Visión general del proceso MBR
Los lodos activados convencionales (CAS) se utilizan ampliamente en diversos tratamientos de aguas residuales. Dado que la sedimentación por gravedad se utiliza como medio de separación sólido-líquido, conlleva muchos problemas, como una baja eficiencia de separación sólido-líquido, una baja carga volumétrica de los equipos de tratamiento, una gran superficie, una calidad inestable del efluente, una baja eficiencia de transferencia de oxígeno, un alto consumo de energía y una gran producción de lodos residuales.
MBR se refiere a un nuevo dispositivo de tratamiento de aguas residuales que combina la tecnología de separación por membranas de ultrafiltración y microfiltración con biorreactores en el tratamiento de aguas residuales. Este reactor combina las ventajas de la tecnología de tratamiento por membranas y la tecnología de tratamiento biológico. Los componentes de membrana de ultrafiltración y microfiltración pueden sustituir completamente a los tanques de sedimentación secundarios como unidades de separación de lodo y agua. Las membranas de ultrafiltración y microfiltración interceptan los flóculos microbianos y la materia orgánica de mayor tamaño molecular en el licor mezclado de lodos activados, permitiéndoles permanecer en el reactor, de modo que éste puede obtener una alta concentración biológica, y prolongar el tiempo de retención de los sólidos orgánicos, mejorando en gran medida la tasa de oxidación de la materia orgánica por los microorganismos. Al mismo tiempo, tras ser tratado con membranas de ultrafiltración y microfiltración, la calidad del efluente es alta y puede utilizarse directamente para la reutilización de agua no potable. El sistema casi no vierte lodos residuales y tiene una gran resistencia a los impactos. En particular, en 1989, Yamamoto aplicó membranas de fibra hueca al tratamiento de lodos activados, lo que redujo en gran medida el coste de funcionamiento del proceso y tenía amplias perspectivas de aplicación práctica.
Tipos de MBR
Desde el punto de vista de la estructura general, el MBR se compone de dos partes: los componentes de membrana y los biorreactores. Según la combinación de estas dos unidades operativas, los biorreactores de membrana pueden dividirse en dos tipos: tipo dividido y tipo integrado (tipo sumergido). El MBR de tipo dividido significa que los componentes de la membrana y los biorreactores se colocan por separado, mientras que el MBR de tipo sumergido significa que los componentes de la membrana se colocan dentro del biorreactor.
Las principales características del proceso MBR son las siguientes:
1. Buena calidad del agua
Gracias al uso de la tecnología de separación por membranas, no es necesario instalar otros equipos de separación sólido-líquido, como la filtración. La eficaz separación sólido-líquido separa la materia en suspensión, la materia coloidal y la flora microbiana perdidas en la unidad biológica del agua depurada, que puede reutilizarse directamente sin tratamiento terciario, y tiene una mayor seguridad de calidad del agua.
- Ocupa poco espacio
Los microorganismos de la unidad de tratamiento biológico del biorreactor de membrana se mantienen en una concentración elevada, lo que aumenta enormemente la carga volumétrica. La alta eficacia de la separación por membrana acorta en gran medida el tiempo de retención hidráulica de la unidad de tratamiento y reduce el espacio de suelo. Al mismo tiempo, como el biorreactor de membrana utiliza componentes de membrana, no requiere un tanque de sedimentación ni un taller de filtración especial, y el sistema ocupa sólo 60% del método tradicional.
3. 3. Ahorrar energía
Debido a la alta eficiencia de utilización de oxígeno del MBR y a su exclusivo modo de funcionamiento intermitente, el tiempo de funcionamiento y el consumo de energía del equipo de aireación se reducen considerablemente, con el consiguiente ahorro de consumo eléctrico.
Las principales desventajas del proceso MBR son las siguientes:
1. La tasa de eliminación de NH3-N no es ideal
Dado que la esencia del proceso MBR sigue siendo el proceso AO, su capacidad de tratamiento biológico también se aproxima a la del proceso AO. A juzgar por la calidad actual del agua influente, la relación C/N de este proyecto es relativamente baja, por lo que el proceso de AO no puede eliminar NH3-N hasta alcanzar la calidad de agua objetivo. La nanofiltración posterior tiene un mejor efecto de interceptación sobre la DBO, SS y TP, pero la tasa de eliminación de NH3-N no es ideal.
2. Bajo flujo de agua
Debido a la gran capacidad de interceptación de la membrana, el flujo de agua por unidad de superficie de membrana es bajo. Por ello, el proceso MBR se utiliza sobre todo en proyectos con volúmenes de agua pequeños. En los proyectos de aguas residuales a gran escala, los grupos de membranas están equipados con un gran número de unidades, por lo que la inversión es mayor.
3. Costes de mantenimiento elevados
Dado que el conjunto de membranas es un material consumible, la vida útil de un conjunto de membranas es de unos 2-3 años, y el coste de sustitución de un conjunto es relativamente alto, lo que se traduce en unos costes de mantenimiento del MBR superiores a los de otros procesos. Además, como las aguas residuales domésticas contienen más impurezas, la membrana se raya fácilmente con diversas sustancias punzantes (como arena, trozos de bambú, etc.), y la frecuencia de sustitución es superior a la de los países extranjeros, lo que supone un aumento adicional de los costes de explotación.
