V komunálnej modernizácii, renovácii priemyselných odpadových vôd a projektoch rozšírenia starých vodných elektrární je MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) už dlho hlavným a preferovaným procesom.
V porovnaní s tradičným procesom aktivovaného kalu sa MBBR spolieha na suspendované nosiče na obohatenie-biofilmov s vysokou koncentráciou, ktoré ponúkajú nezávisle regulovateľný vek kalu, silnú odolnosť voči nárazovému zaťaženiu, malé rozmery, pohodlnú expanziu a renováciu a vynikajúcu stabilitu pri nitrifikácii a denitrifikácii.
V mnohých inžinierskych implementáciách však mnohí technici upadnú do mylnej predstavy: sústredia sa výlučne na prevzdušňovanie v nádrži na biologické čistenie, pomer plniacich náplní a kontrolu zaťaženia, pričom zanedbávajú hlavné prekážku určujúcu súlad odpadových vôd s-jednotkou na separáciu pevných látok-kvapalín.
V priemysle sa všeobecne akceptuje: Biochemické procesy MBBR sú zodpovedné za „degradáciu znečisťujúcich látok“, zatiaľ čo separácia tuhých-kvapalín je zodpovedná za „udržiavanie štandardov odpadových vôd“.
To, či čistý membránový MBBR dokáže stabilne dosahovať ultra{0}}nízke emisie SS a TP, nezávisí od stupňa biologického čistenia, ale od výberu následného procesu separácie pevných-kvapalín.
I. Objasnenie základov: Kompletný tok procesu MBBR a logika separácie
Konvenčný jednostupňový-systém nitrifikácie MBBR je typickou dvojstupňovou-štruktúrou „biologickej reakcie + po{3}}separácii“, nie je to integrovaný, plne odpadový proces.
Kompletný tok:
Prítok → Biologický reaktor MBBR → Jednotka na separáciu pevných látok- → Vypúšťanie odpadových vôd/pokročilá úprava
1. Hlavné funkcie biologického štádia MBBR
Do nádrže sa pridáva suspendovaný biologický obal s vysokou-hustotou. Kontinuálnym prevzdušňovaním sa dosiahne fluidizácia náplne, výsledkom čoho je stabilný biofilm priľnutý na jej povrchu.
Dopĺňa sa mikrobiálne spoločenstvo biofilmu: nitrifikácia amoniaku, degradácia organickej hmoty a čiastočná súčasná denitrifikácia.
Vlastnosti: Veľká biomasa, dlhý vek kalu, silná odolnosť proti nárazom, žiadne riziko nahromadenia kalu, vďaka čomu je ideálny na-modernizáciu starších úpravní vody na mieste.
2. Základné funkcie jednotky na oddeľovanie-pevných{2}}kvapalín
Biologický odpad MBBR nesie oddelené fragmenty biofilmu, staré biologické zvyšky a stopové koloidné častice.
Tieto častice jemných suspendovaných pevných látok (SS) majú malú veľkosť a majú slabé usadzovacie vlastnosti, čo znemožňuje samo{0}}čistenie len v štádiu biologického čistenia. Vyžadujú samostatnú separačnú jednotku na: zachytávanie jemných suspendovaných pevných látok; súčasne odstrániť naviazaný celkový fosfor; a vyčistite vodu, aby sa zabezpečilo, že konečný odpad je čistý a spĺňa normy. Stručne povedané: MBBR vykonáva „biologickú degradáciu“, zatiaľ čo sekundárna sedimentačná nádrž/vysoko{3}}účinný čistič vykonáva „odstraňovanie-kalovej vody“.
II. Kľúčové priemyselné slepé miesto: Inherentné nedostatky čistého membránového MBBR, spoliehajúceho sa výlučne na separačné jednotky
Pri mnohých projektoch dochádza k nestabilnému uvádzaniu do prevádzky, kolísaniu hladín SS a ťažkostiam pri dosahovaní noriem TP. Hlavnou príčinou je neschopnosť rozpoznať inherentné defekty čistého membránového procesu MBBR:
1. Čistý membránový MBBR nemá tradičný systém vločkovania kalu. Tradičné systémy AO a AAO sa spoliehajú na vločky aktivovaného kalu, ktoré adsorbujú a odstraňujú jemné častice, čo vo svojej podstate má výhody koagulácie a sedimentácie.
