Jika fluks menurun, TMP meningkat, dan pemulihan air bersih kekal rendah selepas pembersihan, membran bukanlah isu utama - suapan, tetingkap operasi, dan urutan pembersihan adalah.
Jika saya perlu merumuskan artikel ini kepada beberapa perkara, saya akan menyusunnya seperti ini:
- kebanyakan pencemaran dalam aliran daging yang ditanam bermula dengan suapan. Sel, serpihan, albumin, transferrin, garam, dan bahan yang terurai mencemarkan dengan cara yang berbeza.
- Tugas pertama adalah mengenal pasti mod pencemaran. Pencemaran kek, penyumbatan liang, polarisasi kepekatan, penskalaan, dan pencemaran biologi tidak menunjukkan corak data yang sama.
- Titik kawalan terbaik adalah sebelum membran. Sentifugasi, penapisan kedalaman, atau penapisan awal kasar boleh mengurangkan beban pepejal sebelum ia mencapai modul.
- Tetingkap operasi yang stabil adalah penting. Fluks rendah hingga sederhana, TMP yang terkawal, dan ricihan resirkulasi yang mencukupi membantu mengekalkan pencemaran dalam julat yang boleh dipulihkan.
- Pembersihan masih sebahagian daripada rancangan, tetapi ia bukan keseluruhan rancangan. CIP didahulukan, SIP kemudian, dan pemulihan air bersih memberitahu saya sama ada membran telah kembali atau hampir diganti.
Dalam istilah mudah: jika saya melihat penurunan fluks awal yang tajam, saya mengesyaki kek permukaan. Jika saya melihat pemulihan yang lemah selepas pembersihan, saya memikirkan tentang penyumbatan liang. Jika TMP melayang semasa operasi, polarisasi kepekatan adalah tinggi dalam senarai. Dan jika TMP asas terus meningkat antara kumpulan, saya memeriksa jurang penjelasan suapan atau risiko biofilm.
Satu peraturan mudah membantu di sini: buang pepejal dahulu, kekalkan ricih stabil, pantau TMP/fluks/pemulihan setiap operasi, dan jangan tunggu pencemaran berat sebelum bertindak. Dalam aliran yang kaya protein dan mengandungi sel, walaupun perubahan kecil dalam pengendalian penuaian boleh mengubah membran dari keadaan yang boleh dipulihkan kepada satu yang memerlukan lebih banyak masa henti, lebih banyak kehilangan produk, dan jangka hayat membran yang lebih pendek.
Itulah inti artikel ini: pencegahan fouling kebanyakannya adalah kawalan huluan, bukan hanya kimia pembersihan.
Penapisan Membran: Fouling dan pembersihan (video DRAF)
sbb-itb-ffee270
Mekanisme fouling utama dan cara mengenalinya
Jenis Fouling Membran: Cara Mengenal Pasti & Mencegah Setiap Satu
Fouling jarang muncul sebagai satu perkara sahaja. Dalam kebanyakan operasi, anda berhadapan dengan mekanisme yang bertindih, dan setiap satu meninggalkan cap jari tersendiri dalam data proses. Isyarat yang paling berguna adalah aliran, TMP, dan pemulihan air bersih. Baca bersama-sama, mereka membantu anda membezakan antara pembentukan permukaan dan penyumbatan dalaman.
Pencemaran kek dan penyumbatan liang
Pencemaran kek terbentuk apabila sel-sel yang tertahan dan agregat terkumpul di permukaan membran, yang meningkatkan rintangan hidraulik [1]. Salah satu tanda pertama adalah penurunan mendadak dalam fluks pada minit pembukaan larian. Jika prestasi kembali selepas dibilas, itu biasanya menunjukkan kek permukaan dan bukannya pencemaran yang lebih dalam.
Penyumbatan liang berkelakuan berbeza. Protein kecil dan serpihan sel halus bergerak ke dalam struktur liang dan sebahagian atau sepenuhnya menghalang laluan aliran. Ia adalah masalah yang lebih senyap antara kedua-duanya. Jika pembersihan memberikan pemulihan yang lemah, itu biasanya menunjukkan penyumbatan dalaman, bukan kek permukaan yang boleh dibilas.
