КТБ «РОДНИК»

История рынка МБР систем

История развития технологии МБР и принцип работы оборудования

Впервые технологию МБР открыла компания Dorr-Oliver Inc. (сегодня Eimco Water Technologies Pty Ltd.), которая, безусловно, является пионером в области разработки аппаратурного оформления технологии МБР. Именно она еще в 1966 году первой выпустила на рынок МБР-продукт – плоскорамные мембранные модули, располагаемые вне биореактора. Основные этапы развития технологии МБР представлены в табл. 1 [3].

Таблица 1
Основные этапы развития технологии МБР в конце ХХ и начале ХХI века

Первоначально на очистных сооружениях с использованием технологии МБР применялась напорная мембранная фильтрация. В этом случае реализовалось традиционное для баромембранных процессов аппаратурное оформление, позволяющее осуществлять режим напорной фильтрации потока суспензии загрязнений в очищаемой воде, подаваемой из аэротенка. Однако использование такого аппаратурного оформления не позволяло использовать технологии МБР в высокопроизводительных системах вследствие высокой потребляемой мощности насосного оборудования, поэтому технология МБР получила более широкое распространение для очистки природных, хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод лишь после разработки погружных мембранных устройств. При такой реализации процесса мембранное оборудование располагается непосредственно в биореакторе (в большинстве случаев в зоне аэробной очистки). Движущей силой процесса в этом случае является перепад давлений, который достигается, как правило, вакуумированием подмембранного пространства. По различным оценкам, в 97–99 % всех существующих МБР-установок используются погружные мембранные элементы и модули [6].

В технологии МБР используются мембранные модули следующих основных конструкций (рис. 1):

– половолоконные;

– плоские

– трубчатые.

Рисунок 1.

Мембранные модули, используемые в технологии МБР
а – половолоконный;
б – плоскорамный;
в – трубчатый

В табл. 2 приведено краткое качественное сопоставление различных типов мембранных модулей, основанное на их конструктивных особенностях. Как видно из табл. 2, половолоконные мембранные модули обладают наиболее высокой плотностью упаковки, низкой материалоемкостью и минимально стоимостью. Видимо, именно в связи с этим они находят наиболее широкое применение как в режиме безнапорной погружной, так и в режиме традиционной напорной фильтрации.

Таблица 2
Сопоставление мембранных модулей различных конструкций

Плоскорамные мембранные элементы представляют собой две плоские мембраны, разделенные дренажом и загерметизированные по периметру. Одной из уникальных особенностей мембранных модулей на основе плоскорамных элементов является возможность их эффективной работы под действием гравитационных сил. Таким образом, они обладают оптимальным набором эксплуатационных характеристик и на их основе могут проектироваться как комплектные (блочно-модульные), так и стационарные очистные сооружения высокой производительности.

Конструкция трубчатых мембранных модулей аналогична устройству трубчатых теплообменных аппаратров, что обуславливает достаточно низкую плотность упаковки и минимальную склонность к загрязнению, а также возможность замены мембран. Элементы данного типа применяются как в режиме напорной, так и погружной фильтрации.

Рынок мембранного оборудования для МБР-технологии

В настоящее время на рынке МБР-продуктов действует более 30 компаний, которые производят мембранные элементы и модули для данной технологии [2, 6].

Коммерчески доступные МБР-продукты отличаются как по эксплуатационным характеристикам (например, рекомендуемая удельная производительность мембраны), так и по типу и материалу применяемых мембран, а также способу использования мембранных элементов и модулей на их основе.

Согласно последним данным [4, 5], наиболее крупными поставщиками МБР-оборудования являются:

– GE Water & Process Technologies / ex. Zenon Environmental Inc.;

– Kubota;

– Mitsubishi-Rayon;

– Siemens Water Technologies / ex. USFilter;

– Toray Industries Inc.

По обобщенным данным этих поставщиков [3], в настоящее время в мире работает более 2500 установок МБР. Сегментирование по производительности представлено на рис. 2, а капитальные затраты – на рис. 3 [6]. Приведенные капитальные затраты включают предочистку (механическая очистка и жироуловители), насосное оборудование, мембранную технику и емкостные сооружения, без монтажа, обвязки и КИП [7]. Средняя производительность установок МБР для очистки производственных сточных вод составляет от 180 до 2500 м³/сут.

Как видно из рис. 2, более 50 % существующих МБР-систем – очистные сооружения малой производительности (до 100 м³/сут). В данном сегменте рынка преобладают комплектные установки, поставляемые на место монтажа в виде готовых модулей заводского исполнения. Как правило, существующие на рынке инженерные решения находятся в верхнем диапазоне цен среди коммерчески доступных («традиционных») технологий и оборудования. При этом для таких МБР-систем эксплуатационные затраты рассматриваются очень редко.

Рисунок 2.

Сегментирование существующих МБР-систем по производительности

Рисунок 3.

Приведенные капитальные затраты на технологию МБР в зависимости от производительности очистных сооружений