MBBR protiv IFAS-a: Odabir prave tehnologije pročišćavanja otpadnih voda

U složenom svijetu modernog pročišćavanja otpadnih voda, dva biološka procesa ističu se svojom učinkovitošću i kompaktnim dizajnom: Reaktor biofilma s pokretnim slojem (MBBR) i Integrirani aktivni mulj s fiksnim filmom (IFAS) .

MBBR i IFAS predstavljaju značajnu evoluciju u odnosu na konvencionalne metode kao što je proces s aktivnim muljem. Obojica koriste moć biofilm , zajednica mikroorganizama koji se pričvršćuju na čvrstu površinu, kako bi razgradili zagađivače u otpadnim vodama. Međutim, način na koji integriraju ovaj biofilm u proces obrade bitno je drugačiji, što dovodi do jasnih prednosti, nedostataka i idealnih primjena.

Što je MBBR?

The Reaktor biofilma s pokretnim slojem (MBBR) je biološki proces pročišćavanja otpadnih voda koji koristi posebnu vrstu nosivih medija za rast i održavanje mikroorganizama. . Za razliku od konvencionalnih sustava gdje su mikroorganizmi suspendirani u vodi, u MBBR-u tvore a biofilm na površini malih, slobodno plutajućih plastičnih nosača. Ovi nosači, koji izgledaju poput malih plastičnih komadića ili prstenova, održavaju se u stalnom kretanju unutar reaktora pomoću sustava za prozračivanje ili mehaničke miješalice.

Proces je u biti "biofilm hotel." Otpadna voda teče kroz reaktor, a kako dolazi u kontakt s nosačima prekrivenim biofilmom, mikroorganizmi troše i razgrađuju zagađivače poput organske tvari (BPK/KPK) i dušikovih spojeva. Zaslon ili sito na izlazu drži nosače unutar spremnika dok dopušta pročišćenoj vodi da izađe. Ovaj pristup s fiksnim filmom omogućuje vrlo visoku koncentraciju aktivne biomase, što dovodi do mnogo kompaktnijeg i učinkovitijeg sustava.

Prednosti MBBR-a:

• Visoki kapacitet tretmana: Velika površina koju osiguravaju nosači omogućuje visoku koncentraciju biomase, što značajno povećava učinkovitost obrade.

• Mali otisak stopala: Zbog svoje visoke učinkovitosti, MBBR sustav zahtijeva manje prostora od tradicionalnih sustava s aktivnim muljem.

• Stabilan i robustan: Priloženi biofilm je otporniji na toksične šokove, promjene pH i fluktuacije u protoku ili sastavu otpadne vode.

• Jednostavan za rukovanje: MBBR sustavi ne zahtijevaju recirkulaciju mulja ili povratne vodove, što pojednostavljuje rad i održavanje.

Nedostaci MBBR-a:

• Gubitak medija nositelja: Postoji rizik da medij pobjegne iz spremnika ako su zasloni za zadržavanje oštećeni ili nepravilno dizajnirani.

• Može biti osjetljiv na određene toksine: Iako je općenito robustan, iznenadna, visoka koncentracija toksina još uvijek može utjecati na biofilm.

Što je IFAS?

The Integrirani aktivni mulj s fiksnim filmom (IFAS) proces je hibridna tehnologija koja kombinira najbolje od dva svijeta: konvencionalni aktivni mulj proces i fiksni film proces. U IFAS sustavu, konvencionalni spremnik aktivnog mulja napunjen je potopljenim medijem, slično onome što se koristi u MBBR-u. . Ovaj medij osigurava dodatnu površinu za rast drugog, pričvršćenog biofilma, dok aktivni mulj ostaje u suspenziji.

Zamislite to kao sustav dvostrukog djelovanja. Suspendirani aktivni mulj provodi primarnu biološku obradu, dok biofilm na mediju obrađuje dodatnu obradu i djeluje kao pufer. Ova kombinacija omogućuje mnogo veću ukupnu koncentraciju biomase unutar istog volumena spremnika. Rezultat je učinkovitiji sustav koji može podnijeti veća organska opterećenja i posebno je učinkovit za uklanjanje hranjivih tvari , kao što su denitrifikacija i nitrifikacija.

Prednosti IFAS-a:

• Poboljšana izvedba liječenja: Dodatna biomasa iz biofilma značajno poboljšava sposobnost sustava da ukloni BPK, KPK i hranjive tvari.

