Is MBR better than SBR?

Only if you need its effluent quality. MBR reaches 1 to 3 mg/L TSS and near-zero bacteria, which SBR cannot match without a tertiary filter and disinfection. SBR wins on energy, operator skill and tolerance of flow peaks, and has no membranes to replace.

Can MBBR replace an activated sludge plant?

It can take over the biological step inside the same tank, but it still needs a solids separation stage afterwards. Most retrofits keep the existing clarifier or add a DAF unit after the MBBR reactor.

What size plant suits an SBR?

SBRs are typically used at flows of 5 million gallons per day, about 19,000 cubic metres per day, or less, and most installations are below 2 MGD. Larger flows usually go to continuous-flow activated sludge or MBR.

How much carrier goes into an MBBR tank?

Usually between 30% and 67% of the reactor volume, and not more than about 70%, so the carriers can still be kept in motion by the aeration. The exact fill is set from the biofilm surface area required for the design load.

Why does an MBR need an equalization tank?

Because membrane flux is limited. The EPA fact sheet recommends keeping peak design flow to no more than 1.5 to 2 times average; a clarifier tolerates a surge, a membrane does not.

Which of the three produces the least sludge?

MBR in most cases, because it runs at a long sludge age and more biomass is consumed by endogenous decay. The difference is modest, and all three still need a dewatering step before the sludge can be hauled.

MBR vs MBBR vs SBR：選び方

簡単に答えると： 土地が利用可能で、一日を通して負荷が変動する場合はSBRを選ぶ。既存のタンクを改造する場合で、クラリファイヤーを追加できない場合はMBBRを選ぶ。放流基準が厳しい場合や水を再利用する場合で、膜と膜を洗浄するための空気のコストを支払える場合はMBRを選ぶ。3つすべてが、脱水しなければならない余剰汚泥を依然として生成する。

それぞれのプロセスを1段落ずつで説明します。

SBR — 回分式活性汚泥法。 1つのタンクがすべてを順番に行います。米国EPAのファクトシートには5つのステップが記載されています： アイドル、フィル、リアクト、セトル、ドロー曝気、沈降、デカンテーションは同じ槽内で異なる時間に行われるため、独立した清澄槽や返送汚泥ポンプは不要です。制御はタイマーとレベルスイッチによって行われます。

MBBR — 移動床生物膜リアクター。 小さなプラスチック担体で満たされた曝気槽。細菌は各担体の保護された内面にバイオフィルムとして増殖するため、バイオマスは汚泥の返送なしに槽内に保持される。担体は出口のスクリーンによって反応槽内に保持される。剥離した固形物は下流で除去され、通常はクラリファイアまたはDAFユニットによって行われる。

MBR — 膜分離活性汚泥法。 活性汚泥において、二次沈殿池を微小膜または限外濾過膜に置き換えたもの。これらの膜は曝気槽内に浸漬されるか、サイドストリームに設置される。EPAの膜分離活性汚泥法ファクトシートには、約 1ミクロンそのため、MBR処理水には浮遊物質やほとんどの細菌が実質的に含まれていません。

それぞれが得意とすること

SBR：小さな設置面積で柔軟性を実現

EPAのファクトシートは、SBRが均等化、一次沈殿、生物処理、二次沈殿を単一の槽に統合し、設置面積を最小限に抑え、沈殿槽を排除することで資本費を節約できる可能性があると評価している。同じ文書に引用されている設計値は、 都市下水は4時間サイクル、産業用は4～24時間低水位時のMLSSは2,000～4,000 mg/Lです。

サイクル長はコントロールパネルから変更できるため、SBRは短い3.5時間の接触安定化モードから18～36時間の長時間曝気モードまで、どこでも運転することができます。そのため、シフトごとや季節ごとに負荷が変動する工場に適しています。BOD除去は通常 85–95%ファクトシートに引用されているサプライヤーは、BODおよびTSSが10 mg/L未満であることを保証しています。

MBBR：同じ槽でより高い処理能力

キャリアはタンクの容積を増やすことなくバイオフィルムの表面積を追加します。標準的なKaldnes K1キャリアはおよそ 担体1立方メートルあたり500 m²の保護表面積、そして原子炉は通常、以下を超えない量まで充填される タンク容量の約67～70% したがって、担体は依然として循環することができる（Rusten et al., 2006）。タンクの半分まで担体を充填すると、コンクリートに触れることなく、実効バイオマスインベントリが数倍に増加する。

既存のプラントが過負荷で、2番目の曝気槽を設置するスペースがない場合にMBBRが通常選ばれるのはそのためである。また、バイオフィルムが付着しているため、浮遊フロックのように流出することがなく、ショックロードにもよく対応できる。その代償として、自らの固形物を沈降させることができない。クラリファイア、DAF、またはろ過ステップが依然として必要であり、脱水段階に到達する汚泥は従来の余剰活性汚泥よりも軽く、濃縮が困難である。

MBR：最もクリーンな水と最小のタンク

EPAのファクトシートは、BODを約150～280 mg/Lから 1–2 mg/L、TSSは約170～250 mg/Lから 1～3 mg/L、アンモニア態窒素を0.3 mg/L以下に低減し、ジョージア州のあるプラントでは放流水の濁度が平均0.3 NTUであった。膜が反応槽内のすべてのバイオマスを保持するため、MLSSはクラリファイアベースのプラントよりもはるかに高く運転でき、それによりタンク容積と水理学的滞留時間が削減される。

同じ文書からの2つの注意事項。ピークフローは以下に保つべきである 平均の1.5～2倍以内膜はクラリファイアのように水圧サージを受け止めることができないため、通常は均等化タンクが必要です。また、スカウア空気は重要です。あるプラントでは平均して 100万ガロンあたり1,800 kWh 膜式散気ブロワーだけでも、従来のプラントが曝気に必要とする空気量の約2倍。膜の保証期間は3年から10年と見積もられている。

