1. Навіщо використовувати MBR?
Недоліки і недоліки традиційних методів (процес з активним мулом):
Традиційне очищення стічних вод в першу чергу покладається на активний мул (желатинову масу, утворену мікроорганізмами та органічними та неорганічними речовинами, які вони прилипають) для розкладання забруднюючих речовин. Згодом суміш направляється у відстійник, де мул осідає природним шляхом, а чиста вода стікає зверху. Цей метод використовується століттями, але він стикається з кількома постійними проблемами:
Потрібна велика площа: необхідний великий відстійник, щоб дозволити мулу повільно осідати.
Мул схильний до «набухання»: якщо мул не осідає належним чином, він, швидше за все, витече разом з водою, що призведе до погіршення якості стоків.
Надмірний надлишковий мул: утворюється велика кількість надлишкового мулу, причому витрати на очищення становлять понад 25% від експлуатаційних витрат.
Концентрацію мулу в реакційному резервуарі не можна збільшити: її можна підтримувати лише на рівні 1,5–3,5 грамів на літр, що обмежує ефективність реакції.
Поява MBR забезпечила вирішення вищезазначених проблем!
MBR замінює вторинний відстійник мембранними модулями, досягаючи більш ретельного розділення мулу та води. Мікроорганізми перехоплюються мембраною, дозволяючи їм залишатися в системі, поки вода виходить через мембрану!
В результаті концентрацію осаду можна збільшити до 8-15 грамів на літр, що в 3-5 разів вище, ніж при традиційних методах.
Більше не турбуйтеся про проблеми з накопиченням осаду. Завдяки фільтруванню розміру пор мембрани, незалежно від того, пухкі мулові шматки чи ні, чи плавають вони чи ні, мембрана безпосередньо затримує весь мул. Незалежно від того, який об’єм мулу чи його погане осідання, він не може пройти через пори мембрани та не буде втрачено зі стічним потоком, забезпечуючи стабільну якість стоків.
Якість стічної води відмінна, зважені тверді речовини майже нульові, а каламутність нижче 1 NTU.
2. Основні принципи MBR
Склад МБР
MBR еквівалентний біореактору плюс мембранний модуль. У біореакторі працюють бактерії, а мембранний модуль служить ситом для відділення каламутної води.
Класифікація за розташуванням мембранного модуля
Занурювальний тип (інтегрований тип): Мембрана безпосередньо занурюється в біологічний резервуар, а вода витягується за допомогою всмоктування під негативним тиском. Перевагою цього методу є низьке енергоспоживання та невелика площа, але недоліком є відносно низький потік мембрани.
Зовнішній (окремий) тип: Мембрана встановлюється окремо, і змішана рідина створює тиск за допомогою насоса, а потім проходить через мембрану. Перевагою є стабільна робота та легке очищення, але споживання енергії вище.
В даний час занурений MBR широко використовується на ринку, особливо підходить для очищення побутових стічних вод.
Класифікація за формою мембранного модуля
Тип порожнистих волокон: висока щільність упаковки, невелика площа, але схильна до розриву та блокування дроту, і її важко чистити.
Плоский тип: простий у виготовленні, обслуговуванні та чистці, але з меншою щільністю упаковки.
Тип трубки: не засмічується, стійка до забруднень, легко миється, але з найменшою щільністю набивання та вищою ціною.
Як працює "фільтрація" в MBR?
Основою MBR є мембранна фільтрація. Залежно від режиму роботи мембранну фільтрацію можна розділити на два види:
Фільтрація під постійним тиском: це як штовхати сито з фіксованою силою. Спочатку чиста вода тече швидко, але коли поверхня сита забивається мулом, потік сповільнюється. Швидкість виробництва води постійно зменшується з часом!
Фільтрація постійного потоку: вона спрямована на «постійну швидкість виходу води». Щоб досягти цього, коли мембрана забруднюється і опір збільшується, система автоматично збільшить силу всмоктування (трансмембранна різниця тиску збільшується), щоб підтримувати той самий вихід води. У той же час, завдяки регулярній аераційній чистці або зворотній промивці, забруднюючі речовини з поверхні мембрани видуваються та змиваються, дозволяючи мембрані «перевести подих». Такий підхід не тільки ефективно контролює забруднення мембрани, подовжує цикл очищення, але й підтримує високу ефективність виробництва води, що дозволяє системі стабільно працювати протягом тривалого часу.
Як мікроорганізми «їдять» забруднюючі речовини?
Біологічне очищення в MBR є, по суті, процесом розкладання органічних речовин мікроорганізмами в аеробних умовах. Після ковтання органічних речовин мікроорганізми в основному роблять дві речі:
Анаболізм: частина органічної речовини використовується для побудови власного тіла, що призводить до збільшення кількості мікроорганізмів.
Метаболізм розкладання: інша частина органічної речовини повністю розкладається на стабільні та нешкідливі речовини, такі як вуглекислий газ і вода, вивільняючи при цьому енергію для підтримки життя мікроорганізмів. (Суть схожа на активний мул)
3. Переваги та недоліки MBR
Основні переваги MBR
Якість стоків чудова: вміст завислих речовин у стоках MBR майже нульовий, каламутність становить менше 1 NTU, а такі показники, як ХПК та аміачний азот, значно перевищують показники традиційних процесів. Його можна безпосередньо використовувати повторно для змиву туалету, озеленення, миття автомобіля, поповнення ландшафту водою тощо.
Невелика площа: усуває потребу у вторинному відстійнику, процес короткий і може бути розроблений як підземний тип, що робить його особливо придатним для міст або житлових районів з обмеженою площею.
Низьке надлишкове утворення осаду: MBR може працювати в умовах тривалого старіння осаду, дозволяючи осаду перетравлюватися, в результаті чого обсяг виробництва осаду становить лише від-третини до-половини від традиційних методів, що значно знижує вартість утилізації осаду.
Висока стійкість до ударних навантажень: не боїться накопичення мулу, оскільки мул із високою-концентрацією забезпечує потужну буферну здатність.
Високий ступінь автоматизації: час гідравлічного утримування та вік осаду повністю розділені, що дозволяє легко досягти повністю автоматичного контролю та зручної роботи та керування.
Недоліки та проблеми MBR
Високі інвестиції: вартість компонентів мембрани висока, а інвестиції в проект на 30%-50% вищі, ніж у традиційних методів.
Високе енергоспоживання: такі процеси, як мембранна аерація та всмоктування, споживають значну кількість електроенергії!
Забруднення мембрани: мембрана може забитися і потребує регулярного очищення. Забруднення мембрани поділяють на три етапи - початкове забруднення (адсорбція протягом кількох годин), повільне забруднення (накопичення колоїду протягом кількох тижнів) і швидке забруднення (падіння трансмембранного тиску зростає протягом кількох днів), що вимагає різних рівнів очищення.
Висока вартість заміни мембрани: термін служби мембрани зазвичай становить близько 5 років, і її потрібно замінити, коли вона закінчиться, що є значними витратами для тривалої-експлуатації.
Вимоги до попередньої обробки суворі: необхідно встановити над-тонкі решітки (від 1 до 2 міліметрів), інакше волосся та волокна сплутують волокна мембрани, спричиняючи серйозне забруднення та навіть пошкодження мембрани. У той же час він також дуже чутливий до маслянистих речовин.
