Bioreaktory Membranowe (MBR) Do Oczyszczania Ścieków
Streszczenie
- Bioreaktor membranowy (MBR) łączy reaktor osadu czynnego z jednostką filtracji membranowej;
- MBR to bardzo wydajne oczyszczanie z kilkoma zaletami w porównaniu z konwencjonalnymi technologiami bazującym na osadnikach wtórnych;
- MBR jest stosowany zarówno w komunalnych, jak i przemysłowych oczyszczalniach ścieków;
- Dostępne są dwie konfiguracje MBR (zanurzona i tubularna). PCI Membranes może pomóc Państwu wybrać odpowiednie rozwiązanie instalacji, ponieważ jesteśmy jednym z niewielu dostawców na rynku oferujących oba rozwiązania.
Czym jest bioreaktor membranowy?
BIOREAKTOR MEMBRANOWY (MBR) to proces łączący jednostkę membranową ultrafiltracji z bioreaktorem z osadem czynnym, który jest obecnie szeroko stosowany zarówno w miejskich, jak i przemysłowych oczyszczalniach ścieków (OŚ).
1) Bioreaktor:
W procesie oczyszczania ścieków bioreaktor to specjalnie zaprojektowana komora, w którym bakterie i pierwotniaki (tzw. biomasa lub osad czynny) mogą rosnąć i „zjadać” niektóre (lub wszystkie) substancje występujące w surowych ściekach.
Może to być proces tlenowy (usuwa materię organiczną i utlenia amoniak do azotanów)i/lub beztlenowy (usuwać azot z azotanów do azotu gazowego) w zależności od obecności tlenu i azotanów lub ich kompletnego braku. Zazwyczaj membrany instaluje się po bioreaktorach tlenowych lub beztlenowych (odpowiednio procesach MBR i AnMBR).
Istnieją trzy rodzaje bioreaktorów:
– Bioreaktory z osadem czynnym, w których biomasa rośnie w postaci kłaczków;
– Bioreaktory MBBR czyli osad czynny (lub biofilmu) rośnie nośnikach plastikowych dodawanych do komory;
– Bioreaktory hybrydowe, które łączą w sobie zawieszony osad czynny z nośnikami plastikowymi.
Zazwyczaj bioreaktory z zawieszonym osadem czynnym są tymi, które są używane do reaktorów MBR. Jeśli są odpowiednio zaprojektowane, można również używać bioreaktorów hybrydowych.
2) Membrany:
W procesie MBR membrany działają jak urządzenie do separacji kłaczków od cieczy, utrzymując biomasę w bioreaktorze, aż osiągnie odpowiedni stopień zagęszczenia tj. 10 do 13 kg/m3. Zasadniczo zastępują one osadnik wtórny i mechaniczny zagęszczacz osadu stosowany w konwencjonalnym procesie oczyszczania na bazie osadu czynnego (CAS).
Zarówno membrany mikro- (MF), jak i ultrafiltracyjne (UF) mogą być stosowane w zastosowaniach reaktora MBR. Zazwyczaj membrany UF są preferowanym wyborem ze względu na ich lepsze właściwości separacyjne (dzięki czemu mogą usuwać również niektóre koloidy i wirusy) oraz mniejszą tendencję do blokowania się (ze względu na mniejszy rozmiar porów).
Istnieją trzy typy geometrii membran stosowanych w reaktorach MBR:
– Kapilarne (Hollow Fibre);
– Płaski (Flat Sheet);
– Tubularne lub wielorurowe (Tubular).
Inne konfiguracje, takie jak spiralnie (Spiral-Wound), nie nadają się do zastosowań reaktorów MBR ze względu na ich wrażliwość na blokowanie się cząstkami stałymi.
Jak działa bioreaktor membranowy w procesie oczyszczania ścieków?
Kluczową funkcją membran jest oddzielanie ciał stałych od cieczy. W instalacjach z osadem czynnym jest to tradycyjnie realizowane za pomocą osadników wtórnych.
Możliwe są dwie konfiguracje procesu:
– Zanurzone membrany MBR, czyli stosowane są membrany kapilarne (takie jak Seria PCI HF-Zmbr);
– Tubularne membrany MBR (lub zewnętrzne), czyli stosowane są membran ciśnieniowe (takie jak Seria A).
