ما هي عملية MBBR ؟

الـ عملية MBBR هي تقنية معالجة مياه الصرف الصحي تجمع بين مزايا السرير المميّع التقليدي وطرق أكسدة الاتصال البيولوجية ، مما يوفر تأثيرات ممتازة لإزالة النيتروجين والفوسفور. تصل كفاءة معالجة هذه العملية بشكل عام إلى: BOD₅ إزالة أكثر من 90% ، وإزالة سمك القد ، وإزالة النيتروجين الكلي من ، وإزالة الفوسفور من حوالي.

يستخدم مفاعل MBBR (مفاعل بيوفيلم السرير المتحرك) في المقام الأول لمعالجة مياه الصرف الصحي ومياه الصرف الصحي. إنه يحلل ويزيل المواد العضوية ونيتروجين النترات والنيتروجين والنتريت والفوسفور من الماء عن طريق تشكيل غشاء بيولوجي على سطح الماء حشو MBBR البيولوجي

يتكون مفاعل MBBR من خزان وناقلات (حشوات) وأنابيب تهوية مثقبة.

• خزان: الحاوية الرئيسية المستخدمة لعقد الحشو السفلي والماء ، بمثابة الموقع الرئيسي لعملية التفاعل.
• حشو: يوفر مساحة سطح كبيرة لتعلق ونمو الأغشية الحيوية ، مما يعزز تأثير علاج التدهور البيولوجي.
• أنبوب التهوية: يتم استخدامه لتزويد الأكسجين إلى المناطق الداخلية من المفاعل لتلبية الطلب على الأكسجين من الكائنات الحية الدقيقة أثناء عملية التحلل الحيوي.

مبدأ عملية MBBR هو استخدام المبدأ الأساسي لطريقة الأغشية الحيوية بإضافة كمية معينة من الناقلات المعلقة إلى المفاعل لزيادة الكتلة الحيوية والأنواع البيولوجية في المفاعل ، وبالتالي تحسين كفاءة معالجة المفاعل. نظرًا لأن كثافة حشوات MBBR قريبة من كثافة الماء ، فهي في حالة مختلطة تمامًا مع الماء أثناء التهوية. إن تأثير التصادم والقص على الناقلات في الماء يجعل الفقاعات أصغر ، مما يحسن معدل استخدام الأكسجين. بالإضافة إلى ذلك ، تختلف الأنواع البيولوجية داخل وخارج كل حامل. بعض الناقلات لديها بكتيريا لاهوائية أو اختيارية تنمو بالداخل ، بينما تنمو البكتيريا الهوائية في الخارج. تعمل كل حامل كمفاعل صغير ، مما يسمح بحدوث تفاعلات النترجة ونزع النتروجين في وقت واحد ، وبالتالي تحسين كفاءة المعالجة.

حشو MBBR هو نوع جديد من الناقل الحيوي النشط. تستخدم تركيبة علمية وتدمج العناصر النزرة المختلفة التي تسهل الارتباط والنمو الميكروبي السريع في مواد البوليمر ، بناءً على خصائص مياه الصرف الصحي. يتم تعديله وبناؤه من خلال عمليات خاصة ، وله مزايا مثل مساحة سطح كبيرة محددة ، ومرض مائي جيد ، ونشاط بيولوجي عالي ، وتشكيل بيوفيلم سريع ، وتأثير علاج جيد ، وعمر خدمة طويل.

