Bioreaktory membranowe (system MBR) do oczyszczania ścieków

System MBR: reaktor biologiczny + filtracja membranowa

Produkujemy bioreaktory membranowe, znane również jako systemy MBR. Systemy MBR to biologiczne reaktory z osadem czynnym tlenowym, które łączą proces biodegradacji, znany jako „osad czynny”, z separacją faz stałej i ciekłej poprzez filtrację za pomocą membran płaskich.

Membrany wolne od PFAS

Membrany płaskie stosowane przez firmę Sigmadaf są całkowicie wolne od PFAS. Nasze membrany są wykonane z CPVC, polimeru niezawierającego fluoru ani wiązań węgiel–fluor (C–F), dzięki czemu nie zawierają ani nie wytwarzają PFAS na żadnym etapie swojego cyklu życia.

Dzięki tej technologii stężenie biomasy w reaktorze jest znacznie wyższe niż w reaktorach wyposażonych w konwencjonalne osadniki, pozwalając osiągnąć poziom od 6 000 do 12 000 mg/l.

Połączenie membran i reaktora z osadem czynnym ma następujące zalety:

• Większa wydajność w usuwaniu substancji organicznych.
• Jakość wody na wylocie jest stała.
• Kompaktowe urządzenia, które zajmują niewiele miejsca.

Nasze bioreaktory membranowe są dostarczane w postaci kompaktowego systemu i są gotowe do pracy zaraz po dostarczeniu do zakładu klienta.

Zakład w konfiguracji MBR

Opcjonalne ustawienia

W sytuacjach, w których ścieki charakteryzują się wysokim stężeniem azotu całkowitego i/lub poziom wytwarzanych azotanów przekracza limity zrzutu określone w obowiązujących przepisach, zaleca się zastosowanie zaawansowanej konfiguracji systemu SIGMA MBR.

Konfiguracja ta obejmuje komorę wstępną beztlenową, zaprojektowaną specjalnie w celu optymalizacji procesu nitryfikacji i denitryfikacji, umożliwiającą jednoczesne usuwanie chemicznego zapotrzebowania na tlen (CZT) oraz azotu obecnego w ściekach.

Taka konstrukcja sprzyja przemianie związków azotowych, zapewniając większą skuteczność w redukcji azotanów i przyczyniając się do spełnienia najbardziej rygorystycznych wymogów środowiskowych.

Skuteczność oczyszczania

Nasze biologiczne reaktory membranowe charakteryzują się wysoką wydajnością zarówno w przypadku ścieków bytowych, jak i przemysłowych. Każda instalacja jest projektowana z uwzględnieniem właściwości ścieków doprowadzanych do reaktora.

Poniższa tabela przedstawia skuteczność usuwania zanieczyszczeń, która jest bardzo wysoka i stała.

PARAMETR	WEJŚCIE	WYJŚCIE	WYDAJNOŚĆ
ChZT (mg/l)	<600	<40	93%
BZT (mg/l)	<300	<10	97%
SST (mg/l)	<300	<2	99%
TSK (mg/l)	<40	<10	75%
Escherichia coli (kolonie/100 ml)			90–100%
Nematody			90–100%
Legionella ssp (kolonie/100 ml)			90–100%
wirus			60–90%
Oleje i tłuszcze (mg/l)	<50	<1	98%

Animacja 3D naszego systemu MBR

Jakie zalety ma system MBR?

Bioreaktor membranowy MBR ma wiele zalet w porównaniu z innymi konwencjonalnymi systemami oczyszczania ścieków:

• Zainstalowanie systemu filtracji membranowej w połączeniu z reaktorem z osadem czynnym pozwala osiągnąć wyższą skuteczność w usuwaniu substancji organicznych
• Jakość wody na wylocie jest wyższa i pozostaje stała
• Kompaktowa konstrukcja
• Ograniczona przestrzeń i ciasne pomieszczenia.
• Prosta obróbka. Obsługa procesu jest prosta i ekonomiczna, ponieważ w zbiorniku biologicznym nie dochodzi do osadzania się osadu.
• Odporność na czynniki utleniające
• Prosta obsługa, ponieważ operator musi jedynie monitorować pracę pompy permeatu i recyrkulacyjnej oraz ciśnienia robocze. Parametry robocze są kontrolowane za pomocą sterownika PLC, który umożliwia zdalne połączenia przez modem.
• Stabilność i elastyczność
• Modularność
• Standaryzacja

Dzięki naszym systemom MBR uzyskuje się wodę oczyszczoną o bardzo wysokiej jakości, którą można ponownie wykorzystać w wielu procesach produkcji przemysłowej.

