O que é o processo MBR?

O tratamento de águas residuais MBR (Membrane Bio-Reactor) é um método moderno de tratamento de águas residuais comumente usado. Emprega a tecnologia do biorreator da membrana, que é uma tecnologia nova que combina a tecnologia biológica do tratamento e a tecnologia da separação da membrana. Substitui o tanque secundário da sedimentação em processos tradicionais e pode eficientemente executar a separação do sólido-líquido, tendo por resultado a água recuperada estável que pode diretamente ser usada. O Processo MBR Atinge uma taxa de remoção de mais de 99% para SS (Sólidos Suspensos), mais de 90% para turbidez, 94% para COD (Demanda Química de Oxigênio), 96% para DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio) e 97% para nitrogênio amoníaco.

A tecnologia de tratamento biológico é um método de tratamento de águas residuais que utiliza microorganismos para oxidar e decompor matéria orgânica e certas toxinas inorgânicas (como cianetos e sulfetos) em águas residuais, convertendo-as em substâncias inorgânicas estáveis e inofensivas.

A separação da membrana utiliza materiais como meio de separação. Quando uma força motriz (como diferença de pressão, diferença de concentração ou diferença de potencial) é gerada em ambos os lados da membrana, os componentes penetram seletivamente através da membrana para alcançar a separação. As membranas utilizadas no processo MBR são geralmente membranas de microfiltração (MF) e membranas de ultrafiltração (UF).

• O tamanho do poro das membranas de microfiltração cai tipicamente dentro de 0,1–10 μm, com uma faixa de corte de peso molecular de 1,000–500,000 Daltons. Eles podem efetivamente remover sólidos suspensos, a maioria das bactérias e alguns vírus da água. A microfiltração é um processo de separação por membrana. Sob a diferença de pressão entre a montante e a jusante da filtração, partículas maiores que o tamanho do poro da membrana na água são retidas ou adsorvidas pela membrana de microfiltração, resultando em um fluido mais puro a jusante e alcançando a separação sólido-líquido.
• O tamanho do poro das membranas de ultrafiltração está entre as membranas de nanofiltração e as membranas de microfiltração. O tamanho do poro da separação de membranas do ultrafiltration cai dentro do μm 0.001–0.1, com uma escala de corte do peso molecular de 500–10.000 Daltons, capaz de reter grandes moléculas, bactérias, vírus, etc. A ultrafiltração opera principalmente em um mecanismo de peneiramento, onde sob certas pressões (0,1–0,6 MPa), solventes e solutos menores que o tamanho do poro da membrana podem passar pela membrana, enquanto solutos maiores que o tamanho do poro da membrana não podem, conseguindo assim purificação, separação e concentração da solução.

O biorreator de membrana substitui o tanque de sedimentação secundário tradicional no final da tecnologia de tratamento biológico por um módulo de membrana. Ele mantém uma alta concentração de lodo ativado no biorreator e aumenta a carga orgânica do tratamento biológico, reduzindo assim a pegada das instalações de tratamento de águas residuais e a quantidade de lodo em excesso, mantendo uma baixa carga de lodo. Ele utiliza principalmente equipamentos de separação de membrana para reter lodo ativado e matéria orgânica macromolecular na água.

De acordo com o método de combinação do módulo de membrana e do biorreator, o MBR pode ser dividido em dois tipos: separado e integrado. Em um MBR separado, o dispositivo de separação de membrana opera independentemente fora do biorreator, facilitando o controle e a limpeza. O MBR integrado imerge o módulo de membrana no biorreator. Opera sob uma baixa pressão de membrana através da ação de sucção de uma bomba a vácuo.

Depois que a água residual passa pela grade e entra no tanque de regulação, ela é bombeada para o biorreator pela bomba de elevação. O aerador é ativado pelo controlador do PLC para oxigenar o biorreator. O efluente do biorreator é bombeado para a unidade de tratamento de separação da membrana pela bomba de circulação. A água concentrada retorna ao tanque de regulação e a água da separação da membrana é clorada e desinfetada antes de entrar no tanque de armazenamento. Este é um fluxo típico do processo MBR. Você pode ajustar as estruturas de acordo com as propriedades da qualidade da água.

O processo MBR inclui principalmente as seguintes 5 unidades: tanque regulatório, tanque anóxico, tanque MBR, sala de equipamentos e tanque de água limpa. Seus componentes internos incluem biorreatores, módulos de membrana, tanques, sistemas de aeração, bombas de elevação, tubulações, válvulas, instrumentos, etc.

• Tanque do regulamento. O tanque regulatório ajusta principalmente a quantidade e a qualidade das águas residuais e também pode servir como local de armazenamento para drenagem de emergência.
• Tanque anóxico. Fornece um local para desnitrificação de águas residuais, enquanto grandes moléculas orgânicas são decompostas em pequenas moléculas sob a ação de enzimas hidrolíticas, melhorando a biodegradabilidade das águas residuais.
• Tanque MBR. O Biorreator Membrana (MBR) é um local onde os microrganismos degradam a matéria orgânica.
• Limpar tanque d'água. O tanque de água limpa serve como tanque de armazenamento e também é usado como tanque de dosagem para limpeza de membranas. Além disso, funciona como um tanque de água de alto nível para evitar o desvio quando a bomba de sucção pára de funcionar.
• Sala do equipamento. A sala do equipamento é um lugar para colocar o equipamento eletromecânico.

