ALMA BIO MBBR – Moving Bed Biofilm Reactor voor de afbraak van COD, ammonium en stikstof
Een MBBR-installatie laten ontwerpen:
Maksim Neubauer
Hoofd Internationale Projectontwikkeling
Wat is een MBBR-reactor?
Een MBBR-reactor (Moving Bed Biofilm Reactor) is een biologisch proces voor afvalwaterzuivering, waarbij micro-organismen als biofilm op vrij bewegende kunststofdragers groeien. Deze zogenaamde dragers of groeikernen bewegen zich continu in de reactor en bieden een groot, beschermd oppervlak voor de actieve biomassa.
Hierdoor kan, in verhouding tot het reactorvolume, een hoge hoeveelheid biologisch actieve biomassa worden vastgehouden. Het MBBR-proces is zowel geschikt voor de biologische afbraak van organische koolstofverbindingen als voor de nitrificatie en – bij juiste procesvoering – de denitrificatie.
De biofilmtechnologie is met name geschikt voor industrieel afvalwater met schommelende toevoerbelasting, piekbelastingen of een beperkte opstellingsruimte .
Een MBBR-reactor is een biologische afvalwaterzuiveringsinstallatie waarbij micro-organismen op vrij bewegelijke kunststofdragers groeien en organische verontreinigingen en stikstofverbindingen biologisch afbreken.
Hoe werkt de ALMA BIO MBBR?
Bij het ALMA BIO MBBR-systeem wordt het industriële afvalwater in meerdere biologische processtappen gezuiverd. De biomassa die op de dragers groeit, zorgt daarbij voor de afbraak van organische verontreinigingen en – afhankelijk van het ontwerp – voor de stikstofverwijdering.
Afvalwater toevoeren
Het voorbehandelde industriële afvalwater wordt continu of afhankelijk van de belasting naar de MBBR-reactor geleid.
Biofilm op de dragers
Micro-organismen hechten zich vast aan de kunststofdragers en vormen daar een stabiele, biologisch actieve biofilm.
Carrier goed door elkaar mengen
In aërobe reactiestappen zorgt de beluchting tegelijkertijd voor de zuurstoftoevoer en de continue beweging van de biofilm.
CSB en BSB verlagen
Biologisch beschikbare koolstofverbindingen worden door de micro-organismen omgezet, waardoor de organische COD- en BOD-belasting wordt verminderd.
Ammonium nitrificeren
Bij een geschikte opzet zetten nitrificerende micro-organismen ammonium onder aërobe omstandigheden om in nitraat.
Stikstof verminderen
In voorafgaande of daaropvolgende anoxische zones kan nitraat biologisch worden gedenitrificeerd, waardoor het totale stikstofgehalte wordt verlaagd.
Biomassa afscheiden
Overtollige biomassa wordt afgevoerd en, afhankelijk van het installatieconcept, via een geschikte vaste-stofafscheiding gescheiden van het biologisch gezuiverde afvalwater.
Voordelen van het MBBR-proces
De combinatie van biomassa die stevig op de dragers groeit en vrij bewegende biofilmlichamen maakt een compacte, flexibele en belastbare biologische afvalwaterzuivering mogelijk.
Hoge biologische activiteit
De dragers bieden een groot beschermd oppervlak voor de biofilm en maken daardoor een hoge concentratie van biologisch actieve biomassa in de reactor mogelijk.
Stabiel bij schokbelasting
De biomassa die zich op de groeikernen heeft gevormd, blijft in het systeem en draagt bij aan een robuuste werking bij schommelende CSB- en hydraulische belastingen.
Compact ontwerp
Dankzij de hoge biomassadichtheid kunnen MBBR-systemen voor talrijke toepassingen worden gerealiseerd met een relatief klein reactorvolume en een beperkte benodigde ruimte.
CSB- en stikstofafbraak
Afhankelijk van de configuratie van de reactor kunnen organische verontreinigingen, ammonium en totaal stikstof worden afgebroken in verschillende biologische fasen.
Bestaande installaties kunnen achteraf worden uitgerust
MBBR-trappen kunnen worden geïntegreerd in bestaande zuiveringsinstallaties om de capaciteit te vergroten, het proces te stabiliseren of de biologische prestaties te verbeteren.
