Budowa i Działanie Oczyszczalni Membranowych (MBR)

Szczegóły: Opublikowano: 14. March 2026

Membranowe systemy oczyszczania ścieków (reaktory MBR) stosowane są w przypadku bardzo wysokich wymagań dotyczących ścieków oczyszczonych. Są to najnowocześniejsze sposoby oczyszczania, których podstawą jest filtracja biologicznie oczyszczonych ścieków poprzez membrany. Unia Europejska uznaje filtrację membranową za najlepszą, dostępną metodę oczyszczania (BAT - Best Available Technology).

Zasada Działania i Budowa

Membranowa biologiczno-mechaniczna oczyszczalnia ścieków to system złożony z oczyszczania mechanicznego (niezbędne do prawidłowego funkcjonowania systemu MBR), komory biologicznego oczyszczania ścieków i modułu ultrafiltracji. Zatapialne membrany filtracyjne zatrzymują wszystkie cząstki stałe, bakterie, częściowo wirusy i wszystkie molekuły większe niż 38 nm, przez co gwarantują najwyższą jakość oczyszczania. Przy zastosowaniu membran proces technologiczny oczyszczania ścieków powinien przebiegać podobnie jak w przypadku sposobów konwencjonalnych, z tą różnicą, że stężenie osadu w procesie biologicznym jest 2-3 krotnie większe (ok. 8 - 12 kg/m3). W wyniku tego całkowita objętość reaktorów do oczyszczania biologicznego jest 2-3 krotnie mniejsza.

Duże stężenie biomasy w reaktorze oraz brak osadnika wtórnego powodują, że objętość reaktorów i przestrzeń zajmowana przez oczyszczalnię ścieków z zainstalowanym systemem MBR jest mniejsza niż w rozwiązaniach tradycyjnych. Ścieki oczyszczone z procesu MBR spełniają wszystkie wymagane prawem normy i mogą być wykorzystane jako woda technologiczna użytkowa.

MBR (Membrane Biological Reactor) to najnowocześniejsza technologia oczyszczania, gwarantująca najwyższą jakość ścieków oczyszczonych (filtratu). MBR łączy w sobie klasyczne elementy osadu czynnego i filtracji na membranach mikrofiltracyjnych. Ścieki oczyszczane tą metodą są uznawane za spełniające najwyższe normy jakości w odniesieniu do właściwości fizykochemicznych oraz mikrobiologicznych.

Dzięki zastosowaniu membran mikrofiltracyjnych możliwe jest uzyskanie niezrównanej jakości ścieków oczyszczonych, które często bywają porównywane z pierwszą klasą czystości wód płynących. Ścieki oczyszczone są pozbawione zanieczyszczeń stałych, większości wirusów i bakterii chorobotwórczych, farmaceutyków oraz mikroplastiku.

Przeczytaj także: Jak działa osuszacz powietrza?

Proces Filtracji Membranowej

Moduł filtracji membranowej pracuje przy wyjątkowo niskiej różnicy ciśnień (TMP) na całej powierzchni membrany. Oznacza to, że nadawa przechodząca przez membranę nie przylega do powierzchni, ani nie zbiera się na niej. Nadawa płynie w górę między membranami, a filtrat przechodzi przez ich powierzchnie. W celu zapewnienia efektywnej cyrkulacji nadawy oraz do osiągnięcia prędkości koniecznej do wystąpienia przepływu krzyżowego stosuje się bąbelki powietrza. Powoduje to również efekt czyszczenia.

Niezależnie od tego czy elementy są pojedyncze, czy ustawione dwu lub trzypiętrowo, powietrze dodawane jest tylko poprzez jeden napowietrzacz na spodzie. Oznacza to, że spadek ciśnienia na membranie jest bliski zeru, i że na membranie brak obszarów nieprzepuszczających filtratu. Skrajnie niskie ciśnienie trans membranowe oznacza, że membrany są znacznie mniej podatne na zarastanie, co skutkuje dłuższym okresem użytkowania przed wymianą oraz wydłużonymi okresami pracy między czyszczeniem.

