1. WEHRLE MBR – MEMBRANSKI BIOREAKTOR -
25 GODINA TRETMANA JAKO OPTEREĆENE
OTPADNE VODE
Dragana Radanov1
, Frank Natau
WEHRLE Umwelt GmbH, Emmendingen (Nemačka)
1
radanov@wehrle-umwelt.com
Rezime
Jako opterećene otpadne vode nastaju iz mnogih industrijskih procesa i izazivaju veliki
problem širom sveta, a razlog tome su opasni zagađivači. Često su zahtevane visoke vredosti
stepena prečišćavanja različitih zagađivača, a redukcija ugljenika i azota je obavezna pre nego
što se dozvoli ispuštanje efluenta u okolinu. Neophodno je tretirati ukupnu nastalu količinu
jako opterećene vode. Međutim, odgovarajuće rešenje može da bude i lokalni izvojeni tretman
bez ulaganja na postojanom, krajnjem i velikom postrojenju za prečišćavanje otpadne vode.
Karakteristike otpadne vode i efluenta su jedni od glavnih parametara za pronalaženje
najboljeg raspoloživog tehničkog rešenja sistema za prečišćavanje. Ovaj rad prikazuje kako
WEHRLE Membranska Bioreaktor (MBR) rešenja sa prethodnim i naknadnim tretmanom
ispunjavaju regionalne regulative ispuštanja (direktno u vodotok ili indirektno u kanalizaciju)
tretirane vode. WEHRLE nudi dokazanu MBR tehnologiju, postojanu više od 25 godina širom
sveta, a pritom prilagođenu zahtevima svakog pojedinačnog klijenta sa odgovarajućim
ekonomskim očekivanjem.
Ključne reči: Membranski Bioreaktor, jako opterećene industrijske otpadne vode
WEHRLE MBR - MEMBRANE BIO REACTOR
TECHNOLOGY - 25 YEARS TREATING HIGHLY
POLLUTED WASTEWATER
Abstract
From a lot of industrial processes highly polluted wastewater is generated, which causes a
major problem worldwide by the reason of hazardous pollutants. Required purification rates of
different pollutants are usually high and the reduction of carbon and nitrogen is mandatory
before these effluents are allowed to be released into the environment. The total quantity of this
type of wastewater needs to be treated. Nevertheless, a suitable solution can also be a local side
stream treatment without any investments on existing, final and large wastewater treatment.
Wastewaters characteristics and effluent requirements are main parameters to find the best
available technical solution for a water purification system. This paper presents how WEHRLE
Membrane-Bio-Reactor (MBR) solutions with included pre- and post-treatment fulfil regional
discharge (direct to the watercourse or indirect to the sewer) limits of polluted wastewater.
WEHRLE offers proven MBR technology since more than 25 years all around the world,
tailored to the requirements of each single customer with suitable economical expectations.
Key words: Membrane Bio Reactor, highly polluted industrial wastewater

2. UVOD
Jako opterećena otpadna voda (JOOV) ima negativan uticaj na prirodu zbog
količine ugljenika i nutrijenta (N + P) nastalih u eutrofikaciji kao i zbog sadržaja
opasnih zagađivača. JOOV se ne može tačno definisati ali u takvoj vodi vrednosti
koncentracija organskog zagađenja mogu biti i veće od 5.000 mg/l HPK i 1.500 mg/l
NH4-N. Tehnologija za tretman otpadne vode zavisi od karaketeristika otpadne vode i
zahtevanih izlaznih parametara. Konvencionalni tretman velikog broja komponenti
koje su nastale u industrijskim procesima je težak i skup. Ovaj rad predstavlja
tehnologiju Membranskog Bioreaktora (MBR) kao jedno rešenje za tretman JOOV-e.
Sa ovakvom vrstom naprednog biološkog tretmana moguće je ukloniti rastvorene i
suspendovane organske komponente uključujući i suspendovane čestice, azot, fosfor,
teške metale i redukovati koncentraciju patogenih organizama u otpadnoj vodi do
vrednosti za ispuštanje u kanalizaciju ili reku.1
TRETMAN OTPADNE VODE MBR-om
BIOLOŠKO UKLANJANJE UGLJENIKA I AZOTA
U zavisnosti od rasta mikroorganizama u bioreaktoru biološki tretman se
može podeliti na suspedovan i pričvršćen (ili biofilm). Proces može biti aeroban ili
anaeroban.2
Biološkim tretmanom organski ugljenik se uklanja iz otpadne vode kada
ga bakterije koriste kao izvor energije i za sintezu nove biomase. Azot je rastvoren u
vodi u obliku neorganskih (Nneorg-N = NH4-N + NO2-N + NO3-N) i organskih (npr.
amino kiseline koje se biorazgrađuju do amonijaka) komponenti. Konverziju
amonijaka do nitrita vrše Nitrosomonas bakterije, a konverziju nitrita do nitrata
Nitrobacter pod aerobnim uslovima (nitrifikacija). Nitrati se prevode do nitrita i nitrit
do gasa azota pomoću bakterija u anoksičnim uslovima (denitrifikacija).1
Za proces
biorazgradnje veoma važan parameter je C:N:P odnos.
ZADRŽAVANJE BIOMASE
Biološka faza zahteva fizički tretman za zadržavanje biomase. U sistemu sa
aktivnim muljem kao što je sekvencijalni šaržni reaktor SBR (Sequencing Batch
Reactor) zadržavanje (separacija) biomase se vrši sedimentacijom u istom reaktoru
gde se odvija i biološki tretman. Kod kontinualnog konvencionalnog tretmana koristi
se poseban tank za separaciju biomase. Ipak sedimentacione tehnologije zahtevaju dug
vremenski period, prostor i ponekad dodatne hemikalije da bi se zadovoljili zahtevi
separacije biomase. Kod MBR sistema proces sedimentacije je zamenjen ultrafiltra-
cijom. Biološki tretman sa ultrafiltracijom zahteva manju površinu, garantuje efluent
bez čvrstih čestica, 100% zadržavanje biomase i povećava koncentraciju
suspendovane supstance aktivnog mulja MLSS (mixed liquor suspended solids) u
bioreaktoru od 2 do 4 g/l (konvencionalna sedimentacija) i do 25 g/l.