並べて比較

クライテリオン	SBR	MBBR	MBR
別途クラリファイアが必要	いいえ	はい（またはDAF）	いいえ — メンブレン
フットプリント	小さい	小型；既存のタンクに適合	最小
放流水TSS	10 mg/L 典型的	クラリファイヤー次第です	1～3 mg/L
負荷変動に対する許容度	高（サイクル調整可能）	高い（付着バイオマス）	中程度; イコライズが必要
エネルギー	適度	適度	最高（膜洗浄エア）
消耗品	None	キャリア（長寿命）	膜、洗浄薬品
オペレータースキル	タイマーとバルブ	低	高い
最適	可変荷重、グリーンフィールドサイト	レトロフィット、能力増強	再利用、厳しい制限、土地なし

4つの質問でどう決めるか

許可証は何を要求していますか？ TSSが5 mg/L未満でなければならない場合、または水が冷却やプロセス補給水として再利用される場合、MBRは、別途三次フィルターを必要とせずにそこに到達できる3つの中で唯一のものである。
既存のタンクはありますか？ はい、もし過負荷であれば、MBBR担体を追加することができます。MBRへの転換も可能ですが、新しいスクリーン、膜、ブロワーが必要になります。
流れはどのくらい安定していますか？ 回分生産、季節工場、洗浄ピークのある食品工場ではSBRが好まれる。負荷が高いときはサイクルを長くし、低いときは短くできるからである。
誰がそれを運営しますか？ MBRには、膜間圧力、薬品洗浄、ファウリングを理解している人が必要です。MBBRは、ふるいと空気分配を確認する以外にほとんど何も必要としません。

パンフレットには載らない部分：ヘドロ

すべてのプロセスは溶解性有機物をバイオマスに変換し、そのバイオマスは固形分約0.5～1.2%の廃棄汚泥としてプラントから排出される。EPAの膜分離活性汚泥法の資料では、廃棄汚泥は全固形分1～1.2%と示されている。SBRとMBBRも同程度か、より薄い。

脱水段階では、それらの間に3つの違いがあります：

MBR汚泥 より古く、よりミネラル化が進んでいるため、通常はケーキの乾燥性を高めるのに役立つが、高いMLSSを伴い、布をすぐに目詰まりさせる微細なコロイドを運ぶことがある。布を選ぶ前にテストすること。
MBBRから剥離したバイオフィルム 軽く、凝集させるにはより高いポリマー投与量が必要となることが多い。重力のみでは十分に濃縮されることはほとんどない。
SBR廃棄汚泥 普通の余剰活性汚泥のように挙動し、3つの中で最も脱水が容易であるチャンバーフィルタープレス.

いずれか三つのうち、a メンブレンフィルタープレス生物学的汚泥を1%の固形分から20～30%のケーキに一段階で処理し、これにより運搬や埋立のコストが管理可能になります。1日あたり数トン以下の乾燥固形分の小規模プラントでは、多軸スクリュープレスより低エネルギーの選択肢です。

よくある質問

MBRはSBRより優れていますか？

排水品質が必要な場合に限ります。MBRはTSS 1～3 mg/L、細菌はほぼゼロに達し、SBRは三次フィルターと消毒なしではこれに匹敵できません。SBRはエネルギー、運転員のスキル、流量ピークへの耐性で優位に立ち、交換が必要な膜もありません。

MBBRは活性汚泥プラントに取って代わることができますか？

同じタンク内で生物学的処理段階を引き継ぐことはできるが、その後には依然として固形物分離段階が必要である。ほとんどのレトロフィットでは、既存のクラリファイアを維持するか、MBBR反応器の後にDAFユニットを追加する。

SBRに適したプラントの規模はどれくらいですか？

EPAのファクトシートは、SBRは通常、1日あたり500万ガロン（約19,000 m³/d）以下の流量で使用され、ほとんどの設備は2 MGD未満であると指摘している。より大きな流量は通常、連続流活性汚泥法またはMBRに送られる。

MBBR槽にはどれくらいの担体が入れられますか？

通常、反応槽容積の30%から67%の間、最大でも約70%以下であり、曝気によって担体が依然として流動状態に保たれるようにする。正確な充填率は、設計負荷に必要な生物膜表面積から設定される。

MBRにはなぜ均等化タンクが必要なのですか？

膜フラックスには限界があるからだ。EPAのファクトシートは、ピーク設計流量を平均の1.5～2倍以下に抑えることを推奨している。クラリファイアは急増に耐えられるが、膜は耐えられない。

3つの中でどれが最も少ない汚泥を生成しますか？

MBRは、ほとんどの場合、長い汚泥滞留時間で運転され、より多くのバイオマスが内因性減衰によって消費されるためです。その差はわずかであり、3つのいずれも汚泥を運搬する前に脱水ステップが必要です。

流量、CODまたはBOD負荷、放流基準、そしてタンクが既に存在するかどうかをお知らせください。そうすれば、どのプロセスが適しているか、およびそれに合わせた汚泥脱水のサイズをご提案します：プロセスのリクエストとサイジングの推奨.

参照： US EPA — 廃水管理ファクトシート：膜分離活性汚泥法（832-F-07-015）, US EPA — 廃水技術ファクトシート：回分式活性汚泥法（1999年）, Rusten B. et al. (2006) — Kaldnes移動床バイオフィルムリアクターの設計と運用、Aquacultural Engineering 34.

この記事は、私たちのガイドの一部です。廃水汚泥の脱水.