biologiczne reaktory membranowe mbr

01.2016
BIOLOGICZNE REAKTORY
MEMBRANOWE MBR
www.ekombr.pl
BIOLOGICZNE REAKTORY MEMBRANOWE MBR - GENERACJA NOWOCZESNYCH OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW
Technologia biologicznych reaktorów membranowych (MBR) jest aktualnie najnowocześniejszą i dynamicznie rozwijającą się
technologią oczyszczania ścieków. W wyniku połączenia „klasycznego procesu osadu czynnego” z membranową separacją
ścieków oczyszczonych proces oczyszczania ścieków stwarza niesamowite możliwości technologiczne – zarówno na etapie
projektowania, jak i eksploatacji.
Technologia MBR jest uznawana za najlepszą możliwą technologię oczyszczania ścieków (BAT - Best Available Technology)
w rozumieniu Dyrektywy IPPC (Integrated Pollution Prevention and Control).
KLASYCZNE PROBLEMY KLASYCZNYCH OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW
Współczesne oczyszczalnie ścieków komunalnych borykają się
okresowo lub permanentnie z problemami, które mogą być
rozwiązane poprzez zastosowanie technologii bioreaktorów
membranowych:
słaba sedymentacja osadu, puchnięcie i flotacja
zawiesiny - efekt: pogorszenie jakości odpływu, trudności
w utrzymaniu wymaganego wieku osadu, czyli również
spadek efektywności nitryfikacji, pogorszenie skuteczności
zagęszczania i odwadniania osadu nadmiernego
W układzie klasycznym oczyszczanie ścieków zachodzi
w komorach osadu czynnego, a w osadniku wtórnym następuje
oddzielenie biomasy od oczyszczonych ścieków. Efektywność
tego procesu jest uzależniona głównie od aktywności osadu
rosnące wymagania jakościowe ścieków odprowadzanych
do wód (obszary chronione i rekreacyjne)
wzrost ilości dopływających ścieków, duża nierównomierność
sezonowa (rozwój infrastruktury turystycznej, rozbudowa
sieci kanalizacyjnej), czasowe lub stałe przeciążenie
oczyszczalni ścieków
duże koszty rozbudowy oczyszczalni ścieków oraz
ograniczone możliwości terenowe na nowe inwestycje
czynnego w reaktorze biologicznym oraz prawidłowej
pracy osadnika wtórnego (zależnej od charakterystyki
sedymentacyjnej zawiesiny osadu).
OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW W REAKTORACH MBR
W technologii bioreaktora membranowego MBR (ang. Membrane
Biological Reactor) komora osadu czynnego jest zblokowana
z membranowym modułem ultrafiltracyjnym (odpowiadający
funkcjonalnie osadnikowi wtórnemu), który oddziela
zawiesinę biomasy od biologicznie oczyszczonych ścieków.
Transparentny odpływ odprowadzany jest do odbiornika,
natomiast zatężona biomasa powraca do komory biologicznej.
Ultrafiltracja pozwala na utrzymanie w reaktorze biologicznym
wielokrotnie wyższego stężenia osadu czynnego (8-12 g/l),
niż jest to dopuszczalne dla osadników wtórnych
- i to bez względu na jego charakterystykę sedymentacyjną,
czy puchnięcie. W technologii MBR nie ma konieczności stosowania osadników wstępnych. Duże stężenie oraz długi wiek
osadu nie grożą jego przeciążeniem. Warunki takie to również
sprawniejszy proces nitryfikacji (najbardziej wrażliwy proces
w biologicznym oczyszczaniu ścieków), a także niski przyrost osadu = mniejsze ilości osadu nadmiernego wymagające przeróbki i zagospodarowania. Dodatkowo osad jest już
na tyle zagęszczony, że urządzenia i obiekty gospodarki
osadowej są optymalnie dobierane do mniejszych objętości
osadu.
www.ekombr.pl
FILTRACJA W MODULE MEMBRANOWYM
W oczyszczaniu ścieków komunalnych zastosowanie mają
bioreaktory z membranami UF/MF. Separacja cząstek
od roztworu jest mechanizmem sitowym, co oznacza,
że przez mikroporowatą membranę przechodzą cząstki
o średnicy mniejszej niż pory membrany: w mikrofiltracji (MF)
to średnice 0,1–10 µm, natomiast w ultrafiltracji (UF) to średnice
0,001–0,1 µm. Najczęściej stosowane membrany posiadają
wielkość porów w zakresie średnic 0,01–0,3 µm.
µm
Rys. Podział filtracji membranowej ze względu na wielkość zatrzymywanych cząstek
Membrany w reaktorach MBR wykonywane są ze specjalnych
pustych włókien kapilarnych (typu „hollow-fiber”) o średnicy
porów 0,03–0,04 µm. Pojedyncze włókna są mocowane
w pakiety tworzące zanurzone w osadzie czynnym moduły.