Zazwyczaj membrany napędzane ciśnieniowo są stosowane w mniejszych instalacjach i/lub trudnych do oczyszczenia ściekach przemysłowych, podczas gdy membrany zanurzone są stosowane w średnich i dużych instalacjach.
Jakie są zalety bioreaktorów membranowych (MBR)?
1) Mniejsza powierzchnia wymagana pod oczyszczalnie ścieków (nowo budowana) lub większa przepustowość hydrauliczna (istniejąca)
Duże osadniki wtórne nie są już potrzebne. Mniejsza, często prostokątna komora MBR wyposażona w kasety membranowe, której rozmiar zależy od obciążenia hydraulicznego i ilości ciał stałych. Ponadto, ze względu na wyższe stężenia biomasy, które można utrzymać w bioreaktorach jest umieszczana w tych samych lub mniejszych kubaturowo zbiornika biologicznych, co skutkuje nawet o 50% mniejszym zapotrzebowaniem na zabudowe takiej oczyszczalni.
2) Wysokiej jakości ścieki, wolne od bakterii i patogenów
W porównaniu do procesu bazującym tylko na osadzie czynnym (CAS), ścieki po reaktorze MBR są wolne całkowicie od zawiesin ogólnej i mają minimlną ilość bakterii i wirusów. Dlatego, aby taki ściek oczyszczony ponownie wykorzystać wymagana jest minimalna dezynfekcja.
Dlatego proces MBR pozwala na łatwe odprowadzanie oczyszczonych ścieków do wrażliwych odbiorników jak NATRUA2000 lub ich odzyskiwanie do zastosowań takich jak nawadnianie terenów zielonych lub na cele wody szarej. Jednocześnie są one również wysokiej jakości do bezpośredniego zasilania takiego procesu jak odwróconej osmozy (RO).
Staje się to coraz ważniejsze w świetle surowych wymagań dotyczących jakości ścieków odprowadzanych narzuconych przez lokalne przepisy, które weszły w życie w ostatnich latach i będą bardziej restrekcyjne w niedalekiej przyszłości.
3) Większe możliwości pełnej automatyzacji procesu oczyszczania
Działanie systemu MBR może być w pełni zautomatyzowane, minimalizując interwencję operatorów, która jest zwykle wymagana w przypadku oczyszczalni ścieków pracujących w technologii konwencjonalnej. Oznacza to, że proces MBR można łatwo wdrożyć również w zdecentralizowanych lokalizacjach jak na obszarach wiejskich lub górskich.
Jak możemy Państwu pomóc?
Proszę skontaktować się z naszymi ekspertami, którzy wspólnie z Państwem przeprowadzą ocenę projektu, testy pilotażowe, dostosują i zaprojektują, a następnie zbudują system filtracji membranowej, który najlepiej odpowiada Państwa potrzebom.
Zastosowania bioreaktorów membranowych (MBR)
Obecnie technologia MBR jest szeroko stosowana do oczyszczania różnych rodzajów strumieni ścieków, takich jak ścieki komunalne, ścieki przemysłowe jak i odcieki ze składowisk odpadów stałych.
1) Oczyszczanie ścieków komunalnych
Systemy MBR zostały pierwotnie opracowane do zastosowań w oczyszczaniu ścieków komunalnych, ze szczególnym uwzględnieniem ponownego wykorzystania i recyklingu wody. MBR to idealny proces do recyklingu ścieków komunalnych w miejscach o ograniczonej powierzchni ze względu na kompaktowe rozmiary, zdolność do wytwarzania jakości wody nadającej się do ponownego wykorzystania i bezproblemową pracę.
2) Przemysłowe oczyszczanie ścieków
Ścieki pochodzące z zakładów przemysłowych mogą zawierać duże ładunki organiczne i substancje chemiczne, które są szczególnie trudne w obsłudze lub degradacji przez biomasę co sprawia, że alternatywne metody oczyszczania, takie jak reaktory MBR, są bardziej pożądane.
