MBBR против MBR против SBR против SBBR против ASP: комплексное руководство по технологиям очистки сточных вод

Введение в технологии очистки сточных вод

Сточные воды В неизбежный побочный продукт человеческой деятельности и промышленных процессовВ создает значительные проблемы окружающей среды и общественного здравоохраненияВ если его не лечить. Разгрузка необработанных сточных вод в природные водоемы может привести к тяжелой загрязнение , нанесение вреда водным экосистемам, загрязняющие источники питьевой воды и облегчая распространение заболеваний. Следовательно, эффективно Очистка сточных вод является не просто нормативным требованием, но и фундаментальным столпом экологической устойчивости и защиты общественного здравоохранения. Глобальный императив для сохранения водных ресурсов и минимизации загрязнения стимулировал постоянные инновации в Технологии очистки сточных вод , что приводит к разнообразному ряду систем, предназначенных для решения различных типов и объемов сточных вод.

За последние несколько десятилетий были достигнуты значительные достижения в Процессы очистки биологических сточных вод , который использует силу микроорганизмов, чтобы разрушить органические загрязнители и удалять питательные вещества. Среди наиболее выдающихся и широко принятых технологий являются Процесс активированного ила (Аспирант) , Секвенирование партийного реактора (С) , Движущийся кровать биореактор (Мббр) , и Мембранный биореактор (Мбр) Полем Более того, гибридные системы как Секвенирование партийного биоплентного реактора (SBBR) появились, объединив сильные стороны различных подходов для достижения повышения производительности.

Эта статья направлена ​​на то, чтобы предоставить комплексное руководство по этим пяти критически важным технологиям очистки сточных вод: Мббр, Мбр, С, SBBR и Аспирант Полем Мы углубимся в тонкости каждой системы, исследуя их основные механизмы, ключевые операционные шаги, а также уникальные преимущества и недостатки, которые они предлагают. Сравнивая их эффективность в удалении загрязняющих веществ , экономические соображения (как капитальные, так и эксплуатационные расходы), физические требования к следам , и операционные сложности , мы намерены снабжать читателей знаниями, необходимыми для принятия обоснованных решений при выборе наиболее подходящего решения для очистки сточных вод для конкретных применений. Понимание этих технологий имеет решающее значение для инженеров, менеджеров по окружающей среде, политиков и любого, кто участвует в проектировании, эксплуатации или регулировании современных средств для очистки сточных вод.

Процесс активированного ила (Аспирант)

Процесс активированного осадка (Аспирант) является одним из старейших, наиболее известных и широко используемых технологий очистки биологических сточных вод в мире. Разработанный в начале 20 -го века, его фундаментальный принцип вращается вокруг использования разнообразного сообщества аэробных микроорганизмов, подвешенных в сточных водах, для метаболизации и удаления органических веществ и питательных веществ.

Описание процесса Аспирант

Аспирант обычно включает в себя несколько ключевых компонентов:

1. Аэрация танка (или реактор): Это сердце процесса. Необработанные или первичные сточные воды входят в большой резервуар, где он непрерывно смешивается с подвешенной популяцией микроорганизмов, образуя так называемый «активированный осадок». Воздух или чистый кислород непрерывно подают в этот резервуар через диффузоры или механические аэраторы. Эта аэрация служит двум важнейшим целям:

   • Обеспечение кислорода: Он поставляет растворенный кислород, необходимый для дыхания аэробных микроорганизмов и окисления органических загрязняющих веществ.
   • Смешивание: Он сохраняет активированный палочку ила (микробные агрегаты) в суспензии и обеспечивает интимный контакт между микроорганизмами и загрязняющими веществами. Микроорганизмы, в первую очередь бактерии и простейшие, потребляют органические соединения в сточных водах в качестве источника пищи, превращая их в углекислый газ, воду и больше микробных клеток.

2. Вторичный осветлитель (или резервуар для седимента): Из аэрационного резервуара смешанный ликер (осадок активированного сточного вода) течет во вторичный осветлитель. Это неприятный (до сих пор) резервуар, предназначенный для гравитационного седиментации. Флоки с активированным илом, более плотные, чем вода, оседают к дну осветлителя, отделяясь от обработанной воды.

3. Обратный шлам: Значительная часть установленного активированного осадка, известная как return Activated Slame (RAS), непрерывно закачивается обратно от нижней части осветлителя в аэрацию. Эта рециркуляция имеет решающее значение, поскольку она поддерживает высокую концентрацию активных, жизнеспособных микроорганизмов в аквариуме аэрации, обеспечивая эффективную деградацию загрязняющих веществ.

4. Линия осадков отходов: Избыток активированного осадка, известного как отходы, активированный ил (был), периодически удаляется из системы. Эта «потерь» необходима для контроля общей концентрации микроорганизмов в системе, предотвращения наращивания ила и удаления выдержанной, менее активной биомассы. Затем он обычно отправляется для дальнейшей обработки осадка (например, обезвоживание, пищеварение) и утилизация.

Механизм: аэрация и седиментация

Основной механизм Аспирант опирается на симбиотическую связь между аэрацией и седиментацией. В аэрационном аквариуме аэробные микроорганизмы быстро потребляют растворимые и коллоидные органические вещества. Они объединяются в видимые хлопья, улучшая их поселение. Непрерывное снабжение кислородом обеспечивает оптимальные условия для их метаболической активности.

При входе в пояснитель скорость потока значительно уменьшается, позволяя плотным микробным хлопьям оседание. Ясность сточных вод в значительной степени зависит от эффективности этого процесса оседания. Хорошо выполняемый активированный ил производит плотный, быстро оседающий хлопья, что приводит к высококачественному супернатанту (обработанной воде), который затем выгружается или подвергается дальнейшей третичной обработке.

Преимущества и недостатки

Преимущества Аспирант:

• Проверенная технология: Он был тщательно изучен и широко реализован в течение более века, с огромным объемом оперативного опыта и руководящих принципов проектирования.
• Высокая эффективность: Способен к достижению высокой эффективности удаления для биохимического потребления кислорода (BOD) и общего взвешенного твердого вещества (TSS). При правильной конструкции и эксплуатации он также может достичь значительного удаления питательных веществ (азот и фосфор).
• Гибкость: Может быть разработано и эксплуатироваться в различных конфигурациях (например, обычная, расширенная аэрация, полная микс, поток для подключения) в соответствии с различными характеристиками сточных вод и целям очистки.
• Эффективно (для крупномасштабного): Для крупных муниципальных очистных сооружений ASP может быть экономически эффективным решением из-за его относительно простых механических компонентов и экономии масштаба.