Kiedy jednak jest potrzeba w końcu wyczyścić membrany, cała ich powierzchnia jest efektywnie czyszczona przy użyciu procedur jak relaksacja, pulsowanie wsteczne, mycie Cleaning in Place (CIP) oraz cyrkulacja.

Oczyszczalnie MBBR

Od oczyszczalni coraz częściej będzie wymagało się spełniania dodatkowych funkcji - przede wszystkim obniżania stężenia azotu i fosforu. Wynika to z nowelizacji dyrektywy ściekowej. W te potrzeby doskonale wpisują się oczyszczalnie typu MBBR - ze złożem zawieszonym, na którym osadzają się mikroorganizmy. Oczyszczalnie MBBR są jednym z rodzajów oczyszczalni wyposażonych w złoże biologiczne. W tym przypadku jest to złoże zawieszone.

W oczyszczalni typu MBBR nośnik biomasy unosi się w oczyszczanych ściekach. Co ważne, unoszące się na powierzchni komórki mają tendencję do agregacji kolejnych. W ten sposób tworzy się coraz większa warstwa biofilmu. Duże znaczenie dla skuteczności tego procesu mają wielkość i kształt nośnika. Ważne jest, by był on skonstruowany w taki sposób, żeby w jego pustych przestrzeniach nie gromadziła się nadmierna ilość mikroorganizmów.

Przeczytaj także: Osuszacz powietrza WABCO - wszystko, co musisz wiedzieć

W prawidłowo zaprojektowanej oczyszczalni MBBR nie ma konieczności dodatkowego oczyszczania ścieków - gromadzenie się biofilmu na nośniku wystarczy, by woda została oczyszczona do poziomu pozwalającego na odprowadzenie jej do odbiornika.

Porównanie z Technologią SBR

Oczyszczalnie MBBR zdobywają coraz większą popularność, ale to technologia SBR (bazująca na sekwencyjnej pracy reaktorów) nadal jest najczęściej wykorzystywana w infrastrukturze ściekowej. Minusami oczyszczalni ze złożem zawieszonym są natomiast duża konsumpcja energii i konieczność zasilania powietrzem z zewnątrz - podnosi to koszty eksploatacyjne. Istnieje także pewne zagrożenie wydostania się nośnika na zewnątrz zbiornika.

W przypadku aglomeracji poniżej 2000 RLM najczęściej wybieranym rozwiązaniem są oczyszczalnie SBR - tak jest m.in. w skali europejskiej. Statystyki pokazują, że w skali europejskiej zdecydowanie największą przewagę ma oczyszczanie biologiczne. Nie zawsze wykorzystuje się jednak procesy pozwalające pozbyć się związków azotu i fosforu.

Jedną ze zmian wprowadzonych w ramach nowelizacji dyrektywy ściekowej jest objęcie jej ustaleniami dodatkowo aglomeracji od 1000 RLM (obecnie to 2000 RLM). Szacuje się, że w Polsce będzie to dotyczyło około 1000 gmin. Wynika to z nakładanego przez dyrektywę ściekową obowiązku usuwania związków azotu i fosforu oraz podwyższonego usuwania biogenów. Oczyszczalnie MBBR bardzo dobrze wpisują się w te zmiany. Mają zdolność do stabilnego i skutecznego usuwania związków azotu i fosforu ze ścieków.

Zastosowania membran MBR

Technologia bioreaktorów membranowych to przyszłościowe rozwiązanie oczyszczania ścieków zarówno komunalnych, jak i przemysłowych. Pozwala zmaksymalizować odzyskiwanie zasobów, zminimalizować koszty i wdrożyć perspektywę gospodarki o obiegu zamkniętym. Membrany MBR są stosowane na oczyszczalniach ścieków na całym świecie.

