MBBR-teknik för avloppsreningsverk

MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) är en biologisk reningsteknik för avloppsvatten som kombinerar fördelarna med traditionella aktiverade slamprocesser med biofilmprocesser. Dess tillämpning i kommunala och industriella avloppsreningsverk har vuxit snabbt under de senaste 20 åren. Dess kärnkoncept är att lägga till en plastbärare med en densitet på ≈1 g cm⁻³ till en luftningstank (eller anoxisk/anaerob tank), vilket gör att mikroorganismer kan växa en biofilm på bärarytan. Bäraren rullar fritt med vattenflödet och luftbubblor, vilket eliminerar behovet av backspolning och minskar igensättning. Eftersom biomassan huvudsakligen är fixerad på bäraren, bibehåller systemet de blandade vätskesuspensionsegenskaperna för aktivt slam samtidigt som det uppnår den höga biomassakoncentrationen av fixerade membranprocesser, vilket resulterar i ett litet fotavtryck, stöttålighet och snabb uppstart.

 

 

* Biologisk bärare:Kommersiellt tillgängliga K1, K3, Bio-Portz, Bio-Chip M, etc., med en specifik yta på 350–650 m² m⁻³, mestadels tillverkad av HDPE/PP, med en fyllnadsgrad vanligtvis 30–70 % (volymfraktion).

Tankstruktur:Kan vara nybyggda, eller befintliga primära sedimentationstankar, luftningstankar eller slamtankar kan modifieras; vattendjup 3–8 m.

Luftning/omröring:Grova-medelstora bubbelluftare används i den aeroba zonen för att tillföra syre och fluidisera bäraren; nedsänkbara eller mekaniska omrörare med-sidoöppning används i den anoxiska/anaeroba zonen.

Efter-separation:Sekundära sedimentationstankar, flotation med löst luft eller filter är alla acceptabla; eftersom avloppsvattnet SS är något högre än det för MBR, tillsätts ofta sand- eller tygfiltrering om<10 mg L⁻¹ is required.

 

 

BOD₅ Avlägsningshastighet Större än eller lika med 90 %, avloppsvatten < 10 mg L⁻¹

Torskborttagningshastighet 80–92 %, avloppsvatten 60–120 mg L⁻¹

NH₄-N Avlägsningshastighet 90–99 %, Avloppsvatten < 5 mg L⁻¹ (DO > 2 mg L⁻¹, HRT 2–4 timmar)

TN-borttagning: Pre-anaerob MBBR + aerob MBBR, TN < 10–15 mg L⁻¹, ingen extern kolkälla krävs (C/N > 4)

Total HRT 1,5–4 timmar (aerobt stadium endast 1–2 timmar), slamproduktion 0,15–0,25 kg VSS kg⁻¹ BOD, 20–30 % lägre än CAS
Biofilmtjocklek kontrollerad till 50–150 mm µm; överdriven tjocklek kommer att göra att det inre lagret lossnar på grund av syrebrist, automatiskt "avfall" och förnyas.

 

 

* Hög belastning, litet fotavtryck:Effektiv biomassakoncentration 8–15 g L⁻¹, fotavtrycket är 30–50 % av traditionella processer.

* Stötmotstånd och snabb återhämtning:Retentionstiden för biofilm är 20–60 dagar, vilket ger stark buffring mot plötsliga förändringar i toxiner, pH, salthalt och flödeshastighet; systemet återhämtar sig inom 24 timmar efter en laboratoriesaltchock (15 g L⁻1 NaCl).

* Modulär och lätt utbyggbar:Bärare kan läggas till i omgångar, vilket gör att CAS kan uppgraderas till IFAS (Integrated Fixed-film Activated Sludge) eller en ren MBBR utan att avbryta vattenflödet.

* Snabbstart-:Nya enheter kan nå full kapacitet på 1–2 veckor; expansion och modifiering kräver bara några dagars operatörsintroduktion.

* Enkel operation:Inget krav på retur av slam; biofilm lossnar naturligt, vilket resulterar i låg sekundär sedimentationstankbelastning; luftare är mindre benägna att täppas igen, vilket kräver minimalt underhåll.

