ما هي عملية MBR ؟

معالجة مياه الصرف الصحي MBR (مفاعل بيولوجي غشائي) هي طريقة حديثة شائعة الاستخدام لمعالجة مياه الصرف الصحي. إنها تستخدم تكنولوجيا المفاعل الحيوي الغشائي ، وهي تقنية جديدة تجمع بين تكنولوجيا المعالجة البيولوجية وتكنولوجيا فصل الأغشية. إنه يحل محل خزان الترسيب الثانوي في العمليات التقليدية ويمكنه أداء فصل السوائل الصلبة بكفاءة ، مما يؤدي إلى مياه مستصلحة مستقرة يمكن استخدامها مباشرة. الـ عملية MBR يحقق معدل إزالة أكثر من 99% للمواد الصلبة المعلقة ، أكثر من 90% للعكارة ، 94% لسمك القد (الطلب على الأكسجين الكيميائي) ، 96% للبرميل (الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي) ، و 97% لنيتروجين الأمونيا.

تقنية المعالجة البيولوجية هي طريقة لمعالجة مياه الصرف الصحي تستخدم الكائنات الحية الدقيقة لأكسدة وتحلل المواد العضوية وبعض السموم غير العضوية (مثل السيانيد والكبريتيد) في مياه الصرف الصحي ، وتحويلها إلى مواد غير عضوية مستقرة وغير ضارة.

يستخدم الفصل الغشائي مواد الغشاء كوسيط فصل. عندما يتم توليد قوة دافعة (مثل فرق الضغط أو فرق التركيز أو فرق الجهد) على جانبي الغشاء ، تتخلل المكونات بشكل انتقائي عبر الغشاء لتحقيق الانفصال. الأغشية المستخدمة في عملية MBR هي عموما أغشية الترشيح الدقيق (MF) والأغشية الفائقة الترشيح (UF).

• يقع حجم المسام لأغشية الترشيح الدقيق عادة ضمن 0.1–10 ميكرومتر ، مع نطاق قطع الوزن الجزيئي من 1 ، 000–500 ، 000 دالتون. يمكنهم إزالة المواد الصلبة العالقة بشكل فعال ، ومعظم البكتيريا ، وبعض الفيروسات من الماء. الترشيح الدقيق هو عملية فصل غشاء مدفوعة بالضغط. تحت فرق الضغط بين المنبع والمصب للترشيح ، يتم الاحتفاظ بالجسيمات الأكبر من حجم مسام الغشاء في الماء أو كثفها بواسطة غشاء الترشيح الدقيق ، مما يؤدي إلى سائل أكثر نقاء وتحقيق فصل صلب-سائل.
• حجم المسام لأغشية الترشيح الفائق بين أغشية الترشيح النانوي والأغشية الدقيقة. يقع حجم مسام الفصل لأغشية الترشيح الفائق ضمن 0.001–0.1 ميكرومتر ، مع نطاق قطع الوزن الجزيئي من 500–200000 دالتون ، قادر على الاحتفاظ بجزيئات كبيرة ، وبكتيريا ، وفيروسات ، إلخ. يعمل الترشيح الفائق بشكل رئيسي على آلية النخل ، حيث تحت ضغوط معينة (0.1–0.6 MPa) ، يمكن للمذيبات والمواد المذيبة الأصغر من حجم مسام الغشاء أن تمر عبر الغشاء ، في حين أن المذيبات الأكبر من حجم مسام الغشاء لا يمكن ، وبالتالي تحقيق تنقية ، الفصل ، وتركيز المحلول.

يستبدل المفاعل الحيوي الغشائي خزان الترسيب الثانوي التقليدي في نهاية تكنولوجيا المعالجة البيولوجية بوحدة غشاء. إنها تحافظ على تركيز عالٍ من الحمأة المنشطة في المفاعل الحيوي وتزيد من الحمل العضوي للمعالجة البيولوجية ، وبالتالي تقلل من أثر مرافق معالجة مياه الصرف الصحي وكمية الحمأة الزائدة عن طريق الحفاظ على حمولة حمأة منخفضة. تستخدم بشكل أساسي معدات فصل الأغشية للاحتفاظ بالحمأة المنشطة والمواد العضوية الجزيئية في الماء.

