Membranbioreaktoren (MBR) zur Abwasserbehandlung
Zusammenfassung
- Der Membranbioreaktor (MBR) verbindet einen Belebtschlammreaktor mit einer Membranfiltrationseinheit;
- MBR ist eine sehr effiziente Behandlung mit mehreren Vorteilen gegenüber herkömmlichen Belebtschlammtechnologien;
- MBR wird sowohl für kommunale als auch für industrielle Abwasserbehandlungsanwendungen verwendet; Es stehen zwei MBR-Konfigurationen zur Verfügung (getauchte und Nebenstrom-MBR);
- PCI Membranes kann Ihnen bei der Auswahl der richtigen Lösung für Ihre Anlage helfen, da wir einer der wenigen Anbieter sind, die beides anbieten.
Was ist ein Membranbioreaktor?
Ein MEMBRANBIOREAKTOR (MBR) ist ein Verfahren, das eine Mikrofiltrations- oder Ultrafiltrationsmembraneinheit mit einem Belebtschlamm-Bioreaktor kombiniert und heute weit verbreitet in kommunalen und industriellen Abwasseraufbereitungsanlagen eingesetzt wird.
1) Bioreaktor
In einem Abwasserbehandlungsprozess ist ein Bioreaktor eine speziell konzipierte Kammer, die eine biologisch aktive Umgebung unterstützt, in der Bakterien und Protozoen (die sogenannte Biomasse) wachsen und einige (oder alle) Substanzen im Rohabwasser abbauen können.
Sie können aerob (um organische Stoffe zu entfernen und Ammoniak zu Nitrat zu oxidieren), anoxisch (um Stickstoff aus Nitraten zu Stickstoffgas zu entfernen) oder anaerob (um organische Stoffe zu entfernen) sein, je nachdem, ob Sauerstoff und Nitrate vorhanden sind oder nicht. Normalerweise werden Membranen nach aeroben oder anaeroben Bioreaktoren (bzw. den MBR- und den An-MBR-Prozessen) installiert.
Es gibt drei Arten von Bioreaktoren:
- Bioreaktoren mit suspendiertem Wachstum, in denen die Biomasse zu Flocken heranwächst;
- Bioreaktoren mit anhaftendem Wachstum (oder Biofilm), in denen die Biomasse an Trägern anhaftend wächst;
- Hybridbioreaktoren, die suspendiertes und anhaftendes Wachstum kombinieren.
Typischerweise werden für MBR-Prozesse Bioreaktoren mit suspendiertem Wachstum verwendet. Bei entsprechender Konstruktion können auch Hybridbioreaktoren verwendet werden.
2) Membrane
Im MBR-Prozess fungieren Membranen als Fest-Flüssig-Trennvorrichtung und halten die Biomasse im Bioreaktor, bevor das behandelte Abwasser in die Natur abgegeben wird.Im Grunde ersetzen sie die Klärbecken, die im konventionellen Belebtschlammverfahren eingesetzt werden.
Sowohl Mikro- (MF) als auch Ultrafiltrationsmembranen (UF) können in MBR-Anwendungen verwendet werden. Normalerweise sind UF-Membranen die bevorzugte Wahl, da sie über bessere Trenneigenschaften verfügen, auch einige Kolloide und Viren entfernen können und eine geringere Verschmutzungstendenz aufweisen (aufgrund der kleineren Porengröße besteht ein geringeres Risiko einer Porenverstopfung).
Für MBRs werden drei Arten von Membrangeometrien verwendet:
- Hohlfaser (HF);
- Flachfolie (FS);
- Röhrenförmig (oder mehrröhrenförmig).
Andere Konfigurationen, wie spiralförmig gewickelte Membrane, sind aufgrund ihrer Empfindlichkeit gegenüber Schwebstoffgehalten für MBR-Anwendungen nicht geeignet.
Wie funktioniert ein Membranbioreaktor in Abwasseraufbereitungsprozessen?
Die entscheidende Funktion von Membranen besteht darin, Feststoffe von Flüssigkeiten zu trennen. In Belebtschlammanlagen wird dies traditionell mithilfe von Sekundärkläranlagen erreicht.
Zwei Prozesskonfigurationen sind möglich:
- Die entscheidende Funktion von Membranen besteht darin, Feststoffe von Flüssigkeiten zu trennen. In Belebtschlammanlagen wird dies traditionell mithilfe von Sekundärkläranlagen erreicht.
