Система мембранного биореактора МБР

Типы мембранных биореакторов (MBR)

Мембранный биореактор (MBR) объединяет биологическую очистку и мембранную фильтрацию. Он используется для очистки городских и промышленных сточных вод. Он отделяет очищенную воду от избытка биомассы и органических веществ в резервуаре. Система MBR состоит из двух основных компонентов: биореактора и мембранного фильтра.

С момента изобретения системы MBR в 1960-х годах было разработано множество различных типов, которые используются на коммерческих очистных сооружениях. В следующем списке описаны некоторые популярные типы систем MBR, используемые сегодня.

• Трубчатые мембраны

Трубчатые мембраны имеют мембранную конфигурацию, в которой мембрана размещена внутри жестких трубчатых пластиковых или керамических волокон. Каждая нить представляет собой тонкую длинную трубку. Вода течет по внутренней части трубок, а все взвешенные твердые частицы задерживаются снаружи стенок трубок. Трубчатые мембраны иногда называют внешними мембранами, потому что они расположены за пределами биореактора. Насосы извлекают очищенную воду из мембран, меняя направление потока воды через них.

• Погруженные полые волокна

Мембраны из полых волокон состоят из множества тонких полых волокон, скрепленных вместе. Вода протекает по внутренней части полых нитей, а твердые частицы фильтруются через стенки волокон. Пучки волокон погружены в биореактор. Этот тип фильтрации иногда называют внутренней или диффузионной аэрированной фильтрацией.

• Дисковые мембраны

Дисковые мембраны имеют плоскую конфигурацию. Диски размещаются в направлении потока воды горизонтально, а вода проталкивается через мембраны внешним насосом.

Дисковые мембраны также погружаются в биореактор. Они движутся в направлении вверх для фильтрации воды. Во многих случаях для создания подъема и перемещения сточных вод через область дисковой фильтрации используются один или несколько воздуходувок. К другим методам перемещения воды вверх через дисковые мембраны относятся центробежные насосы и струйные сопла.

• Пластины

Пластинчатые мембраны состоят из плоских мембранных листов, заключенных в кассету. Пластины погружаются под поверхность воды в резервуар для очистки сточных вод. Воздуховодный трубопровод расположен под пластинами, а воздуходувка, расположенная за пределами системы, подает сжатый воздух.

Воздух выпускается из воздуховода, и пузырьки поднимаются в резервуаре. Пузырьки перемешивают все сточные воды в резервуаре, что создает перемешивающее, протыкающее и трущее действие на нижней стороне пластин. Действие приводит к тому, что сточные воды протекают над мембранами, а тонкие взвешенные твердые частицы отфильтровываются через мембраны. Для вывода очищенной воды с другой стороны мембраны используется насос.

Технические характеристики и обслуживание

Биомембранные реакторы обычно проектируются для конкретных применений, поэтому следующие технические характеристики могут отличаться в зависимости от назначения и модели.

• Площадь поверхности мембраны: Площадь поверхности мембран может варьироваться от 25 м² до 500 м² и более. Более крупные площади поверхности обычно используются для обработки больших объемов или сложных задач разделения.
• Мембранный модуль: Типы мембранных модулей могут включать трубчатые, плосколистные, спиральные и полые волокна. Выбор зависит от таких факторов, как потребности в разделении, характеристики питательной среды и целевые загрязняющие вещества. Например, мембраны из полых волокон имеют высокое соотношение площади поверхности к объему, что делает их подходящими для очистки сточных вод с ограниченным пространством.
• Проницаемость: Идеальная проницаемость для микросистем MBR составляет от 15 до 35 л/м²/ч. Она показывает скорость потока очищенной жидкости (проницаемой жидкости) через мембрану на единицу площади поверхности мембраны, часто выражается в литрах на квадратный метр в час (л/м²/ч). Проектировщики рассчитывают проницаемость на основе трансмембранного давления, характеристик мембраны и условий эксплуатации. Высокая проницаемость свидетельствует об эффективной работе мембраны и производительности, в то время как низкая проницаемость может сигнализировать о загрязнении мембраны или не оптимальных условиях эксплуатации.
• Процесс фильтрации: Типы процессов фильтрации могут включать микрофильтрацию, ультрафильтрацию, нанофильтрацию и обратный осмос. Ультрамембранные биореакторы являются популярным выбором для очистки сточных вод, очистки воды и промышленных процессов разделения. Они отлично справляются с удалением мелких частиц, микроорганизмов и растворенных загрязняющих веществ, обеспечивая высокое качество сточных вод.

