1. Zakaj uporabljati MBR?
Pomanjkljivosti in težave tradicionalnih metod (postopek z aktivnim blatom):
Tradicionalno čiščenje odpadne vode se za razgradnjo onesnaževal v prvi vrsti opira na aktivno blato (želatinasto maso, ki jo tvorijo mikroorganizmi ter organske in anorganske snovi, na katere se oprimejo). Nato se zmes usmeri v usedalnik, kjer se blato naravno usede, medtem ko čista voda odteka z vrha. Ta metoda se uporablja že stoletja, vendar se sooča z več vztrajnimi izzivi:
Zahtevana velika površina: Potreben je velik usedalnik, da se blato lahko počasi usede.
Blato je nagnjeno k "nabrekanju": če se blato ne usede pravilno, bo verjetno odteklo z vodo, kar bo povzročilo slabo kakovost odplak.
Prekomerno odvečno blato: Proizvaja se velika količina odvečnega blata, pri čemer stroški obdelave predstavljajo več kot 25 % obratovalnih stroškov.
Koncentracije blata v reakcijski posodi ni mogoče povečati: vzdrževati jo je mogoče le pri 1,5 do 3,5 grama na liter, kar omejuje učinkovitost reakcije.
Pojav MBR je prinesel rešitev za omenjene težave!
MBR nadomešča sekundarni sedimentacijski rezervoar z membranskimi moduli, s čimer dosežemo temeljitejšo ločitev blata in vode. Mikroorganizme prestreže membrana in jim omogoči, da ostanejo v sistemu, medtem ko se voda odvaja skozi membrano!
Posledično se lahko koncentracija blata poveča na 8 do 15 gramov na liter, kar je 3- do 5-krat več kot pri tradicionalnih metodah.
Ne skrbite več zaradi težav z zbiranjem blata. Z membranskim presejanjem velikosti por, ne glede na to, ali so kosmi blata ohlapni ali ne, ali plavajo ali ne, membrana neposredno ujame vse blato. Ne glede na to, kako veliko je blato ali kako slabo je njegovo usedanje, ne more preiti skozi membranske pore in se ne izgubi z odpadno vodo, kar zagotavlja stabilno kakovost odplake.
Kakovost odpadne vode je odlična, z vsebnostjo suspendiranih trdnih snovi skoraj nič in motnostjo pod 1 NTU.
2. Temeljna načela MBR
Sestava MBR
MBR je enakovreden bioreaktorju in membranskemu modulu. V bioreaktorju delujejo bakterije, medtem ko membranski modul služi kot sito za ločevanje blatne vode.
Razvrstitev po položaju membranskega modula
Potopni tip (integrirani tip): Membrana je neposredno potopljena v biološki rezervoar, voda pa se črpa s sesanjem pod negativnim tlakom. Prednost te metode je nizka poraba energije in majhen odtis, slabost pa relativno majhen pretok membrane.
Zunanji (ločeni) tip: Membrana je nastavljena ločeno, mešana tekočina pa je pod tlakom s črpalko in nato prehaja skozi membrano. Prednost je stabilno delovanje in enostavno čiščenje, vendar je poraba energije večja.
Trenutno se potopljeni MBR pogosto uporablja na trgu, še posebej primeren za čiščenje gospodinjskih odplak.
Razvrstitev po obliki membranskega modula
Vrsta votlih vlaken: visoka gostota pakiranja, majhen odtis, vendar nagnjeni k zlomu žice in blokadi ter težko čiščenje.
Ploščati tip: enostaven za izdelavo, enostaven za vzdrževanje in enostaven za čiščenje, vendar z manjšo gostoto pakiranja.
Vrsta cevi: ni nagnjena k zamašitvi, odporna na kontaminacijo, enostavna za čiščenje, vendar z najmanjšo gostoto embalaže in višjo ceno.
Kako deluje "filtracija" v MBR?
Jedro MBR je membranska filtracija. Glede na način delovanja lahko membransko filtracijo razdelimo na dve vrsti:
Filtriranje s stalnim pritiskom: To je kot potiskanje sita s fiksno silo. Sprva bistra voda teče hitro, ko pa se površina sita zamaši z blatom, se tok upočasni. Stopnja proizvodnje vode se sčasoma nenehno zmanjšuje!