Недостатки ASP:

• Большой след: Требуется значительная земельная площадь для аэрационных танков и особенно для вторичных осветлителей, что делает его сложной задачей для участков с ограниченным пространством.
• Производство ила: Генерирует значительное количество избыточного ила, которое требует дальнейшего дорогостоящего обращения и утилизации. Управление илом может объяснить значительную часть общей эксплуатационной стоимости.
• Оперативная чувствительность: Чувствительные к внезапным изменениям потока и состава сточных вод (например, токсичных ударов). Условия расстройства могут привести к плохому оседанию (наполнение, пену) и снижению качества сточных вод.
• Потребление энергии: Аэрация-это энергоемкий процесс, который значительно способствует эксплуатационным затратам.
• Ограничения качества сточных вод: Хотя хорошо для BOD/TSS, достижение очень высокого качества сточных вод (например, для прямого повторного использования) может потребовать дополнительных стадий третичного лечения.

Общие приложения

Процесс активированного ила преимущественно используется для:

• Муниципальная очистка сточных вод: Это наиболее распространенная стадия биологической обработки на больших и средних расчистке муниципальных сточных вод, обработанных внутренними и коммерческими сточными водами.
• Очистка промышленных сточных вод: Применимо к широкому спектру промышленных сточных вод, при условии, что сточные воды являются биоразлагаемыми и свободными от ингибирующих веществ. Примеры включают в себя промышленность пищевых продуктов и напитков, целлюлозу и бумагу, а также некоторые объекты химического производства.
• Предварительное лечение передовых систем: Иногда используется в качестве предварительного этапа биологического лечения перед более продвинутыми технологиями, такими как МбрS или для специализированных промышленных применений.

Секвенирование партийного реактора (С)

Секвенирующий партийный реактор (С) представляет собой значительную эволюцию в технологии активированного ила, отличаясь, выполняя все основные этапы лечения (аэрация, седиментация и декантирование) последовательно в одном резервуаре, а не в отдельных, непрерывно проточных реакторах. Эта пакетная операция упрощает макет процесса и предлагает значительную эксплуатационную гибкость.

Объяснение технологии С

В отличие от обычных систем непрерывного потока, где сточные воды протекают через различные резервуары для различных процессов, С работает в режиме заполнения и выброса. Один бак С проходит через серию дискретных эксплуатационных фаз, что делает его ориентированным на по времени процесс, а не космическим. В то время как один бак С может работать, большинство практических систем SBR используют как минимум два резервуара, работающих параллельно, но ошеломленными циклами. Это обеспечивает непрерывный приток сточных вод к очистной установке, так как один резервуар может заполняться, в то время как другой реагирует, оседает или декантирует.

Ключевые шаги: заполните, реагируйте, оседайте, нарисуйте и простаите

Типичный операционный цикл SBR состоит из пяти отдельных этапов:

1. Наполнять:

   • Описание: Сырые или первичные обработанные сточные воды попадают в резервуар SBR, смешивая с активированным илом, оставшимся из предыдущего цикла. Этот этап может работать в разных условиях:
     • Статическое заполнение: Нет аэрации или смешивания; продвигает денитрификацию или анаэробные условия.
     • Смешанная наполнение: Смешивание без аэрации; способствует аноксическим условиям (денитрификации) или анаэробным условиям (поглощение фосфатов).
     • Аэрированная наполнение: Аэрация и смешивание происходит; способствует аэробным условиям и немедленному удалению БПК.
   • Цель: Вводит сточные воды в биомассу и инициирует биологические реакции. Смешивание обеспечивает хороший контакт между загрязняющими веществами и микроорганизмами.

2. Реагировать (аэрация):

   • Описание: Следуя или во время фазы заполнения, бак интенсивно аэрирован и смешан. Поддерживаются аэробные условия, чтобы позволить микроорганизмам активно разрушать органические соединения (BOD/COD) и нитрифицировать аммиак. Эта фаза может быть разработана так, чтобы включать периоды аноксических или анаэробных условий для облегчения удаления питательных веществ (денитрификация и удаление биологического фосфора).
   • Цель: Первичная фаза биологического лечения, где происходит основная часть удаления загрязняющих веществ.

3. Оседание (седиментация):

   • Описание: Аэрация и смешивание останавливаются, а активированный ил разрешается оседание в условиях покоящихся (до сих пор). Плотные микробные хлопья оседают на дно резервуара, образуя прозрачный супернатантный слой над одеялом ила.
   • Цель: Чтобы отделить обработанные сточные воды от биомассы с активированным илом от тяжести. Это важный шаг для достижения высококачественных сточных вод.

4. Нарисуйте (декант):

   • Описание: После того, как осадок обосновался, обработанный супернатант декантируется (отключен) из верхней части резервуара. Обычно это делается с использованием подвижного водослива или погружного насоса, предназначенного для того, чтобы избежать нарушения урегулированного ила.
   • Цель: Выбрать обработанные стоки из системы.

5. Холостое время (или отходы/отдых):

   • Описание: Эта дополнительная фаза происходит между ничьей и последующими этапами заполнения.
     • Отходы ила: Избыток активированного осадка (IS) может быть удален из резервуара во время этой фазы, чтобы поддерживать желаемый возраст и концентрацию ила.
     • Подготовка отдыха/пополнение: Танк может ненадолго оставаться бездействующим, подготовившись к следующему циклу заполнения.
   • Цель: Управлять инвентаризацией ила и подготовить резервуар для следующего цикла лечения.

Продолжительность каждой фазы тщательно контролируется таймером или системой управления процессами, что позволяет обеспечить значительную гибкость в корректировке к различным условиям влияния и требованиям к качеству сточных вод.