جوهر عملية MBBR هو الناقل ، الذي يؤثر هيكله المادي واستقراره الكيميائي وقوته الميكانيكية بشكل مباشر على سهولة تكوين الأغشية الحيوية ، وسرعة التصاق الأغشية الحيوية ، والقدرة على إزالة الملوثات. بشكل عام ، يجب أن تفي شركات النقل المستخدمة في عملية MBBR بالخصائص التالية:

• إليكتروفيليسيتي جيدة ، شحنة إيجابية على السطح ، مما يجعل من السهل على الكائنات الحية الدقيقة المشحونة سلبًا أن تعلق ، والتوافق الحيوي الجيد.
• ماء جيد ، مما يجعل من السهل على الكائنات الحية الدقيقة أن تعلق وتسمح بتكوين بيوفيلم سريع.
• جاذبية محددة معقولة ، قريبة من الماء ، موزعة بالتساوي في الماء ، سيولة جيدة.
• مقاومة للأشعة فوق البنفسجية ، مقاومة محسنة للأشعة فوق البنفسجية ومقاومة للشيخوخة ، مع عمر خدمة لأكثر من 25 عامًا.
• إضافة مجموعات محبة للماء وغيرها من العناصر النزرة ، يستغرق تشكيل بيوفيلم فقط 3–15 يومًا.

يشير تشكيل الأغشية الحيوية للحشو البيولوجي إلى عملية معالجة مياه الصرف الصحي حيث تعلق الكائنات الحية الدقيقة الملوثات في الماء على سطح الحشو وتنمو وتتكاثر هناك. في مفاعل MBBR ، يمكن أن تكون عملية تشكيل الأغشية الحيوية للحشو البيولوجي هوائية أو لا هوائية ، اعتمادًا على التلامس بين سطح الحشو والأكسجين المذاب في البيئة.

تشكيل بيوفيلم هوائي. في نظام MBBR ، يتعرض جزء من سطح الحشو لمنطقة ملامسة الهواء ، مما يسمح للأكسجين بالدخول ودعم الكائنات الحية الدقيقة على الأغشية الحيوية للتهوية الهوائية.

تشكيل بيوفيلم لاهوائي. في أجزاء الحشو التي تتلامس مع الماء ، تستخدم الكائنات الدقيقة المادة العضوية في مياه الصرف الصحي للتحلل اللاهوائي ، وإنتاج منتجات التمثيل الغذائي مثل الميثان وكبريتيد الهيدروجين.

تشكيل بيوفيلم هوائي

تشكيل بيوفيلم هوائي

• الفحص البصري

  يتم توزيع غشاء بيوفيلم بشكل موحد على سطح الناقل ، ليصبح أكثر كثافة أقرب إلى سطح الناقل وأكثر مرونة بعيدًا. لون الناقل مظلم ، مما يشير إلى أن الفيلم الحيوي على الناقل قد وصل إلى مرحلة النضج.

• الفحص المجهري

  هيكل البيوفيلم كثيف ويستضيف مجموعة متنوعة من الكائنات الحية الدقيقة. الهدبات اللامعة ، مثل فورتيسيلا وإبيستيليس ، هي الغالبة. ظهور عدد صغير من الروتيفات والسباحة الهدبية يدل على نضج البيوفيلم.

هناك العديد من العوامل التي تؤثر على ما إذا كان تشكيل البيوفيلم يمكن أن يكون سريعًا وفعالًا ، مثل مسام الحشو ، وقيمة الرقم الهيدروجيني ، ودرجة الحرارة ، ومعدل التهوية.

• مسام حشو

  يؤثر عدد المسام في حشوات MBBR على كفاءة معالجة المياه. كلما زاد عدد المسام ، كلما زادت مساحة سطح الحشو ، زادت الكائنات الحية الدقيقة ، وكان تأثير العلاج أفضل.

• قيمة pH

  ترتبط الأنشطة الفسيولوجية للكائنات الدقيقة ارتباطًا وثيقًا بحموضة البيئة وقلوية البيئة. فقط في ظل ظروف درجة الحموضة المناسبة يمكن للكائنات الحية الدقيقة القيام بأنشطة فسيولوجية طبيعية. إذا انحرفت قيمة الرقم الهيدروجيني كثيرًا عن النطاق المناسب ، فإن الوظيفة التحفيزية لنظام الإنزيم في الكائنات الحية الدقيقة ستضعف أو حتى تختفي. نطاق pH الأمثل للكائنات الدقيقة المشاركة في معالجة مياه الصرف الصحي البيولوجية هو عموما 6.5–8.5.

