MBR 대 MBBR: "MLSS 역설"과 처리장 발자국에 미치는 영향

고도 폐수 처리 분야에서는 MBR(Me엠brane Bioreactors)과 MBBR(Moving Bed 생물막 Reactors)이 가장 눈에 띄는 기술 중 하나입니다. 그러나 엔지니어와 설계자가 핵심 매개변수를 비교할 때, 특히 혼합 주류 부유 물질(MLSS) —그들은 종종 반직관적인 "역설"에 직면합니다.

MBR 시스템은 일반적으로 매우 높은 MLSS 농도(8,000~12,000엠g/L)에서 작동하는 반면, MBBR 시스템은 액체상에서 훨씬 낮은 농도에서 작동하는 것으로 보입니다.

이 기사에서는 이러한 차이가 존재하는 이유를 해독하고 정지 성장에서 부착 성장으로의 근본적인 전환을 탐색하고 500을 사용합니다. 엠 ³ /day 이러한 생물학적 차이가 처리장의 물리적 공간과 레이아웃에 어떻게 직접적인 영향을 미치는지 보여주는 사례 연구입니다.

1부: 생물학적 차이의 해독("MLSS 역설")

MLSS 불균형의 근본 원인은 이 두 기술이 미생물 인력을 수용하는 근본적인 방식에 있습니다.

1. MBR: 물리적 보존을 통한 높은 MLSS

핵심 원칙: “물만 나가고 슬러지는 남습니다.”

MBR 시스템은 매우 작은 기공 크기(일반적으로 약 0.04)를 가진 멤브레인을 사용합니다. μ 엠) 고체-액체 분리용. 막은 완벽한 장벽 역할을 합니다. 깨끗한 물이 침투하지만 박테리아와 슬러지 플록은 생물반응기 내에 완전히 유지됩니다.

슬러지는 빠져나올 수 없기 때문에 작업자는 매우 높은 농도의 활성 슬러지를 "경작"할 수 있습니다.

• 비유: MBR 탱크를 다음과 같이 생각하십시오. 붐비는 광장 . 더 높은 작업량(오염 물질)을 처리하기 위해 엔지니어는 기존 시스템이 수용할 수 있는 것보다 3~4배 더 많은 작업자(박테리아)를 강제로 투입합니다.

2. MBBR: 부착 성장을 통한 저유동성 MLSS

핵심 원칙: 인력은 거리(물)가 아닌 “집”(미디어)에 있습니다.

MBBR 기술은 다음에 의존합니다. 첨부된 성장 과정 . 1차 처리제는 부유 플라스틱 담지체(매체)의 보호된 표면에 스스로 부착하여 견고한 구조를 형성하는 미생물입니다. 생물막 .

MBBR 탱크의 액상에서 부유 물질을 측정하는 경우 MLSS는 일반적으로 기존 활성 슬러지와 유사하게 낮습니다(2,000~4,000엠g/L). 그러나 이것은 오해의 소지가 있습니다. 시스템의 진정한 처리 능력은 배지에 부착된 바이오매스에 있습니다. 이 생물막을 고려하면, “등가 바이오매스” MBBR의 비율은 매우 높으며 종종 MBR과 비슷합니다.

• 비유: MBBR은 고밀도 구축에 관한 것입니다. 주택 박테리아를 위해. 대부분의 인구가 자신의 "집" 안에서 일하고 있기 때문에 "거리"의 물은 상대적으로 깨끗합니다.

생물학적 차이 요약

이러한 고유한 접근 방식에 따라 다양한 운영 초점이 지정됩니다.

2부: 생물학에서 발자국까지(A 500 엠 ³ 사례 연구)

이러한 생물학적 차이가 물리적 현실로 어떻게 변환됩니까? 결과는 종종 놀랍습니다.

이를 설명하기 위해 우리는 다음과 같은 용량의 도시 하수 처리장에 대한 비교 설계를 시뮬레이션했습니다. 500톤/일(500 엠 ³ /디) .

1. 계산 비교 결과

아래 표에 표시된 것처럼 두 시스템에 필요한 총 토목 볼륨은 주로 설명 요구 사항으로 인해 크게 다릅니다.

2. 레이아웃 차이 분석

MBR: 식물을 "상자"에 넣기

MBR은 생물학적 탱크에 분리 기능을 통합하여 극도의 컴팩트함을 달성합니다.

• 2차 청징제 없음: 전통적인 정화기는 상당한 토지 면적을 차지합니다. MBR은 본질적으로 멤브레인을 사용하여 이 전체 공정 단계를 "절단"합니다.
• 절충안: 토목 공사는 최소화되지만 MBR은 멤브레인 스키드, 복잡한 역세 펌프, 화학 세척 시스템(CIP), 대형 장비실에 수용된 고출력 공기 압축기 등 전기 기계 장비에 상당한 투자가 필요합니다.

MBBR: 기존의 "사지"를 갖춘 강력한 "심장"

MBBR은 고효율 생물학적 반응기를 사용하고 이어서 전통적인 분리를 수행합니다.

• 효율적인 반응기: 배지의 생물막은 많은 양의 활성 바이오매스를 보유하고 있기 때문에 BOD 제거 효율이 매우 높기 때문에 소형 바이오리액터(단 60개)가 됩니다. 엠 ³ 이 예에서는).
• 정착의 필요성: MBBR은 노화된 생물막이 자연적으로 매체를 물로 "벗겨내는" 연속 공정입니다. 그러므로 유출수는 엠ust 고효율 정화기(예: Tube Settler 또는 DAF)를 통과하여 이러한 고체를 분리합니다. 그렇지 않으면 최종 폐수는 부유 물질 배출 기준을 충족하지 못할 것입니다.

