1. Varför använda MBR?
Brister och problem med traditionella metoder (aktiverad slamprocess):
Traditionell rening av avloppsvatten bygger i första hand på aktivt slam (en gelatinös massa som bildas av mikroorganismer och de organiska och oorganiska ämnen de fäster vid) för att bryta ned föroreningar. Därefter leds blandningen till en sedimentationstank där slammet lägger sig naturligt medan klart vatten rinner bort från toppen. Denna metod har använts i århundraden, men den står inför flera ihållande utmaningar:
Stor yta krävs: En stor sedimentationstank behövs för att leran ska kunna sedimentera långsamt.
Slam är benäget att "svälla": om slammet inte sätter sig ordentligt kommer det sannolikt att rinna iväg med vattnet, vilket resulterar i dålig avloppskvalitet.
Överskottsslam: En stor mängd överskottsslam produceras, varvid behandlingskostnaden står för mer än 25 % av driftskostnaden.
Slamkoncentrationen i reaktionstanken kan inte ökas: den kan endast hållas på 1,5 till 3,5 gram per liter, vilket begränsar reaktionseffektiviteten.
Framväxten av MBR har gett en lösning på de tidigare nämnda problemen!
MBR ersätter den sekundära sedimentationstanken med membranmoduler, vilket ger en mer grundlig separering av slam och vatten. Mikroorganismer fångas upp av membranet, vilket gör att de kan stanna kvar i systemet medan vatten släpps ut genom membranet!
Som ett resultat kan slamkoncentrationen ökas till 8 till 15 gram per liter, vilket är 3 till 5 gånger högre än för traditionella metoder.
Oroa dig inte längre för problem med slammassa. Med membranporstorleksscreening, oavsett om slamflockarna är lösa eller inte, eller om de flyter eller inte, fångar membranet direkt allt slam. Oavsett hur slammet bulkar eller hur dålig dess sedimentering är, kan det inte passera genom membranporerna och kommer inte att gå förlorat med avloppsvattnet, vilket säkerställer en stabil avloppskvalitet.
Avloppsvattnets kvalitet är utmärkt, med suspenderade ämnen nästan noll och grumlighet under 1 NTU.
2. Grundprinciper för MBR
Sammansättning av MBR
MBR motsvarar en bioreaktor plus en membranmodul. Bioreaktorn är där bakterier arbetar, medan membranmodulen fungerar som en sil för att separera lerigt vatten.
Klassificering efter membranmodulposition
Nedsänkningstyp (integrerad typ): Membranet är direkt nedsänkt i den biologiska tanken och vatten utvinns genom undertryckssug. Fördelen med denna metod är låg energiförbrukning och litet fotavtryck, men nackdelen är relativt lågt membranflöde.
Extern (separat) typ: Membranet ställs in separat, och den blandade vätskan trycksätts av en pump och passerar sedan genom membranet. Fördelen är stabil drift och enkel rengöring, men energiförbrukningen är högre.
För närvarande används den nedsänkta MBR flitigt på marknaden, särskilt lämplig för behandling av hushållsavlopp.
Klassificering efter membranmodulens form
Typ av ihålig fiber: hög packningstäthet, litet fotavtryck, men benägen att trådbrott och blockering och svår att rengöra.
Platt typ: enkel att tillverka, lätt att underhålla och lätt att rengöra, men med lägre packningstäthet.
Rörtyp: inte benägen att täppas igen, resistent mot kontaminering, lätt att rengöra, men med lägsta packningsdensitet och högre pris.
Hur fungerar "filtreringen" i MBR?
Kärnan i MBR ligger i membranfiltrering. Beroende på driftläge kan membranfiltrering kategoriseras i två typer:
Konstant tryckfiltrering: Det är som att trycka på en såll med en fast kraft. Till en början rinner klart vatten snabbt, men när sållens yta blir igensatt av slam saktar flödet ner. Vattenproduktionshastigheten minskar kontinuerligt med tiden!