Čistá membrána MBBR neobsahuje suspendovaný aktivovaný kal a vločkovité baktérie. Suspendované pevné látky v odpadovej vode sú prevažne jemne rozbitý oddelený biofilm a ľahké koloidy, čo má za následok extrémne slabé prirodzené usadzovanie.
2. Bežné sedimentačné a flotačné procesy majú obmedzenia.
Rozsiahle technické testovanie overilo, že obyčajné sekundárne sedimentačné nádrže, vysokoúčinné sedimentačné nádrže a konvenčná flotácia samotná v spojení s čistou membránou MBBR sa snažia dôsledne kontrolovať SS v odpadovej vode pod 10 mg/l.
Keď sa stretnete s kolísaním prietoku vody, záťažovými šokmi alebo obdobiami výmeny biofilmu, prekročenia SS, zakalenie odpadových vôd a prenos kalu sú vysoko pravdepodobné.
3. Čistý membránový MBBR má extrémne slabú biologickú kapacitu odstraňovania fosforu. Čistá membrána MBBR nemá vyhradenú zónu uvoľňovania anaeróbneho fosforu, ktorá sa spolieha výlučne na mikrobiálnu asimiláciu na dosiahnutie veľmi nízkeho odstraňovania fosforu (0,5 % – 1 %). Dosiahnutie štandardov celkového fosforu úplne závisí od následnej chemickej koagulácie a sedimentácie.
To tiež znamená, že následná separačná jednotka MBBR musí súčasne zvládnuť odstraňovanie SS aj TP; bežné sedimentačné procesy jednoducho nemôžu spĺňať vyššie štandardy požadované po modernizácii.
III. Optimálne riešenie: Prečo je sedimentácia magnetickou koaguláciou zlatým doplnkovým procesom pre MBBR?
Medzi existujúcimi vyspelými procesmi je magnetická koagulačná sedimentácia optimálnym riešením na separáciu tuhých -kvapalín prispôsobeným čistému membránovému systému MBBR, ktorý rieši jeho prirodzené nedostatky. Je to tiež hlavný kombinovaný proces modernizácie vodných zariadení: MBBR + sedimentácia magnetickou koaguláciou.
V porovnaní s tradičnými sedimentačnými procesmi jeho hlavné výhody dokonale kompenzujú nedostatky MBBR:
1. Vynikajúca schopnosť zachytávania jemných častíc, stabilný ultra-nízky SS: Využitím charakteristík vysokej hustoty, vysokej adsorpcie a vysokej hustoty vločiek magnetického prášku dokáže rýchlo zachytiť ľahké biologické nečistoty a ultrajemné koloidy v odpadovej vode MBBR, čím sa rieši problém jemných SS, ktorý konvenčná sedimentácia nedokáže zvládnuť.
Inžinierske testy ukázali, že môže stabilne dosahovať SS menšie alebo rovné 5–10 mg/l, s mimoriadne silnou odolnosťou voči hydraulickým nárazom a nárazom pri zaťažení. Dokonca aj pri údržbe a preťažení zariadenia jednej jednotky si stále dokáže udržať minimálne ukazovatele výkonu.
2. Rýchlosť usadzovania a tok pevných látok prekonávajú tradičné procesy: Vysoká hustota magnetických vločiek vedie k extrémne rýchlemu usadzovaniu, pričom zaťaženie tokom pevných látok ďaleko prevyšuje bežné sedimentačné nádrže, pričom zaberá len asi 1/4 priestoru potrebného na tradičné procesy.
Dokonale sa hodí na výzvy spojené s modernizáciou starších úpravní vody s obmedzeným pozemkom a bez ďalšieho stavebného priestoru a je optimálnou voľbou pre in{0}}inovácie na mieste.
3. Vysoká účinnosť odstraňovania koagulačného fosforu, ktorá rieši nedostatky odstraňovania fosforu MBBR. Magnetická koagulácia umožňuje efektívne dávkovanie chemikálií na dosiahnutie hlbokého chemického odstránenia fosforu, čím sa stabilne potláča celkový fosfor v odpadovej vode na ultra-nízke hladiny. Toto dokonale kompenzuje nedostatočnú schopnosť biologického odstraňovania fosforu v čistej membránovej MBBR, čím sa súčasne dosahuje súlad s normami SS a TP.