Polarisasi kepekatan dan biofouling
Polarisasi kepekatan berkembang di lapisan sempadan membran-cecair apabila solut terkumpul lebih cepat daripada aliran ricih atau aliran silang dapat mengeluarkannya. Protein seperti albumin dan transferrin boleh memburukkan lagi pembentukan lapisan sempadan ini [2]. Dalam amalan, tanda biasa adalah kenaikan TMP secara beransur-ansur semasa operasi. Corak itu menunjukkan polarisasi kepekatan lebih daripada pembentukan kek. Ia biasanya tidak menyebabkan kerosakan kekal pada membran, tetapi ia mengetatkan tingkap operasi yang stabil dan boleh memburukkan mod fouling lain.
Biofouling memerlukan perhatian yang teliti dalam aliran proses yang kaya dengan nutrien. Tanda amaran yang berguna adalah prestasi yang tidak stabil dari satu kumpulan ke kumpulan lain, bersama dengan TMP asas yang terus meningkat antara operasi walaupun selepas pembersihan. Drift TMP yang berterusan dari satu operasi ke operasi lain sering bermakna suapan memerlukan penjelasan yang lebih baik sebelum penapisan.
Cap jari ini menunjukkan titik kawalan seterusnya: keluarkan pepejal, agregat, dan komponen suapan yang tidak stabil melalui pemprosesan hiliran sebelum membran.
Pretreatment dan penjelasan suapan sebelum membran
Mod pencemaran ini lebih mudah diurus apabila anda mengeluarkan pepejal dan komponen suapan yang tidak stabil sebelum penapisan. Setelah suapan dijelaskan, membran melihat beban pepejal yang lebih rendah dan tingkap operasi yang lebih stabil.
Penjelasan berperingkat untuk mengurangkan pepejal dan agregat
Pengendalian penuaian yang lemah boleh meningkatkan serpihan, mengurangkan hasil, dan menyukarkan penapisan hiliran. Selepas penuaian, gunakan sentifugasi, penapisan kedalaman, atau penapisan kasar awal untuk mengeluarkan sel dan serpihan yang lebih besar sebelum penapisan membran. Langkah pretreatment yang betul bergantung pada kepekaan produk dan sasaran pemulihan anda. [1]
Penyediaan suapan untuk mengehadkan pencemaran protein dan penskalaan
Kawal pH, kekuatan ionik, dan beban protein untuk mengurangkan pemendakan dan memastikan tingkah laku pencemaran lebih dapat diramal. Apabila suapan kekal stabil, pencemaran membran biasanya lebih mudah dijangka dan diurus.
Mendapatkan komponen prarawatan melalui Cellbase
Untuk penapis penjelasan, media kedalaman, dan komponen proses berkaitan,
Reka bentuk membran, tetingkap operasi dan strategi pembersihan
Sebaik sahaja suapan dijelaskan, reka bentuk membran dan kawalan operasi menentukan berapa lama sistem pengeluaran kekal dalam julat pencemaran boleh dipulihkan .
Pilih bahan membran dengan kimia permukaan yang rendah-fouling dan geometri modul yang mudah dibersihkan. Dalam aliran yang mengandungi sel, modul serat berongga dan tiub sering memberikan kawalan hidrodinamik yang lebih baik daripada format helaian rata. Kelajuan aliran silang yang lebih tinggi meningkatkan ricih dinding, yang membantu mengehadkan pembentukan kek dan memperlahankan kadar protein bergerak ke dalam struktur liang. Matlamatnya mudah: pilih geometri modul yang membolehkan anda mengekalkan ricih itu dengan stabil sepanjang tempoh operasi.
Jalankan pada fluks terendah yang praktikal yang masih mengekalkan throughput, dan pastikan TMP dalam jalur yang sempit dan stabil. Jika fluks dan TMP mula meningkat terlalu cepat, itu adalah tanda jelas bahawa sistem telah bergerak di luar julat yang boleh dipulihkan. Tetapkan kadar peredaran semula cukup tinggi untuk mengekalkan ricih di permukaan membran, kemudian laraskan jika TMP mula melayang ke atas semasa operasi.Dalam amalan, tetingkap operasi stabil yang ditakrifkan oleh TMP, fluks, dan kadar peredaran semula adalah cara paling langsung untuk melambatkan pembentukan kotoran antara kitaran pembersihan.
