ALMA BIO MBBR – reaktor z ruchomym złożem biofilmowym do rozkładu ChZT, amonu i azotu
Zlecenie zaprojektowania instalacji MBBR:
Maksim Neubauer
Kierownik ds. rozwoju projektów międzynarodowych
Czym jest reaktor MBBR?
Reaktor MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) stanowi biologiczną metodę oczyszczania ścieków, w której mikroorganizmy rozwijają się w postaci biofilmu na swobodnie poruszających się nośnikach z tworzywa sztucznego. Te tak zwane nośniki lub elementy nośne poruszają się w sposób ciągły w reaktorze i zapewniają dużą, chronioną powierzchnię dla aktywnej biomasy.
Dzięki temu możliwe jest utrzymanie, w stosunku do objętości reaktora, dużej ilości biologicznie aktywnej biomasy. Proces MBBR nadaje się zarówno do biologicznego rozkładu organicznych związków węgla, jak i do nitryfikacji oraz – przy odpowiednim prowadzeniu procesu – do denitryfikacji.
Technologia biofilmowa nadaje się w szczególności do oczyszczania ścieków przemysłowych, charakteryzujących się zmiennym obciążeniem na wlocie, obciążeniami szczytowymi lub ograniczoną powierzchnią instalacyjną .
Reaktor MBBR to biologiczna instalacja do oczyszczania ścieków, w której mikroorganizmy rozwijają się na swobodnie poruszających się nośnikach z tworzywa sztucznego i ulegają biologicznemu rozkładowi zanieczyszczeń organicznych oraz związków azotu.
Jak działa system ALMA BIO MBBR?
W systemie ALMA BIO MBBR ścieki przemysłowe są oczyszczane w kilku etapach procesu biologicznego. Biomasa rozwijająca się na nośnikach odpowiada przy tym za rozkład zanieczyszczeń organicznych, a także – w zależności od projektu – za usuwanie azotu.
Doprowadzić ścieki
Wstępnie oczyszczone ścieki przemysłowe są doprowadzane do reaktora MBBR w trybie ciągłym lub w zależności od obciążenia.
Biofilm na nośnikach
Mikroorganizmy osiedlają się na nośnikach z tworzyw sztucznych i tworzą tam stabilną, biologicznie aktywną warstwę biofilmową.
Wymieszać nośniki
W stopniach reaktora tlenowego napowietrzanie zapewnia jednocześnie dostarczanie tlenu oraz ciągłe przemieszczanie się osadów biologicznych.
Obniżenie poziomu CSB i BSB
Związki węgla dostępne biologicznie są przetwarzane przez mikroorganizmy, co prowadzi do zmniejszenia zawartości organicznej CSB i BSB.
Nitryfikacja amonu
W odpowiednich warunkach mikroorganizmy nitryfikacyjne przekształcają amon w warunkach tlenowych w azotan.
Zmniejszenie zawartości azotu
W strefach beztlenowych znajdujących się przed lub za tym etapem można przeprowadzić biologiczną denitryfikację azotanów, a tym samym zmniejszyć zawartość azotu całkowitego.
Oddzielenie biomasy
Nadmiar biomasy jest odprowadzany i, w zależności od koncepcji instalacji, oddzielany od ścieków poddanych oczyszczaniu biologicznemu za pomocą odpowiedniego systemu oddzielania substancji stałych .
Zalety procesu MBBR
Połączenie biomasy rosnącej na nośnikach oraz swobodnie poruszających się ciał osadowych umożliwia kompaktowe, elastyczne i odporne na obciążenia biologiczne oczyszczanie ścieków.
Wysoka aktywność biologiczna
Nośniki zapewniają dużą, chronioną powierzchnię dla biofilmu, umożliwiając w ten sposób osiągnięcie wysokiego stężenia biologicznie aktywnej biomasy w reaktorze.