4. Odolnosť, rýchle zotavenie a vyššia prevádzková stabilita. Systém MBBR biofilm + separačný systém magnetickou koaguláciou, ktorý čelí kolísaniu objemu vody, náhlym zmenám v kvalite pritekajúcej vody a stopovému zaťaženiu ťažkými kovmi, ponúka dvojitú odolnosť proti chybám. Rýchlosť obnovy systému je oveľa lepšia ako pri tradičných procesoch aktivovaného kalu, čo vedie k vyššej prevádzkovej odolnosti voči poruchám.
IV. Mylná predstava-v celom odvetví: MBBR ≠ MBR, dve zásadne odlišné logiky separácie
Dva najľahšie zameniteľné procesy v priemysle úpravy vody a tie, ktoré sú pri nováčikoch najviac náchylné na chyby, sú MBBR a MBR. Ich logika separácie pevných-kvapalín je úplne opačná a nikdy by sa nemala zamieňať.
1. MBR (membránový bioreaktor)
Metóda separácie pevných-kvapalín: Fyzické preosievanie pomocou membránových modulov
Nevyžaduje sa žiadna sekundárna sedimentačná nádrž alebo usadzovacia nádrž
Spolieha sa na membrány z dutých vlákien, ktoré úplne zachytávajú kal a vodu, čo vedie k mimoriadne vysokej kvalite odpadovej vody.
Nevýhody: Vysoká investícia, vysoké prevádzkové náklady, náchylnosť na zanášanie membrány, zložitá obsluha a údržba, časté čistenie.
2. MBBR (bioreaktor s pohyblivým lôžkom)
Metóda separácie tuhých-kvapalín: Proces po-sedimentácii/vyčírení (sekundárna sedimentačná nádrž, vysoko{2}}účinná sedimentácia, sedimentácia magnetickou koaguláciou)
Žiadne membránové moduly, žiadna fyzická sitová štruktúra
Biologické štádium je zodpovedné iba za degradáciu; Separácia kalovej-vody sa 100 % spolieha na nadväzujúce stavebné procesy.
v skratke:
MBR je "membránová separácia nahrádzajúca sekundárnu sedimentačnú nádrž";
MBBR je "biologické vylepšenie + post{1}}sedimentácia ako záloha."
Mnohé chyby v návrhu projektu a chyby pri výbere procesov pramenia zo zamieňania princípov separácie týchto dvoch metód, čo vedie k nesúladu systému a neštandardnému odtoku.
V. Zhrnutie projektu: Kľúč k úspechu alebo neúspechu procesu MBBR
Zhrnutím všetkých skúseností s implementáciou možno vyvodiť veľmi poučný záver:
Stupeň biologického čistenia MBBR určuje čistiacu kapacitu systému a odolnosť voči nárazom, zatiaľ čo stupeň separácie tuhých -kvapalín určuje stabilitu systému pri plnení noriem a hornú hranicu odpadovej vody.
Optimalizácia iba biologického čistenia bez modernizácie procesu separácie je len liečbou symptómov, nie základnej príčiny; Čistý membránový MBBR bez komplementárneho zlepšeného sedimentačného procesu bude mať vždy potenciál pre nadmerné hladiny SS a TP v odpadovej vode;
V scenároch zahŕňajúcich modernizáciu vysokých štandardov, obmedzené využívanie pôdy a výrazné kolísanie kvality vody je v súčasnosti MBBR + sedimentácia magnetickou koaguláciou nákladovo{1}}najlepšou, najstabilnejšou a uskutočniteľnou kombináciou procesov.
Základná logika budúcich modernizácií čistiarní odpadových vôd sa už zmenila: Už nejde o to, kto dokáže dosiahnuť najvyššie biologické zaťaženie, ale skôr o kompatibilitu medzi biologickými čistiacimi a separačnými jednotkami, záložnú kapacitu systému a dlhodobú{0}}stabilitu prevádzky.
Pochopenie separácie pevných-kvapalín je skutočným pochopením procesu MBBR.