• Poboljšane karakteristike taloženja: Prisutnost medija često pomaže u stvaranju stabilnijeg i manje "ljigavog" mulja, koji se bolje taloži u taložniku.

• Povećana koncentracija biomase: IFAS omogućuje veću ukupnu biomasu, što je korisno za rukovanje promjenjivim opterećenjima i za postizanje bolje kvalitete otpadnih voda.

Nedostaci IFAS-a:

• Složenije: Sustav zahtijeva upravljanje i suspendiranim aktivnim muljem i pričvršćenim biofilmom, koji je složeniji od samostalnog MBBR-a.

• Viši početni trošak: Početna investicija može biti veća od jednostavnog MBBR-a zbog potrebe za bistrilicom i opremom za rukovanje muljem.

• Potencijal rasta filamentoznih bakterija: Budući da se još uvijek oslanja na komponentu suspendiranog mulja, IFAS može biti osjetljiv na iste probleme s povećanjem volumena mulja uzrokovane filamentoznim bakterijama kao i konvencionalni aktivni mulj.

MBBR vs IFAS: Ključne razlike

Dok i MBBR i IFAS koriste biofilm na nosivim medijima za poboljšanje pročišćavanja otpadnih voda, njihov osnovni dizajn i radne karakteristike dovode do značajnih razlika. Ova tablica daje brzi pregled ključnih razlika.

Proces liječenja

Primarna razlika leži u biološkom mehanizmu. MBBR je a samo biofilm sistem. Cijeli proces obrade odvija se na površini nosača. To ga čini vrlo robusnim i stabilnim procesom, budući da se biofilm ne ispire lako i otporniji je na udarce.

IFAS je a hibridni proces . Suspendirani aktivni mulj obavlja glavninu uklanjanja organske tvari (BPK/KPK), dok biofilm na mediju osigurava dodatnu, stabilnu biomasu za nitrifikaciju i druge potrebe specijalizirane obrade. Ovaj pristup dvostrukog djelovanja omogućuje IFAS-u da se nosi s većim organskim opterećenjima i postigne bolje uklanjanje hranjivih tvari od samog aktivnog mulja.

Koncentracija biomase

Oba sustava mogu se pohvaliti visokom koncentracijom biomase, što je ključ njihove učinkovitosti. Međutim, oni to postižu drugačije. Biomasa MBBR-a u potpunosti je vezana za medij, što omogućuje nevjerojatno gustu i aktivnu populaciju mikroorganizama. IFAS, s druge strane, ima koristi od a kombinirana biomasa : suspendirani mulj i priloženi biofilm. To često rezultira još većom ukupnom koncentracijom biomase, što je čini iznimno učinkovitom za postrojenja koja zahtijevaju visoku razinu obrade.

MBBR Carrier Media

U an MBBR sustav, nosivi medij je neovisni, slobodno plutajući element koji je dizajniran za maksimalnu učinkovitost i stabilnost.

• Dizajn i materijal: MBBR nosači obično su mali, lagani plastični komadi izrađeni od polietilena visoke gustoće (HDPE) ili sličnih materijala. Njihova najvažnija značajka je njihova visoka specifična površina (SSA) , što je ukupna površina dostupna za rast biofilma po jedinici volumena medija. Zamršeni dizajn, s unutarnjim perajama, žbicama ili odjeljcima, značajno povećava ovu površinu, dopuštajući velikom broju mikroorganizama da se pričvrste i napreduju.

• Uloga i funkcija: Primarna uloga medija je osigurati zaštićeno, stabilno okruženje za biofilm. Dok se nosači neprestano kreću unutar reaktora, sudaraju se jedan s drugim i stijenkama spremnika, što uklanja višak ili mrtvi biofilm. Ovo "samočišćenje" mehanizam osigurava da biofilm ostane tanak i zdrav, omogućujući optimalan prijenos mase kisika i hranjivih tvari na mikroorganizme. Dizajn također štiti biofilm od velikih posmičnih sila prozračivanja, čineći sustav vrlo otpornim. Nosači se zadržavaju u spremniku pomoću sita ili sita na izlazu.

IFAS Carrier Media

U an IFAS sustav, nosivi medij djeluje kao dodatni element unutar konvencionalnog procesa aktivnog mulja. Njegova je uloga povećati kapacitet sustava bez povećanja veličine spremnika

• Dizajn i materijal: IFAS medij je često sličan po obliku i materijalu MBBR mediju, ali se obično nalazi unutar fiksnih ili visećih kaveza unutar spremnika. Medij osigurava veliku površinu za pričvršćeni biofilm za rast. Dizajn se može prilagoditi specifičnoj primjeni, kao što je otvorenija struktura kako bi se omogućila bolja interakcija s suspendiranim muljem.

