MBR vs. MBBR: "MLSS-paradoxen" och dess inverkan på reningsverkens fotavtryck

Av: Kate Chen
E-post: [email protected]
Date: Dec 11th, 2025

Inom den avancerade reningssektorn för avloppsvatten är Membrane Bioreactors (MBR) och Moving Bed Biofilm Reactors (MBBR) två av de mest framträdande teknologierna. Men när ingenjörer och designers jämför sina kärnparametrar – specifikt Blandad sprit Suspended Solids (MLSS) — de möter ofta en kontraintuitiv "paradox".

MBR-system fungerar vanligtvis vid mycket höga MLSS-koncentrationer (8 000–12 000 mg/L), medan MBBR-system verkar fungera vid mycket lägre koncentrationer i vätskefasen.

Den här artikeln avkodar varför denna skillnad existerar, utforskar den grundläggande förändringen från suspenderad till ansluten tillväxt och använder en 500 m ³ fallstudie per dag för att visa hur dessa biologiska skillnader direkt påverkar det fysiska fotavtrycket och utformningen av ett reningsverk.

Del 1: Avkoda den biologiska skillnaden ("MLSS-paradoxen")

Grundorsaken till skillnaden i MLSS ligger i det grundläggande sättet på hur dessa två tekniker hyser sin mikrobiella arbetsstyrka.

1. MBR: Hög MLSS genom fysisk retention

Grundprincipen: "Bara vatten kommer ut, slam stannar kvar."

MBR-system använder membran med extremt små porstorlekar (vanligtvis runt 0,04 μ m) för fast-vätskeseparation. Membranet fungerar som en perfekt barriär; rent vatten tränger igenom, men bakterier och slamflockar hålls helt kvar i bioreaktorn.

Eftersom slam inte kan komma ut kan operatörer "odla" extremt höga koncentrationer av aktivt slam.

Analogi: Tänk på en MBR-tank som en fullsatt torg . För att hantera en högre arbetsbelastning (föroreningar), proppar ingenjörer med kraft in 3 till 4 gånger fler arbetare (bakterier) än vad ett konventionellt system kan hålla.

2. MBBR: Low Liquid MLSS through Attached Growth

Grundprincipen: Arbetskraften är på "husen" (media), inte på gatan (vatten).

MBBR-tekniken bygger på Bifogad tillväxtprocess . De primära behandlingsmedlen är mikroorganismer som fäster sig på de skyddade ytorna av suspenderade plastbärare (media) och bildar en robust biofilm .

Om du mäter det suspenderade fasta ämnet i vätskefasen i en MBBR-tank är MLSS vanligtvis låg (2 000–4 000 mg/L), liknande konventionellt aktiverat slam. Detta är dock missvisande. Systemets verkliga reningskraft ligger i biomassan kopplad till media. När denna biofilm redovisas, den "Ekvivalent biomassa" av en MBBR är mycket hög, ofta jämförbar med MBR.

Analogi: MBBR handlar om att bygga hög densitet bostäder för bakterier. Vattnet i "gatorna" är relativt klart eftersom de flesta av befolkningen arbetar inne i sina "hus".

Sammanfattning av biologiska skillnader

Dessa distinkta tillvägagångssätt dikterar olika operativa fokus:

Funktion	MBR (Hög MLSS - avstängd)	MBBR (låg MLSS - bifogad)
Mikrobiell plats	Jämnt suspenderad i vattnet ( Mixed Liquor )	Bifogad till media ( Biofilm )
Separationsmetod	Membranfiltrering (Tvingad)	Gravity Sedimentation (Naturligt)
Operativa utmaningar	Membranpåväxt; Höga luftningsenergikostnader på grund av hög slamviskositet.	Skärm igensättning; säkerställer korrekt mediafluidisering.
Avloppsvattenkvalitet	Extremt tydlig (SS nära 0) direkt från tanken.	Kräver ett efterföljande sedimenteringssteg för att klara avloppsvattnet.

Del 2: Från biologi till fotavtryck (A 500 m ³ Fallstudie)

Hur översätts dessa biologiska skillnader till fysisk verklighet? Resultaten är ofta överraskande.

För att illustrera detta simulerade vi en jämförande design för ett kommunalt reningsverk med en kapacitet på 500 ton/dag (500 m ³ /d) .

1. Resultat för jämförelse av beräkningar

Som framgår av tabellen nedan skiljer sig den totala civila volymen som krävs för de båda systemen väsentligt, främst på grund av kravet på förtydligande.

Jämförelseobjekt	MBR-system	MBBR-system	Tekniska anmärkningar
Bioreaktorvolym	75 m ³	60 m m ³	MBBR-media är mycket effektivt, vilket möjliggör en något mindre reaktionszon än MBR i vissa fall.
Sedimenteringstankvolym	0 m ³	≈ 73 m ³	Den avgörande faktorn. MBR eliminerar behovet av en sekundär clarifier.
Total civil volym	≈ 75 m ³	≈ 133 m ³	I det här scenariot sparar MBR-systemet nästan 45 % i det totala civila fotavtrycket.
Systemfilosofi	"Handlingsutrustning kostar för utrymme."	"Handelsutrymme för operativ stabilitet."

2. Analysera layoutskillnaderna

MBR: Lägga växten i en "låda"

MBR uppnår extrem kompaktitet genom att integrera separation i den biologiska tanken.

