระโดด TMP แม้ว่างานนี้อิงตันแทนที่จะดำเนินการระบายอากาศติด กลไกที่สามารถใช้กับระบบเมมเบรนที่เหม็นจนกว่า ความดันดูดสำคัญถึง ที่-เมื่อ compound(s) ฝากเงินโด หรือยุบผลิตชั้น fouling ดิบมากขึ้น(iv) ทฤษฎี percolation: ตามทฤษฎี percolation ความพรุนของชั้น fouling ค่อย ๆ ลดลงเนื่องจากการกรองต่อเนื่องและสะสมวัสดุภายในชั้นฝาก ที่สำคัญ เค้ก fouling สูญเสียการเชื่อมต่อและความต้านทาน เป็นผลในการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วใน TMP รุ่นนี้ได้รับการเสนอชื่อ MBRs [115], แต่บ่งชี้ว่า การเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว (ภายในนาที), ซึ่งไม่มีเสมอสังเกตในการปฏิบัติ อย่างไรก็ตาม การรวมกันของทฤษฎี percolation ด้วยรูปแบบ (สูญเสียพื้นที่) fouling งานกำลังสามารถตอบสนองการเอียงมากกว่าปกติค่อย ๆ สังเกตสำหรับทราน TMP ในทำนองเดียวกัน เศษส่วนทฤษฎีถูกนำไปใช้อธิบายคุณสมบัติและโครงสร้างจุลภาคของเค้ก และ การอธิบายบีบเค้กสังเกตระหว่างการทำงานของ MBR(v) ไฟเบอร์งานกำลังชุดรูปแบบ: มีการสอบอีกยามชั่วคราว TMP สำหรับกลุ่มไฟเบอร์แบบที่ไหลจากเส้นใยแต่ละถูกตรวจสอบ [116] กลุ่มถูกดำเนินการภายใต้ดูดที่คงซึมไหล ไหลเฉลี่ยคงและการไหลเริ่มต้นเท่า ๆ กันกระจายในเส้นใย อย่างไรก็ตาม ช่วงเวลา การไหลกลายเป็นน้อยถูกกระจายให้ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานของตัวช่วยหลอมในเส้นใยแต่ละเริ่มเพิ่มขึ้นจากช่วงเริ่มต้น 0.1-0.15 ถึง 0.4 ดังนั้น TMP กุหลาบที่รักษาฟลักซ์เฉลี่ยทั้งกลุ่มไฟเบอร์ ที่สะท้อนการเพิ่มขึ้นของส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานของตัวช่วยหลอมในการ ในบางจุด TMP และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เชื่อว่าจะเป็น เพราะกระแส maldistribution ภายในกลุ่มภายในรูขุมขนและอุดตันช่องทางไหล ก็สามารถได้รับจากโปรไฟล์ TMP และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานเมื่อระบอบการปกครองของไหลรอบ ๆ เส้นใยควบคุมอย่างเข้มงวดมากขึ้น โดยใช้ของเหลวสูงขึ้นหรือปริมาณอากาศไหลจำนวนเมื่อเร็ว ๆ นี้ กระโดด TMP ได้รับการอธิบายถ่ายเทออกซิเจนต่ำที่มีอยู่ภายในชั้น fouling เป็นผลมาจากข้อจำกัดการโอนย้าย แบคทีเรียที่อยู่ในชั้น biofilm สามารถตาย ปล่อยระดับพิเศษของ SMP ข้อมูลทดลองได้แสดงให้เห็นการเพิ่มขึ้นในความเข้มข้นของ SMP ที่ด้านล่างของตัวเหม็นชั้นเมื่อระดับการทำ decli

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

