1. چرا از MBR استفاده کنیم؟
کاستی ها و مشکلات روش های سنتی (فرآیند لجن فعال):
تصفیه فاضلاب سنتی در درجه اول بر روی لجن فعال (توده ژلاتینی تشکیل شده توسط میکروارگانیسم ها و مواد آلی و معدنی که به آن می چسبند) برای تجزیه آلاینده ها متکی است. پس از آن، مخلوط به یک مخزن ته نشینی هدایت می شود که در آن لجن به طور طبیعی ته نشین می شود، در حالی که آب شفاف از بالا خارج می شود. این روش قرنهاست که مورد استفاده قرار میگیرد، اما با چندین چالش دائمی مواجه است:
مساحت بزرگ مورد نیاز: یک مخزن ته نشینی بزرگ لازم است تا گل به آرامی ته نشین شود.
لجن مستعد "تورم" است: اگر لجن به درستی ته نشین نشود، احتمالاً همراه با آب جاری می شود و در نتیجه کیفیت پساب پایین می آید.
لجن اضافی بیش از حد: مقدار زیادی لجن اضافی تولید می شود که هزینه تصفیه بیش از 25 درصد هزینه عملیاتی را تشکیل می دهد.
غلظت لجن در مخزن واکنش را نمی توان افزایش داد: فقط می توان آن را در 1.5 تا 3.5 گرم در لیتر نگه داشت و بازده واکنش را محدود کرد.
ظهور MBR راه حلی برای مشکلات ذکر شده ارائه کرده است!
MBR مخزن ته نشینی ثانویه را با ماژول های غشایی جایگزین می کند و به جداسازی کامل تری از لجن و آب دست می یابد. میکروارگانیسم ها توسط غشاء رهگیری می شوند و به آنها اجازه می دهد در سیستم باقی بمانند در حالی که آب از طریق غشاء تخلیه می شود!
در نتیجه می توان غلظت لجن را به 8 تا 15 گرم در لیتر افزایش داد که 3 تا 5 برابر بیشتر از روش های سنتی است.
دیگر نگران مسائل حجیم شدن لجن نباشید. با غربالگری اندازه منافذ غشا، صرف نظر از اینکه لختههای لجن شل هستند یا نه، یا شناور هستند یا نه، غشا مستقیماً تمام لجن را به دام میاندازد. مهم نیست که لجن چقدر حجیم می شود یا رسوب آن چقدر ضعیف است، نمی تواند از منافذ غشایی عبور کند و با پساب از بین نمی رود و کیفیت پساب پایدار را تضمین می کند.
کیفیت آب خروجی عالی است، با مواد جامد معلق تقریباً صفر و کدورت زیر 1 NTU.
2. اصول اصلی MBR
ترکیب MBR
MBR معادل یک بیوراکتور به اضافه یک ماژول غشایی است. بیوراکتور جایی است که باکتری ها کار می کنند، در حالی که ماژول غشایی به عنوان غربال برای جداسازی آب گل آلود عمل می کند.
طبقه بندی بر اساس موقعیت ماژول غشا
نوع غوطه وری (نوع یکپارچه): غشاء مستقیماً در مخزن بیولوژیکی غوطه ور می شود و آب با مکش فشار منفی استخراج می شود. مزیت این روش مصرف کم انرژی و ردپای کم است، اما نقطه ضعف آن شار غشا نسبتا کم است.
نوع خارجی (جدا): غشا به طور جداگانه تنظیم می شود و مایع مخلوط شده توسط پمپ تحت فشار قرار می گیرد و سپس از غشا عبور می کند. مزیت عملکرد پایدار و تمیز کردن آسان است، اما مصرف انرژی بالاتر است.
در حال حاضر، MBR غوطه ور به طور گسترده ای در بازار استفاده می شود، به ویژه برای تصفیه فاضلاب خانگی مناسب است.
طبقه بندی بر اساس شکل ماژول غشا
نوع فیبر توخالی: چگالی بسته بندی بالا، ردپای کوچک، اما مستعد شکستگی و انسداد سیم و تمیز کردن آن دشوار است.
نوع تخت: ساخت ساده، نگهداری آسان و تمیز کردن آسان، اما با تراکم بسته بندی کمتر.
نوع لوله: مستعد گرفتگی نیست، مقاوم در برابر آلودگی، تمیز کردن آسان، اما با کمترین تراکم بسته بندی و قیمت بالاتر.
"فیلتراسیون" در MBR چگونه کار می کند؟
هسته MBR در فیلتراسیون غشایی نهفته است. بسته به حالت عملیاتی، فیلتراسیون غشایی را می توان به دو نوع طبقه بندی کرد:
فیلتراسیون فشار ثابت: مانند فشار دادن یک غربال با نیروی ثابت است. در ابتدا، آب شفاف به سرعت جریان می یابد، اما با مسدود شدن سطح غربال با لجن، جریان کاهش می یابد. نرخ تولید آب به طور مداوم در طول زمان کاهش می یابد!
