Sistema di trattamento delle acque reflue MBR

Il bioreattore a membrana (MBR) è un metodo efficiente di trattamento delle acque reflue che combina la tecnologia di separazione a membrana con la tecnologia di trattamento biologico. Il suo principio di funzionamento si basa principalmente sui seguenti punti:

Tecnologia di separazione a membrana: la membrana MBR si basa sulla tecnologia di ultrafiltrazione o microfiltrazione, sostituendo il serbatoio di sedimentazione secondaria e l'unità di filtrazione convenzionale del tradizionale processo di depurazione delle acque reflue. Questa tecnologia è in grado di intrappolare efficacemente i fanghi attivi e la materia organica macromolecolare, consentendo così la separazione solido-liquido.

Tecnologia di trattamento biologico: il processo a membrana MBR utilizza apparecchiature di separazione a membrana per intrappolare i fanghi attivi e la materia organica macromolecolare nel serbatoio di reazione biochimica, eliminando il serbatoio di sedimentazione secondaria. Ciò consente di aumentare notevolmente la concentrazione di fanghi attivi, di controllare separatamente il tempo di ritenzione idraulica (HRT) e il tempo di ritenzione dei fanghi (SRT) e di far reagire e degradare costantemente le sostanze refrattarie all'interno del reattore.

Separazione solido-liquido ad alta efficienza: l'elevata capacità di separazione solido-liquido del bioreattore a membrana MBR garantisce un'ottima qualità dell'acqua di scarico, con livelli di materiale sospeso e torbidità prossimi allo zero, e permette di intrappolare inquinanti biologici come l'Escherichia coli. La qualità dell'effluente dopo il trattamento è nettamente superiore a quella ottenuta con i tradizionali processi di depurazione delle acque reflue, rendendo questa tecnologia di riciclo delle risorse idriche efficiente ed economica.

Ottimizzazione dell'efficacia del trattamento: il processo a membrana MBR potenzia notevolmente la funzionalità del bioreattore grazie alla tecnologia di separazione a membrana ed è una delle tecnologie di trattamento delle acque reflue più promettenti rispetto ai metodi di trattamento biologico tradizionali. Presenta vantaggi evidenti come un elevato tasso di rimozione degli inquinanti, una forte resistenza al rigonfiamento dei fanghi e una qualità dell'effluente stabile e affidabile.

Il sistema di bioreattore a membrana (MBR) è generalmente composto dalle seguenti parti:

1. Pozzo di ingresso dell'acqua: il pozzo di ingresso dell'acqua è dotato di una valvola di troppo pieno e di una paratoia. Nel caso in cui la quantità d'acqua superi il carico del sistema o si verifichi un guasto al sistema di trattamento, la paratoia si chiude e le acque reflue vengono scaricate direttamente nel fiume o nella rete fognaria comunale più vicina attraverso la valvola di troppo pieno.

2. Griglia: le acque reflue spesso contengono molti detriti; per garantire il normale funzionamento del bioreattore a membrana, è necessario intercettare tutti i tipi di fibre, scorie, carta da macero e altri detriti all'esterno del sistema. Pertanto, è necessario installare una griglia prima del sistema e pulirla regolarmente dalle scorie.

3. Vasca di regolazione: La quantità e la qualità delle acque reflue raccolte variano nel tempo. Per garantire il normale funzionamento del successivo sistema di trattamento e ridurre il carico operativo, è necessario regolare la quantità e la qualità delle acque reflue; pertanto, la vasca di regolazione viene progettata prima dell'ingresso nel sistema di trattamento biologico. La vasca di condizionamento deve essere pulita regolarmente dai sedimenti. La vasca di regolazione è generalmente predisposta per il trabocco, il che garantisce il normale funzionamento del sistema anche in caso di carico eccessivo.

4. Collettore di capelli: Nel sistema di trattamento delle acque, poiché le acque reflue raccolte durante il bagno contengono una piccola quantità di capelli, fibre e altri detriti fini che la griglia non riesce a intercettare completamente, ciò può causare ostruzioni alla pompa e al reattore MBR, riducendo così l'efficienza del trattamento. Per questo motivo, il bioreattore a membrana prodotto dalla nostra azienda è dotato di un collettore di capelli.

5. Reattore MBR: La degradazione degli inquinanti organici e la separazione del fango dall'acqua avvengono nel reattore MBR. Essendo il cuore del sistema di trattamento, il reattore comprende colonie microbiche, componenti a membrana, sistema di raccolta dell'acqua, sistema di trattamento delle acque reflue e sistema di aerazione.

6. Dispositivo di disinfezione: In base ai requisiti dell'acqua, il sistema MBR prodotto dalla nostra azienda è progettato con un dispositivo di disinfezione in grado di controllare automaticamente il dosaggio.

Le membrane utilizzate nei bioreattori a membrana (MBR) si dividono principalmente nelle seguenti tipologie, ognuna con caratteristiche uniche:

Membrana a fibra cava:

Forma fisica: La membrana a fibra cava è una struttura a fascio, composta da migliaia di piccole fibre cave; l'interno della fibra costituisce il canale per il liquido, mentre l'esterno contiene le acque reflue da trattare.