Обслуживание

Обслуживание системы мембранного биореактора MBR имеет решающее значение для обеспечения ее эксплуатационной эффективности, продления срока службы и гарантии качества очищенных сточных вод. Системы мембранных биореакторов должны обслуживаться в соответствии с руководствами производителя. Вот несколько общих советов по техническому обслуживанию:

• Регулярная очистка: Регулярная очистка должна проводиться для удаления загрязнений, биопленок и отложений на поверхности мембраны. Моющие средства, методы и частота будут зависеть от материала мембраны и типа загрязнения.
• Профилактическое обслуживание: Проводите рутинные проверки и отслеживайте ключевые параметры, такие как трансмембранное давление (TMP), проницаемость и качество питательной воды, чтобы обнаружить ранние признаки потенциальных проблем.
• Замена мембраны: Мембраны со временем подвержены износу. Соблюдайте рекомендуемые интервалы замены и отслеживайте производительность мембраны, чтобы определить, когда ее необходимо заменить.
• Калибровка системы: Калибруйте и точно настраивайте рабочие параметры реактора, такие как скорость перемешивания, скорость аэрации и температура, чтобы поддерживать оптимальные условия для роста биомассы и производительности мембраны.
• Предотвращение загрязнения: Используйте соответствующие стратегии предотвращения загрязнения в зависимости от характеристик системы и характера поступающей воды. Предварительные процессы обработки, такие как скрининг и осаждение, могут помочь снизить нагрузку взвешенных твердых частиц и коллоидов на MBR, минимизируя загрязнение.

Сценарии использования

Способность системы MBR производить высококачественные сточные воды при небольшом занимаемом пространстве делает ее подходящим вариантом для различных применений, включая очистку городских и промышленных сточных вод, повторное использование и переработку воды, а также очистку сточных вод с высоким содержанием загрязняющих веществ, а также с низким содержанием загрязняющих веществ.

• Очистка городских сточных вод: Мембранные биореакторы широко используются для очистки городских сточных вод. В городских районах, где земля для использования ограничена, MBR могут служить альтернативой традиционным очистным сооружениям. Процесс позволяет эффективно обеззараживать очищенную воду, чтобы разрешить ее повторное использование для полива, промышленных процессов или даже для питьевой воды после необходимых процедур обработки и проверки.
• Очистка промышленных сточных вод: Системы мембранных биореакторов универсальны и могут использоваться для очистки сточных вод, образующихся на различных предприятиях, включая пищевую и напиточную промышленность, фармацевтику, текстиль и химическую промышленность. Высокая эффективность удаления загрязняющих веществ MBR делает их подходящими для очистки сточных вод, содержащих сложные органические вещества, жиры, масла, смазку и высокое содержание питательных веществ. Система MBR может помочь предприятиям соответствовать стандартам сброса и способствовать повторному использованию воды в производственных процессах.
• Компактная очистка сточных вод: Благодаря своим небольшим размерам очистные сооружения MBR идеально подходят для использования в децентрализованной очистке сточных вод, сельских общинах и местах с ограниченной инфраструктурой. Удаление загрязняющих веществ на высоком уровне в таких отдаленных районах позволяет безопасно сбрасывать сточные воды в чувствительные экосистемы или для последующего повторного использования воды на месте.
• Интегрированные системы MBR: Можно использовать интегрированные системы MBR, которые объединяют MBR с другими технологиями очистки, такими как анаэробное сбраживание или фотокаталитическая очистка сточных вод. Такие системы повышают эффективность очистки различных типов загрязняющих веществ. Они также минимизируют воздействие на окружающую среду и повышают уровень извлечения ресурсов.
• Очистка морской воды: Мембранный биореактор может способствовать очистке морской воды, отделяя от нее загрязняющие вещества, такие как взвешенные твердые частицы, бактерии, вирусы и органические загрязнители. После отделения примесей от морской воды пресная вода получается с помощью обратного осмоса, что делает питьевую воду доступной в прибрежных районах или засушливых регионах.
• Удаление питательных веществ: Системы мембранных биореакторов имеют разделенные биологические процессы, что позволяет одновременно и эффективно удалять питательные вещества. В сценариях, когда концентрация питательных веществ в сточных водах может нанести вред окружающей среде, MBR с соответствующим технологическим проектированием могут снизить содержание азота и фосфора.
• Очистка сточных вод пищевой промышленности: Это также относится к пищевой промышленности. MBR могут очищать сточные воды, образующиеся при переработке пищевых продуктов, производстве молочных продуктов и пивоваренном производстве. Высокая способность к очистке от органических нагрузок и компактная конструкция систем мембранных биореакторов хорошо подходят для ограниченных земельных ресурсов.
• Очистка фильтрата свалок: Фильтрат свалок проходит очистку с помощью систем мембранных биореакторов. Органические и неорганические вещества удаляются вместе с опасными загрязняющими веществами, такими как аммиак и микрозагрязнители, что предотвращает загрязнение окружающей среды от свалок.

