1. Zašto koristiti MBR?
Nedostaci i problemi tradicionalnih metoda (proces s aktivnim muljem):
Tradicionalna obrada otpadnih voda prvenstveno se oslanja na aktivni mulj (želatinozna masa koju tvore mikroorganizmi te organske i anorganske tvari na koje se oni drže) za razgradnju zagađivača. Zatim se smjesa usmjerava u taložnik gdje se mulj prirodno taloži, dok bistra voda otječe s vrha. Ova se metoda koristi stoljećima, no suočava se s nekoliko upornih izazova:
Potrebna velika površina: Potreban je veliki spremnik za taloženje kako bi se mulj mogao polako taložiti.
Mulj je sklon "bubrenju": ako se mulj ne taloži pravilno, vjerojatno će otjecati s vodom, što će rezultirati lošom kvalitetom otpadnih voda.
Prekomjerni višak mulja: Proizvodi se velika količina viška mulja, pri čemu troškovi obrade čine više od 25% operativnih troškova.
Koncentracija mulja u reakcijskom spremniku ne može se povećati: može se održavati samo na 1,5 do 3,5 grama po litri, ograničavajući učinkovitost reakcije.
Pojava MBR-a dala je rješenje za navedene probleme!
MBR zamjenjuje sekundarni taložnik membranskim modulima, čime se postiže temeljitije odvajanje mulja i vode. Mikroorganizme presreće membrana, omogućujući im da ostanu u sustavu dok se voda ispušta kroz membranu!
Kao rezultat toga, koncentracija mulja može se povećati na 8 do 15 grama po litri, što je 3 do 5 puta više nego kod tradicionalnih metoda.
Više ne morate brinuti o problemima s nakupljanjem mulja. S probirom veličine pora membrane, bez obzira na to jesu li flokule mulja rastresite ili ne, ili plutaju ili ne, membrana izravno hvata sav mulj. Bez obzira koliki je volumen mulja ili koliko je loša njegova sedimentacija, on ne može proći kroz pore membrane i neće se izgubiti s efluentom, osiguravajući stabilnu kvalitetu efluenta.
Kvaliteta otpadne vode je izvrsna, s suspendiranim česticama gotovo nultim i mutnoćom ispod 1 NTU.
2. Temeljna načela MBR-a
Sastav MBR
MBR je ekvivalent bioreaktoru plus membranskom modulu. U bioreaktoru rade bakterije, dok membranski modul služi kao sito za odvajanje mutne vode.
Klasifikacija prema položaju membranskog modula
Tip uranjanja (integrirani tip): Membrana je izravno uronjena u biološki spremnik, a voda se izvlači usisavanjem pod negativnim tlakom. Prednost ove metode je mala potrošnja energije i mali otisak, a nedostatak je relativno nizak protok kroz membranu.
Vanjski (odvojeni) tip: Membrana je postavljena odvojeno, a miješana tekućina je pod pritiskom pumpe i zatim prolazi kroz membranu. Prednost je stabilan rad i jednostavno čišćenje, ali je veća potrošnja energije.
Trenutno se uronjeni MBR naširoko koristi na tržištu, posebno pogodan za obradu kućne kanalizacije.
Klasifikacija prema obliku membranskog modula
Vrsta šupljih vlakana: velika gustoća pakiranja, mali otisak, ali sklona lomljenju i začepljenju žice i teško se čisti.
Plosnati tip: jednostavan za proizvodnju, jednostavan za održavanje i jednostavan za čišćenje, ali s manjom gustoćom pakiranja.
Vrsta cijevi: nije sklona začepljenju, otporna na onečišćenje, lako se čisti, ali s najnižom gustoćom pakiranja i višom cijenom.
Kako radi "filtracija" u MBR-u?
Srž MBR-a leži u membranskoj filtraciji. Ovisno o načinu rada, membranska filtracija može se kategorizirati u dvije vrste:
Filtracija pod stalnim pritiskom: To je kao guranje sita fiksnom silom. U početku bistra voda teče brzo, ali kako se površina sita začepi muljem, tok se usporava. Stopa proizvodnje vode kontinuirano opada tijekom vremena!
