El biorreactor de membrana (MBR) y el reactor de biopelícula (biopelícula) son dos reactores diferentes. El biorreactor de membrana es una nueva tecnología de tratamiento de agua que combina una unidad de separación de membrana y una unidad de tratamiento biológico. El reactor de biopelícula agrega varios rellenos al reactor para que los microorganismos puedan adherirse y crecer, formando una capa de estructura biológica similar a una membrana sobre el relleno. Dicho reactor se llama reactor de biopelícula.
El método de biopelícula es una de las principales tecnologías para el tratamiento biológico de aguas residuales. Es paralelo al método de lodos activados y es a la vez una tecnología de tratamiento biológico de aguas residuales antigua y en desarrollo. El método de la biopelícula se desarrolló basándose en el principio de autopurificación del suelo.
En 1893, el filtro biológico como método de biopelícula se inventó en el Reino Unido y desde entonces se ha utilizado en la práctica del tratamiento de aguas residuales. En los años 30 se construyeron numerosos reactores de biopelículas, principalmente en forma de biofiltros. En comparación con el método de lodos activados, aunque el filtro biológico tiene una alta biomasa y bajos costos operativos, su carga es baja, las condiciones sanitarias son malas y la estructura de tratamiento es fácil de bloquear. En las décadas de 1940 y 1950, los filtros biológicos fueron reemplazados gradualmente por métodos de lodos activados.
En la década de 1960, surgieron una gran cantidad de nuevos materiales sintéticos orgánicos. Los rellenos de los filtros biológicos se mejoraron gradualmente, desde grava y escoria hasta placas corrugadas, panales y otros rellenos sintéticos orgánicos hechos de polietileno y poliestireno. Su superficie específica y su porosidad aumentan considerablemente y el método de la biopelícula ha adquirido nuevos desarrollos. En la década de 1970, además de los filtros biológicos ordinarios, los platos giratorios biológicos, los filtros biológicos sumergidos y las tecnologías de lecho fluidizado biológico habían recibido más investigación y aplicación. En los últimos años, ha surgido una gran cantidad de nuevos reactores de biopelícula simples o compuestos, como biorreactores de membrana microporosa, reactores de biopelícula de transporte aéreo, reactores de biopelícula de lecho móvil y lechos de lodos anaeróbicos de flujo ascendente, filtros biológicos anaeróbicos, etc.
——Editado por Hu Hengkui. Water Pollution Control Technology. Wuhan: Wuhan University of Technology Press, 2009.09.
Para obtener detalles sobre los reactores de biopelículas, consulte la Enciclopedia Baidu: Método de biopelículas
p >El siguiente es el biorreactor de membrana (MBR)
El biorreactor de membrana (MBR) es una nueva tecnología de tratamiento de aguas residuales que mejora las reacciones bioquímicas a través de membranas. CAS es la tecnología de tratamiento biológico aeróbico más utilizada para aguas residuales. El proceso básico se muestra en la Figura 1, que consta de un tanque de aireación, un tanque de sedimentación secundario, un sistema de aireación (equipo presurizado que contiene aire u oxígeno, un sistema de tuberías y un dispositivo de difusión de aire) y un sistema de retorno de lodos.
El tanque de aireación y el tanque de sedimentación secundaria son las estructuras de tratamiento básicas del sistema de lodos activados. Las aguas residuales que salen del tanque de sedimentación primario y el lodo activado que regresa del fondo del tanque de sedimentación secundario ingresan al tanque de aireación al mismo tiempo, y su mezcla se llama líquido mixto. Bajo la acción de la aireación, el líquido mezclado obtiene suficiente oxígeno disuelto y entra en contacto total con el lodo activado y las aguas residuales. Los contaminantes orgánicos solubles en las aguas residuales son absorbidos por el lodo activado y descompuestos por los grupos microbianos que viven en el lodo activado, de modo que las aguas residuales puedan purificarse. En el tanque de sedimentación secundario, el lodo activado se separa del agua residual purificada (llamada agua tratada) y el agua tratada se descarga. El lodo activado se concentra en el área de lodos y regresa al tanque de aireación en una concentración más alta. A medida que el lodo activado continúa creciendo, parte del lodo se descarga del sistema como lodo residual y también puede enviarse al tanque de sedimentación primario.
Figura 1 Flujo básico del método de lodos activados
3 MBR método 1 MBR y su clasificación MBR se refiere a la combinación de tecnología de separación por membrana de ultra y microfiltración con biorreactores en el tratamiento de aguas residuales A. Nuevo dispositivo de tratamiento de aguas residuales combinado. Este tipo de reactor combina las ventajas de la tecnología de tratamiento con membranas y la tecnología de tratamiento biológico. Los componentes de las membranas de ultrafiltración y microfiltración, como las unidades de separación de lodo y agua, pueden reemplazar completamente el tanque de sedimentación secundario. Las membranas de ultra y microfiltración interceptan flóculos microbianos y materia orgánica molecular más grande en la mezcla de lodo activado, permitiéndoles permanecer en el reactor, logrando una alta concentración biológica en el reactor y prolongando el tiempo de residencia de los sólidos orgánicos, lo que mejora enormemente la eficiencia. de microorganismos. Tasa de oxidación de la materia orgánica. Al mismo tiempo, después del tratamiento con membranas de ultra y microfiltración, la calidad del efluente es alta y puede usarse directamente para la reutilización de agua no potable. El sistema casi no descarga lodos residuales y tiene una alta resistencia al impacto. Especialmente en 1989, Yamamoto aplicó membranas de fibra hueca al tratamiento de lodos activados, lo que redujo en gran medida los costos de operación del proceso y tiene amplias perspectivas de aplicación práctica. Por lo tanto, MBR es una tecnología de tratamiento de agua de alta tecnología muy valorada por expertos y académicos nacionales y extranjeros. La calidad del efluente es buena debido al uso de tecnología de separación por membrana, no es necesario instalar, filtrar ni otros equipos de separación sólido-líquido.