Konstant flödesfiltrering: Den syftar till en "konstant vattenuteffekt". För att uppnå detta, när membranet blir förorenat och motståndet ökar, kommer systemet automatiskt att öka sugkraften (transmembrantryckskillnaden ökar) för att bibehålla samma vatteneffekt. Samtidigt, genom regelbunden luftningsskurning eller omvänd spolning, blåses föroreningar på membranytan bort och sköljs bort, vilket gör att membranet kan "ta ett andetag". Detta tillvägagångssätt kontrollerar inte bara effektivt membranföroreningar, förlänger rengöringscykeln, utan bibehåller också hög vattenproduktionseffektivitet, vilket gör att systemet kan fungera stabilt under lång tid.
Hur "äter" mikroorganismer föroreningar?
Den biologiska behandlingen i MBR är i huvudsak en process för nedbrytning av organiskt material av mikroorganismer under aeroba förhållanden. Efter att ha intagit organiskt material gör mikroorganismer huvudsakligen två saker:
Anabolism: En del av organiskt material används för att bygga sin egen kropp, vilket leder till en ökning av antalet mikroorganismer.
Nedbrytningsmetabolism: En annan del av organiskt material sönderdelas helt till stabila och ofarliga ämnen som koldioxid och vatten, samtidigt som energi frigörs för mikroorganismer för att upprätthålla liv. (Dess essens liknar aktivt slam)
3. Fördelar och nackdelar med MBR
Kärnfördelarna med MBR
Avloppskvaliteten är utmärkt: de suspenderade fasta ämnena i MBR-avloppsvattnet är nästan noll, med grumlighet under 1 NTU, och indikatorer som COD och ammoniakkväve är vida överlägsna de i traditionella processer. Den kan direkt återanvändas för toalettspolning, grönning, biltvätt, landskapsvattenpåfyllning, etc.
Litet fotavtryck: För att eliminera behovet av en sekundär sedimentationstank är processen kort och kan utformas som en underjordisk typ, vilket gör den särskilt lämplig för städer eller bostadsområden med begränsad mark.
Lågt överskott av slamproduktion: MBR kan arbeta under långa slamåldersförhållanden, vilket gör att slammet kan smälta sig självt, vilket resulterar i en slamproduktionsvolym som bara är en-tredjedel till-hälften av traditionella metoder, vilket avsevärt minskar kostnaderna för slamhantering.
Stark motståndskraft mot stötbelastningar: Den är inte rädd för att slam bultar, eftersom hög-koncentrationsslam ger en stark buffringskapacitet.
Hög grad av automatisering: Den hydrauliska retentionstiden och slamåldern är helt separerade, vilket gör det enkelt att uppnå helautomatisk kontroll och bekväm drift och hantering.
Bristerna och utmaningarna med MBR
Hög investering: Kostnaden för membrankomponenter är hög, och projektinvesteringen är 30 % till 50 % högre än för traditionella metoder.
Hög energiförbrukning: processer som membranluftning och sug förbrukar en betydande mängd elektricitet!
Membranpåväxt: Membranet kan bli igensatt och kräver regelbunden rengöring. Membranpåväxt är uppdelat i tre steg - initial nedsmutsning (adsorption inom några timmar), långsam nedsmutsning (kolloidackumulering inom några veckor) och snabb nedsmutsning (transmembrantryckfallet ökar inom några dagar), vilket kräver olika nivåer av rengöringsåtgärder.
Hög membranbyteskostnad: Livslängden för ett membran är i allmänhet cirka 5 år, och det måste bytas ut när det går ut, vilket är en betydande kostnad för lång-drift.
Förbehandlingskraven är stränga: ultra-fina galler (1 till 2 millimeter) måste installeras, annars kommer hår och fibrer att trassla in membranfibrerna, vilket orsakar allvarliga föroreningar och till och med membranskador. Samtidigt är den också mycket känslig för oljiga ämnen.
