Краткий ответ: Выбирайте SBR, когда есть свободная земля и нагрузка колеблется в течение дня. Выбирайте MBBR, когда вы модернизируете существующий резервуар и не можете добавить вторичные отстойники. Выбирайте MBR, когда норматив на сброс жёсткий или вода будет повторно использоваться, и вы можете оплатить мембраны и воздух для их очистки. Все три всё равно производят отработанный ил, который необходимо обезвоживать.
Три процесса, каждый в отдельном абзаце
SBR — реактор периодического действия. Один резервуар выполняет всё последовательно. В информационном листе Агентства по охране окружающей среды США перечислены пять этапов: простой, заполнять, реагировать, улаживать и рисоватьАэрация, отстаивание и декантация происходят в одном и том же резервуаре в разное время, поэтому отдельный отстойник и перекачка возвратного ила отсутствуют. Управление осуществляется с помощью таймеров и поплавковых датчиков уровня.
MBBR — реактор с подвижной биоплёнкой. Аэрируемый резервуар, заполненный небольшими пластиковыми носителями. Бактерии растут в виде биоплёнки на защищённой внутренней поверхности каждого носителя, поэтому биомасса остаётся в резервуаре без какого-либо рецикла активного ила. Носители удерживаются в реакторе с помощью сита на выходе. Отслоившиеся твёрдые частицы удаляются ниже по потоку, обычно с помощью отстойника или установки DAF.
MBR — мембранный биореактор. Активный ил с вторичным отстойником, заменённым микро- или ультрафильтрационными мембранами, либо погружёнными в аэротенк, либо в боковом потоке. Информационный лист EPA по мембранным биореакторам описывает мембраны, которые должны задерживать частицы размером около 1 микрон, поэтому сточные воды MBR практически не содержат взвешенных веществ и большинства бактерий.
Что каждый из них делает хорошо
SBR: гибкость на малой площади
В информационном листе EPA утверждается, что SBR объединяют выравнивание, первичное осветление, биологическую очистку и вторичное осветление в одном резервуаре, обеспечивая минимальную занимаемую площадь и потенциальную экономию капитальных затрат за счёт исключения осветлителей. Приведённые в том же документе проектные значения дают 4-часовой цикл для муниципальных сточных вод и 4–24 часа для промышленных, при MLSS 2 000–4 000 мг/л при низком уровне воды.
Поскольку продолжительность цикла можно изменять с панели управления, SBR может работать в режиме от короткого 3,5-часового контактно-стабилизационного до 18–36-часового режима продлённой аэрации. Именно поэтому он подходит заводам, нагрузка которых меняется по сменам или по сезонам. Удаление BOD обычно 85–95%, а поставщики, указанные в информационном листе, гарантируют уровень БПК и взвешенных веществ ниже 10 мг/л.
MBBR: больше производительности в том же резервуаре
Носители добавляют поверхность для биоплёнки, не увеличивая объём резервуара. Стандартный носитель Kaldnes K1 обеспечивает примерно 500 м² защищённой поверхности на кубический метр носителя, а реакторы обычно заполняются не более чем примерно 67–70% от объёма резервуара так носители всё ещё могут циркулировать (Rusten et al., 2006). Заполните резервуар наполовину носителями, и эффективный запас биомассы возрастает в несколько раз без изменения бетона.
Именно поэтому MBBR обычно выбирают, когда существующая станция перегружена и нет места для второго аэротенка. Он также хорошо справляется с залповыми нагрузками, поскольку биоплёнка прикреплена и не может вымываться так, как это происходит со взвешенными хлопьями. Платой за это является то, что он не осаждает собственные твёрдые частицы: всё ещё требуется вторичный отстойник, DAF или ступень фильтрации, а ил, достигающий стадии обезвоживания, легче и труднее сгущается, чем обычный избыточный активный ил.
MBR: самая чистая вода и самые компактные резервуары
В информационном бюллетене EPA сообщается о промышленных установках, которые снижают БПК с примерно 150–280 мг/л до 1–2 мг/л, TSS с примерно 170–250 мг/л до 1–3 мг/л, а аммонийный азот — ниже 0,3 мг/л, при этом средняя мутность очищенной воды на одном заводе в Джорджии составляет 0,3 NTU. Поскольку мембраны удерживают всю биомассу в реакторе, MLSS может быть значительно выше, чем на установке с отстойником, что сокращает объём резервуара и время гидравлического удержания.
Две оговорки из одного и того же документа. Пиковая скорость потока должна поддерживаться на уровне не более чем в 1,5–2 раза выше среднего, потому что мембраны не могут выдерживать гидравлический удар так, как это может отстойник, поэтому обычно требуется усреднительный резервуар. И воздух для взмучивания имеет большое значение: на одном заводе в среднем 1800 кВт·ч на миллион галлонов Только на мембранные скребковые воздуходувки требуется примерно вдвое больше воздуха, чем обычной установке для аэрации. Гарантии на мембраны варьируются от 3 до 10 лет.
