MBBR против IFAS: выбор правильной технологии очистки сточных вод

В сложном мире современной очистки сточных вод два биологических процесса выделяются своей эффективностью и компактностью конструкции: Биопленочный реактор с подвижным слоем (МББР) и Интегрированный ил с фиксированной пленкой (ИФАС) .

МББР и ИФАС представляют собой значительный шаг вперед по сравнению с традиционными методами, такими как процесс с использованием активного ила. Они оба используют силу биопленка , сообщество микроорганизмов, которые прикрепляются к твердой поверхности для расщепления загрязняющих веществ в сточных водах. Однако способ интеграции этой биопленки в процесс обработки принципиально отличается, что приводит к явным преимуществам, недостаткам и идеальным вариантам применения.

Что такое МББР?

The Биопленочный реактор с подвижным слоем (МББР) это процесс биологической очистки сточных вод, в котором используется специальный тип среды-носителя для выращивания и поддержания микроорганизмов. В отличие от обычных систем, где микроорганизмы находятся во взвешенном состоянии в воде, в МББР они образуют биопленка на поверхности небольших свободно плавающих пластиковых носителей. Эти носители, которые выглядят как небольшие пластиковые чипы или кольца, поддерживаются в постоянном движении внутри реактора с помощью системы аэрации или механического смесителя.

По сути, этот процесс представляет собой «биопленочный отель» Сточные воды протекают через реактор, и при контакте с носителями, покрытыми биопленкой, микроорганизмы потребляют и расщепляют загрязняющие вещества, такие как органические вещества (БПК/ХПК) и соединения азота. Сито или сетка на выходе удерживает носители внутри резервуара, позволяя очищенной воде выходить. Такой подход с фиксированной пленкой позволяет достичь очень высокой концентрации активной биомассы, что приводит к созданию гораздо более компактной и эффективной системы.

Преимущества МББР:

• Высокая производительность обработки: Большая площадь поверхности, обеспечиваемая носителями, обеспечивает высокую концентрацию биомассы, что значительно повышает эффективность обработки.

• Небольшой след: Из-за своей высокой эффективности система МББР требует меньше места, чем традиционные системы с активным илом.

• Стабильный и прочный: Прикрепленная биопленка более устойчива к токсическим ударам, изменениям pH и колебаниям потока или состава сточных вод.

• Простота в эксплуатации: Системы МББР не требуют рециркуляции шлама или обратных линий, что упрощает эксплуатацию и техническое обслуживание.

Недостатки MBBR:

• Потеря носителя: Существует риск утечки среды из резервуара, если удерживающие экраны повреждены или неправильно спроектированы.

• Может быть чувствителен к определенным токсинам: Несмотря на общую устойчивость, внезапная высокая концентрация токсина все равно может повлиять на биопленку.

Что такое ИФАС?

The Интегрированный ил с фиксированной пленкой (ИФАС) процесс - это гибридная технология, сочетающая в себе лучшее из двух миров: традиционного активный ил процесс и фиксированная пленка процесс. В системе ИФАС обычный резервуар с активным илом заполняется погруженной средой, аналогичной той, что используется в MBBR. Эта среда обеспечивает дополнительную площадь поверхности для роста второй прикрепленной биопленки, в то время как активный ил остается во взвешенном состоянии.

Подумайте об этом как о системе двойного действия. Взвешенный активный ил выполняет первичную биологическую очистку, а биопленка на носителе выполняет дополнительную очистку и действует как буфер. Такое сочетание позволяет добиться гораздо более высокой общей концентрации биомассы в том же объеме резервуара. Результатом является более эффективная система, которая может выдерживать более высокие органические нагрузки и особенно эффективна для удаление питательных веществ , такие как денитрификация и нитрификация.

Преимущества ИФАС:

• Повышение эффективности лечения: Добавленная биомасса из биопленки значительно улучшает способность системы удалять БПК, ХПК и питательные вещества.

