Biologiczne Reaktory Membranowe Mbr

Transcript

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