Bir Membran Biyoreaktor (MBR) Nedir?

AMembran Biyoreaktör (MBR)geleneksel biyolojik atık su arıtımını ("biyoreaktör") seçici membran filtrasyonuyla birleştiren gelişmiş bir proses entegrasyon teknolojisidir. Temizlenmiş suyu biyokütleden ayırmak için ikincil yer çekimi arıtıcılarına dayanan geleneksel aktif çamur proseslerinin aksine, MBR hassas fiziksel bariyerler kullanır;ultrafiltrasyon (UF)veyamikrofiltrasyon (MF)membranlar—mutlak katı-sıvı ayrımı elde etmek için.

MBR'ler, yerçekimi arıtıcıyı geçirimsiz bir membran bariyerle değiştirerek, çökelme özelliklerine bakılmaksızın mikroorganizmaların biyoreaktör içinde tamamen tutulmasına olanak tanır. Bu, olağanüstü derecede yüksek karışık sıvı askıda katı madde (MLSS) konsantrasyonu, önemli ölçüde azaltılmış reaktör ayak izi ve yüksek dereceli endüstriyel suyun yeniden kullanımına uygun atık su kalitesi ile sonuçlanır.

Mühendisler, MBR sistemlerini membran modüllerinin biyolojik reaktöre göre yerleşimine göre belirler:

Membran modülleri doğrudan aerobik biyolojik tankın içine (veya özel bir membran tankına) yerleştirilir.

• Mekanizma:Vakumlu emme, arıtılmış suyu (sızıntıyı) membranlardan çekerken biyolojik katılar (çamur) tankta kalır.

• Mühendislik Avantajı:Hem biyokütlenin oksijenlenmesi hem de membran yüzeylerinin temizlenmesi (temizleme) için kaba kabarcıklı havalandırmanın kullanılması nedeniyle daha düşük enerji tüketimi.

Membran modülleri biyoreaktörün dışında bulunur.

• Mekanizma:Bir pompa, karışık likörü biyolojik reaktörden harici basınçla çalışan membran üniteleri aracılığıyla dolaştırır.

• Mühendislik Avantajı:Membran modülleri havalandırma tankı tarafından fiziksel olarak kısıtlanmadığından yüksek membran akış oranları ve daha kolay bakım erişimi. Ancak bu sistem yüksek sirkülasyon pompaları gerektirir ve bu da önemli ölçüde daha yüksek enerji talebine yol açar.

MBR mühendisliğindeki birincil operasyonel kısıtlamamembran kirlenmesi, biyolojik katıların, hücre dışı polimerik maddelerin (EPS) ve kolloidlerin membran gözenekleri üzerinde veya içinde birikerek geçirgenlik akışını azalttığı ($J$, $text{L/m}^2cdottext{h}$ cinsinden ifade edilir).

Mühendisler kirlenmeyi aşağıdaki yollarla azaltır:

• Hava Temizleme:Yüksek hacimli, kaba kabarcıklı havalandırma, biriken katıları yerinden çıkarmak için membran yüzeyinde kayma gerilimi oluşturur.

• Geri darbe:Sıkışan parçacıkları gözeneklerden dışarı itmek için membran boyunca süzüntü akışını periyodik olarak tersine çevirir.

• Kimyasal Temizleme (CIP):Geri dönüşü olmayan organik ve inorganik (pullanma) kirlenme katmanlarını çözmek için klor veya sitrik asitle programlı yıkama.

• Yüksek Saflıkta Suyun Yeniden Kullanımı:Evsel veya endüstriyel atık suyu kazanlar, soğutma kuleleri veya sulama için yüksek kaliteli proses suyuna dönüştürerek tatlı su çıkarma maliyetlerini önemli ölçüde azaltır.

• Yüksek Mukavemetli Endüstriyel Atıksu:Geleneksel çökelmenin yavaş büyüyen veya filamentli mikroorganizmalar tarafından engellendiği yiyecek, içecek ve tekstil endüstrilerinden kaynaklanan karmaşık, yüksek COD'lu endüstriyel atıkların verimli bir şekilde arıtılması.

• Kompakt Merkezi Olmayan Sistemler:İnşaat için mevcut gayrimenkulün ciddi şekilde kısıtlandığı uzak tesisler, tatil köyleri veya endüstriyel alanlar için yüksek performanslı iyileştirme sağlamak.

MBR sistemleri zorlu, aşındırıcı ortamlarda hayatta kalabilmek için sağlam malzemeler ve hassas mühendislik gerektirir:

• Membran Ortamı:Yaygın olarak yüksek gerilme mukavemetli polimerlerden üretilir.PVDF (Poliviniliden florür)veyaPES (Polietersülfon), geri darbe ve CIP döngüleri sırasında kimyasal direnç için tasarlanmıştır.

• Gemi Malzemeleri:Büyük ölçekli endüstriyel MBR tesisleri için,Cam Erimiş-Çelik (GFS)teknoloji ana biyolojik reaktörler için endüstri standardıdır. GFS tankları, cıvatalı çelik panellerin muazzam yapısal çekme mukavemetini, agresif kimyasallara, biyolojik aşınmaya ve çevresel korozyona dayanıklı, fabrikada uygulanan inert cam-silika kaplamayla birleştirir. Bu, onlarca yıl boyunca sürekli çalışmaya uygun, son derece dayanıklı bir sistem oluşturur.

• Mevzuata Uygunluk:Mühendislik tasarımları, bulanıklık, TOC ve besin izleme için hassas enstrümantasyon gerektiren, atık su tahliyesine yönelik uluslararası belediye ve endüstriyel standartlara (örneğin, AB Su Çerçeve Direktifi veya ABD EPA yönergeleri) sıkı bir şekilde uymalıdır.

Yeni bir su yeniden kullanım projesi için bir MBR sistemini boyutlandırıyor musunuz veya belirli bir atık su yükü için membran yüzey alanını ve gerekli akı oranlarını hesaplamak için yardıma mı ihtiyacınız var?