MBR 対 MBBR: 「MLSS パラドックス」と処理施設の設置面積に対するその影響

高度廃水処理分野では、膜バイオリアクター (MBR) と移動床バイオフィルム リアクター (MBBR) の 2 つが最も著名な技術です。ただし、エンジニアとデザイナーがコアパラメータを比較するとき、特に 混合酒浮遊物質 (MLSS) ―直観に反する「パラドックス」に遭遇することがよくあります。

MBR システムは通常、非常に高い MLSS 濃度 (8,000 ～ 12,000 メートルg/L) で動作しますが、MBBR システムは液相でははるかに低い濃度で動作するようです。

この記事では、この違いが存在する理由を解読し、一時的な成長から持続的な成長への根本的な変化を探り、500 メートル ³ これらの生物学的差異が処理場の物理的設置面積とレイアウトにどのように直接影響するかを実証するためのケーススタディを / 日実施します。

パート 1: 生物学的差異の解読 (「MLSS パラドックス」)

MLSS 格差の根本原因は、これら 2 つの技術が微生物の労働力を収容する基本的な方法にあります。

1. MBR: 物理的保持による高い MLSS

基本原則は「水だけが排出され、汚泥は残る」です。

MBR システムは、非常に小さな孔径 (通常は約 0.04) の膜を利用します。 μ メートル) 固液分離用。膜は完全なバリアとして機能します。きれいな水は透過しますが、バクテリアや汚泥の塊はバイオリアクター内に完全に保持されます。

汚泥が逃げることができないため、オペレーターは非常に高濃度の活性汚泥を「培養」できます。

• 類推: MBR タンクを次のように考えてください。 混雑した広場 。より高い作業負荷 (汚染物質) を処理するために、エンジニアは従来のシステムが収容できる量の 3 ～ 4 倍の労働者 (バクテリア) を強制的に詰め込みます。

2. MBBR: 付着した成長による低液体 MLSS

基本原則: 労働力は街頭 (水道) ではなく、「家」 (メディア) にいます。

MBBR テクノロジーは、 付属の成長プロセス 。主な処理剤は微生物であり、懸濁されたプラスチック担体（培地）の保護表面に付着し、堅牢な組織を形成します。 バイオフィルム .

MBBR タンクの液相中の懸濁物質を測定する場合、MLSS は通常、従来の活性汚泥と同様に低く (2,000 ～ 4,000 メートルg/L) なります。しかし、これは誤解を招きます。このシステムの真の処理能力は、媒体に付着したバイオマスにあります。このバイオフィルムを考慮すると、 「等価バイオマス」 MBBR の値は非常に高く、多くの場合 MBR に匹敵します。

• 類推: MBBR は高密度の構築を目的としています ハウジング 細菌のために。人口のほとんどが「家」の中で働いているため、「通り」の水は比較的きれいです。

生物学的な違いの概要

これらの異なるアプローチにより、運用上のさまざまな焦点が決まります。

パート 2: 生物学からフットプリントまで (A 500) メートル ³ 事例）

これらの生物学的な違いはどのように物理的な現実に反映されるのでしょうか?結果はしばしば驚くべきものになります。

これを説明するために、次の容量を持つ都市下水処理場の比較設計をシミュレーションしました。 500 トン/日 (500 メートル ³ /d) .

1. 計算比較結果

以下の表に示すように、2 つのシステムに必要な民生用の総量は、主に明確化の必要性により大きく異なります。

2. レイアウトの違いを分析する

MBR：植物を「箱」に入れる

MBRは、分離を生物タンクに統合することにより、極めてコンパクト化を実現します。

• 二次清澄剤なし: 従来の浄化装置はかなりの面積を占めます。 MBR は本質的に、膜を使用してこのプロセス全体のステップを「省略」します。
• トレードオフ: MBR では土木工事は最小限に抑えられますが、膜スキッド、複雑な逆洗ポンプ、化学洗浄システム (CIP)、広い機器室に収容される高出力エアコンプレッサーなどの電気機械機器に多額の投資が必要です。

MBBR：従来の「手足」を備えた強力な「心」

MBBR では、高効率の生物反応器を使用し、その後従来の分離を行います。

• 効率的なリアクター: 培地上のバイオフィルムには大量の活性バイオマスが保持されているため、BOD 除去効率が非常に高く、コンパクトなバイオリアクター (わずか 60 メートル ³ この例では)。
• 和解の必要性: MBBR は、老化したバイオフィルムが培地から水中に自然に「剥がれ落ちる」連続プロセスです。したがって、排水は、 メートルust これらの固体を分離するために、高効率の浄化装置 (チューブセトラーや DAF など) を通過させます。そうしないと、最終排水が懸濁物質の排出基準を満たさなくなります。