• Улучшенные характеристики осаждения: Присутствие среды часто способствует созданию более стабильного и менее «слизистого» шлама, который лучше оседает в осветлителе.

• Повышенная концентрация биомассы: МФСА позволяет увеличить общую биомассу, что полезно для обработки переменных нагрузок и достижения лучшего качества сточных вод.

Недостатки ИФАС:

• Более сложно: Система требует управления как взвешенным активным илом, так и прикрепленной биопленкой, что сложнее, чем автономный MBBR.

• Более высокая первоначальная стоимость: Первоначальные инвестиции могут быть выше, чем в простой MBBR, из-за необходимости использования осветлителя и оборудования для обработки шлама.

• Потенциал роста нитчатых бактерий: Поскольку IFAS по-прежнему использует компонент взвешенного ила, он может быть подвержен тем же проблемам с увеличением объема ила, вызванным нитчатыми бактериями, что и обычный активный ил.

MBBR против IFAS: основные различия

Хотя и MBBR, и IFAS используют биопленку на носителе для улучшения очистки сточных вод, их основные конструкции и эксплуатационные характеристики приводят к значительным различиям. В этой таблице представлен краткий обзор ключевых различий.

Процесс лечения

Основное отличие заключается в биологическом механизме. МББР — это только биопленка система. Весь процесс обработки происходит на поверхности носителей. Это делает этот процесс очень надежным и стабильным, поскольку биопленка не вымывается легко и более устойчива к ударам.

IFAS — это гибридный процесс . Взвешенный активный ил выполняет основную часть удаления органических веществ (БПК/ХПК), в то время как биопленка на среде обеспечивает дополнительную стабильную биомассу для нитрификации и других специализированных нужд очистки. Такой подход двойного действия позволяет IFAS справляться с более высокими органическими нагрузками и добиваться лучшего удаления питательных веществ, чем при использовании только активного ила.

Концентрация биомассы

Обе системы отличаются высокой концентрацией биомассы, что является залогом их эффективности. Однако они достигают этого по-разному. Биомасса MBBR полностью прикреплена к среде, что обеспечивает невероятно плотную и активную популяцию микроорганизмов. С другой стороны, IFAS выигрывает от комбинированная биомасса : взвешенный ил и прикрепленная биопленка. Это часто приводит к еще более высокой общей концентрации биомассы, что делает его исключительно эффективным для растений, требующих высокоуровневой обработки.

MBBR-носитель

В а MBBR система, несущая среда представляет собой независимый, свободно плавающий элемент, который предназначен для максимальной эффективности и стабильности.

• Дизайн и материал: Носители MBBR обычно представляют собой небольшие легкие пластиковые детали, изготовленные из полиэтилена высокой плотности (HDPE) или аналогичных материалов. Их самая важная особенность - это их высокая удельная площадь поверхности (SSA) , которая представляет собой общую площадь поверхности, доступную для роста биопленки на единицу объема среды. Сложная конструкция с внутренними плавниками, спицами или отсеками значительно увеличивает площадь поверхности, позволяя большому количеству микроорганизмов прикрепляться и размножаться.

• Роль и функция: Основная роль среды заключается в обеспечении защищенной и стабильной среды для биопленки. Поскольку носители постоянно движутся внутри реактора, они сталкиваются друг с другом и стенками резервуара, что приводит к отслаиванию избыточной или мертвой биопленки. Этот "самоочищение" механизм гарантирует, что биопленка остается тонкой и здоровой, обеспечивая оптимальный массоперенос кислорода и питательных веществ к микроорганизмам. Конструкция также защищает биопленку от высоких сдвигающих усилий аэрации, что делает систему очень устойчивой. Носители удерживаются в резервуаре ситом или сеткой на выходе.

Медиа-носитель IFAS

В а IFAS система, несущая среда действует как дополнительный элемент в традиционном процессе с использованием активного ила. Его роль заключается в увеличении пропускной способности системы без увеличения размера резервуара

• Дизайн и материал: Среда IFAS часто по форме и материалу похожа на среду MBBR, но обычно она содержится в фиксированных или подвесных клетках внутри резервуара. Среда обеспечивает большую площадь поверхности для прикрепленной биопленки роста. Конструкция может быть адаптирована к конкретному применению, например, иметь более открытую структуру, обеспечивающую лучшее взаимодействие со взвешенным шламом.