Filtracja odbywa się od zewnętrznej strony rurki do wewnątrz
przy zastosowaniu lekkiego podciśnienia wytwarzanego przez
pompę filtratu. Membrany mogą być instalowane w samej
komorze osadu czynnego lub w dodatkowym reaktorze (typu
cross-flow).
Podczas filtracji do powierzchni zewnętrznej materiału
membrany przywiera osad, co może powodować zmniejszanie
jej wydajności. Aby oblepianie się osadu nie uniemożliwiało
dalszej filtracji, kapilary unoszą się swobodnie w ściekach
i są cyklicznie omywane pęcherzykami powietrza wprowadzanego od dołu wiązki membran. Dodatkowo w celu zapobiegania
zapychaniu się membran (tzw. fouling) automatycznie
stosowane jest napowietrzanie, przepłukiwanie filtratem
w przeciwprądzie oraz okresowe czyszczenie chemiczne.
www.ekombr.pl
EFEKTYWNOŚĆ REAKTORA MBR
Technologia MBR umożliwia dużo bardziej zaawansowane
oczyszczanie ścieków w stosunku do „technologii klasycznej”.
Prawidłowe i efektywne funkcjonowanie reaktora MBR związane
jest ściśle z optymalnie prowadzonym zarówno procesem
biologicznym w komorze osadu czynnego, jak również rodzajem membrany oraz parametrami procesowymi ultrafiltracji.
Membrana jest barierą dla zawiesin, koloidów, pasożytów, bakterii i niektórych wirusów. Efektywność modułu membranowego
oraz jakość uzyskiwanego permeatu jest praktycznie
stała i niezależna od składu oraz stężenia zanieczyszczeń
doprowadzanych w ściekach surowych.
CHARAKTERYSTYKA JAKOŚCIOWA ŚCIEKÓW OCZYSZCZONYCH W REAKTORZE MBR (PARAMETRY) *
Zawiesiny og. [mg/l]
BZT5 [mg/l]
ChZT [mg/l]
Mętność [NTU]
<5
<5
< 40
<1
* Uzyskanie niskich wartości azotu i fosforu zależy głównie od eksploatacji reaktora biologicznego
Wysokie stężenie osadu czynnego i duża aktywność
enzymatyczna mikroorganizmów (nie jest ograniczana
czasowym zastojem w osadniku wtórnym) wpływają na większą
efektywność procesów oczyszczania, przy krótszym czasie
przetrzymania ścieków w układzie. Dłuższy okres adaptacyjny
mikroorganizmów stwarza również korzystne warunki
do rozkładu związków refrakcyjnych oraz rozwoju wolno
rozmnażających się bakterii (np. nitryfikacyjnych), które
w klasycznym układzie są wymywane. Ultrafiltracja zapewnia
również wstępną dezynfekcję ścieków.
ZALETY TECHNOLOGII MBR
Wysoka jakość ścieków oczyszczonych uniezależniona
od charakterystyki sedymentacyjnej osadu czynnego
Eliminacja budowy osadnika
pominięcia osadnika wstępnego
Technologia szczególnie dla terenów atrakcyjnych
turystycznie, przy modernizacji z wykorzystaniem
istniejących obiektów oraz przy zrzucie ścieków
oczyszczonych do odbiorników wymagających szczególnej
ochrony takich jak: małe cieki wodne, jeziora czy wody
kąpieliskowe
Wysokie stężenie biomasy w reaktorze = krótszy czas
przetrzymania ścieków = nawet 3-krotne zmniejszenie
kubatury komory osadu czynnego
Efekt wstępnej dezynfekcji ścieków
(usunięcie większości bakterii i wirusów)
Zwiększenie przepustowości oraz przyjmowanie większych
ładunków zanieczyszczeń bez konieczności prowadzenia
kosztownych i pochłaniających teren inwestycji
oczyszczonych
Możliwość wykorzystania ścieków oczyszczonych jako
wody technologicznej (brak zawiesiny)
Fot. 1. Rowy, woj. zachodniopomorskie. Jeden z dwóch ciągów modułów membran
WŁASCICIEL MARKI
Centrum Innowacyjnych Technologii Sp. z o.o.
ul. Połczyńska 71A, 75-811 Koszalin
tel./fax: +48 94 342 03 94, NIP: 669 251 99 38
wtórnego,
możliwość
Długi wiek osadu, wpływający na zwiększenie efektywności
procesu oczyszczania ścieków oraz mniejszą produkcję
osadu nadmiernego
Fot. 2. Głogów Małopolski, woj. podkarpackie. Widok na reaktor MBR, w głębi sitopiaskownik pod wiatą