3. ŠTA JE MEMBRANSKI BIOREAKTOR (MBR)?
MBR pripada grupi tretmana suspendovanog rasta mikroorganizama i sastoji
se od biološkog tretmana i ultrafiltracije. Slika 1 prikazuje princip rada aeracionog
MBR-a.
Slika 1. Princip rada MBR-a (B. Fitzke)
Figure 1. Operation principle of a MBR (B. Fitzke)
U biološki tank se uvodi vazduh i/ili kiseonik. Posle biološkog tretmana
biomasa se pumpom dovodi do eksterne jedinice za ultrafiltraciju. U ovoj jedinici se
razdvaja biomasa od permeata. Tipične vrednosti protoka WEHRLE postrojenja je od
50 do 5.000 m3
/d. Slika 2 prikazuje odgovarajuće pozicije membrane u MBR
konfiguraciji.
Slika 2. Externi MBR (levo), potopljeni MBR (desno)
Figure 2. External MBR (left), submerged MBR (right)
Jedinica ultrafiltracije u oba slučaja ima cross-flow procesnu konfiguraciju.
WEHRLE koristi model membrane u obliku cevi. One omogućavaju podešavanje
cross-flow brzine (CB) i transmembranskog pritiska (TMP). Regulacija ovih
parametara se postiže upotrebom napojne pumpe za ultrafiltraciju (UF). MBR sistemi
sa potopljenim i eksternim membranama su modularni. Životni vek eksternih
membrana je od 4 do 8 godina, a potopljenih 1 do 3. Veličine pora membrana kod
Recirkulacija
Membrana
Izlaz
Vazduh
Ulaz
Izlaz
Vazduh
Ulaz

