1. Miért használja az MBR-t?
A hagyományos módszerek (eleveniszapos eljárás) hiányosságai, hibái:
A hagyományos szennyvíztisztítás elsősorban az eleveniszapra (mikroorganizmusok és a hozzájuk tapadt szerves és szervetlen anyagok által alkotott kocsonyás massza) támaszkodik a szennyező anyagok lebontására. Ezt követően a keveréket egy ülepítő tartályba vezetik, ahol az iszap természetes módon leülepedik, miközben a tetejéről a tiszta víz elfolyik. Ezt a módszert évszázadok óta alkalmazzák, de számos állandó kihívással kell szembenéznie:
Nagy terület szükséges: Egy nagy ülepítő tartály szükséges ahhoz, hogy az iszap lassan leülepedhessen.
Az iszap hajlamos a "duzzadásra": ha az iszap nem ülepedik ki megfelelően, akkor valószínűleg a vízzel együtt elfolyik, ami rossz minőségű szennyvizet eredményez.
Túlzott iszap: Nagy mennyiségű felesleges iszap keletkezik, melynek kezelési költsége az üzemeltetési költség több mint 25%-át teszi ki.
Az iszapkoncentráció a reakciótartályban nem növelhető: csak 1,5-3,5 gramm/liter között tartható, korlátozva a reakció hatékonyságát.
Az MBR megjelenése megoldást jelentett az előbb említett problémákra!
Az MBR a másodlagos ülepítő tartályt membránmodulokkal helyettesíti, így az iszap és a víz alaposabb elválasztását éri el. A mikroorganizmusokat a membrán felfogja, lehetővé téve számukra, hogy a rendszerben maradjanak, miközben a víz a membránon keresztül távozik!
Ennek eredményeként az iszapkoncentráció 8-15 gramm/literre növelhető, ami 3-5-ször magasabb, mint a hagyományos módszereknél.
Többé nem kell aggódnia az iszap ömlesztési problémái miatt. A membrán pórusméretének szűrésével, függetlenül attól, hogy az iszappelyhek lazak vagy sem, vagy lebegnek-e vagy sem, a membrán közvetlenül felfogja az összes iszapot. Függetlenül attól, hogy az iszap mennyire ömlesztett, vagy milyen gyenge az ülepedése, nem tud átjutni a membrán pórusain, és nem vész el a szennyvízzel együtt, így biztosítva a szennyvíz stabil minőségét.
Az elfolyó víz minősége kiváló, a lebegőanyag-tartalom közel nulla, a zavarosság pedig 1 NTU alatt van.
2. Az MBR alapelvei
Az MBR összetétele
Az MBR egy bioreaktornak és egy membránmodulnak felel meg. A bioreaktorban a baktériumok dolgoznak, míg a membránmodul szitaként szolgál a sáros víz elválasztásához.
Osztályozás membránmodul helyzete szerint
Merítési típus (integrált típus): A membrán közvetlenül a biológiai tartályba merül, és a vizet negatív nyomású szívással vonják ki. Ennek a módszernek az előnye az alacsony energiafogyasztás és a kis helyigény, hátránya viszont a viszonylag alacsony membránfluxus.
Külső (külön) típus: A membránt külön állítják be, és a kevert folyadékot egy szivattyú nyomás alá helyezik, majd áthaladnak a membránon. Előnye a stabil működés és a könnyű tisztítás, de nagyobb az energiafogyasztás.
Jelenleg a merülő MBR-t széles körben használják a piacon, különösen alkalmas háztartási szennyvíz kezelésére.
Osztályozás membránmodul alakja szerint
Üreges szál típus: nagy csomagolási sűrűség, kis helyigény, de hajlamos a huzaltörésre és eltömődésre, és nehezen tisztítható.
Lapos típus: egyszerűen gyártható, könnyen karbantartható és könnyen tisztítható, de kisebb a csomagolási sűrűség.
Cső típusa: nem hajlamos az eltömődésre, ellenáll a szennyeződéseknek, könnyen tisztítható, de a legalacsonyabb csomagolási sűrűséggel és magasabb árral.
Hogyan működik a "szűrés" az MBR-ben?
Az MBR magja a membránszűrésben rejlik. Az üzemmódtól függően a membránszűrés két típusra osztható:
Állandó nyomású szűrés: Olyan, mintha egy szitát fix erővel nyomnánk. Eleinte a tiszta víz gyorsan folyik, de ahogy a szita felülete eltömődik az iszaptól, az áramlás lelassul. A víztermelés sebessége az idő múlásával folyamatosan csökken!