Instalacja systemu MBR

Nasze bioreaktory membranowe MBR można zainstalować w kontenerach ISO, co ułatwia transport, montaż, a w razie potrzeby także późniejsze rozbudowy.

• Szybka instalacja typu plug&play
• W zależności od dostępnej przestrzeni
• Nie wydziela zapachów ani nie przyciąga nosicieli, takich jak owady
• Duże ilości ładunku
• Dezynfekcja bez promieniowania UV i środków chemicznych
• Ścieki nadające się do wykorzystania w rolnictwie lub do ponownego wykorzystania w zbiornikach toaletowych.
• Proces w pełni zautomatyzowany
• Możliwość rozbudowy modułowej

Informacje techniczne

Typ	POJEMNOŚĆ HYDRAULICZNA (m³/day)	DŁUGOŚĆ (mm)	SZEROKOŚĆ (mm)	WYSOKOŚĆ (mm)	POŁĄCZENIE WEJŚCIE	POŁĄCZENIE WYJŚCIE	POWIERZCHNIA MEMBRANm²	Masa własna kg	WAGA BRUTTO kg
SMBR 50	50	8000	2150	2200	GRAVITY	GWINT WEWNĘTRZNY 2″	80	3500	26500
SMBR 100	100	11000	2150	2200	GRAVITY	GWINT WEWNĘTRZNY 2″	160	4700	39100
SMBR 150	150	11000	2150	2200	GRAVITY	GWINT WEWNĘTRZNY 2″	240	5300	39700

Membrany filtracyjne

Nasze systemy MBR wyposażone są w płaskie, równoległe membrany ultrafiltracyjne marki KUBOTA, które są zanurzone pionowo w komorze napowietrzania, w mieszaninie ścieków.

Powietrze jest wtłaczane do zbiornika od spodu membran, co z jednej strony powoduje nadciśnienie medium po stronie membrany, a z drugiej strony utrzymuje biomasę w ruchu, zapobiegając tworzeniu się warstwy mikroorganizmów (zjawisko znane jako „biofouling”), która mogłaby zablokować membranę. Pompa permeatu nieustannie odprowadza wodę, która została oczyszczona po wewnętrznej stronie membrany.

Warstwa membranowa wykonana jest z chlorowanego polietylenu i charakteryzuje się maksymalną (nominalną) wielkością porów wynoszącą 0,4 μm oraz średnią wielkością porów wynoszącą 0,2 μm, co pozwala na zatrzymanie niemal wszystkich mikroorganizmów zawartych w roztworze mieszającym.

Konstrukcja typu „płaska płyta” zapewnia swobodny przepływ powietrza między membranami i ogranicza do minimum gromadzenie się zanieczyszczeń.

Zanurzone membrany oddzielają fazę ciekłą od fazy stałej. Faza ciekła jest kierowana do zbiornika magazynowego, natomiast substancje stałe są zawracane do strefy napowietrzania.

Działanie naszych bioreaktorów membranowych

Wewnątrz reaktora system napowietrzania dostarcza tlen do środowiska wodnego. W tych warunkach mikroorganizmy rozkładają i usuwają substancje organiczne obecne w ściekach. System napowietrzania, oprócz dostarczania tlenu, pozwala utrzymać w reaktorze jednorodne warunki mieszania.

Bardzo ważne jest, aby do tego typu reaktorów nie przedostawały się tłuszcze, oleje ani resztki włosów, dlatego konieczne będzie zainstalowanie odpowiedniego systemu wstępnego oczyszczania, który zapobiegnie przedostawaniu się tych substancji.

Membrany są umieszczone pionowo w komorze napowietrzania, zanurzone w mieszaninie. W ten sposób mieszanina (woda i cząstki stałe tworzące biomasę) pozostaje w bezpośrednim kontakcie z membranami, a proces klarowania przebiega równocześnie. Membrany zasysają ścieki za pomocą samozasysającej pompy odśrodkowej.

Powietrze jest wdmuchiwane do zbiornika od spodu membran, co powoduje ciągłe przemieszczanie się biomasy i zapobiega tworzeniu się warstwy mikroorganizmów, która mogłaby zablokować membranę. Pompa permeatu nieustannie odprowadza oczyszczoną wodę z wewnętrznej strony membrany.

Po rozdzieleniu faz stałej i ciekłej w membranach zanieczyszczenia o niskiej masie cząsteczkowej są kierowane do zbiornika magazynowego, natomiast substancje stałe są ponownie kierowane (poddawane recyrkulacji) do strefy napowietrzania.

