Was ist ein Membranbioreaktor?
Ein Membranbioreaktor (MBR) ist ein Verfahren, dass die biologische Abwasserreinigung mit einer Mikrofiltrations- oder Ultrafiltrationsmembraneinheit kombiniert und heute sowohl in kommunalen als auch in industriellen Abwasseraufbereitungsanlagen weit verbreitet eingesetzt wird.
1) Biologischer Reaktor:
In einem Abwasserbehandlungsprozess ist ein biologischer Reaktor eine speziell konzipierte Prozesseinheit zur Unterstützung einer biologisch aktiven Umgebung, in der Bakterien und Protozoen (die sogenannte Biomasse oder der aktivierte Schlamm) wachsen und einige (oder alle) Schadstoffe im Rohabwasser verbrauchen.
Biologische Reaktoren können aerob (zur Entfernung organischer Stoffe und Oxidation von Ammoniak zu Nitrat), anoxisch (zur Entfernung von Stickstoff aus Nitraten zu Stickstoffgas) oder anaerob (zur Entfernung organischer Stoffe) sein, je nachdem, ob Sauerstoff und Nitrate vorhanden sind oder nicht. Normalerweise werden Membranen nach aeroben oder anaeroben Bioreaktoren (MBR- und AnMBR-Prozessen) installiert.
Es gibt drei Arten von biologischen Reaktoren:
Wirbelschichtbioreaktoren (auch Fließbett-Bioreaktoren), in dem die Biomasse in der Schwebe gehalten wird und zu Flocken heranwächst;
Biofilmreaktoren, in denen die Biomasse an getauchten Bewuchsträgern haftend wächst;
Hybridbioreaktoren, die suspendierte und anhaftende Wachstumsbiomasse kombinieren.
Normalerweise werden für MBR-Prozesse bevorzugt Bioreaktoren mit Wirbelschicht eingesetzt. Bei entsprechender Konstruktion können aber auch Hybridbioreaktoren verwendet werden.
2) Membrane:
In der MBR Anwendung fungieren Membranen als Fest-Flüssig-Trennvorrichtung und halten ungelöste Stoffe und Biomasse zurück, bevor das behandelte Abwasser abgeleitet wird. Sie ersetzen die Nachklärbecken, die in konventionellen Belebtschlammsystemen benötigt werden.
Ein großer Vorteil dieses Trennverfahrens ist, dass die Sedimentationseigenschaften des Schlamms keine Rolle mehr spielen. Dadurch kann der Bioreaktor mit einem höheren Schlammgehalt betrieben werden und benötigt ein kleineres Volumen.
In MBR-Anwendungen können sowohl Mikro- (MF) als auch Ultrafiltrationsmembranen (UF) eingesetzt werden. Normalerweise sind UF-Membranen die bevorzugte Wahl, da sie über bessere Trenneigenschaften verfügen (sie können auch einige Kolloide und Viren entfernen) und weisen eine geringere Verschmutzungstendenz auf (aufgrund der kleineren Porengröße besteht ein geringeres Risiko einer Porenverstopfung).
Für MBRs werden drei Arten von Membrangeometrien verwendet:
Hohlfaser Membrane (Hollow Fibre);
Flachmembrane (Flat sheet);
Röhrenförmig (Tubular).
Spiralgewickelte (Spiral-wound) Membranen sind aufgrund ihrer Empfindlichkeit gegenüber Schwebstoffgehalten nicht für MBR-Anwendungen geeignet.