Flexibele uitvoeringen
Van een compacte PE-/PP-reactor via roestvrij staal tot een betonbassin met groot volume of een containerinstallatie: de bouwvorm kan worden aangepast aan de doorvoercapaciteit en de locatie.
Referenties: aërobe biologische afvalwaterzuivering
Suikerindustrie, Pemuco, Chili
Nitrificatie en denitrificatie met geïntegreerde ontgassing en sedimentatie voor een afvalwaterdebiet van 120 m³/u.
Abraham Benelux S.A., België
Compacte biologische afvalwaterzuiveringsinstallatie in containeruitvoering voor 35 m³/d.
Papierfabriek, Zuid-Duitsland
Verwijdering van biologisch moeilijk afbreekbaar BZV door middel van biofiltratie bij een debiet van 700 m³/u.
Suikerindustrie, Duitsland
Anaërobe behandeling en aërobe nabehandeling voor 220 m³/u afkomstig uit de suikerindustrie.
Zuivelfabriek, proceswater, Duitsland
Biofiltratie voor verdere verwijdering van chemisch zuurstofverbruik (CZV) in het waterhergebruikproces, ontworpen voor 600 m³/d.
Top Harvest Yanchang Coal, China
Biologische afvalwaterzuivering voor 1.500 m³/u met een voorafgeschakelde DAF-fase voor de voorbehandeling van raffinaderijafvalwater.
Drager en groeivlak – doorslaggevend voor het ontwerp van het MBBR-systeem
De keuze van de dragers of biofilmdragers vormt een centraal onderdeel van het procestechnische ontwerp van een MBBR-reactor. Afhankelijk van de afvalwaterbelasting, het zuiveringsdoel en het biologische proces worden verschillende dragergeometrieën en specifieke biofilmoppervlakken toegepast.
Bij het ALMA BIO MBBR-systeem wordt de geometrie van de dragers niet gekozen volgens een algemene norm, maar op basis van de daadwerkelijke biologische belasting en het gewenste zuiveringsdoel.
CSB-, BSB- en ammoniumladingen vormen de basis voor de benodigde biologische capaciteit.
De geometrie en het specifieke oppervlak worden afgestemd op het afvalwater, het biofilmproces en de reactoromstandigheden.
Niet de maximale nominale oppervlakte is doorslaggevend, maar het oppervlak dat onder reële omstandigheden biologisch benutbaar is.
Welke factoren zijn bepalend voor het ontwerp van de carrier?
- Organische COD- en BOD-belasting
- ammoniumbelasting
- Gewenste nitrificatiecapaciteit
- Afvalwatertemperatuur
- Zuurstofbehoefte
- Samenstelling van het afvalwater
- Mogelijke remmende factoren
- Beschikbaar reactoroppervlak
- Gewenste veiligheidsreserves
Een zo groot mogelijk nominaal drageroppervlak is niet automatisch de beste oplossing. Het is van doorslaggevend belang welk groeivlak onder de werkelijke procesomstandigheden voldoende wordt doorstroomd en betrouwbaar wordt voorzien van zuurstof, substraat en voedingsstoffen.
Afbraak van CSB, ammonium en stikstof met MBBR
Door de gerichte combinatie van aërobe en anoxische biofilmstadia kan de ALMA BIO MBBR zowel worden ingezet voor de vermindering van organische verontreiniging als voor de biologische stikstofbehandeling.
Afbraak van CSB en BSB
Heterotrofe micro-organismen in de biofilm breken biologisch beschikbare organische koolstofverbindingen af. Hierdoor worden het chemisch zuurstofverbruiksgetal (CSB) en het biologisch zuurstofverbruiksgetal (BSB) verlaagd en worden de daaropvolgende zuiveringsfasen ontlast.
Nitrificatie
Nitrificerende micro-organismen zetten ammonium onder aërobe omstandigheden eerst om in nitriet en vervolgens in nitraat. De biofilm zorgt er daarbij voor dat de langzaam groeiende nitrifierende micro-organismen in de reactor blijven.
Denitrificatie
Voor een verdere stikstofverwijdering kunnen anoxische MBBR-fasen worden ingebouwd. Daar wordt nitraat biologisch omgezet in elementaire stikstof.
Wanneer is een MBBR-reactor bijzonder geschikt?