Inget sekundärt klarare: Traditionella klarare upptar betydande landyta. MBR "klipper ut" i princip hela detta processsteg med hjälp av membran.
Avvägningen: Även om anläggningsarbeten minimeras, kräver MBR betydande investeringar i elektromekanisk utrustning, inklusive membranskidor, komplexa backspolningspumpar, kemiska rengöringssystem (CIP) och högeffekts luftkompressorer inrymda i ett stort utrustningsrum.

MBBR: Ett kraftfullt "hjärta" med konventionella "lemmar"

MBBR använder en högeffektiv biologisk reaktor följt av traditionell separation.

Effektiv reaktor: Eftersom biofilmen på media innehåller en stor mängd aktiv biomassa, är BOD-borttagningseffektiviteten mycket hög, vilket resulterar i en kompakt bioreaktor (endast 60 m ³ i det här exemplet).
Nödvändigheten av att bosätta sig: MBBR är en kontinuerlig process där åldrad biofilm naturligt "släcker" media i vattnet. Därför avloppet måste passera genom en högeffektiv klarare (såsom en Tube Settler eller DAF) för att separera dessa fasta ämnen; annars kommer det slutliga avloppsvattnet inte att uppfylla utsläppsstandarder för suspenderade fasta ämnen.

Avslutnings- och urvalsguide

Valet mellan MBR och MBBR handlar inte om vilken teknik som är "bättre", utan vilken uppsättning avvägningar som bäst passar de specifika projektets begränsningar.

Välj MBR när:

Utrymmet är den primära begränsningen: Idealisk för urbana underjordiska anläggningar, hotellkällare eller sjukhus där markpriserna är orimliga.
Återanvändning av hög kvalitet krävs: Avloppsvattnet är ultrafiltrerat, med SS nära noll, vilket gör det lämpligt för direkt återanvändning utan dricksvatten.

Välj MBBR när:

Operationell enkelhet är av största vikt: Kunden föredrar ett robust system som inte kräver daglig övervakning av transmembrantryck eller membranrengöringsregimer.
Det är ett renoveringsprojekt: Media kan ofta enkelt läggas till befintliga luftningstankar för att öka kapaciteten utan större anläggningsarbeten.
Influenskvaliteten varierar: Biofilmstrukturen gör MBBR mycket motståndskraftig mot stötbelastningar, vanligt i industriella applikationer.

Vanliga frågor: MBR vs MBBR Val & Användning

1. Ekonomi: Vilket system är mer kostnadseffektivt?

Det beror på hur du mäter kostnaden (Kapital vs. Drift):

CAPEX (startkostnad): MBBR är generellt sett billigare. MBR-membran är dyra precisionsprodukter. Men om markpriserna är extremt höga, kan MBR-besparingarna kompensera för utrustningskostnaden.
OPEX (driftskostnad): MBBR är betydligt billigare. MBR kräver hög energiförbrukning för luftrening (för att hålla membran rena) och vanliga kemiska rengöringsmedel. MBBR har lägre energibehov och inga kemikaliekostnader för det biologiska stadiet.

2. Livslängd: Hur ofta behöver jag byta ut kärnkomponenterna?

MBR-membran: Typiskt 5 till 8 år beroende på märke och vattenkvalitet. Att byta ut membranen är en stor kapitalkostnad.
MBBR Media: Typiskt 15 till 20 år . HDPE-plastmediet är extremt hållbart och behöver sällan bytas ut, bara enstaka "påfyllningar" om några tappas bort.

3. Underhåll: Vilket är svårast att använda?

MBR: Kräver Skicklig drift . Operatörer måste övervaka Trans-Membrane Pressure (TMP), hantera automatisk backspolning och utföra Chemical In-Place (CIP) rengöring med syror/klor. Om hinnan täpps till stannar växten.
MBBR: Kräver Lågt underhåll . Det är en självreglerande process. Det huvudsakliga underhållet innebär att man kontrollerar retentionsskärmarna (för att säkerställa att media inte rinner ut) och luftningssystemet. Det är mycket mer förlåtande för operatörsfel.

4. Förbehandling: Behöver jag fina skärmar?

MBR: JA, kritisk. Du behöver mycket fina skärmar (1 mm - 2 mm trummor) för att förhindra hår och skräp från att skada eller täppa igen membranen. Dålig förbehandling dödar MBR.
MBBR: Standard. Standard grova eller medelstora skärmar (3 mm - 6 mm) är vanligtvis tillräckliga, främst för att förhindra igensättning av retentionsgallren.

5. Eftermontering: Kan jag uppgradera min befintliga tank?

MBBR: Utmärkt kandidat. Du kan ofta bara dumpa media i en befintlig luftningstank (upp till 60-70% fyllnadsgrad) för att öka dess behandlingskapacitet utan att bygga nya tankar.
MBR: Svårt. Att konvertera en standardtank till MBR kräver vanligtvis betydande civila modifieringar för att installera membranskidor och bygga ett nytt rum för pumparna och fläktarna.

6. Kväveborttagning: Vilket är bättre?

Båda kan uppnå hög kväveavskiljning, men MBBR gynnas ofta för specialiserad denitrifiering. Biofilmstrukturen tillåter "anoxiska lager" djupt inne i biofilmen även i en luftad tank (Simultaneous Nitrification and Denitrification - SND), vilket kan vara mycket effektivt.

7. Kallt klimat: Hur presterar de på vintern?

MBBR tenderar att vara mer motståndskraftig i kallt vatten. Biofilmen ger ett "skyddande hem" för bakterier, vilket gör dem mindre mottagliga för temperaturfall jämfört med suspenderat slam.