Przeczytaj także: Osuszacz powietrza Knorr-Bremse - budowa i schemat

Znajdują zastosowanie w procesie oczyszczania ścieków pochodzących z różnych procesów np.:

ścieki komunalne
produkcja spożywcza, między innymi przemysł winiarski, browarniczy, mleczarski, napojowy, produkcja skrobi, przekąsek
farmacja
przemysł chemiczny
przetwórstwo petrochemiczne
ubojnie zwierząt

Korzyści z Zastosowania MBR

Najnowszy typoszereg bioreaktorów membranowych MBR posiada szereg nowych funkcji, które pozwoliły zwiększyć wydajność, zmniejszyć zużycie energii i jeszcze bardziej obniżyć koszty utrzymania. Wykorzystano sprawdzoną i przetestowaną w setkach instalacji w ciągu ostatnich 10 lat technologię, co gwarantuje niezawodną pracę i konkurencyjną wydajność - przy możliwie najniższym koszcie posiadania.

Każdy element unikatowych płaskich membran kapilarnych został specjalnie zaprojektowany przy uwzględnieniu warunków panujących w oczyszczalniach ścieków. W rezultacie uzyskano moduł charakteryzujący się niezawodnością działania, niskimi kosztami eksploatacyjnymi - i to przy minimalnym nakładzie pracy personelu. Prawie wszystkie z naszych instalacji działają tylko pod samym ciśnieniem grawitacji.

Bardzo niskie ciśnienie transmembranowe w membranach MBR pozwala ograniczyć znacznie prace w zakresie mycia i konserwacji, gdyż zapychanie membran powodowane jest głównie przez zanieczyszczenia powierzchniowe, które z łatwością są usuwane, a zapychanie porów membranowych jest ograniczone. W nowym modelu technologia ta została udoskonalona w celu jeszcze większego obniżenia ciśnienia transmembranowego.

Nowe membrany Alfa Laval mają otwarte boki, co umożliwia swobodny przepływ permeatu do zbiornika. Prowadzi to do bardziej równomiernego rozkładu ciśnienia na membranie, co zwiększa wydajność i zmniejsza potrzebę czyszczenia. Oznacza to, że na żadnym etapie nie ma potrzeby ręcznej obsługi.

Konstrukcja samoczynnego płukania umożliwia niezawodne włączanie i wyłączanie dopływu powietrza podczas pracy, co pozwala na uruchamianie modułów membranowych ze zmiennym napowietrzaniem. Zmienna procedura czyszczenia zmniejsza zużycie energii w przypadku czyszczenia powietrznego nawet o 40% w porównaniu z tradycyjną metodą, bez wpływu na tempo zapychania i wydajność filtracji membranowej.

Po zamontowaniu wszystkich membran w module, cały pakiet można wymienić za jednym razem bez konieczności indywidualnej wymiany każdego elementu membrany. Moduły membranowe Alfa Laval MBR są doskonałym rozwiązaniem do zastosowania wewnątrz budynków lub jako instalacje podziemne, w których dodatkowa wysokość podnoszenia oznaczałaby większe koszty kapitałowe.

Optymalizacja i Wydajność

Nowe moduły membranowe Alfa Laval MBR do prawidłowej pracy potrzebują tylko dwóch wolnych boków i z tego względu mogą być instalowane obok siebie w rzędach, dzięki czemu znacząco zwiększa się gęstość upakowania membran. Membrany Alfa Laval MBR dostępne są w różnych rozmiarach, od MFM080 do MFM240, dzięki czemu zawsze można dopasować moduł membranowy do indywidualnych warunków danej oczyszczalni ścieków, a także w pełni wykorzystać powierzchnię w istniejących zbiornikach.

Membrany wykonane są z odpornego na chlor PVDF i zostały zoptymalizowane pod kątem zastosowań w oczyszczalniach. Membrany stanowią absolutną barierę dla bakterii, mikroplastików i innych zanieczyszczeń, a ścieki oczyszczone nie zawierają zawiesiny ciał stałych. Oznacza to, że filtrat może być z powodzeniem wykorzystany ponownie do nawadniania lub jako woda technologiczna.