MBBR-systemen zijn bijzonder geschikt voor industriële afvalwatertoepassingen waarbij een compacte biofilmfase, hoge processtabiliteit en een flexibele aanpassing aan wisselende belasting vereist zijn.
Een MBBR is met name interessant wanneer een robuuste biofilmfase met een hoge biomassadichtheid vereist is en de biologische behandeling tegelijkertijd zo stabiel mogelijk moet blijven bij hydraulische of organische piekbelastingen.
MBBR of actief slib – wat zijn de verschillen?
Bij beide methoden worden micro-organismen gebruikt voor de biologische afvalwaterzuivering. Het belangrijkste verschil zit hem in de manier waarop de actieve biomassa in de reactor wordt vastgehouden.
| Criterium | MBBR | Klassiek actiefslibproces |
|---|---|---|
| biomassa | Voornamelijk als biofilm op dragers | Overwegend vrij zwevend |
| Biomassavangst | Via de drager in de reactor | Over teruggespoeld slib |
| Schokbelastingen | Hoge procesrobuustheid | Meer afhankelijk van de slibhoogte en de terugvoer |
| Benodigde ruimte | Vaak compact | Vaak zijn grotere bassinvolumes nodig |
| Uitbreidbaarheid | Carrier of extra biofilmtrappen mogelijk | Vaak zijn extra bassins nodig |
| Nitrificatie | Zeer goed uitvoerbaar | Ook goed uitvoerbaar |
| Achteraf inbouwen | Zeer geschikt voor uitbreidingsprojecten | Vaak omvangrijkere bouwkundige maatregelen |
Een MBBR onderscheidt zich van het klassieke actiefslibproces vooral doordat een aanzienlijk deel van de micro-organismen als biofilm op vrij beweegbare kunststofdragers in de reactor wordt vastgehouden.
MBBR of MBR – wat is het verschil?
MBBR en MBR worden vaak door elkaar gehaald, maar verschillen met name wat betreft de retentie van biomassa en de afscheiding van vaste stoffen.
MBBR
Bij de Moving Bed Biofilm Reactor groeit de biomassa voornamelijk als biofilm op beweegbare dragers. Overtollige biomassa wordt uit de reactor afgevoerd en vervolgens via een afzonderlijke vaste-stofafscheiding gescheiden van het behandelde afvalwater.
MBR
Bij de membraanbioreactor wordt de biologische zuivering gecombineerd met membraanfiltratie. Het membraan houdt biomassa en vaste stoffen tegen en zorgt zo voor een vrijwel vaste-stofvrije afvoer.
Een MBR is met name geschikt wanneer zeer hoge zuiveringskwaliteiten of een verdergaande waterhergebruik vereist zijn. Een MBBR is daarentegen vooral interessant wanneer de nadruk ligt op een robuuste, compacte en belastbare biologische hoofdtrap in de voorgrond staat.
Geautomatiseerde procesbesturing van de ALMA BIO MBBR
De biologische prestaties van een MBBR hangen in belangrijke mate af van de zuurstoftoevoer, de hydraulische belasting en de organische belasting. De ALMA BIO MBBR kan daarom worden uitgerust met een belastingsafhankelijke procesregeling.
Debietmeting
De huidige afvalwaterstroom vormt een essentiële basis voor de hydraulische regeling en de beoordeling van de belasting van de installatie.
Zuurstofmeting
De zuurstofconcentratie wordt continu bewaakt en kan worden gebruikt om de beluchting aan de behoefte aan te passen .
Geïntegreerde CSB-meting
Een continue of geautomatiseerde CSB-meting maakt een betere beoordeling mogelijk van de werkelijke organische belasting van het binnenstromende water.
Automatische ventilatieregeling
De luchttoevoer kan op basis van de actuele proceswaarden worden aangepast aan de biologische belasting en de zuurstofbehoefte.
Procesgegevens & trendanalyse
Meetwaarden en bedrijfsstatussen kunnen worden weergegeven, geanalyseerd en gebruikt voor de voortdurende optimalisatie van het biologische proces.
