Bewegtbett-Biofilmreaktor - Moving bed biofilm reactor
Der Bewegtbett- Biofilmreaktor ( MBBR ) ist eine Art Abwasserbehandlungsverfahren , das Ende der 1980er Jahre von Prof. Hallvard Ødegaard an der Norwegischen Universität für Wissenschaft und Technologie erfunden wurde . Es wurde von Kaldnes Miljöteknologi (jetzt AnoxKaldnes und im Besitz von Veolia Water Technologies ) kommerzialisiert . In über 50 Ländern sind über 700 Abwasserbehandlungssysteme (sowohl kommunale als auch industrielle) installiert. Derzeit gibt es verschiedene Anbieter von MBBR-Systemen.
Überblick
Das MBBR-System besteht aus einem Belebungsbecken (ähnlich einem Belebtschlammbecken ) mit speziellen Kunststoffträgern, die eine Oberfläche bieten, auf der ein Biofilm wachsen kann. Die Träger bestehen aus einem Material mit einer Dichte nahe der Dichte von Wasser (1 g/cm 3 ). Ein Beispiel ist Polyethylen hoher Dichte (HDPE), das eine Dichte nahe 0,95 g/cm 3 hat . Die Träger werden im Tank durch das Belüftungssystem vermischt und haben so einen guten Kontakt zwischen dem Substrat im zufließenden Abwasser und der Biomasse auf den Trägern.
Um zu verhindern, dass die Kunststoffträger der Belüftung entweichen, ist ein Sieb am Auslauf des Tanks erforderlich. Um eine höhere Konzentration von Biomasse in den Bioreaktoren zu erreichen, wurden auch hybride MBBR-Systeme verwendet, bei denen suspendierte und angelagerte Biomasse gleichzeitig zu biologischen Prozessen beitragen.
Es gibt auch anaerobe MBBRs, die hauptsächlich für die industrielle Abwasserbehandlung verwendet wurden. In einem Artikel aus dem Jahr 2019 wurde eine Kombination von anaeroben (methanogenen) MBBR mit aeroben MBBR beschrieben, die in einem kommunalen Abwasserreinigungslabor bei gleichzeitiger Produktion von Biogas angewendet wurde.
Vorteile
Das MBBR-System gilt als Biofilmverfahren. Andere konventionelle Biofilmverfahren zur Abwasserreinigung werden als Rieselfilter , rotierender biologischer Kontaktor (RBC) und biologischer belüfteter Filter (BAF) bezeichnet. Biofilmverfahren benötigen im Allgemeinen weniger Platz als Belebtschlammsysteme , da die Biomasse konzentrierter ist und die Effizienz des Systems weniger von der endgültigen Schlammabscheidung abhängt. Ein Nachteil bei anderen Biofilmverfahren besteht darin, dass sie eine Bioverstopfung und den Aufbau von Druckverlust erfahren.
MBBR-Anlagen benötigen kein Recycling des Schlamms, wie dies bei Belebtschlammanlagen der Fall ist.
Das MBBR-System wird oft als Nachrüstung bestehender Belebtschlammbecken installiert, um die Kapazität des bestehenden Systems zu erhöhen. Der Füllgrad der Träger kann an die jeweilige Situation und das gewünschte Fassungsvermögen angepasst werden. Somit kann eine bestehende Kläranlage durch den Bau neuer Tanks ihre Kapazität erhöhen, ohne den Platzbedarf zu vergrößern.
Bei der Konstruktion kann der Füllgrad anfangs beispielsweise auf 40% eingestellt und später durch Befüllen weiterer Träger auf 70% erhöht werden. Beispiele für Situationen können ein Bevölkerungswachstum in einer Stadt für eine kommunale Kläranlage oder ein erhöhter Abwasseranfall einer Industriefabrik sein.
Einige weitere Vorteile gegenüber Belebtschlammanlagen sind:
- Höhere effektive Schlammverweilzeit (SRT), die für die Nitrifikation günstig ist
- Reagiert auf Lastschwankungen ohne Bedienereingriff
- Geringere Schlammproduktion
- Weniger Platzbedarf
- Beständig gegen toxischen Schock
- Prozessleistung unabhängig vom Nachklärbecken (da keine Schlammrückführung vorhanden ist).
Tauchmischer mit großem Durchmesser werden üblicherweise als Verfahren zum Mischen in diesen Systemen verwendet.
Entfernung von Mikroverunreinigungen
Bewegtbett-Biofilmreaktoren haben vielversprechende Ergebnisse gezeigt, um Mikroverunreinigungen (MPs) aus Abwasser zu entfernen. MPs fallen in mehrere Gruppen von Chemikalien wie Pharmazeutika, Organophosphor- Pestizide (OPs), Pflegeprodukte und endokrine Disruptoren. In einem Artikel aus dem Jahr 2012 wurde die Verwendung der MBBR-Technologie zur Entfernung von Arzneimitteln wie Betablockern , Analgetika, Antidepressiva und Antibiotika aus Krankenhausabwässern beschrieben. Darüber hinaus hat die Anwendung von MBBR als biologische Technik in Kombination mit chemischer Behandlung große Aufmerksamkeit bei der Entfernung von phosphororganischen Pestiziden aus Abwasser auf sich gezogen.
Der Vorteil von MBBRs kann mit seiner hohen Feststoffretentionszeit in Verbindung gebracht werden, die die Vermehrung langsam wachsender mikrobieller Gemeinschaften mit mehreren Funktionen in Biofilmen ermöglicht. Die Dynamik solcher mikrobieller Gemeinschaften hängt stark von der organischen Belastung in MBBR-Systemen ab.