Как выбрать системы мембранных биореакторов MBR

Выбор очистных сооружений MBR должен основываться на различных факторах. Это включает в себя производительность оборудования, затраты на установку и техническое обслуживание, а также требования к очистке.

• Особые требования к очистке

  Во-первых, необходимо учитывать отличительные особенности сточных вод. К таким характеристикам относятся концентрация загрязняющих веществ, состав загрязняющих веществ и требуемая мощность очистки. Таким образом, можно обеспечить научность выбора. Например, очистные сооружения для маслянистых сточных вод должны, в идеале, использовать MBR с лучшей противозагрязнительной производительностью и эффективностью разделения. Это необходимо для того, чтобы обеспечить эффективное удаление маслянистых веществ из сточных вод.

• Производительность оборудования

  Рассмотрите срок службы MBR, материал мембраны, устойчивость к неразумным нагрузкам и эффективность разделения. Необходимо выбирать мембраны с высокой эффективностью разделения и превосходной стабильностью, чтобы обеспечить стабильную работу MBR в течение длительного времени и соответствие требованиям к очистке.

• Стоимость установки и технического обслуживания

  Рассмотрите эксплуатационные расходы MBR, потребление энергии, сборы за техническое обслуживание и т. д. Выбор MBR с высокой энергоэффективностью и низкими затратами на техническое обслуживание может помочь снизить общую стоимость эксплуатации очистных сооружений.

В&О

В1: В чем разница между MBR и проницаемой жидкостью MBR?

О1: MBR означает мембранный биореактор. Это очистное сооружение, которое использует высокопроизводительную мембрану для очистки воды или обработки отходов. Проницаемая жидкость MBR - это очищенная вода или жидкие отходы, которые прошли через мембрану и готовы к дальнейшей обработке или безопасному сбросу.

В2: В чем преимущества очистки сточных вод MBR?

О2: Очистка сточных вод с помощью мембранного биореактора MBR имеет ряд преимуществ. Она занимает меньше места по сравнению с традиционными методами. Она обеспечивает более высокий уровень удаления отходов и загрязнений. Процесс автоматизирован и требует меньше контроля. Очищенную воду можно использовать повторно для различных целей, что делает ее устойчивым выбором.

В3: Каковы ограничения системы MBR?

О3: Система MBR имеет некоторые недостатки. Она может быть дороже в строительстве и эксплуатации, чем другие методы очистки сточных вод. Возможны проблемы с засорением мембран, что требует регулярной очистки и технического обслуживания. Срок службы мембран ограничен, поэтому их может потребоваться заменить через определенный период времени.

В4: Где могут использоваться системы MBR?

О4: Системы MBR могут использоваться во многих местах. Они полезны в больших городских центрах, где проживает много людей. Они также используются на промышленных предприятиях для очистки воды, используемой в производстве. Малые системы MBR устанавливаются в отдаленных местах или на временных строительных площадках для обеспечения портативной очистки отходов. Некоторые системы MBR так хорошо очищают воду, что очищенную воду можно использовать повторно для полива или использовать в системах охлаждения для заводов.