Een MBBR-installatie laten ontwerpen:
Maksim Neubauer
Hoofd Internationale Projectontwikkeling
Technische uitvoering van de ALMA BIO MBBR
De ALMA BIO MBBR wordt per project aangepast aan de hydraulische capaciteit, de biologische belasting, de reinigingsdoelstelling en de bestaande infrastructuur . Het ontwerp van de reactor, de dragers, de beluchting en de automatisering worden daarbij gezamenlijk bepaald.
| Parameters | Uitvoering |
|---|---|
| Procedure | Biofilmreactor met bewegend bed |
| Hydraulisch vermogen | 20–5.000 m³/u |
| Oppervlakte voor de groei van carrier-materialen | ca. 50–750 m²/m³ |
| Keuze van de vervoerder | Afhankelijk van het project, op basis van de afvalwaterbelasting en het zuiveringsdoel |
| Reactorontwerp | Beton, roestvrij staal, PE/PP of containers |
| Biologische doelstellingen | Afbraak van CSB/BSB, afbraak van ammonium en stikstofverwijdering |
| Ventilatie | Projectspecifiek ontworpen ventilatiesystemen |
| Meting | Debiet, zuurstof en geïntegreerde COD-meting |
| Automatisering | Belastingafhankelijke procesregeling |
| Systeemintegratie | Nieuwe en bestaande installaties |
Typische industriële toepassingen
De ALMA BIO MBBR is geschikt voor verschillende soorten industrieel afvalwater met biologisch afbreekbare organische verontreinigingen, evenals voor toepassingen waarbij nitrificatie en stikstofverwijdering vereist zijn.
Voedselindustrie
Behandeling van organisch verontreinigd productieafvalwater met schommelende CSB- en BSB-beladingen.
Drankenindustrie & brouwerijen
Biologische afbraak van gemakkelijk beschikbare organische verontreinigingen en verdere stikstofbehandeling.
Zuivelfabrieken
Behandeling van productieafvalwater met een hoge organische belasting en sterke schommelingen in de productie.
Chemische industrie
Biologische behandeling van geschikte biologisch afbreekbare deelstromen na een afgestemde voorbehandeling.
Farmaceutische en cosmetische industrie
Biofilmtrappen voor de vermindering van biologisch afbreekbare organische verontreinigingen en stikstofverbindingen.
Recycling en afvalverwerking
Biologische nabehandeling van chemisch-fysisch voorbehandeld industrieel afvalwater.
Welke gegevens hebben we nodig voor het ontwerp van het MBBR-systeem?
Voor een degelijk eerste ontwerp hebben we gegevens nodig over de hydraulische belasting, de organische belasting, de stikstofbelasting en over de gewenste afvoerwaarden en de aanwezige locatieomstandigheden.
Belangrijke gegevens voor het eerste ontwerp
- Gemiddelde en maximale volumestroom
- CSB en BSB
- Opgeloste en totale CSB
- Ammoniumstikstof
- Stikstof totaal
- Fosfor
- pH-waarde
- Afvalwatertemperatuur
- Vastestofgehalte
- Openingstijden
- Dag- en weekprofielen
- Piekbelastingen
- Bestaande voorbehandeling
- Gewenste uitgangswaarden
- Bestaande badkuipen of beschikbare opstellocatie
- Bekende remmende stoffen of schadelijke stoffen
Op basis van uw afvalwateranalyse en de gewenste afvoerwaarden bepalen wij het reactenvolume, het type drager, de benodigde hoeveelheid drager, de zuurstofbehoefte en de geschikte installatieconfiguratie.
Foto's van aërobe afvalwaterzuiveringsinstallaties
Veelgestelde vragen - ALMA BIO MBBR-reactor met zwevend bed
Wat betekent MBBR?
MBBR staat voor Moving Bed Biofilm Reactor. Hierbij groeien micro-organismen als biofilm op vrij bewegende kunststofdragers in de reactor. De dragers bieden een groot, beschermd oppervlak voor de biomassa en maken zo een compacte biologische afvalwaterzuivering mogelijk.
Welke voordelen biedt een MBBR bij schommelende afvalwaterbelastingen?
De biomassa die op de dragers groeit, blijft permanent in de reactor aanwezig en wordt niet bij elke hydraulische schommeling uit het systeem afgevoerd. Hierdoor kan een MBBR relatief robuust reageren op schommelingen in de COD-, BOD- of ammoniumbelasting, evenals op typische productiepieken.