Odporny na obciążenia udarowe
Biomasa osadzona na nośnikach pozostaje w systemie i zapewnia stabilną pracę przy zmiennych obciążeniach CSB i hydraulicznych.
Kompaktowa konstrukcja
Dzięki dużej gęstości biomasy systemy MBBR mogą być wdrażane w przypadku wielu zastosowań przy stosunkowo niewielkiej objętości reaktora i niewielkich wymaganiach przestrzennych.
Rozkład CSB i azotu
W zależności od konfiguracji reaktora zanieczyszczenia organiczne, amoniak oraz azot całkowity można redukować za pomocą różnych etapów biologicznych.
Możliwość modernizacji istniejących instalacji
Stopnie MBBR można włączyć do istniejących oczyszczalni ścieków w celu zwiększenia wydajności, stabilizacji procesu lub poprawy wydajności biologicznej.
Elastyczne konstrukcje
Od kompaktowego reaktora z PE/PP, poprzez konstrukcje ze stali nierdzewnej, aż po zbiorniki betonowe o dużej pojemności lub instalacje kontenerowe – konstrukcję można dostosować do wydajności i lokalizacji.
Referencje dotyczące tlenowego biologicznego oczyszczania ścieków
Przemysł cukrowniczy, Pemuco, Chile
Nitryfikacja i denitryfikacja ze zintegrowanym odgazowaniem i sedymentacją dla przepływu objętościowego ścieków wynoszącego 120 m³/h.
Abraham Benelux S.A., Belgia
Kompaktowa biologiczna oczyszczalnia ścieków w konstrukcji kontenerowej o wydajności 35 m³/d.
Fabryka papieru, południowe Niemcy
Usuwanie trudno rozkładalnych biologicznie substancji CSB za pomocą biofiltracji przy przepływie objętościowym wynoszącym 700 m³/h.
Przemysł cukrowniczy, Niemcy
Oczyszczanie beztlenowe i oczyszczanie tlenowe o wydajności 220 m³/h z przemysłu cukrowniczego.
Mleczarnia, wody procesowe, Niemcy
Biofiltracja służąca do dalszej eliminacji ChZT w procesie ponownego wykorzystania wody, zaprojektowana dla wydajności 600 m³/dobę.
Top Harvest Yanchang Coal, Chiny
Biologiczne oczyszczanie ścieków o wydajności 1 500 m³/h z poprzedzającym etapem DAF służącym do wstępnego oczyszczania ścieków rafineryjnych.
Nośnik i powierzchnia osadowa – czynniki decydujące o wymiarowaniu systemu MBBR
Wybór nośników lub elementów osadowych stanowi kluczowy element technologicznego projektowania reaktora MBBR. W zależności od obciążenia ścieków, celu oczyszczania oraz procesu biologicznego stosuje się różne geometrie nośników oraz określone powierzchnie osadowe.
W przypadku systemu ALMA BIO MBBR geometria nośników nie jest dobierana zgodnie z ogólnym standardem, lecz w zależności od rzeczywistego obciążenia biologicznego oraz pożądanego celu oczyszczania.
Obciążenia CSB, BSB i amonowe stanowią podstawę dla wymaganej wydajności biologicznej.
Geometria i specyficzna powierzchnia osadu są dobierane odpowiednio do charakterystyki ścieków, procesu tworzenia się biofilmu oraz warunków panujących w reaktorze.
Decydujące znaczenie ma nie maksymalna powierzchnia nominalna, ale powierzchnia biologicznie dostępna w rzeczywistych warunkach.
Jakie czynniki mają wpływ na dobór nośnika?
- Zawartość substancji organicznych w CSB i BSB
- Zawartość amonu
- Pożądana wydajność nitryfikacji
- Temperatura ścieków
- Zapotrzebowanie na tlen
- Skład ścieków
- Potencjalne czynniki hamujące
- Dostępna powierzchnia reaktora
- Pożądane rezerwy bezpieczeństwa
Jak największa nominalna powierzchnia nośnika nie jest automatycznie lepszym rozwiązaniem. Decydujące znaczenie ma to, która powierzchnia osadu w rzeczywistych warunkach procesowych jest w wystarczającym stopniu przepływana i niezawodnie zaopatrywana w tlen, substrat oraz składniki odżywcze.
