Membránové reaktory

Membránové bioreaktory, běžně uváděné pod zkratkou MBR, představují kombinaci principu založeného na biochemických procesech probíhajících prostřednictvím metabolických drah přítomných mikroorganismů, tzv. aktivovaného kalu a principu filtrace přes pevnou přepážku. 

Nežádoucí složky odpadní vody jsou rozmanitými druhy bakterií, virů, hub i vyšších mikroorganismů transformovány na složky pro životní prostředí neškodné. Tento princip je lidstvu znám a také je hojně využíván již více jak sto let. Neustále dochází k jeho modifikacím za účelem dosažení co nejvyšší kvality odtoku a minimalizace vlivu lidské činnosti na kvalitu vod v životním prostředí. Nelze opomenout ani ekonomickou stránku, tudíž dochází i k modifikacím za účelem úspor finančních prostředků. Jedna z modifikací, která poslední dobou nabývá na svém významu, jsou membránové bioreaktory. Membránové bioreaktory nabízejí celou řadu výhod. Zejména se jedná o vysokou kvalitu vyčištěné odpadní vody, která může být dále využívána. Voda po průchodu MBR obsahuje nízké koncentrace chemických polutantů, ale také nízké koncentrace mikroorganismů, které v případě „klasické“ čistírny odpadních vod unikají do odtoku a jejich koncentrace dosahují velmi vysokých hodnot. Vyčištěnou odpadní vodu po průchodu MBR lze dále využít jako vody provozní, oplachové, vody určené na závlahy apod.

Obrázek 1. Mikroskopický snímek aktivovaného kalu.

Poslední dobou byl v životním prostředí identifikován zvýšený obsah nejrůznějších xenobiotik pocházejících např. z farmaceutických produktů či hormonální antikoncepce. Tyto látky mohou ovlivňovat hormonální funkce vodních živočichů či se mohou prostřednictvím koloběhu vody dostat až ke spotřebiteli pitné vody. Ukazuje se, že podmínky v MBR umožňují odstranění některých z těchto látek. Membránové bioreaktory také umožňují produkovat vodu v podstatě o libovolné kvalitě, záleží „jen“ na velikosti pórů membrány, tedy na aplikovaném procesu. Tato skutečnost je z praktického hlediska velmi žádoucí. Ovšem vždy je nutné najít kompromis mezi požadovanou kvalitou vyčištěné vody a ekonomickou náročností celého procesu.

Jako hlavní nevýhoda MBR se ukazuje zanášení membránového povrchu, ke kterému během provozu (filtrace) dochází. Zanášení membránového povrchu je velmi komplexní problém a je výsledkem mnoha nejrůznějších procesů – fyzikálních, fyzikálně-chemických, chemických i biochemických. Navzdory všem výhodám, které MBR poskytují, je zanášení membránového povrchu limitujícím faktorem bránící plošnému rozšíření této technologie v oblasti čištění odpadních vod. Z tohoto důvodu je proces zanášení intenzivně studován a jsou hledány nejrůznější přístupy a metody, které umožní jeho minimalizaci. Mezi velmi moderní přístupy patří např. i aplikace nanočástic stříbra, které by mělo eliminovat zanášení způsobené přímo mikroorganismy aktivovaného kalu. Lze také zmínit studium potenciální komunikaci mezi jednotlivými bakteriemi aktivovaného kalu, které kolonizují membránový povrch a způsobují jeho postupné zanášení. Předpokládá se, že pokud dojde k zamezení vzájemné komunikace bakterií, dojde k omezení složky zanášení způsobované právě bakteriemi i jejich produkty. Výše uvedené přístupy jsou však teprve na počátku zkoumání a je nutné provést celou řadu nejrůznějších testů, které tyto prozatím hypotetické možnosti potvrdí nebo naopak vyvrátí.

 Obrázek 2. Provozní membránový modul                               Obrázek 3.  Laboratorní membránový bioreaktor

Poster membránové bioreaktory