Преимущества и недостатки

Преимущества SBR:

• Компактный след: Поскольку все процессы происходят в одном резервуаре, SBR обычно требует меньше площади земли по сравнению с обычными системами ASP с отдельными осветлителями.
• Высокое качество сточных вод: Условия покоя в SBR часто приводят к превосходному качеству стоков, особенно с точки зрения взвешенных твердых веществ и удаления БПК. Он также может достичь превосходного удаления питательных веществ (азот и фосфор) с помощью различных аэробных, аноксических и анаэробных фаз в течение одного цикла.
• Оперативная гибкость: Возможность регулировки фазовых продолжительности позволяет легко адаптировать к различным потокам влияния и нагрузки загрязняющих веществ, а также изменения в желаемом качеством сточных вод.
• Сниженные проблемы с засущением ила: Контролируемая фаза оседания в SBRS часто приводит к лучшей расселяемости ила и меньшему количеству проблем с заполнением ила по сравнению с системами непрерывного потока.
• Нет вторичного осветлителя или возвращаемого ила: насосы: Устраняет необходимость в отдельных осветлителях и связанных с ними капитальных и эксплуатационных затрат на возврат осадка, упрощая планировку завода и снижение технического обслуживания.

Недостатки SBR:

• Прерывистый разряд: Обработанные стоки разряжаются партиями, что может потребовать резервуара по выравниванию, если необходим непрерывный разряд приемного тела.
• Более высокая сложность в контроле: Требуется более сложные автоматизированные системы управления для управления последовательными фазами, включая датчики уровня, таймеры и автоматические клапаны. Это может привести к более высоким начальным капитальным затратам на инструменты и контроль.
• Потенциал для проблем с запахом: Если не управляется должным образом, особенно во время анаэробных или аноксических фаз, может быть потенциал для генерации запаха.
• Опытная операция: Требуется операторы с хорошим пониманием пакетного процесса и системы управления для оптимизации производительности.
• Больший размер бака для равной емкости: Для данного среднего потока объем бака SBR может быть больше, чем непрерывный аэрационный бак из -за пакетной природы и необходимости размещения всего объема цикла.

Приложения и пригодность

Технология SBR очень подходит для широкого спектра приложений, в том числе:

• Муниципалитеты от малого и среднего размера: Особенно там, где доступность земли является ограничением или где требуется более высокое качество сточных вод.
• Децентрализованная очистка сточных вод: Идеально подходит для сообществ, подразделений, отелей, курортов, школ и коммерческих комплексов, не связанных с центральными муниципальными системами.
• Очистка промышленных сточных вод: Эффективно для лечения промышленных сточных вод с переменными показателями потока и концентрациями, например, от пищевой переработки, молочных продуктов, текстильной и фармацевтической промышленности. Его гибкость позволяет обрабатывать ударные нагрузки.
• Сезонные операции: Хорошо подходит для заявок с колеблющимися потоками, такими как кемпинги или туристические объекты.
• Модернизация существующих растений: Может использоваться для обновления обычных активированных растений осадка путем преобразования аэрационных резервуаров в SBR, часто расширяя возможности удаления питательных веществ.

Понял. Давайте перейдем к разделу «Биореактор« движущийся кровать биореактор »(Мббр).

---

Движущийся кровать биореактор (Мббр)

Биореактор с движущимся слоем (Мббр) представляет собой значительный прогресс в очистке сточных вод на основе биопленки, предлагая компактную и высокоэффективную альтернативу обычным системам взвешенного роста, таких как ASP или SBR. Разработанная в Норвегии в конце 1980 -х годов, Мббр Технология использует тысячи небольших пластиковых носителей, чтобы обеспечить защищенную площадь поверхности для роста микроорганизмов в качестве биопленки.

Описание технологии Мббр

По своей сути система Мббр состоит из аэрационного резервуара (или анаэробного/аноксического резервуара), заполненного большим количеством небольших, специально разработанных пластиковых сред (носителей или носителей биопленки). Эти носители, как правило, изготовлены из полиэтилена высокой плотности (HDPE) или полипропилена и бывают разных форм и размеров, каждый из которых спроектирован, чтобы максимизировать площадь защищенной поверхности для прикрепления биопленки.

Носители хранятся в постоянном движении внутри реактора, обычно системой аэрации в аэробных резервуарах или механическими миксерами в анаэробных/аноксических резервуарах. Это непрерывное движение обеспечивает оптимальный контакт между сточными водами, биомассой и воздухом (в аэробных системах). В отличие от обычных систем активированного ила, MBBR не требует рециркуляции ила от вторичного осветлителя для поддержания концентрации биомассы. Биомасса растет как биопленка на носителях, и эта биопленка естественным образом отключается, когда она становится слишком толстой, сохраняя активную и эффективную биомассу.

Следуя реактору MBBR, шаг разделения, обычно вторичный осветлитель или тонкий экран, все еще требуется для отделения обработанной воды от любых суспендированных твердых веществ (включая биопленку и инертные частицы) перед сбором или дальнейшей обработки.

Использование носителей биопленки

Инновация MBBR лежит в его зависимости от биопленки Полем Эти носители служат субстратом для роста микробных средств, позволяя поддерживать высокую концентрацию активной биомассы в относительно небольшом объеме. Ключевые характеристики этих носителей включают:

• Высокая удельная площадь поверхности: Сложная конструкция носителей обеспечивает большую площадь защищенной поверхности на единицу объема, что приводит к высокой концентрации биомассы.
• Нейтральная плавучесть: Носители предназначены для того, чтобы иметь плотность, близкую к плотности воды, что позволяет их подвешивать и свободно перемещаться в реакторе при аэрировании или смешивании.
• Долговечность: Изготовленные из надежных пластиковых материалов, они устойчивы к химической и биологической деградации, обеспечивая длительный срок службы.
• Самоочищение: Непрерывное движение и столкновения среди носителей в сочетании с аэрацией в сочетании с сдвигом помогают сохранить биопленку с оптимальной толщиной, предотвращая чрезмерный рост и поддержание эффективного массопереноса.

Когда сточные воды протекают через реактор, органические загрязнители и питательные вещества распространяются в биопленку на носителях, где они потребляются микроорганизмом. Этот подход с фиксированным фильмом обеспечивает более высокие объемные скорости нагрузки по сравнению с подвесными системами роста.