Rozkład CSB, amonu i azotu przy użyciu technologii MBBR
Dzięki celowemu połączeniu etapów aerobowych i beztlenowych w biofilmie system ALMA BIO MBBR może być wykorzystywany zarówno do redukcji zanieczyszczeń organicznych, jak i do biologicznego oczyszczania azotu.
Rozkład CSB i BSB
Mikroorganizmy heterotroficzne w biofilmie rozkładają biologicznie dostępne organiczne związki węgla. Dzięki temu obniżają się wartości CSB i BSB, co odciąża kolejne etapy oczyszczania.
Nitryfikacja
Mikroorganizmy nitryfikacyjne przekształcają amon w warunkach tlenowych najpierw w azotyn, a następnie w azotan. Biofilm sprzyja przy tym utrzymaniu się wolno rosnących mikroorganizmów nitryfikacyjnych w reaktorze.
Denitryfikacja
W celu dalszej eliminacji azotu można przewidzieć etapy MBBR w warunkach beztlenowych. W tym procesie azotany są redukowane biologicznie do azotu elementarnego.
W jakich przypadkach reaktor MBBR sprawdza się szczególnie dobrze?
Systemy MBBR nadają się szczególnie do przemysłowych zastosowań związanych z oczyszczaniem ścieków, w których wymagany jest kompaktowy etap biofilmu, wysoka stabilność procesu oraz elastyczne dostosowanie do zmiennych obciążeń.
System MBBR jest szczególnie interesujący w sytuacjach, w których wymagany jest wytrzymały etap biofilmu o dużej gęstości biomasy, a jednocześnie proces oczyszczania biologicznego powinien zachowywać się jak najbardziej stabilnie w obliczu szczytowych obciążeń hydraulicznych lub organicznych.
MBBR czy osad czynny – na czym polegają różnice?
W obu procesach wykorzystuje się mikroorganizmy do biologicznego oczyszczania ścieków. Istotna różnica polega na tym, w jaki sposób biomasa aktywna jest utrzymywana w reaktorze.
| Kryterium | MBBR | Klasyczny proces z osadem czynnym |
|---|---|---|
| biomasa | Głównie w postaci biofilmu na nośnikach | W większości w postaci zawiesiny swobodnej |
| Zatrzymywanie biomasy | Przez nośniki w reaktorze | O osadzie powrotnym |
| Obciążenia udarowe | Wysoka niezawodność procesu | W większym stopniu zależne od wieku osadu i recyrkulacji |
| Wymagana powierzchnia | Często kompaktowe | Często wymagana jest większa pojemność zbiorników |
| Możliwości rozbudowy | Możliwe zastosowanie nośników lub dodatkowych stopni biofilmu | Często konieczne jest zastosowanie dodatkowych zbiorników |
| Nitryfikacja | Bardzo łatwe do zrealizowania | Również łatwe do zrealizowania |
| Modernizacja | Doskonale nadaje się do projektów rozbudowy | Często są to bardziej zakrojone prace budowlane |
System MBBR różni się od klasycznego procesu z osadem czynnym przede wszystkim tym, że znaczna część mikroorganizmów utrzymywana jest w postaci biofilmu na swobodnie poruszających się nośnikach z tworzywa sztucznego w reaktorze.
MBBR czy MBR – na czym polega różnica?
Systemy MBBR i MBR są często mylone ze sobą, jednak różnią się one między sobą, zwłaszcza pod względem zatrzymywania biomasy oraz oddzielania cząstek stałych.