Automatyzacja i Koszty Personelu

Koszty pracownicze należą do jednych z najbardziej obciążających eksploatatora kosztów operacyjnych. Oczyszczalnie Schwander Polska są w pełni zautomatyzowane, dzięki czemu wszystkie istotne parametry procesu oczyszczania ścieków mogą być uruchamiane, kontrolowane i monitorowane w trybie zdalnego dozoru za pomocą każdego urządzenia posiadającego dostęp do internetu. Pozwala to na znaczące obniżenie kosztów zatrudnienia, co dla eksploatatora przekłada się na bezpośrednie oszczędności.

System wyświetla wizualizację procesu technologicznego, informuje o awarii urządzeń i przypomina o czynnościach serwisowych, obsługuje alarmy i liczniki obiektowe, a także archiwizuje dane długookresowe. System pracuje w oparciu o algorytmy sterowania określające wartości optymalne parametrów prowadzenia procesu takich, jak: intensywność napowietrzania, recyrkulacja wewnętrzna czy odprowadzanie osadu nadmiernego.

Systemy automatycznego sterowania wykorzystywane na oczyszczalniach ścieków wykonanych przez Schwander Polska stabilizują proces oraz dają gwarancję poprawnej eksploatacji oczyszczalni i uzyskania wymaganej jakości ścieków oczyszczonych. Ponadto, dzięki nim eksploatator może mieć pewność, że żądane parametry zostaną osiągnięte z wykorzystaniem minimalnych ilości zasobów, takich jak energia oraz środki chemiczne.

Jakość Ścieków Oczyszczonych

Jedną z największych zalet bioreaktorów membranowych jest niezrównana jakość ścieków oczyszczonych, która jest uniezależniona od charakterystyki sedymentacyjnej osadu czynnego. Efekt wstępnej dezynfekcji ścieków oczyszczonych - membrana stanowi absolutną fizyczną barierę, która usuwa wszystkie bakterie i większość patogenów, a także wszystkie mikroplastiki, co sprawia że rozwiązanie to idealnie sprawdzi się pod kątem zastosowań zakładających ponowne wykorzystanie filtratu, np. do nawadniania.

W oczyszczalniach MBR Schwander Polska filtrat jest zawracany do systemu i wykorzystywany jako woda technologiczna, co przekłada się na wymierne oszczędności dla eksploatatora. System MBR będzie również idealnym rozwiązaniem do usuwania związków potencjalnie niebezpiecznych, mikrozanieczyszczeń i farmaceutyków ze ścieków komunalnych i szpitalnych.

W toku ostatnich badań przeprowadzonych na oczyszczalni ścieków w Danii potwierdzono stuprocentową skuteczność modułów membranowych Alfa laval MBR w usuwaniu zanieczyszczeń mikroplastikami. Dzięki temu, eksploatator może mieć pewność, że otrzymuje rozwiązanie które nie tylko sprosta jego przyszłym potrzebom eksploatacyjnym, ale również będzie zgodne z przyszłymi wymogami regionalnej polityki ochrony środowiska.

Minimalne Czyszczenie

Ultraniskie ciśnienie transmembranowe (TMP), które stanowi podstawę działania modułu membranowego Low Resist minimalizuje zarastanie membran, a tym samym zmniejsza częstotliwość czyszczenia. Niskie TMP eliminuje problem zapychania porów membrany, co oznacza, że jedyne czyszczenie, jakich wymagają filtry Alfa Laval MBR to relaksacja/czyszczenie powietrzem co 10 minut oraz płukania CIP 3-4 razy do roku.