• درجة الحرارة

  تحقق طريقة MBBR في المقام الأول تدهور الملوثات العضوية في مياه الصرف الصحي من خلال التمثيل الغذائي لأنواع مختلفة من الكائنات الحية الدقيقة في الأغشية الحيوية. لذلك ، ترتبط جودة نمو الأغشية الحيوية مباشرة بالنتيجة النهائية لمعالجة مياه الصرف الصحي. هذا ينطبق بشكل خاص على البكتيريا النتريفية والمزيل للنيتر ، والتي لها دورات نمو طويلة وحساسة للغاية للتغيرات البيئية. درجة الحرارة المثلى للبكتيريا النتريفية هي 20 °C – 30 °C ، وللبكتيريا النتروجية ، فهي 20 °C – 40 °C. عندما تنخفض درجة الحرارة إلى أقل من 15 °C ، ينخفض نشاط كلا النوعين من البكتيريا ، وعند 5 °C ، يتوقف تمامًا. وبالتالي ، فإن التغيرات في درجة الحرارة تؤثر بشكل مباشر على نمو هذه البكتيريا.

• معدل التهوية

  إذا كان معدل التهوية منخفضًا جدًا ، فمن الصعب عمل لفة الحشو والتميع ؛ إذا كان معدل التهوية مرتفعًا جدًا ، فمن الصعب أن يتشكل البيوفيلم في البداية.

بعد دخول مياه الصرف الصحي الخام إلى محطة معالجة مياه الصرف الصحي ، تمر أولاً عبر معدات الشاشة. تتكون الشاشة من قضبان معدنية أو قضبان مرتبة بأشكال متوازية أو مائلة لمنع الجزيئات الكبيرة والشوائب الصلبة ، ومنع انسداد معدات المعالجة اللاحقة. يدخل جسم الماء المعالج بواسطة الشاشة خزان MBBR ، المليء بالحشو. تشكل الكائنات الحية الدقيقة غشاء بيولوجي على سطح الحشو لتحلل المادة العضوية. يتدفق الماء المعالج من خزان MBBR إلى خزان الترسيب الثانوي ، حيث يتم فصل المواد الصلبة المعلقة والحمأة البيولوجية عن طريق الترسيب بالجاذبية. يدخل خزان الترسيب الثانوي الذي يخرج من الماء وحدة ما قبل الترشيح لمزيد من إزالة الجزيئات الصغيرة والمواد الصلبة العالقة المتبقية التي لم يتم تسويتها بالكامل في خزان الترسيب الثانوي. تدخل المياه التي خضعت للمعالجة قبل الترشيح إلى مرشح الرمل ، الذي يزيل المزيد من المواد الصلبة المعلقة والمواد الغروية والكائنات الدقيقة من الماء. يدخل الماء بعد معالجة مرشح الرمل إلى مرشح الكربون المنشط ، حيث تزيل قدرة امتصاص الكربون المنشط العالية المادة العضوية ، والكلور المتبقي ، والروائح الكريهة ، وبعض أيونات المعادن الثقيلة من الماء. أخيرًا ، يدخل الماء خزان المياه النظيفة.

• درجة الحرارة

  يجب أن يعمل نظام مفاعل بيوفيلم في درجات حرارة 15 °C – 35 °C.

• الأكسجين المذاب

  الأكسجين الذائب هو عامل مهم يؤثر على كفاءة إزالة المواد العضوية. خاصة في الحالات التي يكون فيها الهدف هو إزالة الفوسفور والنيتروجين ، يصبح التحكم في تركيز الأكسجين الذائب مهمًا بشكل خاص. نطاق التحكم في كل قسم من خزان التفاعل هو كما يلي: القسم اللاهوائي أقل من 0.2 ملغم/لتر ، قسم نقص الأكسجين بين 0.2 ملغم/لتر و 0.5 ملغم/لتر ، وقسم هوائي مع تركيز الأكسجين المذاب يفضل ألا يقل عن 2 ملغم/لتر.

