MBR против MBBR: «парадокс MLSS» и его влияние на площадь очистных сооружений

Автор: Кейт Чен
Электронная почта: [email protected]
Date: Dec 11th, 2025

В секторе передовой очистки сточных вод мембранные биореакторы (MBR) и биопленочные реакторы с подвижным слоем (МББР) являются двумя наиболее известными технологиями. Однако, когда инженеры и дизайнеры сравнивают свои основные параметры, в частности Смешанные взвешенные вещества в спирте (MLSS) — они часто сталкиваются с противоречивым «парадоксом».

Системы MBR обычно работают при очень высоких концентрациях MLSS (8 000–12 000 мг/л), тогда как системы МББР, по-видимому, работают при гораздо более низких концентрациях в жидкой фазе.

В этой статье объясняется, почему существует эта разница, исследуется фундаментальный переход от приостановленного роста к привязанному, а также используется индекс 500. м ³ тематическое исследование в день, чтобы продемонстрировать, как эти биологические различия напрямую влияют на физическую площадь и планировку очистных сооружений.

Часть 1: Расшифровка биологических различий («Парадокс MLSS»)

Основная причина несоответствия MLSS заключается в фундаментальном способе размещения микробной рабочей силы в этих двух технологиях.

1. МБР: высокий MLSS за счет физического удержания

Основной принцип: «Выходит только вода, ил остается».

В системах MBR используются мембраны с чрезвычайно малыми размерами пор (обычно около 0,04 мкм м) для разделения твердой и жидкой фаз. Мембрана действует как идеальный барьер; чистая вода проникает, но бактерии и хлопья ила полностью сохраняются внутри биореактора.

Поскольку ил не может уйти, операторы могут «выращивать» чрезвычайно высокие концентрации активного ила.

Аналогия: Думайте о танке МБР как о многолюдная площадь . Чтобы справиться с более высокой рабочей нагрузкой (загрязняющими веществами), инженеры принудительно втискивают в 3–4 раза больше рабочих (бактерий), чем может вместить традиционная система.

2. МББР: низколиквидный MLSS за счет прикрепленного роста

Основной принцип: рабочая сила находится в «домах» (СМИ), а не на улице (вода).

Технология MBBR основана на Прикрепленный процесс роста . Первичными агентами обработки являются микроорганизмы, которые прикрепляются к защищенным поверхностям подвешенных пластиковых носителей (сред), образуя прочную биопленка .

Если вы измеряете содержание взвешенных веществ в жидкой фазе резервуара MBBR, MLSS обычно низкий (2000–4000 мг/л), как и в обычном активном иле. Однако это заблуждение. Истинная лечебная сила системы заключается в биомассе, прикрепленной к среде. При учете этой биопленки «Эквивалентная биомасса» MBBR очень высока, часто сравнима с MBR.

Аналогия: MBBR – это создание высокой плотности жилье для бактерий. Вода на «улицах» относительно прозрачная, поскольку большая часть населения работает внутри своих «домов».

Краткое изложение биологических различий

Эти разные подходы диктуют разные операционные направления:

Особенность	MBR (высокий MLSS — приостановлено)	MBBR (низкий MLSS — прилагается)
Микробное расположение	Равномерно взвешены в воде ( Смешанный ликер )	Прикреплено к СМИ ( Биопленка )
Метод разделения	Мембранная фильтрация (Принудительно)	Гравитационное осаждение (Натуральный)
Операционные проблемы	Засорение мембраны; Высокие затраты энергии на аэрацию из-за высокой вязкости осадка.	Засорение экрана; обеспечение надлежащего псевдоожижения среды.
Качество сточных вод	Чрезвычайно чистый (SS около 0) прямо из резервуара.	Требуется последующий этап отстаивания для очистки сточных вод.

Часть 2: От биологии к следу (A 500 м ³ Кейс-стади)

Как эти биологические различия воплощаются в физическую реальность? Результаты часто удивляют.

Чтобы проиллюстрировать это, мы смоделировали сравнительный проект муниципальной станции очистки сточных вод производительностью 500 тонн/день (500 м ³ /г) .

1. Результаты сравнения расчетов

Как показано в таблице ниже, общий гражданский объем, необходимый для двух систем, существенно различается, в первую очередь из-за необходимости разъяснений.

Элемент сравнения	Система МБР	Система МББР	Технические примечания
Объем биореактора	75 м ³	60 м м ³	Среды MBBR очень эффективны, что в некоторых случаях позволяет использовать зону реакции немного меньше, чем MBR.
Объем отстойника	0 м ³	≈ 73 м ³	Решающий фактор. MBR устраняет необходимость во вторичном осветлителе.
Общий объем гражданского строительства	≈ 75 м ³	≈ 133 м ³	В этом случае система MBR экономит почти 45% общий гражданский след.
Системная философия	«Стоимость торгового оборудования для космоса».	«Торговое пространство для операционной стабильности».

2. Анализ различий в макетах

МБР: помещаем растение в «коробку»

MBR достигает чрезвычайной компактности за счет интеграции сепаратора в биологический резервуар.

