Funzionamento e manutenzione dell'MBR

L'essenza della sostituzione del serbatoio di sedimentazione secondaria

Nei tradizionali processi di trattamento delle acque reflue, dopo che il serbatoio di trattamento biologico ha rimosso il COD e l'azoto ammoniacale, è necessario un serbatoio di sedimentazione secondaria per separare i fanghi e l'acqua. I fanghi attivi sedimentano per gravità e il surnatante chiarificato viene scaricato come effluente.

Tuttavia, l’efficienza di separazione del serbatoio di sedimentazione secondaria dipende fortemente dalle prestazioni di sedimentazione dei fanghi. Se si verifica un rigonfiamento o una deflocculazione dei fanghi, ciò può portare al trascinamento dei fanghi e ad un eccesso di solidi sospesi (SS) nell'effluente. Inoltre, i serbatoi di sedimentazione secondaria richiedono un ingombro elevato e hanno un’efficienza di separazione limitata.

Il miglioramento principale del processo MBR è la sostituzione della sedimentazione secondaria con la separazione a membrana. Il processo complessivo può essere riassunto come:

Acque reflue → Pretrattamento (vagliatura, rimozione della sabbia) → Vasca di trattamento biologico (degradazione aerobica/anaerobica) → Modulo a membrana (separazione solido-liquido) → Effluente

ILfase del trattamento biologicoè identico a quello dei sistemi tradizionali. Si basa sui microrganismi presenti nei fanghi attivi per degradare gli inquinanti come COD, azoto ammoniacale e fosforo totale. I meccanismi metabolici e i fabbisogni nutrizionali rimangono invariati.

ILfase di separazione a membranaè la caratteristica distintiva dell'MBR. Sostituisce la decantazione per gravità con la filtrazione fisica. Indipendentemente dalle caratteristiche di sedimentazione dei fanghi, la membrana trattiene i fanghi attivi e le particelle in sospensione, consentendo il passaggio solo dell'acqua chiarificata.

In termini semplici, MBR sostituisce"stabilizzazione della gravità" con "ritenzione fisica",eliminando la dipendenza dalle prestazioni di sedimentazione dei fanghi, migliorando l'efficienza di separazione e riducendo l'impronta.

Principali-caratteristiche del sito dell'MBR

Dotato di sistemi di aerazione simili ai tradizionali serbatoi biologici

Contiene moduli a membrana (lamiera-piatta o fibra cava)

Nessun grande serbatoio di sedimentazione secondaria

L'effluente è limpido, con quasi-zero SS

Le membrane richiedono una pulizia regolare per evitare incrostazioni

L’adozione dell’MBR è guidata da vantaggi pratici piuttosto che da tendenze. È particolarmente adatto per applicazioni che richiedono un'elevata qualità dell'effluente e un design compatto.

1. Separazione superiore dei fanghi dall'acqua e qualità stabile degli effluenti

I serbatoi di sedimentazione secondaria si basano sulla sedimentazione per gravità, che è instabile in condizioni di fanghi scadenti. Al contrario, i moduli a membrana forniscono una filtrazione ad alta-precisione, trattenendo quasi tutti i fanghi e i solidi sospesi.

Gli SS effluenti possono essere costantemente mantenuti al di sotto di 10 mg/L, mentre i livelli di COD e di azoto ammoniacale rimangono stabili, soddisfacendo facilmente i rigorosi standard di scarico.

2. Impronta ridotta

Le vasche di sedimentazione secondaria occupano tipicamente il 30-40% della superficie totale dell'impianto. I sistemi MBR eliminano questo requisito, riducendo l'ingombro complessivo a circa il 50–70% rispetto ai sistemi convenzionali.

Ciò rende l'MBR ideale per applicazioni-con vincoli di spazio come impianti urbani e strutture industriali.

3. Maggiore concentrazione dei fanghi e migliore efficienza del trattamento

I sistemi tradizionali funzionano a livelli MLSS di 2.000–4.000 mg/L a causa delle limitazioni di sedimentazione. I sistemi MBR possono mantenere l’MLSS a 8.000–12.000 mg/L.

Questa maggiore concentrazione di biomassa migliora l'efficienza della degradazione degli inquinanti, rendendo l'MBR particolarmente adatto per acque reflue ad alta resistenza o refrattarie.