فیلتراسیون جریان ثابت: هدف آن "نرخ خروجی آب ثابت" است. برای رسیدن به این هدف، هنگامی که غشا آلوده می شود و مقاومت افزایش می یابد، سیستم به طور خودکار نیروی مکش را افزایش می دهد (اختلاف فشار گذرنده افزایش می یابد) تا خروجی آب یکسان حفظ شود. در همان زمان، از طریق شستشوی منظم هوادهی یا شستشوی معکوس، آلایندههای روی سطح غشاء منفجر میشوند و شسته میشوند و به غشا اجازه میدهند «نفس بکشد». این رویکرد نه تنها به طور موثر آلودگی غشاء را کنترل می کند، چرخه تمیز کردن را گسترش می دهد، بلکه راندمان تولید آب را نیز حفظ می کند و سیستم را قادر می سازد تا برای مدت طولانی پایدار عمل کند.
میکروارگانیسمها چگونه آلایندهها را میخورند؟
تصفیه بیولوژیکی در MBR اساساً فرآیند تجزیه مواد آلی توسط میکروارگانیسم ها در شرایط هوازی است. پس از مصرف مواد آلی، میکروارگانیسم ها عمدتاً دو کار را انجام می دهند:
آنابولیسم: بخشی از مواد آلی برای ساختن بدن خود استفاده می شود که منجر به افزایش تعداد میکروارگانیسم ها می شود.
متابولیسم تجزیه: بخش دیگری از مواد آلی به طور کامل به مواد پایدار و بی ضرر مانند دی اکسید کربن و آب تجزیه می شود و در عین حال انرژی برای میکروارگانیسم ها برای حفظ حیات آزاد می شود. (ماهیت آن شبیه لجن فعال است)
3. مزایا و معایب MBR
مزایای اصلی MBR
کیفیت پساب عالی است: مواد جامد معلق در پساب MBR تقریباً صفر است، با کدورت زیر 1 NTU، و شاخص هایی مانند COD و نیتروژن آمونیاکی به مراتب برتر از فرآیندهای سنتی هستند. می توان آن را مستقیماً برای شستشوی توالت، سبز کردن، شستشوی ماشین، پر کردن آب منظره و غیره استفاده مجدد کرد.
ردپای کوچک: با حذف نیاز به مخزن ته نشینی ثانویه، فرآیند کوتاه است و می توان آن را به عنوان یک نوع زیرزمینی طراحی کرد و به ویژه برای شهرها یا مناطق مسکونی با زمین محدود مناسب است.
تولید لجن اضافی کم: MBR میتواند تحت شرایط سنی طولانی لجن عمل کند و به لجن اجازه هضم خود را میدهد و در نتیجه حجم تولید لجن تنها یک-سوم تا یک-از روشهای سنتی است که بهطور قابلتوجهی هزینه دفع لجن را کاهش میدهد.
مقاومت قوی در برابر بارهای ضربه ای: از حجیم شدن لجن نمی ترسد، زیرا لجن با غلظت{0} بالا ظرفیت بافری قوی را فراهم می کند.
درجه بالای اتوماسیون: زمان نگهداری هیدرولیک و سن لجن کاملاً از هم جدا شده اند و دستیابی به کنترل کاملاً خودکار و عملکرد و مدیریت راحت را آسان می کند.
کاستی ها و چالش های MBR
سرمایه گذاری بالا: هزینه قطعات غشایی بالا است و سرمایه گذاری پروژه 30 تا 50 درصد بیشتر از روش های سنتی است.
مصرف انرژی بالا: فرآیندهایی مانند هوادهی غشایی و مکش مقدار قابل توجهی برق مصرف می کنند!
رسوب غشاء: غشا ممکن است مسدود شود و نیاز به تمیز کردن منظم دارد. رسوب غشایی به سه مرحله - رسوب اولیه (جذب ظرف چند ساعت)، رسوب آهسته (انباشته شدن کلوئید در عرض چند هفته) و رسوب سریع (افت فشار غشاء در عرض چند روز افزایش مییابد) تقسیم میشود که نیاز به سطوح مختلف تمیزکاری دارد.
هزینه بالای تعویض غشا: طول عمر غشا معمولاً حدود 5 سال است و پس از انقضای آن باید تعویض شود که هزینه قابل توجهی برای کارکرد طولانی مدت است.
الزامات پیش تصفیه سختگیرانه است: توری های فوق{0} ریز (1 تا 2 میلی متر) باید نصب شوند، در غیر این صورت مو و الیاف الیاف غشاء را در هم می بندند و باعث آلودگی شدید و حتی آسیب به غشاء می شوند. در عین حال به مواد روغنی نیز حساسیت بالایی دارد.