結論と選択ガイド

MBR と MBBR の選択は、どちらのテクノロジーが「優れている」かということではなく、どのトレードオフが特定のプロジェクトの制約に最も適しているかによって決まります。

次の場合に MBR を選択します。

• スペースが主な制約です。 地価が法外に高い都市の地下工場、ホテルの地下室、病院などに最適です。
• 高品質の再利用が必要です。 廃水は限外濾過され、SS がほぼゼロであるため、飲料用以外の直接再利用に適しています。

次の場合に MBBR を選択します。

• 操作の簡素化が最も重要です。 クライアントは、膜貫通圧や膜の洗浄計画を毎日監視する必要のない堅牢なシステムを好みます。
• これは改造プロジェクトです: 多くの場合、大規模な土木工事を行わずに、既存の曝気タンクに媒体を追加するだけで容量を増やすことができます。
• 影響力の質は変動します。 MBBR はバイオフィルム構造により、産業用途で一般的な衝撃荷重に対する耐性が高くなります。

FAQ: MBR と MBBR の選択と操作

1. 経済性: どのシステムがより費用対効果が高いでしょうか?

それはコストの測定方法 (資本対運用) によって異なります。

• CAPEX (初期費用): 一般的にMBBRの方が安いです。 MBR メンブレンは高価な精密製品です。ただし、地価が非常に高い場合は、MBR による土木工事の節約で設備コストを相殺できる可能性があります。
• OPEX (ランニングコスト): MBBRはかなり安いです。 MBR では、空気洗浄 (膜を清潔に保つため) と定期的な化学洗浄剤に多大なエネルギー消費が必要です。 MBBR はエネルギー需要が低く、生物学的段階での化学薬品のコストがかかりません。

2. 寿命: コアコンポーネントはどれくらいの頻度で交換する必要がありますか?

• MBR膜: 通常、 5～8年 ブランドや水質によって異なります。メンブレンの交換には多額の資本支出がかかります。
• MBBRメディア: 通常、 15～20年 。 HDPE プラスチック メディアは非常に耐久性があり、交換の必要はほとんどなく、一部が紛失した場合は「補充」する必要があります。

3. メンテナンス: 操作が難しいのはどれですか?

• MBR: 必要なもの 熟練した操作 。オペレーターは膜間圧力 (TMP) を監視し、自動逆洗を管理し、酸/塩素を使用した定置化学的 (CIP) 洗浄を実行する必要があります。膜が詰まると植物は止まります。
• MBBR: 必要なもの メンテナンスの手間がかからない 。これは自己調整プロセスです。主なメンテナンスには、保持スクリーン (培地が漏れないことを確認するため) と通気システムのチェックが含まれます。オペレーターのミスがより許容されます。

4. 前処理: 細かいスクリーンが必要ですか?

• MBR: はい、クリティカルです。 毛髪や破片による膜の損傷や詰まりを防ぐために、非常に細かいスクリーン (1 mm ～ 2 mm のドラム) が必要です。前処理が不十分だとMBRが死滅します。
• MBBR: 標準。 通常、主に保持グリッドの詰まりを防ぐためには、標準的な粗いスクリーンまたは中程度のスクリーン (3 mm ～ 6 mm) で十分です。

5. 改造: 既存のタンクをアップグレードできますか?

• MBBR: 素晴らしい候補者。 多くの場合、新しいタンクを構築することなく、既存の曝気タンク (最大充填率 60 ～ 70%) に培地を投入するだけで処理能力を高めることができます。
• MBR: 難しい。 標準タンクを MBR に変換するには、通常、膜スキッドを設置し、ポンプとブロワー用の新しい部屋を構築するための大規模な土木改造が必要です。

6. 窒素除去: どちらが優れていますか?

どちらも高い窒素除去を達成できますが、 MBBR 特殊な脱窒によく使用されます。バイオフィルム構造により、曝気タンク内でもバイオフィルムの奥深くに「無酸素層」が形成され (同時硝化と脱窒 - SND)、非常に効率的になります。

7. 寒い気候: 冬にはどのように機能しますか?

• MBBR 冷水では弾力性が高くなる傾向があります。バイオフィルムはバクテリアに「保護場所」を提供し、浮遊汚泥と比較して温度低下の影響を受けにくくします。