결론 및 선택 가이드

MBR과 MBBR 사이의 선택은 어떤 기술이 "더 나은지"에 관한 것이 아니라 특정 프로젝트 제약 조건에 가장 적합한 절충안 세트가 무엇인지에 관한 것입니다.

다음과 같은 경우 MBR을 선택하십시오.

• 공간이 주요 제약 사항입니다. 토지 가격이 엄청난 도시 지하 식물, 호텔 지하실 또는 병원에 이상적입니다.
• 고품질 재사용이 필요합니다. 유출수는 한외여과되어 SS가 0에 가까워 직접 비음용 재사용에 적합합니다.

다음과 같은 경우 MBBR을 선택하십시오.

• 운영 단순성이 가장 중요합니다. 고객은 막간 압력이나 막 세척 방법을 매일 모니터링할 필요가 없는 견고한 시스템을 선호합니다.
• 개조 프로젝트입니다. 큰 토목 공사 없이 용량을 늘리기 위해 기존 폭기조에 매체를 간단히 추가할 수 있는 경우가 많습니다.
• 유입수 품질이 변동합니다. 생물막 구조로 인해 MBBR은 산업 응용 분야에서 흔히 발생하는 충격 부하에 대한 저항력이 뛰어납니다.

FAQ: MBR과 MBBR 선택 및 운영

1. 경제성: 어떤 시스템이 더 비용 효율적인가요?

비용을 측정하는 방법(자본 대 운영)에 따라 다릅니다.

• CAPEX(초기 비용): MBBR은 일반적으로 저렴합니다. MBR 멤브레인은 고가의 정밀 제품입니다. 그러나 토지 가격이 극도로 높은 경우 MBR의 토목 비용 절감으로 장비 비용이 상쇄될 수 있습니다.
• OPEX(운영 비용): MBBR은 훨씬 저렴합니다. MBR은 공기 정련(막을 깨끗하게 유지하기 위해)과 일반 화학 세척제에 높은 에너지 소비가 필요합니다. MBBR은 에너지 수요가 낮고 생물학적 단계에 대한 화학적 비용이 없습니다.

2. 수명: 핵심 구성 요소를 얼마나 자주 교체해야 합니까?

• MBR 막: 일반적으로 5~8년 브랜드와 수질에 따라 다릅니다. 멤브레인을 교체하는 것은 주요 자본 비용입니다.
• MBBR 미디어: 일반적으로 15~20년 . HDPE 플라스틱 미디어는 내구성이 매우 뛰어나 교체가 거의 필요하지 않으며, 일부가 손실된 경우 가끔 "충전"만 하면 됩니다.

3. 유지 관리: 어느 것이 작동하기 더 어렵나요?

• MBR: 필요하다 숙련된 작전 . 작업자는 TMP(Trans-Membrane Pressure)를 모니터링하고, 자동 역세를 관리하고, 산/염소를 사용하여 CIP(Chemical In-Place) 세척을 수행해야 합니다. 막이 막히면 식물이 멈춥니다.
• MBBR: 필요하다 낮은 유지 관리 . 이는 자기 조절 과정입니다. 주요 유지 관리에는 보유 스크린(매체가 빠져나오지 않도록 보장)과 통기 시스템을 확인하는 작업이 포함됩니다. 운영자 오류를 훨씬 더 관대합니다.

4. 전처리: 미세한 스크린이 필요한가요?

• MBR: 예, 중요합니다. 머리카락과 잔해로 인해 멤브레인이 손상되거나 막히는 것을 방지하려면 매우 미세한 스크린(1mm - 2mm 드럼)이 필요합니다. 잘못된 전처리로 인해 MBR이 죽습니다.
• MBBR: 표준. 주로 고정 격자의 막힘을 방지하려면 일반적으로 표준형 거친 스크린이나 중간 스크린(3mm - 6mm)이면 충분합니다.

5. 개조: 기존 탱크를 업그레이드할 수 있나요?

• MBBR: 훌륭한 후보입니다. 새 탱크를 구축하지 않고도 처리 용량을 늘리기 위해 기존 폭기조(최대 60-70% 충전 비율)에 매체를 덤프할 수 있는 경우가 많습니다.
• MBR: 어렵다. 표준 탱크를 MBR로 전환하려면 일반적으로 멤브레인 스키드를 설치하고 펌프와 송풍기를 위한 새 공간을 구축하기 위해 상당한 토목 개조가 필요합니다.

6. 질소 제거: 어느 것이 더 좋나요?

둘 다 높은 질소 제거 효과를 얻을 수 있지만 MBBR 특수한 탈질화를 위해 선호되는 경우가 많습니다. 생물막 구조는 폭기된 탱크(동시 질산화 및 탈질화 - SND)에서도 생물막 내부 깊숙한 곳에 "무산소 층"을 허용하며 이는 매우 효율적일 수 있습니다.

7. 추운 기후: 겨울에는 어떻게 활동합니까?

• MBBR 차가운 물에서는 더 탄력적인 경향이 있습니다. 생물막은 박테리아에 대한 "보호 홈"을 제공하여 부유 슬러지에 비해 온도 강하에 덜 민감합니다.