MBBR
W reaktorze z biofilmem na ruchomym złożu (Moving Bed Biofilm Reactor) biomasa rośnie głównie w postaci biofilmu na ruchomych nośnikach. Nadmiar biomasy jest odprowadzany z reaktora, a następnie oddzielany od oczyszczonych ścieków za pomocą oddzielnego systemu separacji substancji stałych.
MBR
W bioreaktorze membranowym oczyszczanie biologiczne jest połączeniem z filtracją membranową. Membrana zatrzymuje biomasę i cząstki stałe, umożliwiając w ten sposób uzyskanie odpływu niemal całkowicie wolnego od cząstek stałych.
System MBR sprawdza się szczególnie w sytuacjach, gdy wymagana jest bardzo wysoka jakość oczyszczania lub bardziej zaawansowane ponowne wykorzystanie wody. Z kolei system MBBR jest szczególnie interesujący, gdy priorytetem jest solidny, kompaktowy i odporny na obciążenia główny etap biologiczny.
Zautomatyzowane sterowanie procesem w systemie ALMA BIO MBBR
Wydajność biologiczna systemu MBBR zależy w znacznym stopniu od dopływu tlenu, obciążenia hydraulicznego oraz ładunku organicznego. W związku z tym system ALMA BIO MBBR może zostać wyposażony w system regulacji procesu zależny od obciążenia.
Pomiar przepływu
Aktualny przepływ ścieków stanowi podstawę kluczową dla sterowania hydraulicznego oraz oceny obciążenia instalacji.
Pomiar tlenu
Stężenie tlenu jest stale monitorowane i może być wykorzystywane do regulacji napowietrzania zgodnie z zapotrzebowaniem .
Zintegrowany pomiar CSB
Ciągły lub zautomatyzowany pomiar CSB umożliwia dokładniejszą ocenę rzeczywistego obciążenia organicznego na wlocie.
Automatyczna regulacja wentylacji
Dopływ powietrza można dostosować na podstawie aktualnych wartości procesowych do obciążenia biologicznego oraz zapotrzebowania na tlen.
Dane procesowe i analiza trendów
Wyniki pomiarów i stany pracy można wizualizować, analizować oraz wykorzystywać do bieżącej optymalizacji procesu biologicznego; .
Zlecenie zaprojektowania instalacji MBBR:
Maksim Neubauer
Kierownik ds. rozwoju projektów międzynarodowych
Konstrukcja techniczna systemu ALMA BIO MBBR
System ALMA BIO MBBR jest dostosowywany indywidualnie do danego projektu pod kątem wydajności hydraulicznej, obciążenia biologicznego, docelowego stopnia oczyszczania oraz istniejącej infrastruktury. Konstrukcja reaktora, nośniki, system napowietrzania oraz automatyka są przy tym projektowane wspólnie.
| Parametry | Wykonanie |
|---|---|
| Procedura | Reaktor z biofilmem o ruchomym złożu |
| Moc hydrauliczna | 20–5 000 m³/h |
| Powierzchnia do uprawy roślin okrywowych | ok. 50–750 m²/m³ |
| Wybór operatora | W zależności od konkretnego projektu, w oparciu o obciążenie ścieków i cel oczyszczania |
| Konstrukcja reaktora | Beton, stal nierdzewna, PE/PP lub kontener |
| Cele biologiczne | Rozkład CSB/BSB, rozkład amonu oraz eliminacja azotu |
| Wentylacja | Systemy wentylacyjne zaprojektowane specjalnie dla danego projektu |
| Pomiar | Przepływ, tlen oraz zintegrowany pomiar CSB |
| Automatyzacja | Sterowanie procesem w zależności od obciążenia |
| Integracja systemów | Instalacje nowe i istniejące |
Typowe zastosowania przemysłowe
System ALMA BIO MBBR nadaje się do różnych rodzajów ścieków przemysłowych, zawierających zanieczyszczenia organiczne ulegające biodegradacji, a także do zastosowań wymagających nitryfikacji oraz eliminacji azotu.
