MBR membrane: vrste, materijali, primjena i prednosti

Membranski bioreaktori (MBR) vrsta su sustava za pročišćavanje otpadnih voda koji kombinira biološku obradu s membranskom filtracijom. MBR se sve više koriste za različite primjene, uključujući pročišćavanje komunalnih otpadnih voda, pročišćavanje industrijskih otpadnih voda i ponovnu upotrebu vode.

Vrste i materijali MBR membrana

MBR membrane su ključna komponenta MBR sustava. Oni su odgovorni za odvajanje pročišćene vode od miješane tekućine u MBR procesu. Postoje dvije glavne vrste MBR membrana:

Organske membrane: Ovo su najčešći tip MBR membrana. Izrađeni su od polimera kao što su poliviniliden fluorid (PVDF), polipropilen (PP) i polisulfon (PSf). Organske membrane su relativno jeftine i imaju dobre performanse.

Anorganske membrane: Ove su membrane izrađene od materijala kao što su keramika i metal. Anorganske membrane su skuplje od organskih, ali su izdržljivije i imaju dulji vijek trajanja.

Vrste organskih MBR membrana

Poliviniliden fluorid (PVDF): PVDF je popularan izbor za MBR membrane zbog svoje izvrsne kemijske otpornosti, visoke čistoće, toplinske i mehaničke čvrstoće i dobrih električnih izolacijskih svojstava. To je visokoučinkoviti termoplastični fluoropolimer, što znači da se radi o plastici koja se sastoji od monomera fluora.

Polipropilen (PP): PP je još jedna isplativa opcija s dobrom kemijskom otpornošću. To je termoplastični polimer koji se koristi u raznim primjenama, uključujući pakiranje, tekstil i automobilske dijelove.

Polisulfon (PSf): PSf nudi dobre performanse i izdržljivost, ali može biti skuplji od PVDF-a. To je termoplastični polimer koji se koristi u raznim primjenama, uključujući medicinske uređaje, ambalažu za hranu i piće i membrane za filtriranje vode.

Vrste anorganskih MBR membrana

Keramičke membrane: Keramičke membrane izrađene su od materijala kao što su aluminijev oksid, cirkonij i titan. Vrlo su izdržljive i otporne na kemikalije, ali su i najskuplja vrsta MBR membrane.

Metalne membrane: Metalne membrane izrađene su od materijala kao što su nehrđajući čelik i titan. Također su vrlo izdržljive i otporne na kemikalije, ali su skuplje od keramičkih membrana.

Sastav MBR procesa

MBR sustavi obično se sastoje od sljedećih komponenti:

Membranski spremnik: Membranski spremnik je mjesto gdje su smještene MBR membrane.

Spremnik za miješanu tekućinu: Spremnik za miješanu tekućinu je mjesto gdje se odvija proces biološke obrade.

Pumpa za povrat mulja: Pumpa za povrat mulja koristi se za vraćanje mulja iz membranskog spremnika u spremnik za miješanu tekućinu.

Permeatna pumpa: Permeatna pumpa se koristi za pumpanje pročišćene vode iz membranskog spremnika.

MBR aplikacije

MBR-ovi se koriste za različite primjene, uključujući:

Pročišćavanje komunalnih otpadnih voda: MBR se mogu koristiti za pročišćavanje komunalnih otpadnih voda kako bi se proizvela visokokvalitetna otpadna voda koja se može ispuštati u okoliš ili ponovno upotrijebiti.

Pročišćavanje industrijskih otpadnih voda: MBR se mogu koristiti za pročišćavanje industrijskih otpadnih voda iz raznih industrija, uključujući prehrambenu i industrijsku, tekstilnu i kemijsku.

Ponovno korištenje vode: MBR-ovi se mogu koristiti za proizvodnju visokokvalitetne vode koja se može ponovno koristiti u različite svrhe, kao što su navodnjavanje, ispiranje zahodskih školjki i industrijsko hlađenje.