4. procesa ultrfiltracije je od 0,02 do 0,05 μm.3
Karakteristike MBR sa potopljenom i
eksternom filtracijom su upoređene u tabeli 1.4,5
Tabela 1. Poređenje potopljenih i eksternih membrana
Table 1. Comparison of external and submerged filtration
Potopljena filtracija Eksterna filtracija
- Od 3 do 12 g/l MLSS +15 od 25 g/l MLSS ili više
-
Zahtevana mnogo veća površina
membrana
+
Zahtevana 4 do 6 puta manja površina
membrana
- Visoki troškovi zamene membrana +Niski troškovi zamene membrane
- Teško čišćenje +Lako čišćenje (CIP)
+Mala energetska potrošnja - Visoka energetska potrošnja
-
Niži TMP prouzrokovan vodom iznad
membrana / vakuum pumpom
+Viši TMP izazvan UF pumpom
-
CB izazvana mehurićima vazduha iz
aeracije je niža
+CB izazvana UF pumpom je viša
-
Efluent: nizak HPK i visok protok
(komunalna otpadna voda)
+
Efluent: visok HPK i optimalan protok
(industrija, procedna deponijska voda)
- Nizak MLSS, veliki bioreaktori +Viši MLSS, manji bioreaktori
-
Membrane nisu u obliku cevi, bez
samočišćenja (preko 10 g/l MLSS),
nizak fluks
+
Membrane u obliku cevi, postojano
samočišćenje, 4 do 6 puta viši fluks
- Teška nadogradnja postrojenja +Lakša nadogradnja postrojenja
Pojava membranskog skejlinga i faulinga ima negativan uticaj na zahteve
čišćenja, uslove upravljanja, troškove i performanse sistema. Rizik od faulinga i
skejlinga je smanjen do minimuma upotrebom sistema sa eksternim membranama.
Ovaj sistem takođe omogućava samočišćenje membrane i pri koncentracijama višim
od 10 g/l MLSS. MBR u poređenju sa SBR-om dozvoljava specifičnu adaptaciju
biomase na zagađivače zbog visoke vrednosti starosti mulja (20 do 60 dana).
MBR APLIKACIJA ZA JOOV (jako opterećenu otpadnu vodu)
Aerobni MBR-ovi sa eksternom filtracijom postižu visoke vrednosti biološke
degradacije sa 90 do 99,8% efikasnom eliminacijom. Zbog pomenutih prednosti ova
tehnologija je pogodna za tretman efluenta sa visokim ulaznim koncetracijama i
zapreminskim protocima. Zabeleženo je smanjanje HPK od 68.000 mg/l do 1.350 mg/l
(Kempen et al. 1997), kao i od 42.662 mg/l do 70,8 mg/l. Ovakav sistem se primenjuje
za različite otpadne vode iz proizvodnje hrane, voćnih sokova (Kraut and Staab 1994),
mlekara, pivara, farmeceutske i hemijske industrije i sa deponija kao procedne
deponijske vode.1
MBR tehnologijom se dobija bolji kvalitet efluenta i postižu se viši

5. zahtevi nego SBR-om. MBR efluent bez čestica se lako koristi za naknadne tretmane i
tehnologije reciklaže vode kao što su nanofiltracija, reverzna osmoza ili aktivni ugalj.
ODABRANE MBR STUDIJE SLUČAJA
WEHRLE instalacije za tretman otpadne vode iz kompanije Cadbury i
procedne vode sa deponije (PDV) u Velikoj Britaniji su predstavljene u tabeli 2. Na
slici 3 mogu se videti različitie veličine MBR reaktora u tretmanu otpadne vode iz
mlekare (levo) i postrojenje ultrafiltracije kontejnerskog tipa (desno).
Tabela 2. WEHRLE MBR aplikacija sa eksternom filtracijom
Table 2. WEHRLE MBR applications with external filtration
Zemlja Otpadna
voda
Aplika-
cija
Ulazni
protok [m3
/d]
HPK [mg/l] NH4-H [mg/l]
Ulaz Izlaz Ulaz Izlaz
Rumunija Cadbury MBR 50 5000 <125
Lillyhall /
V. Britanija
PDV MBR 100 4000 <1000 1000 <200
Slika 3. MBR postrojenje iz mlekare (levo), kontejnersko UF postrojenje (desno)
Figure 3. MBR plant from dairy (left), containerised UF plant (right)
ZAKLJUČAK
Jako opterećena otpadna voda izaziva negativan efekat na prirodu i neophodno
ju je tretirati. Rad iznad predstavlja najbolje dostupno tehničko rešenje za tretman
JOOV-a. Ovde su upoređene karakteristike biološkog tretmana sa potopljenom i
eksternom filtracijom. MBR sa eksternom filtracijom ima efikasnost i do 99,8%,
dostiže visoku stopu biorazgradnje zagađivača jako opterećene otpadne vode i
proizvodi effluent bez čvrstih čestica. Eksterni MBR sistemi su robusni, pouzdani,
automatizovani, imaju sposobnost samočišćenja, jedostavan CIP i niske troškove
zamene membrana.

6. LITERATURA
1. Tom Stephenson, Simon Judd, Bruce Jefferson, Keith Brindle, Membrane Bioreactors
for Wastewater treatment, 19, 41, 42, 59, 58, 63, 79, 145 (2000)
2. Metcalf & Eddy, Wastewater Engineering: Treatment and Reuse. 4th ed. 551 (2003)
3. Kenan Güney and Bernd Fitzke, MBR Leachate treatment: WEHRLE Expertise, 2, 3
(2013)
4. TECHNOLOGY COMPARISON “Submerged MBR” vs. “Sidestream MBR”, 2, 3
(2015)
5. C. Visvanathan, Treatment of industrial wastewater by membrane bioreactors -
Bioengineering, 6 (2008)