Innymi słowy:

Brak płukań wstecznych
Niskie wymagania odnośnie płukań chemicznych
Nie trzeba nigdy wyjmować modułu ze zbiornika podczas jego użytkowania
Minimalne płukania CIP
Minimalne zużycie chemikaliów
Ogromna oszczędność czasu
Mniejsze zużycie membran i pomp
Niskie koszty energii

Koszty Energii

Koszt energii jest głównym kosztem eksploatacyjnym w oczyszczalniach MBR, co sprawia, że głównym wyzwaniem jest wydajność energetyczna. Oczyszczalnie wykonane przez Schwander Polska zapewniają najniższy na rynku koszt energii, dzięki wykorzystaniu korzyści płynących z grawitacyjnego przepływu oraz uproszczeniu instalacji. Unikalna konstrukcja modułów membranowych umożliwia ich pracę przy wykorzystaniu grawitacji jako jedynej siły napędowej, eliminując koszty zasilania pomp.

Łatwa i Niezawodna Eksploatacja

Każdy szczegół w układzie filtracji Schwander Polska został zaprojektowany i przemyślany specjalnie pod kątem zastosowania w oczyszczalniach ścieków. W osadzie nie ma żadnych ruchomych części ani zaworów, a wykorzystanie pomp zostało ograniczone do minimum. Nic nie zostało pozostawione przypadkowi, aby zapewnić maksymalną niezawodność i możliwie najniższe wymagania w zakresie konserwacji. Ponadto, żadne czynności konserwacyjne nie wymagają wyjmowania modułu lub opróżniania zbiornika.

W przypadku konieczności wymiany membrany, unikatowy system Quick Swap, pozwala to zrobić w rekordowo krótkim czasie w zbiorniku. W przypadku zmiany technologii na MBR nie ma konieczności przeprowadzania zaawansowanych szkoleń dla personelu. Wszystkie technologie zastosowane w naszej instalacji będą znane Twojemu personelowi.

Niskie Koszty Inwestycyjne

Rozwiązania Schwander Polska zapewniają doskonałą jakość oczyszczania w każdej dostępnej przestrzeni. Bez względu na to czy budujesz nowy obiekt, czy modernizujesz istniejący, z pewnością zauważysz, że nasze rozwiązania zmniejszają nakłady inwestycyjne.

Nowe Oczyszczalnie

W przypadku budowy nowej oczyszczalni ścieków, wybór technologii MBR pozwoli zaoszczędzenie środków przeznaczonych na prace budowlane. Wysokie stężenie biomasy w reaktorze pozwala na krótszy czas przetrzymania ścieków, a to oznacza nawet 3-krotne zmniejszenie kubatury komory osadu czynnego w porównaniu do konwencjonalnych technologii. Dzięki unikatowym rozwiązaniom membran Alfa Laval MBR, rozmiar zbiornika może być mniejszy niż w przypadku innych układów MBR, dzięki dużemu upakowaniu membran oraz możliwości pracy z wyższym stężeniem zawiesiny w osadzie. Prostota instalacji pozwoli zaoszczędzić na pompach i orurowaniu, ponieważ filtracja odbywa się z wykorzystaniem grawitacji jako siły napędowej.

Istniejące Oczyszczalnie

W przypadku istniejących oczyszczalni ścieków, duża elastyczność instalacji filtracji MBR umożliwia jej dostosowanie do istniejącej infrastruktury. Możesz zdecydować się na przepływ grawitacyjny lub wykorzystanie pomp permeatu o niskim zużyciu energii. Dzięki ofercie modułów membranowych dostępnych w różnych rozmiarach, możemy umieścić taką ilość modułów, która zapewni największą wydajność filtracji w istniejącym zbiorniku lub zbiornikach.