• Uloga i funkcija: Glavna svrha IFAS medija je osigurati a stabilna platforma za specijaliziranu biomasu , posebno nitrificirajuće bakterije. Ove bakterije rastu sporije od heterotrofnih bakterija koje uklanjaju BPK/KPK. U konvencionalnom sustavu s aktivnim muljem, ovi se nitrifikatori mogu isprati, posebno tijekom uvjeta visokog protoka. Osiguravanjem fiksne površine, IFAS medij osigurava da nitrifikacijske bakterije ostanu u sustavu, jamčeći pouzdano uklanjanje hranjivih tvari čak i pod različitim opterećenjima. Suspendirani aktivni mulj i fiksni biofilm rade u sinergiji, pri čemu mulj obrađuje najveći dio organskog opterećenja, a biofilm se fokusira na složenije procese poput nitrifikacije.

Operativna složenost i trošak

MBBR je poznat po svojoj jednostavnosti. To je često "protočni" sustav koji ne zahtijeva bistrenje ili recirkulaciju mulja, što pojednostavljuje rad i smanjuje troškove energije. To ga čini isplativim rješenjem, posebno za nadogradnju postojećih spremnika.

IFAS je složeniji jer održava osnovne komponente procesa aktivnog mulja, uključujući potrebu za sekundarnim pročišćivačem i pumpanjem povratnog aktivnog mulja (RAS). Iako ova složenost može povećati početne kapitalne troškove i operativne zahtjeve, ona pruža fleksibilnost i poboljšane performanse koje su često potrebne za stroge stiarde otpadnih voda, posebno za uklanjanje hranjivih tvari.

Aplikacije

Izbor između MBBR-a i IFAS-a često se svodi na specifične ciljeve aplikacije i projekta. Iako su obje vrlo svestrane, svaka tehnologija ima niz idealnih slučajeva upotrebe u kojima se najbolje iskorištavaju njezine prednosti.

MBBR aplikacije

MBBR tehnologija posebno je prikladna za scenarije u kojima je prostor ograničen ili je potreban jednostavan, robustan proces.

• Pročišćavanje industrijskih otpadnih voda: MBBR-ovi se naširoko koriste za pročišćavanje otpadnih voda iz industrija poput hrana i piće, celuloza i papir te kemikalije . Njihova sposobnost rukovanja visokim organskim opterećenjima i otpornost na fluktuacije protoka čine ih izvrsnim izborom za industrijske procese s različitim karakteristikama pražnjenja.

• Pročišćavanje komunalnih otpadnih voda: MBBR se sve više koriste u komunalnim postrojenjima za uklanjanje ugljika (BPK/KPK) and nitrifikacija procesi. Mogu se instalirati kao korak prethodne obrade ili kao glavni biološki reaktor, često zamjenjujući ili dopunjujući konvencionalne sustave.

• Nadogradnja i nadogradnja: Jedna od najčešćih aplikacija za MBBR je u nadogradnja postojećih uređaja za pročišćavanje otpadnih voda . Jednostavnim dodavanjem nosača postojećem spremniku s aktivnim muljem, kapacitet postrojenja može se značajno povećati bez potrebe za dodatnim spremnicima, što ga čini isplativim rješenjem za objekte koji se suočavaju sa strožim ograničenjima ispuštanja ili rastom stanovništva.

IFAS aplikacije

IFAS tehnologija ističe se u situacijama kada postrojenje treba značajno poboljšati performanse, posebno za uklanjanje hranjivih tvari , ali ne može proširiti svoj fizički otisak.

• Uklanjanje hranjivih tvari: Ovo je nedvojbeno najjača aplikacija za IFAS. Stabilna biomasa na mediju pruža pouzdano okruženje za nitrificirajuće bakterije (koji pretvaraju amonijak u nitrat) i denitrificirajuće bakterije (koji pretvaraju nitrat u plinoviti dušik). To omogućuje biljkama da dosljedno zadovoljavaju stroge granice dušika i fosfora.

• Nadogradnja postojećih sustava aktivnog mulja: Slično MBBR-u, IFAS je savršeno rješenje za nadogradnja postojećih postrojenja za aktivni mulj . Dodavanjem medija u bazene za prozračivanje, kapacitet sustava može se proširiti, poboljšavajući kvalitetu otpadnih voda i omogućavajući veće brzine protoka bez izgradnje novih reaktora. To je osobito vrijedno za zastarjelu infrastrukturu.