- Nebenstrom- (oder externe oder auch trocken aufgestellte) MBR, falls druckbetriebene Membranen verwendet werden (wie PCI A-Serie).
Normalerweise werden druckbetriebene Membranen für kleinere Anlagen und/oder schwer zu behandelnde Industrieabwässer verwendet, während getauchte Membranen für mittlere und große Anlagen verwendet werden.
Was sind die Vorteile von Membranbioreaktoren (MBR)?
1) Geringerer Platzbedarf (neue Kläranlagen) bzw. höherer hydraulischer Durchsatz (bestehende Kläranlagen)
Große Klärbecken werden nicht mehr benötigt. Eine kleinere, oft rechteckige Kammer, ausgestattet mit Membrankassetten, ersetzt das Nachklärbecken. Die Größe hängt von der Hydraulik- und Feststoffbelastung ab. Darüber hinaus kann aufgrund der höheren Biomassekonzentrationen, die in den Bioreaktoren aufrechterhalten werden können, die gleiche Gesamtmasse an Feststoffen in einem kleineren Becken gelagert werden, was zu einem um bis zu 50 % geringeren Platzbedarf führt.
2) Hochwertiges Abwasser, frei von Bakterien und Krankheitserregern
Im Vergleich zum Belebtschlammverfahren mit Nachklärer ist das Abwasser frei von Schwebstoffen und weist einen geringeren Bakterien- und Virengehalt auf. Daher ist nur eine minimale Desinfektion erforderlich.
Deshalb kann das im MBR-Verfahren behandelte Abwasser problemlos direkt in empfindliche Gewässer eingeleitet oder für Anwendungen wie städtische Bewässerung, Versorgungseinrichtungen oder Toilettenspülungen wiederverwertet werden. Gleichzeitig ist es auch von so hoher Qualität, um direkt einem Umkehrosmoseverfahren (RO) zugeführt zu werden.
Dies wird angesichts der strengen Anforderungen an die Abwasserqualität durch lokale Auflagen, welche in den letzten Jahren in Kraft getreten sind, immer wichtiger.
3) Höhere Automatisierungsmöglichkeiten
Der Betrieb des MBR-Systems kann vollständig automatisiert werden, wodurch die Eingriffe des Bedieners, die bei herkömmlichen Kläranlagen normalerweise erforderlich sind, auf ein Minimum reduziert werden. Dies bedeutet, dass der MBR-Prozess auch an dezentralen Standorten problemlos implementiert werden kann
Wie können wir Ihnen helfen?
Zögern Sie nicht unsere Experten zu kontaktieren. Wir werden mit Ihnen zusammenarbeiten, um Projektbewertungen durchzuführen, einen Pilotversuch durchzuführen und Ihr Membranfiltrationssystem, das Ihren Anforderungen am besten entspricht, anzupassen, zu entwerfen und zu installieren.
Anwendungen für Membranbioreaktoren (MBR)
Derzeit wird die MBR-Technologie häufig zur Behandlung unterschiedlicher Abwasserströme eingesetzt, beispielsweise zur Behandlung kommunaler Abwässer, zur Behandlung industrieller Abwässer und zur Behandlung von Deponiesickerwasser.
1) Kommunale Abwasterbehandlung
MBR-Systeme wurden ursprünglich für die kommunale Abwasserbehandlung entwickelt, wobei der Schwerpunkt auf der Wiederverwendung und dem Recycling von Wasser lag. Aufgrund seiner kompakten Größe, seiner Fähigkeit, wiederverwendbares Wasser zu produzieren und seines störungsfreien Betriebs ist der MBR ein ideales Verfahren zum Recycling von kommunalem Abwasser an Orten mit begrenztem Wasser- und Platzangebot.
2) Industrielle Abwasserbehandlung
Industrielle Abwasserströme können hohe organische Belastungen und chemische Substanzen enthalten, die besonders schwer zu handhaben oder abzubauen sind, weshalb alternative Behandlungsmethoden wie MBR besser geeignet sind.
Tatsächlich bewahren MBRs die Biomasse vollständig, was eine höhere Artenvielfalt der Bakterien- und Protozoenpopulation ermöglicht und den biologischen Abbau hartnäckiger Substanzen (wie Herbizide, Pestizide usw.) begünstigt.