Prednosti MBR-ova

MBR-ovi nude brojne prednosti u odnosu na tradicionalne sustave za pročišćavanje otpadnih voda, uključujući:

Otpadne vode visoke kvalitete: MBR-ovi proizvode otpadne vode visoke kvalitete koje se mogu ispustiti u okoliš ili ponovno upotrijebiti.

Mali otisak: MBR-ovi imaju mali otisak, što ih čini idealnim za korištenje u prostorno ograničenim područjima.

Niska potrošnja energije: MBR-ovi imaju nisku potrošnju energije, što ih čini energetski učinkovitom opcijom za pročišćavanje otpadnih voda.

Jednostavno rukovanje: MBR-ovima je jednostavno rukovati i održavati ih.

Konfiguracije MBR membrane

MBR membrane dostupne su u različitim konfiguracijama, uključujući:

Membrane od šupljih vlakana: Ovo su najčešći tip konfiguracije MBR membrane. Sastoje se od snopa šupljih vlakana koji su na jednom kraju zapečaćeni. Otpadna voda teče kroz unutrašnjost vlakana, a pročišćena voda skuplja se s vanjske strane vlakana.

Ravne membrane: Ove membrane se sastoje od ravnih listova materijala. Otpadna voda teče preko površine membrana, a pročišćena voda skuplja se s druge strane membrana.

Spiralno namotane membrane: Ove membrane se sastoje od spiralno namotane konfiguracije. Otpadna voda teče između dva sloja membranskog materijala, a pročišćena voda skuplja se iz kanala permeata.

Veličine pora MBR membrane

MBR membrane dostupne su s različitim veličinama pora, uključujući:

Mikrofiltracija (MF): MF membrane imaju veličinu pora obično u rasponu od 0,1 do 10 mikrometara. Učinkoviti su u uklanjanju suspendiranih krutih tvari i nekih bakterija, ali možda nisu prikladni za sve primjene koje zahtijevaju visoku kvalitetu otpadnih voda.

Ultrafiltracija (UF): UF membrane, koje se obično koriste u MBR aplikacijama, imaju užu veličinu pora od 0,01 do 0,1 mikrometara. Oni mogu ukloniti ne samo suspendirane krutine i bakterije, već i makromolekule, viruse i koloide, što rezultira kvalitetnijim otpadnim vodama prikladnim za ponovnu upotrebu ili ispuštanje uz strože propise.

Prednosti keramičkih MBR membrana

Kao što je ranije spomenuto, keramičke membrane su vrsta anorganske MBR membrane poznate po:

Visoka izdržljivost i kemijska otpornost: mogu izdržati oštra okruženja sa širokim rasponom pH (pH 0-14), visokim tlakom (do 10 MPa) i povišenim temperaturama (do 350°C). To ih čini prikladnima za obradu industrijskih otpadnih voda visoke koncentracije koje sadrže jake kemikalije.

Visok protok i manja potrošnja energije: Keramičke membrane često pokazuju veće brzine protoka permeata (fluks) u usporedbi s nekim organskim membranama. To znači potencijalno manju potrošnju energije za postizanje željenog kapaciteta obrade.

Odabir prave MBR membrane

Odabir najprikladnije MBR membrane ovisi o nekoliko čimbenika, uključujući:

Vrsta otpadne vode: Specifične karakteristike otpadne vode koja se pročišćava, kao što je njen sastav, sadržaj suspendiranih krutih tvari i prisutnost zagađivača, utjecat će na veličinu pora i zahtjeve za materijalom.

Željena kvaliteta efluenta: Potrebna razina kvalitete efluenta za ponovnu upotrebu ili ispuštanje odredit će odgovarajuću veličinu pora i potencijalno materijal membrane.

Operativni troškovi sustava: Organske membrane kao što su PVDF i PP nude ravnotežu između cijene i performansi, dok keramičke membrane pružaju vrhunsku izdržljivost za zahtjevne primjene, ali imaju veću početnu investiciju.

Životni vijek projekta: Treba uzeti u obzir očekivani vijek trajanja MBR sustava, pri čemu keramičke membrane često traju dulje od organskih membrana.