Сравнение бок о бок
| Критерий | СБР | MBBR | MBR |
|---|---|---|---|
| Требуется отдельный осветлитель | Нет | Да (или DAF) | Нет — мембраны |
| Footprint | Маленький | Малый; подходит для существующих резервуаров | Самый маленький |
| Сточные воды TSS | <10 мг/л типично | Зависит от осветлителя | 1–3 мг/л |
| Допуск к колебаниям нагрузки | Высокий (регулируемый цикл) | Высокий (прикреплённая биомасса) | Умеренный; требуется эквализация |
| Энергия | Умеренная | Умеренная | Наивысший (воздух для промывки мембран) |
| Расходные материалы | Отсутствует | Носители (длительного срока службы) | Мембраны, чистящие химикаты |
| Умение оператора | Таймеры и клапаны | Низкое | High |
| Наилучшее соответствие | Переменные нагрузки, площадки под новое строительство | Модернизация, увеличение мощности | Повторное использование, жёсткие ограничения, без земли |
Как принять решение с помощью четырёх вопросов
- Что требуется для получения разрешения? Если TSS должен быть ниже 5 мг/л или вода будет повторно использоваться для охлаждения или подпитки технологического процесса, MBR — единственная из трёх технологий, которая достигает этого без отдельного третичного фильтра.
- Существует ли уже готовый танк? Если да и он перегружен, в него можно добавить носители MBBR. Перевод на MBR также возможен, но потребует новых решёток, мембран и воздуходувок.
- Насколько стабилен поток? Периодическое производство, сезонные заводы и пищевые предприятия с пиковыми нагрузками на мойку отдают предпочтение SBR, поскольку цикл можно удлинять при высокой нагрузке и сокращать при низкой.
- Кто будет этим управлять? МБР нужен человек, который разбирается в трансмембранном давлении, химической очистке и загрязнении. МББР же почти ничего не требует, кроме проверки сит и распределения воздуха.
Та часть, о которой никто не пишет в брошюре: осадок
Все три процесса преобразуют растворённые органические вещества в биомассу, и эта биомасса покидает установку в виде отходного ила с содержанием сухих веществ примерно 0,5–1,2%. В информационном листе EPA по мембранному биореактору указано содержание сухих веществ в отходном иле 1–1,2%; в SBR и MBBR оно аналогично или ниже.
На стадии обезвоживания между ними различаются три вещи:
- Осадок MBR Он старше и более минерализован, что обычно способствует сухости кека, но это достигается при высоком MLSS и может нести мелкие коллоиды, которые быстро забивают ткань. Перед выбором ткани проведите её испытание.
- Отслоившаяся биопленка MBBR Он лёгкий и часто требует более высокой дозы полимера для флокуляции. Он редко хорошо сгущается только под действием силы тяжести.
- Осадок сточных вод SBR ведет себя как обычный избыточный активный ил и является самым простым из трех для обезвоживания в камерный фильтр-пресс.
Для любого из трёх, a мембранный фильтр-пресс будет переводить биологический ил с 1% сухих веществ в кек 20–30% за один этап, что делает затраты на транспортировку или захоронение приемлемыми. Для небольших установок производительностью менее нескольких тонн сухих веществ в день, мультидисковый шнековый пресс это менее энергозатратный вариант.
Связанное: сколько шлама производит wastewater plant, когда вам нужна напорная флотация, и Оборудование для очистки промышленных сточных вод.
Часто задаваемые вопросы
MBR лучше, чем SBR?
Только если вам нужно качество его очищенной воды. MBR достигает 1–3 мг/л TSS и почти нулевого содержания бактерий, чего SBR не может обеспечить без третичного фильтра и обеззараживания. SBR выигрывает по энергопотреблению, квалификации оператора и устойчивости к пиковым расходам, а также не имеет мембран, требующих замены.
Может ли MBBR заменить установку с активным илом?
Он может заменить биологическую стадию внутри того же резервуара, но после него всё ещё требуется стадия разделения твёрдых частиц. В большинстве случаев при модернизации сохраняют существующий отстойник или добавляют установку DAF после реактора MBBR.
Какой размер установки подходит для SBR?
В информационном листке EPA отмечается, что SBR обычно используются при расходах 5 миллионов галлонов в сутки (около 19 000 м³/сут) или меньше, и что большинство установок имеют расход менее 2 MGD. Более высокие расходы обычно направляются на установки непрерывного действия с активным илом или MBR.
Сколько носителя загружается в резервуар MBBR?
Обычно от 30% до 67% объёма реактора, и не более примерно 70%, чтобы носители всё ещё могли поддерживаться в движении аэрацией. Точная степень заполнения определяется исходя из требуемой площади поверхности биоплёнки для расчётной нагрузки.
Зачем мембранному биореактору (MBR) нужен усреднительный резервуар?
Поскольку поток через мембрану ограничен. В информационном листе EPA рекомендуется поддерживать пиковый расчётный расход на уровне не более 1,5–2 раз от среднего; отстойник переносит скачок нагрузки, а мембрана — нет.
Какой из трёх производит наименьшее количество осадка?
MBR, в большинстве случаев, потому что он работает при длительном возрасте ила, и большая часть биомассы потребляется в результате эндогенного распада. Разница незначительна, и каждый из трех все еще нуждается в этапе обезвоживания, прежде чем ил можно будет вывезти.
Сообщите нам расход, нагрузку по ХПК или БПК, предел сброса и существует ли уже резервуар, и мы скажем, какой процесс подходит, и рассчитаем размер обезвоживания осадка в соответствии с ним: запросить рекомендацию по процессу и типоразмеру.
Ссылки: Агентство по охране окружающей среды США — Информационный бюллетень по управлению сточными водами: Мембранные биореакторы (832-F-07-015), US EPA — Информационный лист по технологиям очистки сточных вод: Реакторы периодического действия (1999), Rusten B. et al. (2006) — Design and operations of the Kaldnes moving bed biofilm reactors, Aquacultural Engineering 34.
Эта статья является частью нашего руководства по wastewater sludge dewatering.