Filtriranje konstantnog protoka: Cilj mu je "konstantna količina izlazne vode". Kako bi se to postiglo, kada se membrana onečisti i otpor se poveća, sustav će automatski povećati usisnu silu (transmembranska razlika tlaka se povećava) kako bi održao isti protok vode. U isto vrijeme, redovitim čišćenjem prozračivanjem ili obrnutim ispiranjem, zagađivači na površini membrane se otpuhuju i ispiraju, dopuštajući membrani da "uzme dah". Ovaj pristup ne samo da učinkovito kontrolira onečišćenje membrane, produljuje ciklus čišćenja, već i održava visoku učinkovitost proizvodnje vode, omogućujući sustavu stabilan rad dugo vremena.
Kako mikroorganizmi "jedu" zagađivače?
Biološka obrada u MBR-u u biti je proces razgradnje organske tvari pomoću mikroorganizama u aerobnim uvjetima. Nakon unosa organske tvari, mikroorganizmi uglavnom rade dvije stvari:
Anabolizam: Dio organske tvari koristi se za izgradnju vlastitog tijela, što dovodi do povećanja broja mikroorganizama.
Metabolizam razgradnje: Drugi dio organske tvari potpuno se razgrađuje na stabilne i bezopasne tvari kao što su ugljični dioksid i voda, pri čemu se oslobađa energija mikroorganizmima za održavanje života. (Suština mu je slična aktivnom mulju)
3. Prednosti i nedostaci MBR-a
Osnovne prednosti MBR-a
Kvaliteta efluenta je izvrsna: suspendirane krute tvari u efluentu MBR-a su gotovo nulte, s mutnoćom ispod 1 NTU, a pokazatelji kao što su KPK i amonijačni dušik daleko su bolji od onih tradicionalnih procesa. Može se izravno ponovno upotrijebiti za ispiranje WC-a, ozelenjavanje, pranje automobila, nadopunjavanje krajolika vodom itd.
Mali otisak: Otklanjajući potrebu za sekundarnim taložnikom, proces je kratak i može se projektirati kao podzemni tip, što ga čini posebno pogodnim za gradove ili stambena područja s ograničenim zemljištem.
Niska proizvodnja viška mulja: MBR može raditi u uvjetima duge starosti mulja, dopuštajući mulju da se sam probavi, što rezultira obujmom proizvodnje mulja koji je samo jedna-trećina do -pola od tradicionalnih metoda, značajno smanjujući troškove odlaganja mulja.
Snažna otpornost na udarna opterećenja: ne boji se nakupljanja mulja, jer mulj s visokom{0}}koncentracijom pruža snažan kapacitet puferiranja.
Visoki stupanj automatizacije: hidrauličko vrijeme zadržavanja i starost mulja potpuno su odvojeni, što olakšava postizanje potpuno automatske kontrole i praktičnog rada i upravljanja.
Nedostaci i izazovi MBR-a
Visoko ulaganje: Trošak komponenti membrane je visok, a ulaganje u projekt je 30% do 50% veće od ulaganja u tradicionalne metode.
Velika potrošnja energije: procesi kao što su membranska aeracija i usisavanje troše značajnu količinu električne energije!
Zaprljanje membrane: Membrana se može začepiti i zahtijeva redovito čišćenje. Zaprljanje membrane dijeli se u tri faze - početno onečišćenje (adsorpcija unutar nekoliko sati), sporo onečišćenje (nakupljanje koloida unutar nekoliko tjedana) i brzo onečišćenje (transmembranski pad tlaka raste unutar nekoliko dana), što zahtijeva različite razine mjera čišćenja.
Visoki troškovi zamjene membrane: životni vijek membrane općenito je oko 5 godina i potrebno ju je zamijeniti kada joj istekne, što je značajan trošak za dugotrajan-rad.
Zahtjevi za prethodnu obradu su strogi: moraju se postaviti ultra-fine rešetke (1 do 2 milimetra), inače će dlake i vlakna zaplesti vlakna membrane, uzrokujući ozbiljno onečišćenje, pa čak i oštećenje membrane. Istovremeno je vrlo osjetljiv na uljane tvari.