2.3.1.3 ขั้นตอนที่ 3: TMP กระโดดกับภูมิภาคของเยื่อชนมากกว่าคนอื่น ๆ ซึมผ่านอย่างมีนัยสำคัญน้อยกว่าในสถานที่เฉพาะผู้ที่ เป็นผลให้การซึมผ่านได้รับการส่งเสริมในพื้นที่ชนน้อยกว่าของเมมเบรนเกินไหลที่สำคัญในเมืองเหล่านี้ ภายใต้เงื่อนไขเช่นอัตราการเปรอะเปื้อนเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วประมาณชี้แจงกับฟลักซ์ การเพิ่มขึ้นอย่างฉับพลันใน TMP หรือ "กระโดด" เป็นผลมาจากการดำเนินงานอย่างต่อเนื่องและฟลักซ์กลไกหลายสามารถตั้งสมมติฐานสำหรับการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วใน TMP ภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด เช่นเดียวกับกลไกการกรองคลาสสิก (รูปที่ 3) ก็มีแนวโน้มว่ามากกว่าหนึ่งกลไกที่จะนำไปใช้เมื่อ MBR ถึงสภาพกระโดด TMP และจำนวนของรุ่นที่ได้รับการพิจารณา: (i) เหม็น inhomogeneous (ขาดทุนพื้นที่) รุ่น: รุ่นนี้ ได้เสนอที่จะอธิบายโปรไฟล์ TMP สังเกตในการกรองนามย่อยที่สำคัญของตะกอนแบบไร้อากาศไหลขึ้น [111] กระโดด TMP ปรากฏให้ตรงกับความสูญเสียที่วัดของการซึมผ่านของท้องถิ่นในตำแหน่งที่แตกต่างพร้อมเมมเบรนจากการชะลอการเปรอะเปื้อนโดยกำไรต่อหุ้น เป็นที่ถกเถียงกันว่าการกระจายฟลักซ์ (เพื่อรักษาไหลเฉลี่ยคงที่) ส่งผลให้ในพื้นที่ของฟลักซ์ย่อยที่มีความสำคัญและส่งผลในการเปรอะเปื้อนได้อย่างรวดเร็วและ TMP เพิ่มขึ้น. (ii) inhomogeneous เหม็น (ขาดทุนรูขุมขน) รุ่น: คล้ายชั่วคราว TMP ได้รับการปฏิบัติสำหรับ crossflow MF ของ biopolymer Model (อัลจิเนต) [112] แนวโน้มเหล่านี้เปิดเผยชั่วคราว TMP ที่จะเกิดขึ้นกับฟีดที่ค่อนข้างง่าย ข้อมูลที่ได้จะได้รับการอธิบายโดยรูปแบบที่เกี่ยวข้องกับการกระจายฟลักซ์ในหมู่รูขุมขนเปิด ความเร็วรูขุมขนท้องถิ่นในที่สุดเกินฟลักซ์ที่สำคัญของมวลรวมอัลจิเนตที่รวดเร็วป้องกันรูขุมขน ความคิดนี้ก็ยังเป็นฐานของรูปแบบที่เสนอโดย Ognier et al, [113] ในขณะที่ "การสูญเสียพื้นที่" รูปแบบการกระจายพิจารณาด้วยตาเปล่าของฟลักซ์ที่ "การสูญเสียรูขุมขน" รูปแบบมุ่งเน้นโยกล้องจุลทรรศน์ ในระบบ MBR เป็นที่คาดหวังว่าทั้งสองกลไกการเกิดขึ้นพร้อมกัน. (iii) รูปแบบความดันที่สำคัญดูด: รูปแบบสองขั้นตอนของการเพิ่มขึ้น TMP ค่อยเป็นค่อยไปตามการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วมากขึ้นได้รับการปฏิบัติจากการศึกษาที่ดำเนินการอยู่บนพื้นฐานของการกรองสิ้นตายของ คอลลอยด์ดีโดยแช่ HF ที่ความดันดูดที่สำคัญก็จะแนะนำการแข็งตัวหรือการล่มสลายเกิดขึ้นที่ฐานของเค้กที่อยู่บนพื้นฐานของการประเมินผลการชันสูตรศพเยื่อเสริมด้วยการสร้างแบบจำลอง [114] ชั้นหนาแน่นบางมากใกล้กับพื้นผิวเมมเบรนเป็นที่สังเกตในการศึกษาจะบัญชีสำหรับการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในการต้านทานที่นำไปสู่การกระโดด