W rzeczywistości MBR całkowicie zatrzymują zawiesinę ogólną, co umożliwia większą bioróżnorodność populacji bakterii i pierwotniaków, sprzyjając biodegradacji odpornych substancji (takich jak herbicydy, pestycydy itp.).
3) Oczyszczanie odcieków ze składowisk odpadów stałych
Oprócz oczyszczania ścieków komunalnych i przemysłowych, reaktory MBR są wykorzystywane w wielu innych obszarach. Przykładem jest oczyszczanie odcieków ze składowisk odpadów stałych. Odcieki ze składowisk odpadów stałych zazwyczaj zawierają wysokie stężenia związków organicznych i nieorganicznych. Systemy MBR są z powodzeniem stosowane z dodatkowymi etapami oczyszczania w celu usuwania takich związków a następnie doczyszczania w procesie nanofiltracji lub odwróconej osmozy.
Nasze rozwiązania reaktorów MBR
PCI Membranes może dostarczyć szereg zaawansowanych technologicznie i ekonomicznych konfiguracji membranowych, które spełnią wszystkie Państwa wymagania.
Systemy MBR mogą być dostarczane jako standardowe pakiety lub projekty na zamówienie np. w zabudowie kontenerowej, dostosowane do charakteru ścieków i istniejącej infrastruktury obiektu.
Oczyszczone ścieki mogą być również poddawane dalszemu etapowi doczyszczania przy użyciu membran np. odwróconej osmozy co pozwoli otrzymać najwyższą jakości ścieków oczyszczonych.
1) Membrany tubularne w reaktorze zewnętrznym MBR: Seria A8
SERIA A8 firmy PCI Membranes to moduł z membranami tubularnymi o średnicy 8-milimetrów wykonane z PVDF z punktem odcięcia 100tyś. lub 200tyś Daltonów (dostępne są też inne typy). Sam moduł ma średnicę 8” (DN200) i długość 3 lub 4 metry z powierzchnią filtracyjną odpowiednio 27 i 36 m2. Obudowa (lub osłona modułu) jest wykonana z tworzywa sztucznego wzmacnianego włóknem szklanym (GRP), dzięki czemu ma lepszą odporność chemiczną na chlor i silne kwasy, a także jest lżejsza w zabudowie.
Moduł składa się z dwóch głównych części: wkładu membranowego i obudowy. Wkład membranowy za pomocą żywicy jest umocowany w obudowie. Moduły są zwykle łączone szeregowo za pomocą kolan w kształcie U.
2) Membrany kapilarne zanurzone w reaktorze MBR: Seria PCI-HF-Zmbr
Seria PCI-HF-Zmbr to moduły membranowe typu kapilarne wykonane z PVDF o wielkości porów 0.02 µm.
Kasety wykonane ze stali nierdzewnej są niezbędne do zamontowania modułów membranowych, które są dostępne w 2 różnych wysokościach, 1948 mm (typ S) i 2448 mm (typ U). Istnieją dwa rozmiary kaset, jeden do 12 modułów membranowych, a drugi do 40 modułów membranowych: w przypadku modułów typu S oznacza to dostępna powierzchnia filtracyjna będzie do 480 m2 (12 modułów typ S12) i 1600 m2 (40 modułów typ S40), podczas gdy w przypadku modułów membranowych typu U będzie odpowiednio do 624 m2 (12 modułów typ U12) i 2080 m2 (40 modułów typ U40).
Nasza kaseta membranowa charakteryzuje się większą gęstością upakowania (+10%) i niższym zużyciem energii (-5%) niż inne produkty dostępne na rynku.
Podsumowanie
MBR to rozwiązanie o niskim śladzie węglowym, które zaspokają potrzeby w zakresie oczyszczania ścieków przy stałej, wysokiej jakości ścieków oczyszczonych. Mogą być stosowane jako modernizacja istniejących oczyszczalni ścieków, a także w nowo budowanych obiektach.
Jako jeden z niewielu dostawców oferujemy zarówno membrany zanurzeniowe, jak i membrany tubularne! Nasi eksperci pomogą Państwu znaleźć rozwiązanie reaktora MBR, które jest najbardziej odpowiednie dla Państwa potrzeb.