• MLSS (تركيز المواد الصلبة العالقة والخمور المختلطة)

  يجب التحكم في تركيز الحمأة في عملية MBBR في حدود 3000 ملغم/لتر – 20000 ملغم/لتر. بشكل عام ، عندما يزيد تركيز الحمأة في سائل التغذية ، بسبب تركيز الحمأة العالي ، تميل الحمأة إلى الترسب على سطح الأغشية الحيوية ، وتشكل طبقة حمأة سميكة. ومع ذلك ، لا ينبغي أن يكون تركيز الحمأة في سائل التغذية منخفضًا جدًا ، وإلا فإن معدل تدهور الملوثات سيكون منخفضًا ، وستضعف قدرة الحمأة المنشطة على الامتصاص وتحلل المواد العضوية الذائبة ، مما يؤدي إلى زيادة تركيز المواد العضوية الذائبة في المادة الزائدة من الخمور المختلطة. لذلك ، من الضروري الحفاظ على تركيز الحمأة المناسب في سائل التغذية ، حيث أن التركيزات العالية والمنخفضة بشكل مفرط يمكن أن تقلل من تدفق المياه.

• قيمة pH

  يجب أن تكون قيمة pH المتدفقة لخزان تفاعل MBBR 6–9.

المزايا

تحتفظ عملية MBBR بوظائف طريقة الحمأة المنشطة التقليدية مع دمج خصائص عملية الأغشية الحيوية ذات السرير الثابت. تنعكس مزاياه الرئيسية في الجوانب التالية:

• يتم تصنيع الحشو في الغالب من البولي إيثيلين والبولي بروبيلين والمواد المعدلة الخاصة بهم ، رغوة البولي يوريثان ، وما إلى ذلك ، مع جاذبية محددة قريبة من الماء. فهي بشكل أساسي أسطوانية وكروية ، وسهلة التشكيل ، وغير متداخلة ، وغير مانعة للمنع ، وسهلة الفصل بين الأغشية الحيوية.
• الحشو والماء كلاهما في الحركة ، مما يؤدي إلى نقل كتلة جيد بين الغاز والماء والمراحل الصلبة. هذا يعزز نشاط الأغشية الحيوية على الحشو ، ويزيد من الحمل العضوي وكفاءة النظام ، ويستقر في جودة النفايات السائلة.
• تطبيق MBBR مرن للغاية من حيث شكل المفاعل ، مع توفر أشكال مختلفة. يحتوي على هيكل مدمج ويحتل مساحة صغيرة ، تتطلب فقط 20% من حجم خزان الأكسدة التقليدي في ظل ظروف الحمل نفسها.
• لديها فقدان رأس منخفض ، استهلاك منخفض للطاقة ، عملية بسيطة ، وإدارة مريحة.
• تعلق الكائنات الحية الدقيقة على الناقل وتتدفق بالماء ، لذلك ليست هناك حاجة لعودة الحمأة أو الغسيل العكسي الدوري.
• بيوفيلم يفصل بشكل طبيعي ، ومنع الانسداد.

عيوب

• يعتمد الحشو في المفاعل على تأثير رفع التهوية وتدفق المياه ليكون في حالة مميعة. في الهندسة الفعلية ، من السهل مواجهة تراكم الحشو المحلي.
• غالبًا ما تحتوي النفايات السائلة الناتجة عن المفاعل على شبكة أو شبكة لمنع فقدان الحشو ، ولكنها عرضة للانسداد.
• يتطلب محتوى الكائنات الدقيقة العالي معدل تهوية كافٍ ، وبالتالي زيادة استهلاك الطاقة التشغيلية.
• من السهل التسبب في تلويث الأغشية ، مما يتطلب التنظيف المنتظم للغشاء أو الغسل العكسي.