Η βασική ιδέα πίσω από την ανάπτυξη της τεχνολογίας MBBR ήταν η ταυτόχρονη εκμετάλλευση-αξιοποίηση των προτερημάτων των διεργασιών αιωρούμενης (suspended) και προσκολλημένης (attached) βιομάζας, χωρίς ωστόσο να ενσωματώνονται οι αδυναμίες τους. Σε αντίθεση με τους συμβατικούς αντιδραστήρες αιωρούμενης ενεργού ιλύος, τα συστήματα MBBR δεν απαιτούν ανακυκλοφορία βιομάζας. Αυτό επιτυγχάνεται επιτρέποντας τη βιομάζα να αναπτυχθεί υπό τη μορφή λεπτών βιολογικών στιβάδων (βιοφίλμ) στην επιφάνεια ειδικά σχεδιασμένων πλαστικών φορέων υποστήριξης (βιοφορείς) με τους οποίους πληρώνεται ο αντιδραστήρας. Λόγω της μεγάλης «προστατευμένης» (εσωτερικής) ειδικής επιφάνειάς τους, οι βιοφορείς αποτελούν το ιδανικό περιβάλλον για την ανάπτυξη υψηλών συγκεντρώσεων δραστικής βιομάζας. Η πυκνότητα των βιοφορέων είναι τέτοια που επιτρέπει  την ελεύθερη κίνησή τους στον υγρό όγκο του αντιδραστήρα. Οι βιοφορείς συγκρατούνται στο εσωτερικό του αντιδραστήρα μέσω ειδικών διατάξεων κοσκίνων ή εσχαρών.

 

Σε αερόβια συστήματα MBBR, η κίνηση των βιοφορέων εξασφαλίζεται μέσω της ανάδευσης που προκαλείται από τη διάχυση αέρα, συνήθως μέσω διαχυτών χονδρής φυσαλίδας. Σε ανοξικά συστήματα MBBR, από την άλλη, η κίνηση των βιοφορέων επιτυγχάνεται μέσω κατάλληλων μηχανικών αναδευτήρων (π.χ. υποβρύχιοι αναμίκτες). 

Συγκεντρωτικά, η τεχνολογία MBBR εμφανίζει τα κάτωθι πλεονεκτήματα σε σχέση με τα συμβατικά συστήματα ενεργού ιλύος:

  • Μειωμένες απαιτήσεις χώρου λόγω των μειωμένων αναγκών σε όγκο αντίδρασης (ταχύρυθμες διεργασίες) και σε όγκο διαύγασης (λιγότερα στερεά προς διαχωρισμό).
  • Ανεξάρτητος έλεγχος του υδραυλικού χρόνου παραμονής και του μέσου χρόνου παραμονής βιομάζας (ηλικία ιλύος) λόγω της παρουσίας της προσκολλημένης βιομάζας και της συγκράτησής της στο εσωτερικό του αντιδραστήρα (ανυπαρξία φαινομένων έκπλυσης βιομάζας).
  • Μειωμένη παραγωγή περίσσειας ιλύος λόγω της σημαντικά διαφορετικής αναπτυξιακής συμπεριφοράς και μεταβολικής δραστηριότητας της προσκολλημένης βιομάζας σε σχέση με την αιωρούμενη βιομάζα.
  • Μη ανάγκη για ανακυκλοφορία ιλύος λόγω της παρουσίας της βιομάζας σε προσκολλημένη μορφή (μειωμένη κατανάλωση ενέργειας).
  • Δυνατότητα αναβάθμισης (retrofitting) ή/και επέκτασης ήδη υπαρχόντων εγκαταστάσεων επεξεργασίας μέσω της προσθήκης βιοφορέων στις υφιστάμενες δεξαμενές για ενίσχυση-επιτάχυνση της βιολογικής δραστηριότητας.

Τα συστήματα MBBR μπορούν να λειτουργήσουν και ως υβριδικοί αντιδραστήρες που στη σχετική διεθνή βιβλιογραφία, αναφέρονται ως IFAS (Integrated Fixed Activated Sludge). Το βασικό πλεονέκτημα της υβριδικής μεθόδου (MBBR-IFAS) είναι ότι αυξάνει ακόμη περισσότερο την απόδοση των διεργασιών αποδόμησης οργανικών, νιτροποίησης και απονιτροποίησης.  Στα συστήματα MBBR-IFAS, η προσκολλημένη βιομάζα αποτελεί πάντοτε το μεγαλύτερο ποσοστό της συνολικής βιομάζας του αντιδραστήρα. Έτσι, ενώ στα συμβατικά συστήματα η συγκέντρωση των ολικών αιωρούμενων στερεών του μικτού υγρού (MLSS) κυμαίνεται συνήθως μεταξύ 2500-4000 mg/L, στα συστήματα MBBR-IFAS, η συγκέντρωση των MLSS δεν ξεπερνά συνήθως τα 2500 mg/L. Επίσης, το ποσοστό ανακυκλοφορίας ιλύος που απαιτείται για τη διατήρηση της επιθυμητής συγκέντρωσης αιωρούμενης βιομάζας στους βιοαντιδραστήρες τύπου MBBR-IFAS είναι μικρό, συνήθως < 50%, ενώ το αντίστοιχο ποσοστό σε συμβατικά συστήματα κυμαίνεται συνήθως μεταξύ 50-100%.

Περισσότερα...