Без вторичного осветлителя: Традиционные отстойники занимают значительную площадь. MBR, по сути, «вырезает» весь этот технологический этап с помощью мембран.
Компромисс: Хотя строительные работы сведены к минимуму, MBR требует значительных инвестиций в электромеханическое оборудование, включая мембранные салазки, сложные насосы обратной промывки, системы химической очистки (CIP) и мощные воздушные компрессоры, размещенные в большом аппаратном помещении.

МББР: мощное «сердце» с обычными «конечностями»

МББР использует высокоэффективный биологический реактор с последующим традиционным разделением.

Эффективный реактор: Поскольку биопленка на носителе содержит большое количество активной биомассы, эффективность удаления БПК очень высока, в результате чего получается компактный биореактор (всего 60 м ³ в этом примере).
Необходимость урегулирования: MBBR — это непрерывный процесс, при котором состарившаяся биопленка естественным образом «сбрасывает» носитель в воду. Следовательно, сточные воды мust пройти через высокоэффективный осветлитель (например, трубчатый отстойник или DAF) для отделения этих твердых частиц; в противном случае конечные сточные воды не будут соответствовать стандартам сброса взвешенных твердых частиц.

Заключение и руководство по выбору

Выбор между MBR и MBBR заключается не в том, какая технология «лучше», а в том, какой набор компромиссов лучше всего соответствует ограничениям конкретного проекта.

Выбирайте MBR, когда:

Пространство является основным ограничением: Идеально подходит для городских подземных заводов, подвалов отелей или больниц, где цены на землю непомерны.
Качественное повторное использование необходимо: Сточные воды подвергаются ультрафильтрации, содержание SS близко к нулю, что делает их пригодными для прямого повторного использования в непитьевых целях.

Выбирайте MBBR, когда:

Простота эксплуатации имеет первостепенное значение: Клиент предпочитает надежную систему, не требующую ежедневного контроля трансмембранного давления или режимов очистки мембран.
Это проект модернизации: Среду часто можно просто добавить в существующие аэротенки для увеличения производительности без проведения крупных строительных работ.
Качество влияния колеблется: Структура биопленки делает МББР очень устойчивым к ударным нагрузкам, часто встречающимся в промышленности.

Часто задаваемые вопросы: выбор и работа MBR и MBBR

1. Экономика: какая система более рентабельна?

Это зависит от того, как вы измеряете затраты (капитальные или операционные):

Капвложения (начальная стоимость): MBBR обычно дешевле. Мембраны MBR являются дорогими прецизионными изделиями. Однако, если цены на землю чрезвычайно высоки, экономия MBR на строительных работах может компенсировать стоимость оборудования.
OPEX (текущие затраты): МББР значительно дешевле. MBR требует больших затрат энергии на очистку воздуха (чтобы поддерживать чистоту мембран) и обычных химических чистящих средств. MBBR требует меньше энергии и не требует химических затрат на биологической стадии.

2. Срок службы: как часто мне нужно заменять основные компоненты?

МБР-мембраны: Обычно от 5 до 8 лет в зависимости от марки и качества воды. Замена мембран – это серьезные капитальные затраты.
МББР Медиа: Обычно от 15 до 20 лет . Пластиковый носитель HDPE чрезвычайно долговечен и редко требует замены, а лишь изредка «доливает», если что-то потеряется.

3. Техническое обслуживание: чем сложнее управлять?

МБР: Требуется Квалифицированная операция . Операторы должны контролировать трансмембранное давление (TMD), управлять автоматической обратной промывкой и выполнять химическую очистку на месте (CIP) с использованием кислот/хлора. Если мембрана засоряется, установка останавливается.
МББР: Требуется Низкие эксплуатационные расходы . Это саморегулирующийся процесс. Основное обслуживание включает проверку удерживающих решеток (чтобы среда не вытекла) и системы аэрации. Это гораздо более прощает ошибки оператора.

4. Предварительная обработка: нужны ли мне тонкие сетки?

МБР: ДА, критично. Вам нужны очень мелкие сетки (барабаны толщиной 1–2 мм), чтобы волосы и мусор не повредили и не засорили мембраны. Плохая предварительная обработка убивает MBR.
МББР: Стандарт. Стандартных сит грубого или среднего размера (3–6 мм) обычно бывает достаточно, прежде всего для предотвращения засорения удерживающих решеток.

5. Модернизация: могу ли я модернизировать существующий танк?

МББР: Отличный кандидат. Часто вы можете просто слить среду в существующий аэротенк (коэффициент заполнения до 60-70%), чтобы увеличить его очистную способность, не строя новые резервуары.
МБР: Трудно. Преобразование стандартного резервуара в MBR обычно требует значительных строительных модификаций для установки мембранных салазок и строительства нового помещения для насосов и воздуходувок.

6. Удаление азота: что лучше?

Оба могут добиться высокого удаления азота, но MBBR часто предпочитают специализированную денитрификацию. Структура биопленки позволяет создавать «бескислородные слои» глубоко внутри биопленки даже в аэрируемом резервуаре (одновременная нитрификация и денитрификация – SND), что может быть очень эффективным.

7. Холодный климат: как они ведут себя зимой?

MBBR имеет тенденцию быть более устойчивым в холодной воде. Биопленка обеспечивает «защитный дом» для бактерий, делая их менее восприимчивыми к перепадам температуры по сравнению со взвешенным илом.