Jejaki drift TMP, penurunan fluks, dan pemulihan air bersih merentasi larian. Ketiga-tiga isyarat ini membantu anda memutuskan bila untuk membersihkan, memeriksa sama ada pembersihan berkesan, dan menilai bila penggantian membran diperlukan. Kitaran CIP yang mengembalikan pemulihan air bersih ke asas menunjukkan membran sesuai untuk larian seterusnya. Jika pemulihan kekal di bawah asas selepas pembersihan, itu menunjukkan kotoran tidak boleh dipulihkan dan mencadangkan penggantian diperlukan. Melihat ketiga-tiga penunjuk ini bersama-sama memberikan anda pandangan yang boleh dipercayai tentang keadaan membran sepanjang hayat perkhidmatannya.
Diambil bersama, kawalan ini - pemilihan bahan, hidrodinamik, dan kitaran pembersihan yang berdisiplin - mengubah suapan yang dijelaskan dari bahagian sebelumnya menjadi prestasi penapisan yang konsisten dan stabil.Bahagian akhir ini membawa elemen-elemen ini ke dalam rancangan pencegahan fouling yang praktikal.
Kesimpulan: membina rancangan pencegahan fouling yang praktikal
Setelah tingkap operasi ditentukan, tugasnya adalah untuk mengekalkannya dengan stabil. Pencegahan fouling yang baik bergantung pada tiga kawalan yang berkaitan: prarawatan, pilihan membran dan disiplin operasi. Tiada satu pun yang berfungsi dengan sendirinya.
Seterusnya, tentukan sama ada protein atau sisa penuaian yang menyebabkan penurunan prestasi. Dalam aliran daging yang ditanam, protein dan sisa penuaian adalah pendorong utama fouling [2]. Protein biasanya menyebabkan penyumbatan liang, manakala sisa cenderung menyebabkan fouling kek. Perbezaan itu membentuk keseluruhan pendekatan penapisan: apa yang perlu diutamakan dalam prarawatan, spesifikasi membran mana yang perlu dipilih, dan bagaimana menetapkan strategi pembersihan.
Apabila spesifikasi proses ditetapkan, dapatkan perkakasan penapisan sokongan melalui
Pemeriksaan terakhir adalah mudah: bolehkah sistem masih dipulihkan apabila kadar aliran meningkat? Peningkatan skala hanya berfungsi apabila penapisan stabil sebelum peningkatan volum. Dalam amalan, pelan pencegahan penyumbatan adalah rutin tetap pemantauan, pengesahan dan penambahbaikan pada setiap peringkat peningkatan skala.
Soalan Lazim
Bagaimana saya boleh mengetahui mod penyumbatan yang berlaku?
Kenal pasti mod penyumbatan dengan menjejaki bagaimana fluks menurun apabila volum penapisan meningkat. Penyumbatan liang, penyumbatan pertengahan, dan pembentukan kek masing-masing mengikuti trend matematik yang berbeza apabila fluks permiat menurun dari masa ke masa.
Itu penting dalam amalan.Jika anda dapat melihat corak pengotoran yang sedang berkembang, anda boleh mengenal pasti masalah lebih awal dan bertindak balas sebelum prestasi penapisan merosot terlalu jauh.
Apa yang perlu saya optimakan sebelum menukar membran?
Sebelum menukar membran, pertama optimakan proses penanaman anda untuk kecekapan, jangka hayat perkhidmatan, dan prestasi. Semak keperluan medium kultur anda, kaedah pembiakan, dan bagaimana anda menguruskan jisim kering dan basah daging yang ditanam.
Juga periksa bahawa garis sel anda kekal stabil secara genetik dan fenotipik sepanjang beberapa pembahagian. Mengawal faktor-faktor ini dapat membantu mengurangkan pengotoran sebelum anda menggantikan membran.
Bila pemulihan rendah bermaksud membran perlu diganti?
Pemulihan rendah biasanya bermaksud membran perlu diganti apabila pembersihan rutin tidak lagi mengembalikan prestasi ke tahap yang boleh diterima.
Jika output kekal rendah atau penurunan tekanan kekal tinggi walaupun dengan penyelenggaraan yang betul, itu biasanya menunjukkan pencemaran yang tidak dapat dipulihkan atau kemerosotan membran.