Преимущества и недостатки

Преимущества MBBR:

• Компактный размер / небольшая площадь: Основным преимуществом является значительно меньший объем реактора, необходимый по сравнению с обычными системами активированного ила для той же способности лечения. Это связано с высокой концентрацией активной биомассы на носителях.
• Высокая эффективность и надежность: Системы MBBR очень надежны и менее чувствительны к ударным нагрузкам и колебаниям приточного потока или органической концентрации. Биопленка обеспечивает стабильное и устойчивое микробное сообщество. Они высокоэффективны при удалении азота БПК и аммиака (нитрификация).
• Нет переработки ила: В отличие от ASP, MBBR не требует отрыва return, активированного осадка (RAS), упрощения работы и снижения потребления энергии.
• Нет промывания: В отличие от некоторых других систем с фиксированным фильмом (например, струйными фильтрами или погруженными в аэрированные фильтры), MBBR не требует периодической обратной промывки носителя.
• Легко обновлять: Существующие обычные активированные резервуары осадка часто могут быть преобразованы в MBBR, просто добавляя носителей и аэрацию, значительно увеличивая их мощность и производительность, не требуя нового строительства резервуаров. Это делает его отличным вариантом модернизации.
• Снижение производства ила (потенциально): Системы биопленки могут иногда производить меньше избыточного осадка по сравнению с подвешенными системами роста, хотя это может варьироваться.

Недостатки и ограничения MBBR:

• Требуется пост-кларификация: В то время как биопленка растет на носителях, все еще возникает избыток биопленки и суспендированных твердых веществ, что требует вторичного осветлителя или другой единицы разделения (например, DAF, тонкий экран) вниз по течению для достижения высококачественных сточных вод.
• Экраны сохранения СМИ: Требуется экраны на выходе реактора, чтобы предотвратить потерю носителей из резервуара. Эти экраны иногда могут забиться, требуя технического обслуживания.
• Более высокая начальная стоимость для перевозчиков: Стоимость специализированных пластиковых носителей может способствовать более высоким начальным капитальным затратам по сравнению с обычными системами.
• Потенциал для ношения носителей: В течение очень длительных периодов непрерывное движение может привести к некоторому износу носителей, хотя они предназначены для долговечности.
• Энергия для смешивания/аэрации: В то время как RAS не накачивает, непрерывная аэрация или смешивание, чтобы подвешенные носители по -прежнему требуют энергии.

Приложения в различных отраслях промышленности

Технология MBBR очень универсальна и находит широкое применение в различных секторах:

• Муниципальная очистка сточных вод: Все чаще используется для новых муниципальных растений и для модернизации существующих, чтобы соответствовать более строгим пределам сброса, особенно для удаления азота (нитрификация и денитрификация).
• Очистка промышленных сточных вод: Эффективно рассматривает высокопрочные органические промышленные сточные воды из таких отраслей, как:
  • Еда и напитки (например, пивоваренные заводы, молочные заводы, ликероводочные заводы, бойни)
  • Мякоть и бумага
  • Химический и фармацевтический
  • Текстиль
  • Нефтехимический
• Предварительная обработка: Часто используется в качестве надежного шага перед лечением перед более чувствительными или передовыми процессами, или в качестве автономного решения для достижения определенных параметров качества сточных вод.
• Удаление азота: Особенно эффективно для нитрификации из -за стабильной биопленки, которая защищает нитрифицирующие бактерии от ударных нагрузок и ингибиторов. Также можно настроить для денитрификации.

Отличный! Давайте продолжим раздел «Мембранный биореактор (Мбр)».

---

Мембранный биореактор (Мбр)

Мембранный биореактор (Мбр) представляет собой передовую эволюцию при очистке сточных вод, интегрируя процесс биологической обработки (обычно активированный ил) с мембранной фильтрацией. Эта инновационная комбинация преодолевает многие ограничения традиционных систем активированного ила, особенно в отношении качества сточных вод и следа.

Объяснение технологии Мбр

По своей сути система Мбр объединяет биологическую деградацию загрязняющих веществ с помощью микроорганизмов с физическим барьером - мембранами - для отделения обработанной воды от активированного ила. Это устраняет необходимость в обычном вторичном осветлении и часто третичной фильтрации.

Есть две основные конфигурации для систем MBR:

1. Погруженная MBR: Это самая распространенная конфигурация. Мембранные модули (например, полые волокно или плоские листовые мембраны) помещаются непосредственно в аэрацию (или отдельный мембранный резервуар, прилегающий к нему). Всасывание низкого давления (вакуум) или гравитация используется для протяжения обработанной воды через мембранные поры, оставляя позади биомассы и другие суспендированные твердые вещества. Грубая пузырьковая аэрация обычно предоставляется под мембранами, чтобы искать поверхность мембраны, предотвращая загрязнение и поставку кислорода для биологического процесса.

2. Внешний (боковой) MBR: В этой конфигурации мембранные модули расположены за пределами основного биореактора. Смешанный ликер непрерывно закачивается из биореактора через мембранные модули, а пермеат (обработанная вода) собирается, когда концентрированный осадок возвращается в биореактор. Эта конфигурация обычно включает в себя более высокую энергию накачки из -за внешней циркуляции и потенциально более высоких трансмембранных давлений.

Независимо от конфигурации, основной принцип остается: мембраны действуют как абсолютный барьер, сохраняя практически все взвешенные твердые вещества, бактерии и даже некоторые вирусы и коллоиды, создавая очень высококачественные стоки. Высокое удержание биомассы в реакторе позволяет обеспечить гораздо более высокие концентрации смешанного ликера суспендированных твердых веществ (MLSS) (обычно 8000-15000 мг/л или даже выше) по сравнению с обычным активированным илом (2000-4000 мг/л). Эта высокая концентрация биомассы напрямую приводит к меньшему объему биореактора для данной нагрузки.