3) Behandlung von Deponiesickerwasser
Neben der Behandlung von kommunalem und industriellem Abwasser werden MBRs in zahlreichen anderen Bereichen eingesetzt. Ein Beispiel hierfür ist die Behandlung von Deponiesickerwasser. Deponiesickerwasser enthält in der Regel hohe Konzentrationen an organischen und anorganischen Verbindungen. MBR-Systeme werden erfolgreich mit zusätzlichen Behandlungsschritten zur Entfernung von anorganischen Stoffen und Schwermetallen eingesetzt, wie z. B. Nanofiltration und Umkehrosmoseverfahren.
Unsere MBR Lösungen
PCI Membranes kann eine Reihe technologisch fortschrittlicher und wirtschaftlicher Membrangeometrien/-konfigurationen liefern, die allen Ihrer Anforderungen gerecht werden.
MBR-Systeme können entweder als Standardausführungen oder als maßgeschneiderte Ausführungen geliefert werden, die der Art des Abwassers und der vorhandenen Standortinfrastruktur entsprechen.
Das produzierte Abwasser aus der MBR kann mithilfe der Umkehrosmosemembranen von PCI Membranes auch einem weiteren Polierschritt unterzogen werden, um einen Filtratstrom von höchster Qualität zu erzeugen.
1) Unsere Rohrmembran für Nebenstrom-MBRs: Serie A8
Die A8-Serie von PCI Membranes ist ein Rohrmembranmodul mit 8-mm Memebranrohren aus PVDF und 20k, 100 k, 200 k oder 450 kDa MWCO (andere Selektivitäten sind auf Anfrage erhältlich). Es hat einen Durchmesser von 8 Zoll (DN200) und eine Länge von 3 oder 4 m mit 27 bzw. 36 m2 Membranfläche. Das Gehäuse (oder die Modulhülle) besteht aus GFK und ist daher beständiger gegenüber Chemikalien wie Chlor und starken Säuren und zudem leichter und besser zu handhaben.
Das Modul besteht aus zwei Hauptteilen, dem Membrankern und dem Modulgehäuse. Der Kern ist in dem Gehäuse befestigt; Enddichtungen verhindern das Austreten von Zulauf und Konzentrat aus dem Modul, während die inneren O-Ringe das Austreten von Permeat verhindern. Module werden normalerweise mit U-Bögen in Reihe geschaltet um die benötigte Filterfläche zu erreichen.
2) Unsere Hohlfasermembran für getauchte MBRs: PCI-HF-Zmbr2 Serie
Die PCI-HF-Zmbr2-Serie ist eine HOHLFASERMEMBRAN-Kassette, die mit PVDF-Membranen mit einer Porengröße von 0,02 µm ausgestattet ist. Die Kassetten bestehen aus Membranmodulen, die in zwei verschiedenen Höhen erhältlich sind: 1.948 (Typ S) und 2.448 mm (Typ U). Es gibt zwei Kassettengrößen, eine für bis zu 12 Module und die andere für bis zu 40 Module: Bei Modulen vom Typ S bedeutet dies bis zu 480 m2 (12 Module, S12) und 1.600 m2 (40 Module, S40), während dies bei Modulen vom Typ U bis zu 624 m2 (12 Module, U12) und 2.080 m2 (40 Module, U40) bedeutet. Unsere Membrankassette der zweiten Generation, die 2022 auf den Markt gekommen ist, weist eine noch höhere Membranpackungsdichte (+10 %) und einen geringeren Energieverbrauch beim Reinigen (-5 %) auf als unsere erste Generation.
Zusammenfassung
MBR ist die platzsparende und qualitativ hochwertige Lösung für Ihre Abwasserbehandlungsbedürfnisse. Sie kann sowohl zur Modernisierung bestehender Kläranlagen als auch zum Bau neuer, hochmoderner Anlagen eingesetzt werden.
Als einer der wenigen Anbieter, der sowohl getauchte als auch trocken aufgestellte MBR mit externen Rohrmembranen anbietet, unterstützen wir Sie gerne! Unsere Experten helfen Ihnen, die für Ihren speziellen Fall am besten geeignete MBR-Lösung zu finden.