Sezonowość i Turystyka

Technologia Schwander Polska ze względu na doskonałą jakość ścieków oczyszczonych jest polecana szczególnie dla terenów atrakcyjnych turystycznie, przy modernizacji z wykorzystaniem istniejących obiektów oraz przy zrzucie ścieków oczyszczonych do odbiorników wymagających szczególnej ochrony takich jak: małe cieki wodne, jeziora czy wody kąpieliskowe. Oczyszczalnie MBR Schwander Polska charakteryzuje duża elastyczność, dzięki czemu doskonale sprawdzą się zarówno w warunkach zwiększonych sezonowych napływów ścieków oraz podczas niskich napływów występujących poza sezonem. Zwiększenie przepustowości oraz przyjmowanie większych ładunków zanieczyszczeń odbywa się bez konieczności prowadzenia kosztownych i pochłaniających teren inwestycji, zwykle wymaga jedynie dostosowania ustawień oprogramowania oczyszczalni ścieków.

Brak Uciążliwych Zapachów

Wszystkie oczyszczalnie zaprojektowane i wykonane przez naszą firmę wyposażone są urządzenia, które mają za zadanie neutralizację związków zapachowych uciążliwych dla obsługi i otoczenia. Dzięki temu oddziaływanie obiektu jest zamknięte w obrębie działki. Dezodoryzacja odbywa się w oparciu o technologię biofiltracji na aktywnym biologicznie materiale filtracyjnym albo za pomocą filtra węglowego z wypełnieniem sorbentami chemicznymi lub odpowiednio impregnowanym węglem aktywnym. Pozwala to na lokalizację oczyszczalni ścieków w sąsiedztwie innych budynków.

Minimalne Wymagania w Zakresie Konserwacji

Ultraniskie ciśnienie transmembranowe i eliminacja zarastania porów membrany oznacza, że wymagane jest jedynie minimalne czyszczenie. Podczas normalnej pracy wystarcza 2-minutowy okres relaksacji, aby usunąć zanieczyszczenia powierzchniowe. Nie ma potrzeby wykonywania częstych płukań chemicznych - w zupełności wystarcza płukanie CIP co trzy lub cztery miesiące. Oszczędność czasu w porównaniu do innych systemów MBR jest bardzo duża. Długie cykle płukania CIP przynoszą również korzyści w postaci minimalizacji zużycia membran i zużycia środków chemicznych.

Serwis Urządzeń

Nasze instalacje MBR charakteryzują się łatwym i sporadycznym serwisem dzięki wykorzystaniu sił grawitacji, ograniczeniu ilości pomp i uproszczeniu instalacji, a także dzięki współpracy wyłącznie z wiodącymi i sprawdzonymi dostawcami urządzeń. Modularna konstrukcja membran oznacza, że wymagane jest tyko 1.3 m prześwitu ponad krawędzią zbiornika, aby podnieść moduły w miejscu instalacji. Jest to szczególnie istotne, przy zlokalizowaniu MBR wewnątrz budynku oraz w momencie, kiedy przestrzeń jest ograniczona.

Oferujemy profesjonalne usługi serwisu i konserwacji wykonanych obiektów i instalacji oraz nieustanne wsparcie dla eksploatatorów w procesie obsługi urządzeń.

Dane Eksploatacyjne Modułu Membranowego

Parametr	Wartość
Typ membrany	MFP2
Wielkość membrany	0.2 μm
Standardowe ciśnienie transmembranowe (TMP)	0.01 ÷ 0.04 bar
Standardowy zakres strumienia netto	10 ÷ 30 LMH
Maksymalna temperatura	50°C
Zakres pH	1 ÷ 11
Materiał ramy modułu	Stal kwasoodporna AISI 316
Materiał orurowania permeatu i systemów napowietrzającego	Stal kwasoodporna AISI 316
Materiał elementu membranowego i przekładki dystansującej	Polipropylen (PP)
Materiał membrany	Polifluorek winylidenu (PVDF)
Typ systemu napowietrzania	Dyfuzor grubopęcherzykowy
System napowietrzania	Stal kwasoodporna AISI 316
Przyłącze na wlocie powietrza	1½ " BSP / NPT
Przyłącze na wylocie permeatu	2 " BSP / NPT

tags: #budowa #oczyszczalni #membranowych #opis