Интеграция мембранной фильтрации

Интеграция мембран в корне изменяет этап разделения в биологическом лечении. Вместо того, чтобы полагаться на рассеяние гравитации (как в ASP или SBR), MBR использует физический барьер. Это имеет несколько глубоких последствий:

• Полное разделение твердых тел: Мембраны эффективно сохраняют все взвешенные твердые вещества, что приводит к стойкам, который по существу свободен от TSS. Это устраняет проблемы, связанные с наполнением илом или плохим оседанием, которые могут извлекать традиционные системы.
• Высокая концентрация биомассы (MLSS): Эффективное удержание твердых веществ позволяет поддерживать очень высокие концентрации микроорганизмов в биореакторе. Это означает, что меньший бак может обрабатывать большую органическую нагрузку, что приводит к значительно уменьшенной площади.
• Длинное время удержания ила (SRT) и короткое время удержания гидравлического удержания (HRT): MBR могут работать с очень длинными SRT (дни до месяцев), что полезно для роста медленно растущих микроорганизмов (таких как нитризирующие бактерии) и для достижения высокой степени удаления органических и питательных веществ. Одновременно ЗГТ может быть относительно коротким из -за высоких MLS, что еще больше способствует компактности.
• Улучшенная биологическая активность: Стабильная среда и высокая концентрация биомассы часто приводят к более стабильным и эффективным биологическим процессам.

Преимущества и недостатки

Преимущества MBR:

• Высококачественные стоки: Производит исключительно высококачественный ProMeate, подходящий для прямого разряда в чувствительную среду, орошение, промышленное повторное использование или даже повторное использование в питьевой питье после дальнейшего лечения. Стоки практически не имеют суспендированных твердых веществ, бактерий и часто вирусов.
• Небольшая площадь: Устранение необходимости вторичных осветлителей и часто третичных фильтров значительно снижает общую земельную площадь, что делает MBR идеальным для участков с ограниченным пространством или для модернизации мощности.
• Надежность и стабильность: Высокие MLS и длинный SRT делают системы MBR более устойчивыми к гидравлическим и органическим ударам по сравнению с обычными системами.
• Улучшенное удаление питательных веществ: Длинный SRT обеспечивает отличные условия для нитрификации, а с надлежащим дизайном (аноксические зоны) денитрификация и биологическое удаление фосфора также могут быть очень эффективными.
• Потенциал модернизации: Может использоваться для обновления существующих активированных заводов осадка для повышения мощности или улучшения качества сточных вод без обширных гражданских работ.

Недостатки MBR:

• Мембранная загрязнение: Это основная оперативная задача. Загрязнение (накопление материалов на поверхности мембраны или внутри его поров) снижает проницаемость мембраны, увеличивает трансмембранное давление и требует частой очистки. Это добавляет к операционной сложности и стоимости.
• Высокая капитальная стоимость: Мембраны и связанное с ними специализированное оборудование (например, воздушные воздуходувки для промывания, системы очистки) делают начальные капитальные затраты значительно выше, чем обычные системы ASP или SBR.
• Более высокая эксплуатационная стоимость: Потребление энергии для аэрации (для биологического процесса и промывания мембраны), накачка (особенно для внешних MBR), а также химические чистящие средства способствуют более высоким эксплуатационным затратам.
• Срок службы мембраны и замены: Мембраны имеют конечный срок службы (как правило, 5-10 лет, в зависимости от работы и качества воды) и стоит заменить.
• Требования к предварительной обработке: В то время как MBR являются надежными, адекватная предварительная обработка (скрининг, удаление песка) имеет решающее значение для защиты мембран от повреждения и чрезмерного загрязнения.
• Опытная операция: Требуется квалифицированным операторам контролировать производительность мембраны, внедрить протоколы очистки и проблемы с устранением устранения устранения устранения устранения устранения устранения устранения проблем.

Применение в муниципальной и промышленной очистке сточных вод

Технология MBR быстро набирает обороты и все чаще применяется в различных секторах:

• Муниципальная очистка сточных вод:
  • Для новых растений, где применяются ограниченные или строгие ограничения сброса.
  • Модернизация существующих растений для соответствия более высоким стандартам качества сточных вод (например, для прямого разряда в чувствительные воды или для проектов повторного использования воды).
  • Децентрализованное обращение с общинами, курортами и коммерческими разработками.
• Очистка промышленных сточных вод:
  • Обработка сложных высокопрочных промышленных сточных вод, где требуется высокое качество сточных вод для повторного использования или строгого сброса. Примеры включают фармацевтические препараты, продукты питания и напитки, текстиль и химическую промышленность.
  • Сточные воды, содержащие медленно биоразлагаемые соединения.
• Повторное использование и утилизация воды: Из-за превосходного качества сточных вод, MBR Permate является отличным сырье для дальнейших процессов обработки (например, обратного осмоса) для производства воды для различных применений повторного использования (орошение, промышленная вода, независимая применение и даже питьевая вода после дальнейшей очистки).

Понял. Давайте перейдем к разделу «Гибридные системы: SBBR».

---

Гибридные системы: SBBR

По мере того, как технологии очистки сточных вод продолжают развиваться, существует растущая тенденция к объединению лучших функций различных систем для создания более эффективных, надежных и экономически эффективных решений. Гибридные системы стремятся использовать синергетические преимущества интегрированных процессов. Одним из таких многообещающих гибридов является реактор биопленки -секвенирования (SBBR), который гениально объединяет принципы как из реактора последовательности (SBR), так и биореактора движущегося слоя (MBBR).

Описание технологии SBBR

Реактор биопленки-секвенирования (SBBR) работает на пактных последовательных циклах обработки, характерных для SBR, но в пределах его реактора он включает в себя носители биопленки, аналогичные тем, которые используются в MBBR. Это означает, что система получает выгоду как от взвешенного роста (активированный осадок), так и прикрепленного роста (биопленка на носителях) популяции биомассы, сосуществующие в одном и том же резервуаре.

В типичной конфигурации SBBR реактор содержит количество свободно движущихся носителей биопленки, очень похоже на MBBR, которые хранятся в суспензии аэрацией или смешиванием во время фазы реагирования. Рабочий цикл следует за четко определенными фазами стандартного SBR: заполнить, реагировать (что включает в себя аэрацию/микширование, чтобы поддерживать подвесные носители), оседать и нарисовать. Во время фазы оседления подвешенная биомасса оседает, но биопленка, прикрепленная к носителям, остается в резервуаре. Поэтому декантированный стоки в основном отделяется от урегулированного подвешенного ила, а не непосредственно от носителей.