Przemysł spożywczy
Oczyszczanie ścieków produkcyjnych zawierających substancje organiczne, o zmiennym stężeniu CSB i BSB.
Przemysł napojowy i browary
Biologiczny rozkład łatwo dostępnych zanieczyszczeń organicznych oraz dalsze oczyszczanie azotu.
Mleczarnie
Oczyszczanie ścieków przemysłowych o wysokim stężeniu substancji organicznych oraz charakteryzujących się znacznymi wahaniami w produkcji.
Przemysł chemiczny
Oczyszczanie biologiczne odpowiednich strumieni odpadów ulegających biodegradacji po odpowiedniej obróbce wstępnej.
Przemysł farmaceutyczny i kosmetyczny
Stopnie biofilmowe służące do redukcji biodegradowalnych zanieczyszczeń organicznych oraz związków azotu.
Recykling i utylizacja
Biologiczne oczyszczanie końcowe ścieków przemysłowych, które zostały wcześniej poddane obróbce fizykochemicznej .
Jakie dane są nam potrzebne do zaprojektowania systemu MBBR?
Aby sporządzić rzetelny wstępny projekt, potrzebujemy danych dotyczących: obciążenia hydraulicznego, ładunku substancji organicznych, obciążenia azotem, a także pożądanych parametrów wypływu oraz istniejących warunków lokalnych.
Istotne dane niezbędne do wstępnego projektowania
- Średni i maksymalny przepływ objętościowy
- CSB i BSB
- CSB w roztworze i całkowity CSB
- Azot amonowy
- Azot całkowity
- Fosfor
- Wartość pH
- Temperatura ścieków
- Zawartość substancji stałych
- Godziny otwarcia
- Profile dzienne i tygodniowe
- Szczytowe obciążenia
- Dotychczasowe zabiegi przygotowawcze
- Żądane wartości przepływu
- Istniejące wanny lub dostępna powierzchnia montażowa
- Znane substancje hamujące lub szkodliwe
Na podstawie analizy Państwa ścieków oraz pożądanych parametrów odpływu określamy objętość reaktora, rodzaj nośnika, wymaganą ilość nośnika, zapotrzebowanie na tlen oraz odpowiednią konfigurację instalacji.
Zdjęcia aerobowych oczyszczalni ścieków
Najczęściej zadawane pytania – reaktor z zawieszonymi cząstkami ALMA BIO MBBR
Co oznacza skrót MBBR?
Skrót MBBR oznacza reaktor z ruchomym złożem biofilmowym (Moving Bed Biofilm Reactor). W reaktorze tym mikroorganizmy rozwijają się w postaci biofilmu na swobodnie poruszających się nośnikach z tworzywa sztucznego. Nośniki te zapewniają dużą, chronioną powierzchnię dla biomasy, umożliwiając w ten sposób kompaktowe biologiczne oczyszczanie ścieków.
Jakie zalety ma system MBBR w przypadku zmiennego obciążenia ściekowego?
Biomasa rozwijająca się na nośnikach pozostaje na stałe w reaktorze i nie jest usuwana z systemu przy każdej fluktuacji hydraulicznej. Dzięki temu system MBBR może stosunkowo stabilnie reagować na zmienne obciążenia CSB, BSB lub amonu, a także na typowe szczyty produkcyjne.
Czy system MBBR może być wykorzystywany do nitryfikacji amonu?
Tak. Przy odpowiednim doborze mikroorganizmy nitryfikacyjne mogą osiedlić się na nośnikach i utleniać amoniak w warunkach tlenowych do azotanów. Wymagane parametry reaktora i nośników zależą w szczególności od ładunku amoniaku, temperatury, dopływu tlenu oraz wymaganej wartości w wydziale.
Czy istniejącą oczyszczalnię biologiczną można doposażyć w system MBBR?