• Роль и функция: Основная цель средств массовой информации IFAS — предоставить стабильная платформа для специализированной биомассы , особенно нитрифицирующие бактерии. Эти бактерии растут медленнее, чем гетеротрофные бактерии, удаляющие БПК/ХПК. В обычной системе с активным илом эти нитрификаторы можно вымывать, особенно в условиях высокого расхода. Обеспечивая фиксированную поверхность, среда IFAS обеспечивает сохранение нитрифицирующих бактерий в системе, гарантируя надежное удаление питательных веществ даже при различных нагрузках. Взвешенный активный ил и фиксированная биопленка работают в синергии: ил обрабатывает большую часть органической нагрузки, а биопленка фокусируется на более сложных процессах, таких как нитрификация.

Эксплуатационная сложность и стоимость

MBBR известен своей простотой. Зачастую это «проточная» система, не требующая осветлителя или рециркуляции шлама, что упрощает эксплуатацию и снижает затраты на электроэнергию. Это делает его экономически эффективным решением, особенно для модернизации существующих резервуаров.

Система IFAS более сложна, поскольку она поддерживает основные компоненты процесса с использованием активного ила, включая необходимость вторичного осветлителя и перекачки обратного активного ила (RAS). Хотя эта сложность может увеличить первоначальные капитальные затраты и эксплуатационные требования, она обеспечивает гибкость и повышенную производительность, часто необходимые для строгих стандартов сточных вод, особенно для удаления питательных веществ.

Приложения

Выбор между MBBR и IFAS часто сводится к конкретному приложению и целям проекта. Хотя обе технологии весьма универсальны, у каждой из них есть набор идеальных вариантов использования, в которых ее сильные стороны используются наилучшим образом.

Приложения MBBR

Технология MBBR особенно хорошо подходит для сценариев, где пространство ограничено или требуется простой и надежный процесс.

• Очистка промышленных сточных вод: МББР широко используются для очистки сточных вод таких отраслей, как продукты питания и напитки, целлюлоза и бумага, химикаты . Их способность выдерживать высокие органические нагрузки и устойчивость к колебаниям потока делают их отличным выбором для промышленных процессов с различными характеристиками сброса.

• Очистка муниципальных сточных вод: МББР все чаще используются на муниципальных предприятиях удаление углерода (БПК/ХПК) и нитрификация процессы. Их можно устанавливать в качестве этапа предварительной обработки или в качестве основного биологического реактора, часто заменяя или дополняя традиционные системы.

• Модернизация и обновление: Одно из наиболее распространенных применений MBBR находится в модернизация существующих очистных сооружений . Просто добавив носители к существующему резервуару с активным илом, можно значительно увеличить производительность установки без необходимости использования дополнительных резервуаров, что делает ее экономически эффективным решением для объектов, сталкивающихся с более строгими ограничениями на сбросы или ростом населения.

Приложения IFAS

Технология IFAS отлично подходит в ситуациях, когда предприятию требуется значительное повышение производительности, особенно для удаление питательных веществ , но не может расширить свое физическое присутствие.

• Удаление питательных веществ: Это, пожалуй, самое сильное применение IFAS. Стабильная биомасса на среде обеспечивает надежную среду для нитрифицирующие бактерии (которые превращают аммиак в нитрат) и денитрифицирующие бактерии (которые преобразуют нитрат в газообразный азот). Это позволяет растениям постоянно соблюдать строгие ограничения по содержанию азота и фосфора.

• Модернизация существующих систем активированного ила: Подобно MBBR, IFAS является идеальным решением для модернизация существующих установок по производству активного ила . Добавляя среду в аэрационные бассейны, можно расширить пропускную способность системы, улучшив качество сточных вод и обеспечив более высокие скорости потока без строительства новых реакторов. Это особенно ценно для стареющей инфраструктуры.