Caratteristiche: Elevata densità superficiale: l'ampia superficie della membrana per unità di volume rende l'apparecchiatura compatta e di dimensioni ridotte. Comodo lavaggio a gas: la superficie della pellicola può essere lavata direttamente tramite aerazione, contribuendo a ridurre la contaminazione della membrana.

Facile da installare e sostituire: design modulare per una facile manutenzione e aggiornamenti.

La distribuzione delle dimensioni dei pori è uniforme: l'effetto di separazione è buono e il tasso di ritenzione del materiale sospeso e dei microrganismi è elevato.

Classificazione: comprende pellicole a tenda e pellicole piane; le pellicole a tenda sono spesso utilizzate per MBR sommersi, mentre le pellicole piane sono adatte per MBR esterni.

Pellicola piatta:

Forma fisica: Il diaframma è fissato al supporto e i due lati sono rispettivamente le acque reflue da trattare e il liquido permeante.

Caratteristiche:

Struttura stabile: diaframma liscio, elevata resistenza meccanica, non si deforma facilmente, forte capacità di compressione.

Ottimo effetto pulente: la superficie è facile da pulire e gli agenti inquinanti possono essere rimossi efficacemente mediante pulizia chimica e sfregamento fisico.

Resistenza all'usura: in caso di funzionamento prolungato, l'usura della superficie del film è minima e la durata di servizio è relativamente lunga.

Adatto alla separazione solido-liquido: l'effetto di intercettazione del materiale in sospensione con particelle di grandi dimensioni è particolarmente eccellente.

Adatto a progetti su larga scala: il design modulare ne facilita l'espansione ed è ideale per impianti di depurazione di grandi dimensioni.

Film tubolare:

Forma fisica: Il materiale della membrana è avvolto attorno al corpo di supporto tubolare e le acque reflue scorrono nel tubo e penetrano attraverso il liquido dalla parete del tubo.

Caratteristiche:

Elevata capacità anti-inquinamento: il design del canale di flusso interno facilita la formazione di turbolenza e riduce il deposito di agenti inquinanti sulla superficie della membrana.

Ottima capacità di autopulizia: il flusso di liquido ad alta velocità nel tubo contribuisce a lavare la superficie della membrana e a ridurre la contaminazione della stessa.

Adattamento alle acque reflue ad alto contenuto di materiale sospeso: un'elevata concentrazione di materiale sospeso e fibroso garantisce una migliore capacità di trattamento.

Manutenzione semplice: quando un singolo componente della membrana si danneggia, può essere sostituito singolarmente, senza compromettere il funzionamento complessivo del sistema.

Il ruolo del sistema MBR nel trattamento delle acque reflue si riflette principalmente nei seguenti aspetti:

Separazione solido-liquido efficiente. Il sistema MBR utilizza la membrana per ottenere un'efficiente separazione solido-liquido, migliorando significativamente la qualità dell'effluente, riducendo al minimo il materiale sospeso e la torbidità e rimuovendo in modo significativo batteri e virus.

Elevata concentrazione microbica. Il sistema MBR è in grado di mantenere un'alta concentrazione di fanghi attivi e di aumentare il carico organico del trattamento biologico, riducendo così l'ingombro dell'impianto di depurazione delle acque reflue.

Riduzione dei fanghi in eccesso. Grazie all'effetto di intercettazione dell'MBR, è possibile ridurre la produzione di fanghi residui e, di conseguenza, i costi di trattamento dei fanghi. 34

Rimozione efficace dell'azoto ammoniacale. Il sistema MBR è in grado di intrappolare microrganismi con un lungo ciclo di generazione, come i batteri nitrificanti, degradando efficacemente l'azoto ammoniacale presente nell'acqua.

Risparmio di spazio e riduzione del consumo energetico. Il sistema MBR, grazie all'efficiente separazione solido-liquido e al bioarricchimento, riduce notevolmente il tempo di residenza idraulica dell'unità di trattamento, diminuendo di conseguenza l'ingombro del bioreattore e, grazie all'elevata efficienza della membrana, anche il consumo energetico dell'unità di trattamento.

Migliora la qualità dell'acqua. I sistemi MBR forniscono un effluente di alta qualità che soddisfa standard di scarico più rigorosi o requisiti di riutilizzo.

In sintesi, il bioreattore a membrana MBR svolge un ruolo importante nel trattamento delle acque reflue, tra cui un'efficiente separazione solido-liquido, l'aumento della concentrazione microbica, la riduzione dei fanghi residui, la rimozione efficace dell'azoto ammoniacale, il risparmio di spazio e la riduzione del consumo energetico, ecc. Si tratta di una tecnologia efficiente ed economica per il trattamento delle acque reflue.