Podczas przepływu ścieków przez membranę dochodzi do fizycznego oddzielenia wody od biomasy:

• Przepływ, składający się z wody, soli i niebiodegradowalnych substancji o niskiej masie cząsteczkowej, opuszcza układ przez górną część membran.
• Koncentrat, składający się z biomasy i substancji organicznych o większej masie cząsteczkowej, zostaje zatrzymany i pozostaje w reaktorze, gdzie proces biodegradacji jest kontynuowany.

W tego typu reaktorach wytwarzana jest minimalna ilość osadu, co wymaga sporadycznego opróżniania.

W sytuacjach, w których występuje wysokie stężenie azotu i/lub powstają azotany przekraczające dopuszczalne wartości zrzutu, proponowany jest zmodyfikowany system MBR z komorą beztlenową. Taka konfiguracja umożliwia jednoczesne usuwanie ChZT i azotu poprzez nitryfikację i denitryfikację.

Znaczenie dyfuzorów

Dyfuzory lub systemy napowietrzania stanowią niezbędny element prawidłowego funkcjonowania reaktora biologicznego. Systemy te umożliwiają wprowadzanie powietrza, a tym samym tlenu, do reaktora w postaci drobnych pęcherzyków. Taka wielkość pęcherzyków sprzyja zwiększeniu powierzchni kontaktu powietrza z biomasą, która zużywa tlen, oraz poprawia wydajność rozkładu materii organicznej. Ponadto wtrysk pęcherzyków pozwala na równomierne mieszanie roztworu, bez zakłócania pracy lub niszczenia mikroorganizmów.

W związku z tym skuteczność oczyszczania ścieków zależy bezpośrednio od wydajności dyfuzorów oraz od ich prawidłowego zaprojektowania i montażu.

Konserwacja i czyszczenie membran

Właściwa konserwacja i czyszczenie membran wewnątrz bioreaktora są niezbędne do zapewnienia maksymalnej wydajności i efektywności systemu MBR.

Zanim zdecydujesz, który system myjący będzie najbardziej odpowiedni, warto sprawdzić, z jaką prędkością i jakiego rodzaju zanieczyszczenia występują w bioreaktorze membranowym.

Czynniki wpływające na zanieczyszczenie to między innymi właściwości membrany (materiał, konstrukcja, rozmiar i rozmieszczenie porów), warunki pracy (przepływ permeatu, przepływ krzyżowy, napowietrzanie i czas przebywania) oraz właściwości biomasy (lepkość, temperatura, zawartość tlenu rozpuszczonego, właściwości kłaczków, wielkość cząstek itp.).

Pranie powietrzem

Proces ten łączy płukanie przeciwprądowe z przepływem powietrza, które jest kierowane przez dysze umieszczone w środkowej części wiązek membran.

Pęcherzyki powietrza przemieszczają się po zewnętrznej powierzchni membran, wykonując ruch płuczący, który usuwa cząstki stałe, które mogły się zgromadzić na powierzchni membran.

Proces filtrowania i płukania powietrzem jest sterowany przez komputer, w którym zaprogramowano cykle o ustalonych czasach trwania. Ten proces ciśnieniowo-próżniowy jest monitorowany i kontrolowany w układzie membranowym. 

Czyszczenie chemiczne

Z biegiem czasu substancje organiczne i biomasa gromadzą się w porach i na zewnętrznych powierzchniach membran, co wymaga przeprowadzenia dokładniejszego czyszczenia.

Osiąga się to poprzez czyszczenie chemiczne, w ramach którego membrany są płukane w przeciwprądzie lub zanurzane w roztworze czyszczącym zawierającym rozpuszczony chlor, kwas cytrynowy, wodorotlenek sodu lub detergent.

Ten proces gruntownego czyszczenia jest dostosowywany do warunków pracy w każdym konkretnym przypadku.

Oferujemy system mycia „na miejscu”, który jest dostarczany wraz z instalacją, umożliwiając automatyczne mycie bezpośrednio w instalacji bez konieczności wyjmowania modułów membranowych ze zbiornika.

Szlamy lub osady powstałe w wyniku czyszczenia są odprowadzane poza urządzenie w celu ostatecznej utylizacji.

Zastosowania bioreaktora MBR

Zastosowania bioreaktorów membranowych są bardzo szerokie. W firmie SIGMADAF zrealizowaliśmy instalacje zarówno w wielu różnych gałęziach przemysłu, jak i w bardziej specjalistycznych zastosowaniach:

• Procesy przemysłowe
• Wody komunalne
• Obozy wojskowe i misje humanitarne
• Hotele i ośrodki wypoczynkowe
• Budynki takie jak szpitale czy centra handlowe

Cechy

• Liczba mieszkańców: 200–500
• Waga: poniżej 1,2 tony
• Możliwość transportu helikopterem