Комбинация принципов SBR и MBBR

SBBR эффективно объединяет сильные стороны двух различных подходов к биологическому лечению:

• От SBR: Он принимает пакетную эксплуатационную гибкость, что позволяет точно контролировать аэрацию, смешивание и аноксические/анаэробные периоды в одном резервуаре. Это делает его очень адаптируемым к различным нагрузкам влияния и идеальным для достижения ускоренного удаления питательных веществ (азот и фосфор) путем программирования специфических условий на разных фазах цикла. Устранение непрерывных осветлителей и возвращающихся насосов осадка (как в непрерывной системе MBBR) также является характерной заимствованной у SBR.
• От MBBR: Он включает в себя использование носителей биопленки, обеспечивая стабильную и устойчивую платформу для прикрепленного микробного роста. Это значительно увеличивает концентрацию и разнообразие биомассы в реакторе, что приводит к более высокой объемной способности и повышению устойчивости к ударным нагрузкам или ингибирующим соединениям. Биопленка предлагает защищенную среду для медленно растущих бактерий (например, нитрификаторов) и поддерживает стабильную популяцию, даже если взвешенная биомасса испытывает расстройство или частично вымывается.

Эта система с двойной биомассами (приостановлена ​​и прикреплена) обеспечивает более комплексный и стабильный процесс лечения.

Преимущества гибридного подхода

Комбинация принципов SBR и MBBR в системе SBBR дает несколько убедительных преимуществ:

• Повышенная эффективность лечения: Присутствие как взвешенной, так и прикрепленной биомассы роста может привести к превосходной эффективности удаления для BOD, COD и особенно азота (нитрификация и денитрификация) и фосфору. Надежная биопленка действует как «буфер» против оперативных расстройств, сохраняя постоянную производительность.
• Увеличенная объемная нагрузка: Как и MBBR, высокая концентрация активной биомассы на носителях позволяет SBBR обрабатывать более высокие органические и гидравлические нагрузки в пределах меньшего объема реактора по сравнению с обычным SBR или ASP, что приводит к более компактному отпечаткам.
• Операционная гибкость и контроль: Сохраняет присущую гибкость SBR, позволяя операторам легко регулировать время цикла, паттерны аэрации и условия заполнения/реагирования для оптимизации для различного качества влияния, скорости потока и потребностей в стоках. Это особенно выгодно для удаления питательных веществ.
• Улучшенные характеристики ила: Биопленка способствует более стабильной общей биомассе. В то время как взвешенный осадок все еще должен оседать, присутствие биопленки может иногда привести к улучшению характеристик ослабления взвешенных хлопьев из -за эффекта буферизации на микробное сообщество.
• Надежность шоковых нагрузок: Устойчивая биопленка обеспечивает стабильную популяцию микроорганизмов, которые менее восприимчивы к вымыванию или ингибированию от внезапных изменений в концентрации загрязняющих веществ или гидравлических шоков, что делает систему очень надежной.
• Снижение производства ила (потенциально): Системы биопленки могут иногда привести к снижению чистого производства осадка по сравнению с чисто подвесными системами роста, хотя это зависит от конкретных условий работы.

Приложения и тематические исследования

Технология SBBR хорошо подходит для различных приложений, где нужны высокая производительность, гибкость и компактная площадь, особенно там, где вызывают колебающие нагрузки или строгие стандарты сточных вод.

• Очистка муниципальных сточных вод из малых до средних размеров: Идеально подходит для сообществ, которые требуют надежного лечения с возможностями удаления питательных веществ и могут иметь пространственные ограничения.
• Очистка промышленных сточных вод: Высокоэффективный для отраслей, производящих сточные воды с переменными органическими нагрузками или конкретными соединениями, которые выигрывают от стабильного сообщества биопленки. Примеры включают:
  • Еда и напитки (например, винодельни, пивоваренные закуски, производство закусок)
  • Текстильная промышленность (для удаления цвета и тела)
  • Фармацевтическое производство
  • Обработка выщелачивания свалки (известная с высокой и переменной органической/азотной нагрузкой)
• Обновление существующих растений: Существующие SBR или обычные активированные резервуары осадка могут быть модернизированы несущими MBBR для повышения способности, улучшения удаления питательных веществ и повышения надежности, эффективно превращая их в SBBR. Это предлагает экономически эффективное решение для расширения растений или обновления соответствия.
• Децентрализованные системы лечения: Подходит для отдаленных участков, курортов и разработок, где необходимо надежное и высококачественное лечение без обширной инфраструктуры.

Тематические исследования часто подчеркивают способность SBBR достигать высокого уровня BOD, TSS и удаления аммиака, даже в сложных условиях, что делает его ценным вариантом в современном ландшафте очистки сточных вод.

Сравнительный анализ

Выбор оптимальной технологии очистки сточных вод из множества доступных вариантов - процесс активированного ила (ASP), реактор секвенирования (SBR), биореактор с движущимся слоем (MBBR), мембранный биореактор (MBR) и секвенирование партийного реактора биофильма (SBBR) - требует тщательного понимания их относительных характеристик между ключевыми Metrics. В этом разделе содержится сравнительный анализ, сосредоточенный на эффективности, стоимости, следах и операционной сложности.

Сравнение эффективности (BOD, TSS удаление)

Основной целью обработки биологических сточных вод является удаление органических загрязняющих веществ (измеренных как биохимические потребности в кислороде или БПК, а также химический потребность в кислороде или ХПК) и взвешенные твердые вещества (TSS). Удаление питательных веществ (азот и фосфор) также становится все более критическим.

Сводка эффективности:

• MBR выделяется своим исключительным качеством сточных вод, особенно для удаления TSS и патогена, из -за физического мембранного барьера. Часто требуется выбор, когда требуется прямое повторное использование или разряд в чувствительные воды.
• SBR и SBBR Предлагайте очень гибкие и эффективные системы для достижения строгого BOD, TSS и особенно удаления питательных веществ (азот и фосфор) через их программируемые пакетные операции. SBBR добавляет надежность и более высокую емкость из -за биопленки.
• MBBR Чрезвычайно в объемной эффективности для удаления БПК и азота и очень надежна, но все же требует обычного осветлителя для разделения TSS, аналогично ASP.
• ASP остается твердым исполнителем для базового удаления BOD/TSS в больших масштабах, но может потребовать более специализированных конфигураций и более крупных следов для продвинутого удаления питательных веществ.

