1. Зашто користити МБР?
Недостаци и проблеми традиционалних метода (процес активног муља):
Традиционални третман отпадних вода првенствено се ослања на активни муљ (желатинасту масу формирану од микроорганизама и органских и неорганских супстанци за које се пријањају) за разлагање загађивача. Након тога, смеша се усмерава у таложник где се муљ природно слаже, док бистра вода отиче са врха. Ова метода се користи вековима, али се суочава са неколико упорних изазова:
Потребна велика површина: Потребан је велики резервоар за таложење да би се блато полако таложило.
Муљ је склон „набујању“: ако се муљ не таложи како треба, вероватно ће отећи са водом, што ће резултирати лошим квалитетом отпадних вода.
Прекомерни вишак муља: Производи се велика количина вишка муља, при чему трошкови третмана чине више од 25% оперативних трошкова.
Концентрација муља у реакционом резервоару се не може повећати: може се одржавати само на 1,5 до 3,5 грама по литру, ограничавајући ефикасност реакције.
Појава МБР-а је дала решење за поменуте проблеме!
МБР замењује секундарни таложник са мембранским модулима, чиме се постиже темељније одвајање муља и воде. Микроорганизми су пресретнути мембраном, омогућавајући им да остану у систему док се вода испушта кроз мембрану!
Као резултат, концентрација муља се може повећати на 8 до 15 грама по литру, што је 3 до 5 пута више него код традиционалних метода.
Не брините више о проблемима са гомилањем муља. Са скринингом величине пора на мембрани, без обзира да ли су флокуле муља лабаве или не, или плутају или не, мембрана директно заробљава сав муљ. Без обзира на то колико се муљ нагомилава или колико је слаба његова седиментација, он не може проћи кроз поре мембране и неће се губити са ефлуентом, обезбеђујући стабилан квалитет ефлуента.
Квалитет отпадне воде је одличан, са суспендованим чврстим материјама скоро нула и замућењем испод 1 НТУ.
2. Основни принципи МБР-а
Састав МБР
МБР је еквивалентан биореактору плус мембранском модулу. У биореактору раде бактерије, док мембрански модул служи као сито за одвајање замућене воде.
Класификација према положају мембранског модула
Тип урањања (интегрисани тип): Мембрана је директно уроњена у биолошки резервоар, а вода се екстрахује усисавањем под негативним притиском. Предност ове методе је мала потрошња енергије и мали отисак, али недостатак је релативно низак флукс мембране.
Екстерни (одвојени) тип: Мембрана се поставља одвојено, а мешана течност се притиска пумпом и затим пролази кроз мембрану. Предност је стабилан рад и лако чишћење, али је потрошња енергије већа.
Тренутно, уроњени МБР се широко користи на тржишту, посебно погодан за пречишћавање кућне канализације.
Класификација према облику мембранског модула
Тип шупљих влакана: висока густина паковања, мали отисак, али склон ломљењу и зачепљењу жице и тешко се чисти.
Равни тип: једноставан за производњу, лак за одржавање и лак за чишћење, али са мањом густином паковања.
Тип цеви: није склон зачепљењу, отпоран на контаминацију, лако се чисти, али са најнижом густином паковања и вишом ценом.
Како функционише "филтрација" у МБР-у?
Језгро МБР лежи у мембранској филтрацији. У зависности од начина рада, мембранска филтрација се може категорисати у два типа:
Филтрација константног притиска: То је као да гурате сито са фиксном силом. У почетку бистра вода брзо тече, али како се површина сита зачепи муљем, проток се успорава. Стопа производње воде континуирано опада током времена!
Филтрација константног протока: Циљ јој је „константна излазна брзина воде“. Да би се то постигло, када се мембрана загади и отпор се повећа, систем ће аутоматски повећати усисну силу (разлика трансмембранског притиска се повећава) како би одржао исти излаз воде. Истовремено, редовним чишћењем аерацијом или обрнутим испирањем, загађивачи са површине мембране се издувају и испиру, омогућавајући мембрани да „удахне“. Овај приступ не само да ефикасно контролише загађење мембране, продужава циклус чишћења, већ и одржава високу ефикасност производње воде, омогућавајући систему да стабилно ради дуго времена.
Како микроорганизми "једу" загађиваче?
Биолошки третман у МБР је у суштини процес разлагања органске материје микроорганизмима у аеробним условима. Након уноса органске материје, микроорганизми углавном раде две ствари:
Анаболизам: Део органске материје се користи за изградњу сопственог тела, што доводи до повећања броја микроорганизама.
Метаболизам разградње: Други део органске материје се потпуно разлаже на стабилне и безопасне супстанце као што су угљен-диоксид и вода, док ослобађа енергију за одржавање живота микроорганизама. (Његова суштина је слична активном муљу)
3. Предности и недостаци МБР-а
Основне предности МБР-а
Квалитет ефлуента је одличан: суспендоване чврсте материје у ефлуенту МБР су скоро нуле, са замућењем испод 1 НТУ, а индикатори као што су ЦОД и амонијачни азот су далеко бољи од оних у традиционалним процесима. Може се директно поново користити за испирање тоалета, озелењавање, прање аутомобила, допуњавање воде у пејзажу итд.
Мали отисак: Елиминише потребу за секундарним таложником, процес је кратак и може се дизајнирати као подземни тип, што га чини посебно погодним за градове или стамбена подручја са ограниченим земљиштем.
Ниска производња вишка муља: МБР може да ради у условима дугог старења муља, омогућавајући муљу да се сам вари, што резултира запремином производње муља која је само једна-трећина до једне-половине у односу на традиционалне методе, што значајно смањује трошкове одлагања муља.
Снажна отпорност на ударна оптерећења: Не плаши се нагомилавања муља, пошто муљ високе{0}}концентрације пружа снажан пуферски капацитет.
Висок степен аутоматизације: хидраулично време задржавања и старост муља су потпуно одвојени, што олакшава постизање потпуно аутоматске контроле и практичног рада и управљања.
Недостаци и изазови МБР-а
Висока улагања: Цена компоненти мембране је висока, а улагање у пројекат је 30% до 50% веће од традиционалних метода.
Велика потрошња енергије: процеси као што су мембранска аерација и усисавање троше значајну количину електричне енергије!
Запрљање мембране: Мембрана се може зачепити и захтева редовно чишћење. Загађивање мембране је подељено у три фазе - почетно загађивање (адсорпција у року од неколико сати), споро зарастање (акумулација колоида у року од неколико недеља) и брзо загађивање (пад трансмембранског притиска се повећава у року од неколико дана), што захтева различите нивое мера чишћења.
Високи трошкови замене мембране: Животни век мембране је углавном око 5 година и треба је заменити када истекне, што је значајан трошак за дуготрајан-рад.
Захтеви за предтретман су строги: морају да се уграде ултра-фине решетке (1 до 2 милиметра), иначе ће длака и влакна заплести влакна мембране, изазивајући озбиљно загађење, па чак и оштећење мембране. Истовремено, веома је осетљив на уљне супстанце.