• Obrada kombiniranog kanalizacijskog preljeva (CSO): IFAS sustavi mogu se dizajnirati za rukovanje visokim, naglim protokom tipičnim za organizacije civilnog društva, pružajući učinkovito i kompaktno rješenje za liječenje ovih valova prije pražnjenja.

Čimbenici koje treba uzeti u obzir pri odabiru

Odabir između MBBR-a i IFAS-a nije odluka koja odgovara svima. Optimalna tehnologija uvelike ovisi o specifičnim karakteristikama i zahtjevima vašeg projekta. Ovdje su ključni čimbenici koje morate uzeti u obzir prije donošenja konačne odluke.

1. Karakteristike otpadnih voda

• Vrsta i koncentracija onečišćujućih tvari: Vrsta i koncentracija onečišćujućih tvari (npr. BPK, KPK, dušik, fosfor) primarno su razmatranje.

  • MBBR vrlo je učinkovit za aplikacije s fokusom na BPK i uklanjanje KPK . Odličan je i za nitrifikacija ali može biti manje učinkovit za istovremeno uklanjanje hranjivih tvari od IFAS-a.

  • IFAS je li vrhunski izbor za projekte koji zahtijevaju poboljšanje uklanjanje hranjivih tvari (dušik i fosfor) , posebno kada se radi o otpadnim vodama s niskim udjelom ugljika koje otežavaju razvoj nitrificirajućih bakterija.

2. Ciljevi liječenja

• Potrebna kvaliteta efluenta: To je možda najvažniji faktor.

  • Ako je vaš cilj zadovoljiti standardna ograničenja otpadnih voda za BPK i TSS s fokusom na jednostavan, robustan rad, MBBR je jak kandidat.

  • Ako trebate zadovoljiti stroge standarde otpadnih voda za ukupni dušik i ukupni fosfor , IFAS često je pouzdaniji i učinkovitiji izbor zbog svog sustava dvostruke biomase.

3. Dostupnost prostora

• Ograničenja otiska: Fizički prostor dostupan postrojenju za pročišćavanje može biti odlučujući faktor.

  • MBBR sustavi općenito imaju a manji otisak od IFAS-a za isti kapacitet tretmana, što ih čini idealnim za mjesta s ograničenim prostorom.

  • IFAS zahtijeva veći otisak od MBBR-a jer još uvijek treba sekundarni pročistač i druge komponente aktivnog mulja, iako je još uvijek kompaktniji od konvencionalnog postrojenja za aktivni mulj.

4. Proračun

• Početni naspram operativnih troškova: Ocijenite i kapitalne izdatke i dugoročne operativne troškove.

  • MBBR sustavi često imaju a niži početni trošak i jednostavniji rad, što u prijevodu znači niže operativne troškove (npr., manje snage za pumpanje i bez rukovanja muljem).

  • IFAS ima viši početni trošak zbog svoje složenije infrastrukture (razdjelnici, pumpe za povratni mulj) i može imati veće operativne troškove, ali to se može nadoknaditi njegovim vrhunskim performansama.

5. Operativna stručnost

• Dostupnost kvalificiranog osoblja: Razmotrite razinu stručnosti potrebnu za rad i održavanje sustava.

  • MBBR to je relativno jednostavan sustav za rad, što ga čini prikladnim za pogone s ograničenim osobljem ili manje iskusnim osobljem.

  • IFAS zahtijeva višu razinu operativne stručnosti za upravljanje i suspendiranim muljem i pričvršćenim biofilmom, uključujući probleme poput filamentoznog rasta i taloženja mulja.

Preporučiti

MBBR idealan je izbor kada su jednostavnost, mali otisak i robusna izvedba glavni prioriteti. To je vrlo učinkovit sustav za opće uklanjanje BPK/KPK i može biti isplativo rješenje za nadogradnju kapaciteta postrojenja bez složenih izmjena.

IFAS , s druge strane, je li tehnologija koja se koristi kada se poboljšaju performanse, posebno za uklanjanje hranjivih tvari , ne može se pregovarati. Njegov hibridni dizajn iskorištava snagu procesa aktivnog mulja i fiksnog filma kako bi se postigla vrhunska kvaliteta otpadnih voda, što ga čini moćnim rješenjem za postrojenja sa strogim ekološkim propisima.