TMP แม้ว่างานนี้ขึ้นอยู่กับสิ้นตายมากกว่าการดำเนินการ crossflow กลไกสามารถนำไปใช้กับระบบเมมเบรนที่ใดที่เปรอะเปื้อนต่อไปจนกว่าความดันดูดสำคัญถึงที่-upon สารประกอบฝาก (s) รวมกันหรือยุบในการผลิตผ่านไม่ได้มากขึ้น เปรอะเปื้อนชั้น. (iv) ทฤษฎีซึม: ตามทฤษฎีซึมพรุนของชั้นเหม็นที่ค่อยๆลดลงเนื่องจากการกรองและวัสดุการสะสมอย่างต่อเนื่องภายในชั้นการฝากเงิน ในสภาพที่สำคัญเค้กเหม็นสูญเสียการเชื่อมต่อและความต้านทานที่มีผลในการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วใน TMP รุ่นนี้ได้รับการเสนอสำหรับ MBRs [115] แต่แสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วมาก (ภายในไม่กี่นาที) ซึ่งจะไม่ได้สังเกตเสมอในทางปฏิบัติ อย่างไรก็ตามการรวมกันของทฤษฎีซึมกับ inhomogeneous เหม็น (พื้นที่ขาดทุน) รุ่นสามารถตอบสนองมากขึ้นมักจะค่อยๆเอียงสังเกตชั่วคราว TMP ในทำนองเดียวกันทฤษฎีเศษส่วนถูกนำมาใช้ประสบความสำเร็จในการอธิบายจุลภาคเค้กและคุณสมบัติและจะอธิบายการบีบอัดเค้กสังเกตในระหว่างการดำเนิน MBR. (V) เส้นใย inhomogeneous รุ่นกำ: ประกาศของชั่วคราว TMP อีกได้รับการปฏิบัติสำหรับมัดรุ่นเส้นใยที่ไหลจาก เส้นใยของแต่ละบุคคลได้รับการตรวจสอบ [116] มัดได้รับการดำเนินการภายใต้การดูดซึมที่ไหลอย่างต่อเนื่องให้ฟลักซ์เฉลี่ยอย่างต่อเนื่องและการไหลแรกถูกกระจายในหมู่เส้นใย อย่างไรก็ตามในช่วงเวลาที่กระแสกลายเป็นน้อยกระจายอย่างสม่ำเสมอเพื่อให้เบี่ยงเบนมาตรฐานของฟลักซ์ของเส้นใยแต่ละเริ่มที่จะเพิ่มขึ้นจากช่วงเริ่มต้นของการ 0.1-0.15 ถึง 0.4 ดังนั้น TMP เพิ่มขึ้นเพื่อรักษาไหลเฉลี่ยทั่วมัดเส้นใยสะท้อนการเพิ่มขึ้นของค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของฟลักซ์ที่ ในบางจุดที่ทั้งสอง TMP และค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว นี้เชื่อว่าจะเกิดจากการไหล maldistribution ภายในมัดที่นำไปสู่รูขุมขนในท้องถิ่นและการไหลอุดช่อง มันเป็นไปได้ที่จะได้รับสม่ำเสมอ TMP และโปรไฟล์ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานเมื่อระบอบการปกครองไหลรอบเส้นใยถูกควบคุมอย่างเคร่งครัดมากขึ้นโดยใช้ของเหลวที่สูงขึ้นและ / หรือ airflows. เมื่อเร็ว ๆ นี้กระโดด TMP ยังได้รับการอธิบายโดยการโอนออกซิเจนยากจนที่มีอยู่ภายในชั้นเหม็น . อันเป็นผลมาจากข้อ จำกัด ของการถ่ายโอนแบคทีเรียอยู่ในชั้นฟิล์มสามารถตายปล่อยระดับพิเศษของ SMP ข้อมูลการทดลองได้แสดงให้เห็นการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้น SMP ที่ด้านล่างของชั้นเหม็นเมื่อระดับของ DO decli