Анализ затрат (CAPEX, OPEX)

Стоимость является критическим фактором, охватывающим как капитальные затраты (CAPEX) для первоначальной настройки, так и эксплуатационных расходов (OPEX) для постоянного бега и технического обслуживания.

Сводка затрат:

• MBR обычно имеет самый высокий капекс и опции Из -за стоимости мембран, их замены, энергии для аэрации (как биологической, так и мембранной промывании) и химической очистки. Тем не менее, более высокое качество сточных вод и меньший след могут оправдать эту стоимость в конкретных сценариях.
• ASP часто имеет нижний капекс для основных систем, но его OPEX может быть значительным Из -за высокого потребления энергии для аэрации и существенных затрат на управление илом.
• SBR имеет от умеренного до высокого капитана Из -за необходимости в сложных управлениях и потенциально больших объема резервуаров, чем непрерывная система, но его OPEX может быть умеренным, особенно если оптимизируется удаление питательных веществ.
• MBBR имеет от умеренного до высокого капитана Из -за стоимости перевозчиков, но его OPEX, как правило, умеренный, пользуясь от NO RAS накачки.
• SBBR будет иметь более высокий капекс Чем чистый SBR из -за носителей, и его OPEX будет аналогичен SBR или MBBR, в зависимости от степени аэрации и потери ила.

Сравнение следа

Требования к земельной площади часто являются основным ограничением, особенно в городских или густонаселенных районах.

Краткое описание следа:

• MBR бесспорный победитель с точки зрения Наименьший след , делая его идеальным для городских районов или модернизации, где пространство ограничено.
• MBBR также предлагает значительно Снижение следов По сравнению с ASP, но все еще требует последующей резервирования.
• SBR и SBBR обычно более компактны, чем ASP, поскольку они интегрируют несколько процессов в один бак. SBBR потенциально предлагает меньшую площадь, чем чистый SBR из -за более высокой объемной эффективности от биопленки.
• ASP Требуется самый большой след Из -за его множественных, больших и непрерывно эксплуатационных резервуаров.

Операционная сложность

Простота работы, уровень автоматизации и необходимые навыки оператора являются важными соображениями.

Приложения и тематические исследования

Понимание теоретических преимуществ и недостатков каждой технологии очистки сточных вод имеет важное значение, но одинаково важно видеть, как они работают в реальных сценариях. В этом разделе рассматриваются типичные применения для MBBR, MBR, SBR, ASP и SBBR, подчеркивая их пригодность для различных проблем с иллюстративными тематическими исследованиями.

Тематические исследования MBBR

Приложения: MBBR широко используется как для муниципальных, так и для промышленных сточных вод, особенно там, где существующие растения нуждаются в обновлениях, необходимы более высокие нагрузки, или требуется компактный раствор для удаления азота. Его надежность делает его подходящим для обработки высокопрочных органических сточных вод.

Пример исследования: обновление муниципального растения для нитрификации

• Испытание: Муниципальные сточные воды среднего размера сталкивались с более строгими пределами сточных вод для азота аммиака, и его обычная система активированного осадка пыталась последовательно встретить их, особенно в более холодные месяцы. Завод также имел ограниченное пространство для расширения.
• Решение: Завод решил выполнить стадию MBBR в качестве шага предварительной обработки для нитрификации. Существующие аэрационные бассейны были модифицированы, добавив носителей MBBR и поддержав адекватную аэрацию.
• Исход: Обновление MBBR значительно улучшило скорость нитрификации, что позволило растению постоянно соответствовать новым ограничениям сброса аммиака. Компактный характер MBBR позволил обновлять в рамках существующего следа, избегая дорогостоящего гражданского строительства новых танков. Стабильная биопленка оказалась устойчивой к колебаниям температуры, обеспечивая надежную производительность.

Пример тематического исследования: очистка промышленных сточных вод (пищевая переработка)

• Испытание: Большой предприятие по переработке пищевых продуктов создавало высокопрочные органические сточные воды с колеблющимися нагрузками БПК, что затрудняет их существующую анаэробную обработку с последующей прудом с активированным илом для достижения последовательного соответствия.
• Решение: Аэробная система MBBR была установлена ​​в качестве первичной стадии биологической обработки. MBBR был разработан для обработки высокой органической нагрузки с использованием высокого процента носителей.
• Исход: Система MBBR эффективно стабилизировала процесс лечения, достигнув более 90% удаления БПК даже при переменном влиянии. Надежность биопленки обрабатывала ударные нагрузки от изменений производства, что привело к последовательному качеству сточных вод и соответствию нормативным требованиям, в то же время требуя меньшую площадь, чем сопоставимая обычная аэробная система.

МБР тематические исследования

Приложения: Технология MBR все чаще выбирается для проектов, требующих наивысшего качества сточных вод для повторного использования воды, сброса в экологически чувствительные районы или где доступность земли сильно ограничена. Это распространено как в муниципальных, так и в сложных промышленных сценариях.

Пример примера исследования: проект повторного использования муниципального воды

• Испытание: Быстро растущий прибрежный город столкнулся с нехваткой воды и стремился максимизировать свои водные ресурсы, обрабатывая муниципальные сточные воды стандартом, подходящим для орошения и промышленного независимого использования. Земля для крупного обычного расширения растений была скудной и дорогой.
• Решение: Был построен завод MBR. Система заменила традиционные вторичные осветлители и третичные фильтры, создавая высококачественный пермеат, который может быть дополнительно обработана путем обратного осмоса для конкретных применений повторного использования.
• Исход: Система MBR доставляла стоки с чрезвычайно низкой TSS и мутностью, практически без бактерий, превышая требования к запланированным приложениям повторного использования. След за растением было значительно меньше, чем потребовалось бы обычное растение эквивалентной мощности, спасая ценные прибрежные земли.