4. Prevenzione della perdita di fanghi

I sistemi convenzionali sono soggetti al dilavamento dei fanghi durante gli shock idraulici o una cattiva gestione dei fanghi. Le membrane MBR trattengono efficacemente la biomassa, migliorando significativamente la stabilità del processo.

5. Funzionamento del processo semplificato

L'eliminazione del serbatoio di sedimentazione secondaria elimina la necessità del controllo del mantello dei fanghi e del funzionamento del raschiatore. La manutenzione si concentra sul serbatoio biologico e sul sistema a membrana.

Sebbene sia necessaria la pulizia della membrana, il funzionamento complessivo è più gestibile.

Il principio fondamentale è:

Sistema biologico stabile + mantenimento efficace della membrana

Entrambi sono essenziali-il trattamento biologico rimuove gli inquinanti, mentre le membrane garantiscono la separazione solido-liquido.

Funzionamento e manutenzione del sistema biologico

La logica operativa è coerente con i sistemi convenzionali a fanghi attivi, con particolare attenzione al mantenimento dell'attività microbica.

1. Controllo del rapporto nutritivo

Mantenere C:N:P ≈ 100:5:1 per supportare la crescita microbica. A causa dell’MLSS più elevato nei sistemi MBR, il consumo di nutrienti è più rapido e richiede un monitoraggio e un’integrazione regolari.

2. Controllo dell'ossigeno disciolto (DO).

Mantenere la DO a 2,0–3,0 mg/L nelle zone aerobiche per garantire la corretta degradazione del COD e dell'azoto ammoniacale.

Evitare un'aerazione eccessiva, che potrebbe:

Rompere i fiocchi di fango

Aumentare il rischio di incrostazione della membrana

3. Controllo dell'età dei fanghi (SRT).

L’SRT dovrebbe essere mantenuto a 10-20 giorni, più a lungo rispetto ai sistemi convenzionali.

Non sono necessari frequenti sprechi di fanghi

Eseguire lo scarico periodico dei fanghi a basso-volume

Mantenere l'MLSS a 8.000–12.000 mg/l

Funzionamento e manutenzione del modulo a membrana

Il sistema a membrana è il componente principale dell'MBR. Le incrostazioni possono comportare una riduzione del flusso, un aumento del consumo di energia e potenziali danni.

1. Pulizia ordinaria online (monitoraggio TMP)

Include:

Purga aerea:rimuove i fanghi superficiali

Controlavaggio:pulisce i pori della membrana

Monitorarepressione transmembrana (TMP):

Aumentare la frequenza di pulizia quando il TMP supera 0,1 MPa

2. Pulizia chimica periodica offline

Eseguita ogni 3-6 mesi utilizzando:

Ipoclorito di sodio (rimozione incrostazioni organiche)

Acido citrico (rimozione incrostazioni inorganiche)

3. Controllo di qualità degli influenti

Garantire un pretrattamento efficace:

Rimuovere sabbia, peli e solidi di grandi dimensioni

Controllare il petrolio e le sostanze organiche refrattarie

Ciò riduce il rischio di incrostazione della membrana.

4. Protezione della membrana

Mantenere le membrane continuamente immerse

Prevenire l'essiccazione (evita il restringimento e il danneggiamento dei pori)

Evitare danni meccanici causati da oggetti appuntiti

Le membrane danneggiate devono essere sostituite immediatamente.

Problema 1: incrostazione della membrana (flusso ridotto)

Soluzioni:

Aumentare la frequenza della pulizia dell'aria e dell'acqua

Eseguire la pulizia chimica se il TMP continua ad aumentare

Migliora il pretrattamento

Ottimizzare le condizioni dei fanghi

Problema 2: COD degli effluenti e ammoniaca superano i limiti

Soluzioni:

Garantire DO maggiore o uguale a 2,0 mg/L

Integra i nutrienti

Se necessario, ridurre il carico influente

Regolare l'età del fango e la velocità di scarico

Problema 3: Danno alla membrana (SS ad alto effluente)

Soluzioni:

Controllare l'SS effluente per eventuali aumenti improvvisi

Identificare e sostituire i moduli danneggiati

Migliora il pretrattamento

Regolare l'intensità dell'aerazione

Problema 4: rapido accumulo di fanghi sulla membrana

Soluzioni:

Aumentare l'intensità della pulizia con aria

Migliorare le caratteristiche dei fanghi

Ridurre l'MLSS attraverso lo spreco controllato di fanghi

Aggiungere coagulanti se necessario per migliorare la struttura dei fiocchi