Filtracija s stalnim pretokom: Prizadeva si za "konstantno količino vode". Da bi to dosegli, ko postane membrana onesnažena in se upor poveča, sistem samodejno poveča sesalno silo (transmembranska razlika v tlaku se poveča), da ohrani enako količino vode. Hkrati se z rednim prezračevalnim čiščenjem ali povratnim izpiranjem onesnaževala na površini membrane odpihnejo in sperejo, kar omogoči membrani, da "vzame sapo". Ta pristop ne le učinkovito nadzira onesnaženje membrane, podaljšuje cikel čiščenja, ampak tudi ohranja visoko učinkovitost proizvodnje vode, kar sistemu omogoča stabilno delovanje dolgo časa.
Kako mikroorganizmi "jedo" onesnaževala?
Biološka obdelava v MBR je v bistvu proces razgradnje organske snovi z mikroorganizmi v aerobnih pogojih. Po zaužitju organske snovi mikroorganizmi počnejo predvsem dve stvari:
Anabolizem: Del organske snovi se porabi za izgradnjo lastnega telesa, kar povzroči povečanje števila mikroorganizmov.
Metabolizem razgradnje: Drugi del organske snovi se popolnoma razgradi v stabilne in neškodljive snovi, kot sta ogljikov dioksid in voda, pri tem pa se sprosti energija za mikroorganizme za vzdrževanje življenja. (Njegovo bistvo je podobno aktivnemu blatu)
3. Prednosti in slabosti MBR
Glavne prednosti MBR
Kakovost iztoka je odlična: suspendirane trdne snovi v iztoku MBR so skoraj nič, z motnostjo pod 1 NTU, kazalniki, kot sta KPK in dušik v amonijaku, pa so veliko boljši od tistih pri tradicionalnih procesih. Lahko se neposredno ponovno uporabi za splakovanje stranišča, ozelenitev, pranje avtomobila, polnjenje vode v pokrajini itd.
Majhen odtis: odpravlja potrebo po sekundarnem sedimentacijskem rezervoarju, postopek je kratek in ga je mogoče oblikovati kot podzemni tip, zaradi česar je posebej primeren za mesta ali stanovanjska območja z omejeno površino.
Nizka presežna proizvodnja blata: MBR lahko deluje v pogojih dolge starosti blata, kar omogoča, da se blato prebavi, kar ima za posledico količino proizvodnje blata, ki je le-tretjina do-polovica običajnih metod, kar znatno zmanjša stroške odstranjevanja blata.
Močna odpornost na udarne obremenitve: Ne boji se kopičenja blata, saj visoko{0}}koncentrirano blato zagotavlja močno pufersko zmogljivost.
Visoka stopnja avtomatizacije: hidravlični zadrževalni čas in starost blata sta popolnoma ločena, kar olajša doseganje popolnoma samodejnega nadzora ter priročnega delovanja in upravljanja.
Pomanjkljivosti in izzivi MBR
Visoka naložba: stroški membranskih komponent so visoki, naložba v projekt pa je od 30 % do 50 % višja kot pri tradicionalnih metodah.
Velika poraba energije: procesi, kot sta membransko prezračevanje in sesanje, porabijo veliko električne energije!
Umazanija na membrani: Membrana se lahko zamaši in zahteva redno čiščenje. Umazanje membrane je razdeljeno na tri stopnje - začetno umazanje (adsorpcija v nekaj urah), počasno umazanje (kopičenje koloida v nekaj tednih) in hitro umazanje (transmembranski padec tlaka se poveča v nekaj dneh), kar zahteva različne stopnje čistilnih ukrepov.
Visoki stroški zamenjave membrane: življenjska doba membrane je običajno približno 5 let in jo je treba zamenjati, ko ji poteče rok trajanja, kar je velik strošek za dolgoročno-delovanje.
Zahteve za predhodno obdelavo so stroge: namestiti je treba ultra{0}}fine rešetke (1 do 2 milimetra), sicer se bodo lasje in vlakna zapletli v vlakna membrane, kar bo povzročilo resno onesnaženje in celo poškodbo membrane. Hkrati je tudi zelo občutljiva na oljne snovi.