Пример тематического исследования: Обработка фармацевтических промышленных сточных вод

• Испытание: Фармацевтическая компания, необходимая для обработки сложных сточных вод, содержащих различные органические соединения, чтобы соответствовать строгим пределам сброса для принимающей реки и изучения потенциала для внутренней утилизации воды.
• Решение: Система MBR была выбрана из-за его способности обрабатывать сложные органики и производить высококачественные стоки. MBR позволил провести длительное время удержания ила (SRT), что полезно для разложения медленно биоразлагаемых соединений.
• Исход: Система MBR последовательно достигала высокой эффективности удаления для ХПК и других конкретных загрязняющих веществ, что позволило соблюдать строгие правила сброса. Высококачественный ProMeate также открыл возможности для утилизации воды на объекте, снижая потребление пресной воды.

SBR тематические исследования

Приложения: SBR являются очень универсальными, подходящими для муниципалитетов для малого и среднего размера, децентрализованных систем лечения и промышленного применения с колеблющимися потоками и нагрузками, особенно там, где является приоритетом, что усовершенствованное удаление питательных веществ.

Пример тематического исследования: децентрализованная обработка сточных вод сообщества

• Испытание: Новая жилая застройка, расположенная далеко от центральной муниципальной очистной установки, потребовалась независимое раствор для очистки сточных вод, который мог бы соответствовать строгим пределам сброса питательных веществ и работать с различными показателями занятости.
• Решение: Была внедрена система SBR с двумя танками. Программируемая природа SBR позволила оптимизировать анаэробные, аноксические и аэробные фазы для достижения одновременной нитрификации и денитрификации, а также удаления биологического фосфора.
• Исход: Система SBR последовательно производила высококачественные стоки с низким содержанием БПК, TSS, азотом и фосфором, подходящим для выписки в местный ручей. Операционная гибкость позволила системе эффективно адаптироваться к колеблющимся потокам, характерным для жилых сообществ, минимизируя потребление энергии в течение периодов низкого потока.

Пример тематического исследования: Обработка сточных вод молочной промышленности

• Испытание: Завод по переработке молочной продукции испытывал значительные изменения в потоке сточных вод и органической прочности в течение дня и недели, что затрудняло стабильную работу системы непрерывного потока. Придерживались высокой органической и азотной нагрузки.
• Решение: Система SBR была установлена. Пакетная операция по своей сути обрабатывает переменные потоки, а способность контролировать фазы реакции позволяет эффективно разбить молочные органики и эффективное удаление азота.
• Исход: SBR успешно управлял колеблющимися нагрузками, последовательно обрабатывая молочные сточные воды для удовлетворения разрешений на сброс. Встроенное выравнивание в фазе заполнения и контролируемые фазы React/Settle обеспечили надежную производительность даже в пиковое время производства.

Аспирские тематические исследования

Приложения: Процесс активированного осадка остается рабочей лошадкой для крупномасштабной муниципальной очистки сточных вод в мире. Он также применяется в промышленных условиях, где сточные воды очень биоразлагаемые и доступны крупные земельные участки.

Пример тематического исследования: большие муниципальные очистные сооружения сточных вод

• Испытание: Основной столичной территории требовалась непрерывная, широкая обработка внутренних и коммерческих сточных вод для удовлетворения стандартных лимитов сброса для BOD и TSS.
• Решение: Был разработан обычный активированный завод ила с несколькими большими аэрационными бассейнами и вторичными осветлителями, работающими параллельно.
• Исход: ASP успешно лечил миллионы галлонов в день, надежно достигнув более 90% удаления BOD и TSS. Его надежная конструкция позволила справиться с большими входящими потоками и обеспечил экономически эффективное решение для очень большой емкости. Постоянная оптимизация была сосредоточена на эффективности аэрации и управлении илом.

Пример тематического исследования: лечение сточных вод пульпа и бумажной мельницы

• Испытание: Целлюлозная и бумажная фабрика генерировала большой объем биоразлагаемых сточных вод с высоким органическим содержанием. Основной проблемой было эффективное сокращение БПК до разряда.
• Решение: Был реализован расширенный процесс активированной аэрации. Длинное время хранения гидравлического удержания, обеспечиваемое расширенным дизайном аэрации, позволило тщательно ухудшаться сложные органические соединения, присутствующие в сточных водах мельницы.
• Исход: ASPE -ASPENTIVES снижает концентрации BOD и TSS до совместимых уровней. Требуя значительного присутствия, доказанная надежность и относительно низкая оперативная сложность для этого конкретного промышленного применения сделали его подходящим выбором.

Тематические исследования SBBR

Приложения: SBBR появляются в ситуациях, которые требуют лучших из обоих миров: гибкость и удаление питательных веществ SBR в сочетании с надежностью и более высокой объемной эффективностью систем биопленки. Они особенно ценны для высокопрочных или переменных промышленных отходов и компактных муниципальных растворов, требующих распространенного лечения.

Пример тематического исследования: лечение выщелачивания свалки

• Испытание: Обработка выщелачивания свалок общеизвестно сложно из -за его сильно варьируемого состава, высоких концентраций аммиака и наличия непокорных органических соединений.
• Решение: Была разработана система SBBR. Пакетная операция SBR обеспечила гибкость для адаптации к различным характеристикам выщелачивания, в то время как носители MBBR предлагали стабильную биопленку для последовательной нитрификации/денитрификации и усиления разбивки сложной органики.
• Исход: SBBR продемонстрировал превосходную производительность в удалении высоких концентраций азота аммиака и снижения ХПК, даже при колеблющемся влиянии. Устойчивые биопленки, сопротивляемые ингибирующими соединениями, часто обнаруживаемыми в фильтрате, что приводит к более стабильному и надежному лечению по сравнению с чисто сусплентными системами роста.

Пример тематического исследования: обновление промышленного SBR для мощности и устойчивости

• Испытание: Существующая система SBR на заводе химического производства изо всех сил пыталась удовлетворить повышенные потребности в мощности и поддерживать постоянное качество сточных вод во время пикового производства из -за увеличения органической нагрузки.
• Решение: Носители MBBR были добавлены в существующие резервуары SBR, эффективно преобразовав их в SBBR. Никаких новых танков не требовалось.
• Исход: Добавление носителей значительно увеличивало объемную способность обработки существующих резервуаров, что позволяет растению обрабатывать увеличение нагрузки без расширения его следа. Гибридная система также демонстрировала большую устойчивость к ударным нагрузкам, что привело к более последовательной производительности и уменьшению операционных расстройств. .