* Lägre energiförbrukning än MBR:Endast 0,5–1 kWh mer för luftning och avlägsnande av kg⁻¹ N, utan energiförbrukning för membransug; 30–50 % energibesparing jämfört med MBR.

 

 

* Högavloppsvatten SS:Efterföljande filtrering eller tillsats av flockningsmedel krävs för att reducera SS till<10 mg L⁻¹. For applications with high reuse requirements, sand filtration/MF is necessary.

* Förlust av operatör:Fina skärmar (mindre än eller lika med 6 mm) eller perforerade plåtar krävs för avlyssning; hydrauliska beräkningar bör förstärkas vid plötsliga förändringar i vattenflödet.

* Samtidig borttagning av kväve och fosfor kräver stegvisa processer:Pre-anoxisk + aerob + post-anoxisk + kemisk fosforborttagning, vilket resulterar i en längre process än CAS; men det kräver fortfarande mindre mark.

* Industriellt avloppsvatten kräver acklimatisering:Motstridigt avloppsvatten, hög-olja eller hög-temperatur kräver gradvis biofilmbildning, med tillsats av specifika mikrobiella medel vid behov.

* Begränsad operativ erfarenhet:Utbildning behövs i hantering av bärare (påfyllning, utbyte, brandförebyggande) och kontroll av biofilmtjocklek.

 

 

* Kommunalt:Lillehammer, Norge, 55 000 m³ d⁻¹, ursprungligen överbelastad med CAS (Clean Air Supply), efter tillsats av K1-bärare, NH₄-N < 1 mg L⁻¹, ingen ytterligare tankvolym krävs.

* Industriell:15 000 m³/d⁻¹ pappersbruksavloppsvatten från Shandong, Kina, COD 1800→150 mg L⁻¹, A/O MBBR + luftflotation, vilket sparar 40 % av golvytan.

* Behållare:MBBRPAC™ 50–330 m³/d⁻¹ moduler, BOD < 15 mg L⁻¹, TSS < 15 mg L⁻¹, på-installation slutförd på 3 dagar.

 

 

1. Laddar:Ekologiskt 0,3–1,2 kg BOD m³ d; Nitrifikation 0,15–0,4 kg NH4-N m³ d; Denitrifikation 0,3–0,8 kg NO₃-N m³ d.

2. Fyllningsgrad:40–60 % i aerob zon, 50–70 % i anoxisk zon; överfyllning hindrar fluidisering.

3. GÖR:2–4 mg L⁻¹ i aerob zon; < 0,3 mg L⁻¹ i anoxisk zon, vilket säkerställer en omrörningseffekt på 8–12 W m⁻³.

4. Skärm:En 0,5–1 mm kilskärm installeras i avloppszonen för att förhindra att bäraren tappas.

5. Sedimentationstank för sekundär sedimentering:Ytbelastning Mindre än eller lika med 0,8 m³ m⁻² h, torrsubstansbelastning Mindre än eller lika med 120 kg SS m⁻² d; eller använd luftflotation istället.

6. Livslängd:Bärare 10–15 år, luftare 5–8 år; 5 % operatörspåfyllning krävs vart 3–5 år.

 

Slutsats:Med sina kärnförsäljningsargument "litet fotavtryck, hög lastkapacitet, stöttålighet och enkel expansion" har MBBR blivit en av de föredragna biologiska reningsteknikerna för nya avloppsreningsverk, uppgraderingar och utbyggnader av befintliga anläggningar och rening av mycket utmanande industriellt avloppsvatten. Med rätt post-separations- och filtreringsenheter kan den stabilt uppnå klass A eller till och med klass IV ytvattenkvalitet enligt "Urban Wastewater Treatment Plant Pollutant Discharge Standard" samtidigt som den förbrukar betydligt mindre energi än MBR. Den är särskilt lämplig för projekt med begränsad mark, stora fluktuationer i vattenvolymen eller de som kräver snabb driftsättning.

 

https://www.biocell-enviro.com/