Alla fine degli anni '90, i bioreattori a membrana (MBR) sono entrati nella fase di applicazione pratica. Oggi, i bioreattori a membrana (MBR) sono ampiamente utilizzati nei seguenti settori:

1. Trattamento delle acque reflue urbane e riutilizzo dell'acqua negli edifici

Nel 1967, un'azienda statunitense costruì un impianto di depurazione delle acque reflue basato sul processo MBR, in grado di trattare 14 m³/giorno di acque reflue. Nel 1977, un sistema di riutilizzo delle acque reflue fu messo in funzione in un grattacielo in Giappone. A metà degli anni '90, in Giappone erano operativi 39 impianti di questo tipo, con una capacità di trattamento fino a 500 m³/giorno, e oltre 100 grattacieli utilizzavano il processo MBR per depurare le acque reflue e reintrodurle nei corsi d'acqua.

2. Trattamento delle acque reflue industriali

Dagli anni '90, gli ambiti di applicazione del trattamento MBR si sono ampliati, oltre al riutilizzo dell'acqua e al trattamento delle acque reflue fecali. L'applicazione dell'MBR al trattamento delle acque reflue industriali ha suscitato un ampio interesse, ottenendo buoni risultati nel trattamento delle acque reflue dell'industria alimentare, della lavorazione dei prodotti ittici, dell'acquacoltura, della produzione di cosmetici, delle tintorie e dell'industria petrolchimica.

3. Purificazione dell'acqua potabile microinquinata

Con l'ampio utilizzo di fertilizzanti azotati e insetticidi in agricoltura, anche l'acqua potabile è stata inquinata in misura variabile. A metà degli anni '90, l'azienda ha sviluppato il processo MBR, che combina la rimozione biologica dell'azoto, l'adsorbimento degli insetticidi e la riduzione della torbidità. La concentrazione di azoto nell'effluente è inferiore a 0,1 mgNO2/L e la concentrazione di pesticidi è inferiore a 0,02 μg/L.

4. Trattamento delle acque reflue fecali

Il contenuto di materia organica nelle acque reflue fecali è molto elevato, il metodo tradizionale di denitrificazione richiede un'alta concentrazione di fanghi e la separazione solido-liquido è instabile, il che compromette l'efficacia del trattamento terziario. L'avvento dei bioreattori a membrana (MBR) risolve brillantemente questo problema, consentendo il trattamento diretto delle acque reflue fecali senza diluizione.

5. Trattamento del percolato di discarica/fertilizzanti

Il percolato delle discariche/compost contiene elevate concentrazioni di inquinanti e la sua qualità e quantità variano in base alle condizioni climatiche e operative. La tecnologia MBR è stata utilizzata in molti impianti di depurazione prima del 1994. Grazie alla combinazione di MBR e tecnologia RO, è possibile rimuovere non solo solidi sospesi, materia organica e azoto, ma anche sali e metalli pesanti in modo efficace. L'MBR utilizza una miscela di batteri presenti in natura per decomporre gli idrocarburi e i composti clorurati presenti nel percolato e tratta i contaminanti a concentrazioni da 50 a 100 volte superiori rispetto agli impianti di depurazione convenzionali. Questo risultato è dovuto alla capacità dell'MBR di trattenere batteri altamente efficienti e raggiungere una concentrazione batterica di 5000 g/m². Nei test pilota sul campo, il COD del liquido in ingresso variava da poche centinaia a 40000 mg/L e il tasso di rimozione degli inquinanti superava il 90%.

Principali aree e modalità di applicazione

A. Ammodernamento degli impianti di depurazione urbani esistenti, in particolare degli impianti di trattamento delle acque reflue la cui qualità dell'effluente è difficilmente conforme agli standard o il cui flusso di trattamento aumenta drasticamente e la cui superficie non può essere ampliata.

B. Zone residenziali prive di rete fognaria, come aree residenziali, località turistiche, luoghi panoramici, ecc.

C. Le aree o i luoghi con necessità di riutilizzo delle acque reflue, come hotel, autolavaggi, aerei di linea, bagni mobili, ecc., sfruttano appieno le caratteristiche dell'MBR, quali ingombro ridotto, apparecchiature compatte, controllo automatico, flessibilità e praticità.

D. Trattamento delle acque reflue industriali ad alta concentrazione, tossiche e difficili da degradare. Ad esempio, quelle provenienti da industrie della carta, dello zucchero, dell'alcol, della pelle, degli acidi grassi sintetici e altre, rappresentano una fonte di inquinamento puntiforme comune. Il sistema MBR può trattare efficacemente le acque reflue che non soddisfano gli standard dei processi di trattamento convenzionali e consentirne il riutilizzo.

E. Trattamento e riutilizzo del percolato di discarica.

F. Applicazione di impianti di depurazione su piccola scala (stazioni). Le caratteristiche della tecnologia a membrana sono particolarmente adatte al trattamento di acque reflue su piccola scala.

Il sistema a bioreattore a membrana (MBR) è diventato una delle nuove tecnologie per il trattamento e il riutilizzo delle acque reflue grazie alla qualità dell'acqua che produce, pulita, limpida e stabile. Nell'attuale contesto di standard ambientali idrici sempre più rigorosi, l'MBR ha dimostrato il suo grande potenziale di sviluppo e si appresta a diventare un valido concorrente per la sostituzione delle tradizionali tecnologie di trattamento delle acque reflue in futuro.