Generacja nowoczesnych oczyszczalni ścieków
TECHNOLOGIA BIOLOGICZNYCH REAKTORÓW MEMBRANOWYCH (MBR) JEST AKTUALNIE NAJBARDZIEJ NOWOCZESNĄ I DYNAMICZNIE ROZWIJAJĄCĄ SIĘ TECHNOLOGIĄ OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW. W WYNIKU POŁĄCZENIA „KLASYCZNEGO PROCESU OSADU CZYNNEGO” Z MEMBRANOWĄ SEPARACJĄ ŚCIEKÓW OCZYSZCZONYCH PROCES OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW STWARZA NIESAMOWITE MOŻLIWOŚCI TECHNOLOGICZNE – ZARÓWNO NA ETAPIE PROJEKTOWANIA, JAK I EKSPLOATACJI.
Współczesne oczyszczalnie ścieków komunalnych borykają się okresowo lub permanentnie z problemami, które mogą być rozwiązane poprzez zastosowanie technologii bioreaktorów membranowych:
- słaba sedymentacja osadu, puchniecie i flotacja zawiesiny – efekt: pogorszenie jakości odpływu, trudności w utrzymaniu wymaganego wieku osadu, czyli również spadek efektywności nitryfikacji, pogorszenie skuteczności zagęszczania i odwadniania osadu nadmiernego
- wysokie wymagania jakościowe ścieków odprowadzanych do wód (obszary chronione i rekreacyjne)
- duża nierównomierność sezonowa (rozwój infrastruktury turystycznej, rozbudowa sieci kanalizacyjnej), wzrost ilości dopływających ścieków, czasowe lub stałe przeciążenie oczyszczalni ścieków
- duże koszty rozbudowy oczyszczalni ścieków oraz ograniczone możliwosci terenowe na nowe inwestycje
W układzie klasycznym oczyszczanie ścieków zachodzi w komorach osadu czynnego, natomiast w osadniku wtórnym następuje oddzielenie biomasy od oczyszczonych ścieków. Efektywność tego procesu jest uzależniona głównie od aktywności osadu czynnego w reaktorze biologicznym oraz prawidłowej pracy osadnika wtórnego (zależnej od charakterystyki sedymentacyjnej zawiesiny osadu).
W technologii bioreaktora membranowego MBR (ang. Membrane Biological Reactor) komora osadu czynnego jest zblokowana z membranowym modułem ultrafiltracyjnym (odpowiadający funkcjonalnie osadnikowi wtórnemu), który oddziela zawiesinę biomasy od biologicznie oczyszczonych ścieków. Transparentny odpływ odprowadzany jest do odbiornika, natomiast zatężona biomasa powraca do komory biologicznej. Ultrafiltracja pozwala na utrzymanie w reaktorze biologicznym wielokrotnie wyższego stężenia osadu czynnego (8-12 g/l), niż jest to dopuszczalne dla osadników wtórnych – i to bez względu na jego charakterystykę sedymentacyjna, czy puchniecie.
W technologii MBR nie ma konieczności stosowania osadników wstępnych. Duże stężenie oraz długi wiek osadu nie groza jego przeciążeniem. Warunki takie to również sprawniejszy proces nitryfikacji (najbardziej wrażliwy proces w biologicznym oczyszczaniu ścieków), a także niski przyrost osadu = mniejsze ilości osadu nadmiernego wymagające przeróbki i zagospodarowania. Dodatkowo osad jest już na tyle zagęszczony, że urządzenia i obiekty gospodarki osadowej są optymalnie dobierane do mniejszych objętości osadu.
W oczyszczaniu ścieków komunalnych zastosowanie maja bioreaktory z membranami UF/MF. Separacja cząstek od roztworu jest mechanizmem sitowym, co oznacza, że przez mikroporowatą membranę przechodzą cząstki
o średnicy mniejszej niż pory membrany: w mikrofiltracji (MF) to średnica >0,1 μm, natomiast w ultrafiltracji (UF): 0,1-0,001 μm. Najczęściej stosowane membrany posiadają wielkość porów w zakresie średnicy 0,01 – 0,3 μm.
Membrany w reaktorach MBR wykonywane są ze specjalnych pustych włókien kapilarnych (typu „hollow-fiber”) o średnicy porów 0,03 – 0,04 μm. Pojedyncze włókna są mocowane w pakiety tworzące zanurzone w osadzie czynnym moduły. Filtracja odbywa się od zewnętrznej strony rurki do wewnątrz przy zastosowaniu lekkiego podciśnienia wytwarzanego przez pompę filtratu. Membrany mogą być instalowane w samej komorze osadu czynnego lub w dodatkowym reaktorze (typu cross-flow). Podczas filtracji do powierzchni zewnętrznej materiału membrany przywiera osad, co może powodować zmniejszanie ich wydajności. Aby oblepianie się osadu nie uniemożliwiało dalszej filtracji, kapilary unoszą się swobodnie w ściekach i są cyklicznie omywane pęcherzykami powietrza wprowadzanego od dołu wiązki membran. Dodatkowo w celu zapobiegania zapychaniu się membran (tzw. fouling) automatycznie stosowane jest napowietrzanie, przepłukiwanie filtratem w przeciwprądzie oraz okresowe czyszczenie chemiczne.
Technologia MBR umożliwia dużo bardziej zaawansowane oczyszczanie ścieków w stosunku do „technologii klasycznej”. Prawidłowe i efektywne funkcjonowanie reaktora MBR związane jest ściśle z optymalnie prowadzonym zarówno procesem biologicznym w komorze osadu czynnego, jak również rodzajem membrany oraz parametrami procesowymi ultrafiltracji.
Membrana jest barierą dla zawiesin, koloidów, pasożytów, bakterii i niektórych wirusów. Efektywność modułu membranowego oraz jakość uzyskiwanego permeatu jest praktycznie stała i niezależna od składu oraz stężenia zanieczyszczeń doprowadzanych w ściekach surowych.