La separación eficiente de sólido-líquido separa la materia suspendida, la materia coloidal y la flora microbiana perdida de las unidades biológicas en las aguas residuales del agua purificada. Puede reutilizarse directamente sin tratamiento terciario y tiene una alta seguridad de calidad del agua. Huella pequeña: la unidad de tratamiento biológico del biorreactor de membrana mantiene una alta concentración de microorganismos, lo que aumenta en gran medida la carga volumétrica. La alta eficiencia de la separación de membranas acorta en gran medida el tiempo de retención hidráulica de la unidad de tratamiento y reduce la huella. Al mismo tiempo, debido al uso de componentes de membrana, el biorreactor de membrana no requiere un tanque de sedimentación ni un taller de filtración especial. El sistema ocupa solo el 60% del método tradicional, lo que ahorra costos operativos debido a la alta eficiencia de utilización del oxígeno. de MBR y el exclusivo modo de operación intermitente, reduce en gran medida el tiempo de funcionamiento y el consumo de energía del equipo de aireación, ahorrando consumo de energía. Al mismo tiempo, debido a que la membrana puede filtrar bacterias, virus y otras sustancias nocivas, puede ahorrar significativamente los costos operativos a largo plazo causados por la dosificación y la desinfección. El proceso del biorreactor de membrana no requiere la adición de floculantes, lo que reduce los costos operativos.
El proceso de biorreactor de membrana (MBR) es una nueva tecnología de tratamiento de aguas residuales que combina orgánicamente la tecnología de separación de membranas con la biotecnología. Utiliza equipos de separación de membranas para retener lodos activados y materia orgánica macromolecular en el tanque de reacción bioquímica, eliminando la necesidad de un tanque de sedimentación secundario. De este modo, la concentración de lodos activados aumenta considerablemente, el tiempo de retención hidráulica (HRT) y el tiempo de retención de lodos (SRT) se pueden controlar por separado, mientras que las sustancias refractarias continúan reaccionando y degradándose en el reactor. Por lo tanto, el proceso del biorreactor de membrana (MBR) mejora en gran medida la funcionalidad del biorreactor mediante la tecnología de separación de membrana. En comparación con los métodos tradicionales de tratamiento biológico, actualmente es una de las nuevas tecnologías de tratamiento de aguas residuales más prometedoras.
Desde la estructura general, MBR se compone de dos partes: módulo de membrana y biorreactor. Según la diversidad de estas dos unidades operativas, deben existir muchos tipos de biorreactores de membrana.
MBR separado significa que el módulo de membrana se instala por separado del biorreactor, mientras que MBR sumergido significa que el módulo de membrana se coloca dentro del biorreactor. Los procesos de los dos reactores se muestran en la Figura 2.
2 Membranas filtrantes y componentes de membranas utilizados en MBR En el proceso MBR, el objeto de la separación de membranas de ultrafiltración y microfiltración es la mezcla de lodos activados. La mezcla de lodos activados incluye principalmente lodos activados y aguas residuales tratadas, y el lodo activado se compone de varios coloides, flóculos y microorganismos (principalmente varias bacterias). Cuando el módulo de membrana filtra la mezcla de lodo activado durante mucho tiempo, los contaminantes continúan depositándose en la superficie de la membrana y las bacterias continúan multiplicándose dentro de la membrana, lo que hace que los metabolitos que generan precipiten en los poros de la membrana, lo que a su vez hace que la membrana Los poros se obstruyen y la membrana pasa a través de ellos. La producción disminuye, la vida útil de la membrana se acorta y los costos operativos del proceso aumentan.
En términos generales, los principales factores que determinan el efecto de filtración de la membrana son el tamaño de los poros y la porosidad de la membrana, y la elección del material de la membrana no es la clave. Sin embargo, el tipo de material de la membrana en el proceso MBR afecta fuertemente su resistencia a la contaminación. La principal forma de resolver el problema de la contaminación de la membrana es encontrar materiales de membrana resistentes a la contaminación o modificar la membrana.
A juzgar por la investigación reciente sobre MBR en el país y en el extranjero (la extracción de la literatura es aleatoria), la mayoría de las membranas de filtro son membranas de microfiltración con tamaños de poro más pequeños o membranas de ultrafiltración con límites de peso molecular más grandes, con tamaños de poro que oscilan entre 0,1 y 0,5 μm; los materiales son principalmente poliolefina hidrófoba, fluoruro de polivinilideno y polisulfona hidrófila, celulosa, etc., así como algunas películas inorgánicas. La poliolefina hidrófoba y el fluoruro de polivinilideno generalmente se convierten en módulos de membrana de fibra hueca, mientras que las membranas de polisulfona y celulosa hidrófilas generalmente se convierten en módulos de membrana plana. Las investigaciones muestran que la hidrofobicidad de los materiales de las membranas puede provocar fácilmente que se ensucien las membranas, por lo que durante el proceso de producción de las membranas (como el PVDF) se añaden algunas sustancias orgánicas hidrófilas, como el PEG y el quitosano.