Tak. Technologia MBBR nadaje się szczególnie dobrze do zwiększenia wydajności i poprawy efektywności istniejących biologicznych oczyszczalni ścieków. W zależności od geometrii istniejących zbiorników można uzupełnić nośniki, systemy retencyjne i napowietrzanie lub zainstalować dodatkowe reaktory MBBR.
Czy system MBBR wymaga recyrkulacji osadu?
W przypadku klasycznego systemu MBBR biofilm rozwijający się na nośnikach nie wymaga doprowadzania osadu powrotnego, jak ma to miejsce w klasycznym procesie z osadem czynnym. Biomasa uwolniona z biofilmu oraz nowo powstała biomasa muszą jednak zostać usunięte z oczyszczonych ścieków za pomocą odpowiedniego systemu oddzielania substancji stałych.
Jak długo trwa uruchomienie reaktora MBBR?
Uruchomienie biologiczne jest specyficzne dla danego projektu i zależy między innymi od składu ścieków, temperatury, dostępnej biomasy zaszczepiającej oraz przewidywanego obciążenia. Obciążenie organiczne zwiększa się zazwyczaj stopniowo, w miarę jak aktywny biofilm rozwija się i stabilizuje na nośnikach.
Do jakich ścieków przemysłowych nadaje się system MBBR?
Instalacje typu MBBR nadają się w szczególności do oczyszczania ścieków przemysłowych ulegających biodegradacji, pochodzących na przykład z procesów produkcji żywności, napojów, produktów mlecznych, chemicznych, farmaceutycznych, kosmetycznych lub z recyklingu. Przed opracowaniem projektu sprawdza się, czy ścieki ulegają w wystarczającym stopniu biodegradacji oraz czy obecność substancji hamujących lub toksycznych wymaga zastosowania oczyszczania wstępnego.
Nasze reaktory do tlenowego oczyszczania ścieków
ALMA BHU BIO
System ALMA BHU BIO łączy nitryfikację, denitryfikację i sedymentację z recyrkulacją biomasy w celu zwiększenia szybkości przemian.
ALMA BIO BBI
System ALMA BIO BBI charakteryzuje się zintegrowanym osadnikiem, dzięki czemu zajmuje wyjątkowo mało miejsca w porównaniu z podobnymi systemami.
ALMA BAF
W biologicznie aktywowanej filtracji (BAF) mikroorganizmy siedzące są wykorzystywane do usuwania związków organicznych (BZT, ChZT) i azotu ze ścieków.
ALMA BIO MBBR
Biologiczne oczyszczanie ścieków z wykorzystaniem swobodnie poruszających się osadów biologicznych w celu skutecznej redukcji związków węgla i azotu.
ALMA BIO SBR
Bioreaktor pracujący w trybie sekwencyjnym, z oddzielnymi fazami oczyszczania biologicznego, sedymentacji i odprowadzania wody czystej.
ALMA BHU BIO DEA
Biologiczny proces deamonifikacji służący energooszczędnej eliminacji azotu ze ścieków o wysokiej zawartości amonu przy niewielkim zapotrzebowaniu na tlen.
ALMA BIO Compact MBBR
Kontenerowa instalacja MBBR do biologicznego oczyszczania ścieków, charakteryzująca się wysoką wydajnością powierzchniową i szybką integracją z procesami operacyjnymi.
ALMA BioFil Compact
Nasza kompaktowa, biologicznie aktywowana filtracja w zbiorniku, wyposażona w specjalne organy wzrostu dla efektywnego wzrostu biomasy.
ALMA BIO MBR
Reaktor membranowy z zanurzonymi modułami płytowymi lub zewnętrznym zespołem ultrafiltracyjnym, wykonany w solidnej konstrukcji rurowoczęściowej.
Zlecenie zaprojektowania instalacji MBBR:
Maksim Neubauer
Kierownik ds. rozwoju projektów międzynarodowych