• Комбинированная очистка переливов канализации (CSO): Системы IFAS могут быть спроектированы для обработки высоких, внезапных потоков, типичных для организаций гражданского общества, обеспечивая эффективное и компактное решение для обработки этих скачков перед сбросом.

Факторы, которые следует учитывать при выборе

Выбор между MBBR и IFAS не является универсальным решением. Оптимальная технология во многом зависит от конкретных характеристик и требований вашего проекта. Вот ключевые факторы, которые вы должны учитывать, прежде чем принимать окончательное решение.

1. Характеристики сточных вод

• Тип и концентрация загрязнителя: Тип и концентрация загрязняющих веществ (например, БПК, ХПК, азот, фосфор) имеют первостепенное значение.

  • MBBR очень эффективен для приложений с акцентом на Удаление БПК и ХПК . Он также отлично подходит для нитрификация но может быть менее эффективным для одновременного удаления питательных веществ, чем IFAS.

  • IFAS является превосходным выбором для проектов, требующих улучшения удаление питательных веществ (азота и фосфора) , особенно при работе с низкоуглеродными сточными водами, которые затрудняют размножение нитрифицирующих бактерий.

2. Цели лечения

• Требуемое качество сточных вод: Это, пожалуй, самый важный фактор.

  • Если ваша цель — достичь стандартных пределов содержания БПК и TSS в сточных водах, уделяя особое внимание простоте и надежности эксплуатации, MBBR является сильным кандидатом.

  • Если вам необходимо соблюдать строгие стандарты сточных вод общий азот и общий фосфор , IFAS часто является более надежным и эффективным выбором благодаря системе с двойной биомассой.

3. Доступность пространства

• Ограничения по площади: Решающим фактором может стать физическое пространство, доступное для очистных сооружений.

  • MBBR системы обычно имеют меньший след чем IFAS при той же мощности очистки, что делает их идеальными для участков с ограниченным пространством.

  • IFAS занимает больше места, чем MBBR, поскольку ему по-прежнему требуется вторичный осветлитель и другие компоненты активного ила, хотя он все равно более компактен, чем обычная установка с активным илом.

4. Бюджет

• Первоначальные и эксплуатационные расходы: Оцените как капитальные затраты, так и долгосрочные эксплуатационные расходы.

  • MBBR системы часто имеют более низкая первоначальная стоимость и более простая эксплуатация, что приводит к снижению эксплуатационных расходов (например, меньшая мощность для перекачки и отсутствие необходимости в обработке шлама).

  • IFAS имеет более высокая первоначальная стоимость из-за более сложной инфраструктуры (осветлители, возвратные шламовые насосы) и может иметь более высокие эксплуатационные расходы, но это может быть компенсировано его превосходной производительностью.

5. Оперативная экспертиза

• Наличие квалифицированного персонала: Учитывайте уровень знаний, необходимый для эксплуатации и обслуживания системы.

  • MBBR это относительно простая в эксплуатации система, что делает ее подходящей для предприятий с ограниченным персоналом или менее опытным персоналом.

  • IFAS требует более высокого уровня эксплуатационных знаний для управления как взвешенным илом, так и прикрепленной биопленкой, включая такие вопросы, как рост нитей и осаждение ила.

Рекомендовать

MBBR является идеальным выбором, когда главными приоритетами являются простота, небольшие размеры и надежная производительность. Это высокоэффективная система общего удаления БПК/ХПК, которая может стать экономически эффективным решением для модернизации мощностей завода без сложных модификаций.

IFAS , с другой стороны, является технологией, к которой обращаются при повышении производительности, особенно для удаление питательных веществ , не подлежит обсуждению. Его гибридная конструкция использует преимущества процессов с использованием активного ила и неподвижной пленки для достижения превосходного качества сточных вод, что делает его эффективным решением для предприятий со строгими экологическими нормами.