Kan een MBBR worden gebruikt voor de nitrificatie van ammonium?
Ja. Bij een geschikte ontwerpkeuze kunnen nitrificerende micro-organismen zich op de dragers vestigen en onder aërobe omstandigheden ammonium tot nitraat oxideren. De vereiste ontwerpkeuze voor de reactor en de dragers hangt met name af van de ammoniumbelasting, de temperatuur, de zuurstoftoevoer en de vereiste afvoerwaarde.
Kan een bestaande biologische zuiveringsinstallatie achteraf worden uitgerust met MBBR?
Ja. De MBBR-technologie is bijzonder geschikt voor het uitbreiden van de capaciteit en het verbeteren van de prestaties van bestaande biologische afvalwaterzuiveringsinstallaties. Afhankelijk van de bestaande geometrie van de bassins kunnen dragers, opvangsystemen en beluchting worden toegevoegd of kunnen extra MBBR-reactoren worden geïnstalleerd.
Heeft een MBBR slibrestitutie nodig?
Bij een klassieke MBBR is voor de biofilm die op de dragers groeit geen terugvoer van slib nodig, zoals bij het klassieke actiefslibproces. De uit de biofilm losgekomen en nieuw gevormde biomassa moet echter via een geschikte afscheiding van vaste stoffen uit het gezuiverde afvalwater worden verwijderd.
Hoe lang duurt het om een MBBR-reactor in bedrijf te stellen?
De biologische inbedrijfstelling is projectspecifiek en hangt onder andere af van de samenstelling van het afvalwater, de temperatuur, de aanwezige inzaaibiomassa en de beoogde belasting. De organische belasting wordt doorgaans stapsgewijs verhoogd, terwijl de actieve biofilm zich op de dragers ontwikkelt en stabiliseert.
Voor welk industrieel afvalwater is een MBBR geschikt?
MBBR-installaties zijn met name geschikt voor biologisch afbreekbaar industrieel afvalwater afkomstig uit bijvoorbeeld voedsel-, dranken-, zuivel-, chemische, farmaceutische, cosmetische of recyclingprocessen. Voorafgaand aan het ontwerp wordt gecontroleerd of het afvalwater voldoende biologisch afbreekbaar is en of remmende of toxische stoffen een voorbehandeling noodzakelijk maken.
Onze reactoren voor de aërobe afvalwaterzuivering
ALMA BHU BIO
Het ALMA BHU BIO-systeem combineert nitrificatie, denitrificatie en sedimentatie met biomassa-terugvoer om de omzettingssnelheden te verhogen.
ALMA BIO BBI
Het ALMA BIO BBI-systeem wordt gekenmerkt door zijn geïntegreerde sedimenter, waardoor het extreem ruimtebesparend is vergeleken met vergelijkbare systemen.
ALMA BAF
Bij biologisch geactiveerde filtratie (BAF) worden sessiele micro-organismen gebruikt om organische verbindingen (BZV, CZV) en stikstof uit afvalwater te verwijderen.
ALMA BIO MBBR
Biologische afvalwaterzuivering met vrij bewegende biofilmdragers voor een efficiënte afbraak van koolstof- en stikstofverbindingen.
ALMA BIO SBR
Een sequentieel werkende bioreactor met in de tijd gescheiden fasen voor biologische zuivering, bezinking en afvoer van helder water.
ALMA BHU BIO DEA
Biologisch deammonificatieproces voor energiezuinige stikstofverwijdering uit afvalwater met een hoog ammoniumgehalte, waarbij weinig zuurstof nodig is.
ALMA BIO Compact MBBR
MBBR-installatie in containeruitvoering voor de biologische afvalwaterzuivering, met een hoge capaciteit per oppervlakte-eenheid en snelle integratie in het bedrijfsproces.
ALMA BioFil Compact
Onze compacte biologisch geactiveerde filtratie in tankontwerp, uitgerust met speciale groeilichamen voor effectieve biomassagroei.
ALMA BIO MBR
Membraanbioreactor met ondergedompelde plaatmodules of een extern geplaatste ultrafiltratie-eenheid in een robuuste buismoduleconstructie.
Een MBBR-installatie laten ontwerpen:
Maksim Neubauer
Hoofd Internationale Projectontwikkeling