• Temperatura

  O sistema do biorreator da membrana deve operar-se em 15 °C – 35 °C. À medida que a temperatura aumenta, reduz a viscosidade do licor misturado com lodo ativado, reduzindo assim a resistência à permeação e aumentando o fluxo da membrana.

• Pressão operacional

  Sob a circunstância que as propriedades do licor misturado ativado da lama permanecem basicamente inalteradas, o fluxo da membrana aumenta com o aumento na pressão; Contudo, quando a pressão alcança um determinado valor, isto é, quando a polarização da concentração faz com que a concentração do soluto na superfície da membrana alcance a concentração do limite, Aumentar ainda mais a pressão dificilmente pode melhorar o fluxo da membrana e exacerba a incrustação da membrana. A diferença de pressão transmembrana da MBR submersa não deve exceder 0,05 MPa.

• Oxigênio dissolvido

  O oxigênio dissolvido é um fator importante que afeta a eficiência de remoção da matéria orgânica. Especialmente nos casos em que a remoção de nitrogênio e fósforo é o objetivo, controlar a concentração de oxigênio dissolvido torna-se ainda mais crucial. Em diferentes tipos de processos de biorreator de membrana, o licor misto forma zonas aeróbicas, anóxicas e anaeróbicas no biorreator de várias maneiras. A escala de controle do DO em cada seção do tanque da reação é como segue: a seção anaeróbica está abaixo de 0.2 mg/L, a seção anóxica está entre 0.2 mg/L e 0.5 mg/L, e a concentração de oxigênio dissolvido na seção aeróbica não deve ser menos de 2 mg/L.

• Velocidade superfície membrana

  A influência da velocidade e pressão superficial da membrana no fluxo membranar está inter-relacionada. Quando a pressão é baixa, a velocidade da superfície da membrana tem pouco efeito no fluxo da membrana, mas quando a pressão é alta, a velocidade da superfície da membrana tem um impacto significativo no fluxo da membrana. Por um lado, o aumento na velocidade superficial da membrana aumenta a força de cisalhamento do fluxo de água, reduzindo a deposição de poluentes na superfície da membrana; Por outro lado, aumentar a velocidade pode aumentar o coeficiente de transferência de massa convectiva, reduzir a espessura da camada limite, atenuar os efeitos da polarização da concentração.

• MLSS (Licor Misto Suspenso Sólidos Concentração)

  A concentração das lamas na zona aeróbia de um MBR submerso deve ser controlada até 3000 mg/L – 20.000 mg/L. De um modo geral, a uma determinada velocidade superficial da membrana, quando a concentração de lodo no líquido de alimentação aumenta, a alta concentração de lodo pode facilmente fazer com que o lodo se deposite na superfície da membrana, formando uma camada espessa de lodo, o que aumenta a resistência à filtração e diminui o fluxo da membrana. No entanto, a concentração de lamas no líquido para alimentação animal não deve ser demasiado baixa, caso contrário, a taxa de degradação dos poluentes será baixa e a capacidade de adsorção e degradação das lamas activadas para matéria orgânica dissolvida enfraquecerá, resultando num aumento da concentração de matéria orgânica dissolvida no sobrenadante do licor misto. Isso pode facilmente levar à adsorção na superfície da membrana, aumentando a resistência à filtração e diminuindo o fluxo da membrana. Portanto, é necessário manter uma concentração adequada de lamas no líquido de alimentação, pois muito alta ou muito baixa reduzirá o fluxo de água.

• Valor do pH

  O valor do pH influente do biorreator de membrana deve ser 6–9.

• O módulo de membrana pode separar compostos macromoleculares e microorganismos, resultando em boa qualidade de efluentes que podem ser reutilizados diretamente;
• O processo de pré-tratamento é simples, não requer uma grande quantidade de aditivos químicos e o processo de operação é direto;
• O MBR possui alta carga volumétrica e forte resistência ao impacto;
• O MBR pode separar diretamente o lodo e a água, omitindo a etapa secundária do tanque de sedimentação, o que reduz a pegada e economiza custos;
• O processo MBR tem características modulares fortes, é fácil de operar, e é fácil de automatizar.

• Alto investimento. O custo dos módulos da membrana é alto, tendo por resultado um aumento do investimento de aproximadamente 30%–50% comparado aos métodos convencionais do tratamento.
• Alto consumo energético. Em primeiro lugar, o processo de separação lodo-água MBR deve manter uma certa pressão motriz da membrana. Em segundo lugar, a concentração MLSS no tanque MBR é muito alta, exigindo maior intensidade de aeração para manter taxas de transferência de oxigênio suficientes. Além disso, para aumentar o fluxo da membrana e reduzir a incrustação da membrana, o fluxo deve ser aumentado para vasculhar a superfície da membrana. Portanto, o consumo de energia do MBR é maior do que o dos processos tradicionais de tratamento biológico.
• As membranas são propensas a incrustações e requerem limpeza regular. Isso traz inconveniência ao gerenciamento da operação e também consome alguns produtos químicos.
• Limitado pelo material membrana. Devido a razões de tecnologia material, a vida útil atual das membranas é relativamente curta. A vida útil geral dos módulos de membrana é de cerca de 5 anos, após o que eles precisam ser substituídos, aumentando os custos.