Állandó áramlású szűrés: Célja az "állandó vízkibocsátási sebesség". Ennek elérése érdekében, amikor a membrán szennyeződik, és az ellenállás nő, a rendszer automatikusan növeli a szívóerőt (a transzmembrán nyomáskülönbsége nő), hogy fenntartsa ugyanazt a vízkibocsátást. Ugyanakkor a rendszeres levegőztetéssel vagy fordított öblítéssel a membrán felületén lévő szennyeződéseket lefújják és lemossák, lehetővé téve a membrán "levegőt". Ez a megközelítés nemcsak hatékonyan szabályozza a membránszennyezést, meghosszabbítja a tisztítási ciklust, hanem fenntartja a magas víztermelési hatékonyságot is, lehetővé téve a rendszer hosszú távú stabil működését.
Hogyan "eszik meg" a mikroorganizmusok a szennyező anyagokat?
Az MBR-ben végzett biológiai kezelés lényegében a szerves anyagok mikroorganizmusok által aerob körülmények között történő lebontásának folyamata. Szerves anyagok lenyelése után a mikroorganizmusok főként két dolgot tesznek:
Anabolizmus: A szerves anyagok egy részét a saját test felépítésére használják fel, ami a mikroorganizmusok számának növekedéséhez vezet.
Bomlási anyagcsere: A szerves anyagok egy másik része teljesen lebomlik stabil és ártalmatlan anyagokra, például szén-dioxidra és vízre, miközben energiát szabadít fel a mikroorganizmusok számára az élet fenntartásához. (Lényege hasonló az eleveniszaphoz)
3. Az MBR előnyei és hátrányai
Az MBR fő előnyei
A szennyvíz minősége kiváló: az MBR szennyvízben a lebegőanyag szinte nulla, a zavarosság 1 NTU alatt van, és az olyan mutatók, mint a KOI és az ammónia-nitrogén, jóval jobbak a hagyományos eljárásoknál. Közvetlenül újrahasznosítható WC öblítésre, zöldítésre, autómosásra, tájvíz utánpótlásra stb.
Kis helyigény: Kiküszöböli a másodlagos ülepítő tartály szükségességét, a folyamat rövid, és földalatti típusként is tervezhető, így különösen alkalmas városok vagy lakóterületek korlátozott területére.
Alacsony fölösiszaptermelés: Az MBR hosszú iszapöregedési körülmények között is működhet, lehetővé téve az iszap felemésztését, aminek eredményeként az iszaptermelés mennyisége csak -harmada--a hagyományos eljárásokénak, ami jelentősen csökkenti az iszap ártalmatlanításának költségeit.
Erős ütésállóság: nem fél az iszap tömegesedésétől, mivel a nagy-koncentrációjú iszap erős pufferkapacitást biztosít.
Magas fokú automatizálás: A hidraulikus visszatartási idő és az iszap kora teljesen elválik egymástól, így könnyen elérhető a teljesen automatikus vezérlés, valamint a kényelmes kezelés és kezelés.
Az MBR hiányosságai és kihívásai
Magas beruházás: A membránkomponensek költsége magas, a projektberuházás 30-50%-kal magasabb, mint a hagyományos eljárásoké.
Magas energiafelhasználás: az olyan eljárások, mint a membránlevegőztetés és a szívás, jelentős mennyiségű villamos energiát fogyasztanak!
Membrán elszennyeződés: A membrán eltömődhet, és rendszeres tisztítást igényel. A membrán elszennyeződése három szakaszból áll: - kezdeti szennyeződés (adszorpció néhány órán belül), lassú szennyeződés (kolloid felhalmozódás néhány héten belül) és gyors szennyeződés (a transzmembrán nyomásesése néhány napon belül növekszik), amelyek különböző szintű tisztítási intézkedéseket tesznek szükségessé.
Magas membráncsere költség: A membrán élettartama általában körülbelül 5 év, és lejártával ki kell cserélni, ami jelentős költséget jelent a hosszú távú{1}}működés szempontjából.
Az előkezelési követelmények szigorúak: rendkívül finom rácsokat (1-2 milliméter) kell felszerelni, különben a szőrszálak és a szálak összegabalyodnak a membránszálakban, súlyos szennyeződést és akár membránkárosodást is okozva. Ugyanakkor nagyon érzékeny az olajos anyagokra is.