وفقًا لطريقة الجمع بين وحدة الغشاء والمفاعل الحيوي ، يمكن تقسيم MBR إلى نوعين: منفصل ومتكامل. في MBR منفصل ، يعمل جهاز فصل الغشاء بشكل مستقل خارج المفاعل الحيوي ، مما يجعل من السهل التحكم فيه وتنظيفه. يغمر MBR المدمج وحدة الغشاء في المفاعل الحيوي. تعمل تحت فرق ضغط غشاء منخفض من خلال عمل الشفط لمضخة التفريغ.

بعد مرور مياه الصرف الصحي عبر الشبكة ودخول خزان التنظيم ، يتم ضخها في المفاعل الحيوي بواسطة مضخة الرفع. يتم تنشيط جهاز التهوية بواسطة وحدة تحكم PLC لأكسجين المفاعل الحيوي. يتم ضخ النفايات السائلة من المفاعل الحيوي في وحدة معالجة فصل الغشاء بواسطة مضخة الدورة الدموية. يعود الماء المركز إلى خزان التنظيم ، ويتم تطهير المياه الناتجة عن فصل الغشاء وتطهيرها قبل دخول خزان التخزين. هذا تدفق عملية MBR نموذجي. يمكنك ضبط الهياكل وفقًا لخصائص جودة المياه.

تتضمن عملية MBR بشكل أساسي الوحدات الخمس التالية: خزان التنظيم ، خزان الأكسجين ، خزان MBR ، غرفة المعدات ، وخزان المياه الشفاف. تشمل مكوناته الداخلية المفاعلات الحيوية ووحدات الأغشية والخزانات وأنظمة التهوية والمنفاخ ومضخات الرفع وخطوط الأنابيب والصمامات والأدوات وما إلى ذلك.

• خزان التنظيم. يضبط خزان التنظيم بشكل رئيسي كمية ونوعية مياه الصرف الصحي ، ويمكن أيضًا أن يكون بمثابة مكان تخزين للصرف في حالات الطوارئ.
• خزان أنوكسي. يوفر مكانًا لإزالة النتروجين من مياه الصرف الصحي ، في حين تتحلل الجزيئات العضوية الكبيرة إلى جزيئات صغيرة تحت تأثير الإنزيمات المائية ، مما يحسن قابلية التحلل الحيوي لمياه الصرف الصحي.
• خزان MBR. المفاعل الحيوي الغشائي (MBR) هو مكان تتحلل فيه الكائنات الحية الدقيقة المادة العضوية.
• خزان مياه شفاف. خزان المياه الشفاف يعمل كخزان تخزين ويستخدم أيضًا كخزان للجرعات لتنظيف الغشاء. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يعمل كخزان مياه عالي المستوى لمنع السحب عندما تتوقف مضخة الشفط عن العمل.
• غرفة المعدات. غرفة المعدات هي مكان لوضع المعدات الكهروميكانيكية.

• درجة الحرارة

  يجب أن يعمل نظام المفاعل الحيوي الغشائي على 15 °C – 35 °C. مع زيادة درجة الحرارة ، فإنه يقلل من لزوجة الخمور المختلطة بالحمأة المنشطة ، مما يقلل من مقاومة التغلغل ويزيد من تدفق الغشاء.

• ضغط التشغيل

  في حالة بقاء خصائص الخمور المختلطة بالحمأة المنشطة دون تغيير بشكل أساسي ، يزداد تدفق الغشاء مع زيادة الضغط ؛ ومع ذلك ، عندما يصل الضغط إلى قيمة معينة ، أي عندما يتسبب استقطاب التركيز في وصول تركيز المذابات على سطح الغشاء إلى الحد الأقصى للتركيز ، زيادة الضغط بالكاد يمكن أن يحسن تدفق الغشاء وبدلاً من ذلك يؤدي إلى تفاقم تلوث الغشاء. يجب ألا يتجاوز فرق ضغط الغشاء المغمور MBR المغمور 0.05 MPa.

• الأكسجين المذاب

  الأكسجين الذائب هو عامل مهم يؤثر على كفاءة إزالة المواد العضوية. خاصة في الحالات التي يكون فيها إزالة النيتروجين والفوسفور هو الهدف ، يصبح التحكم في تركيز الأكسجين الذائب أكثر أهمية. في أنواع مختلفة من عمليات المفاعل الحيوي الغشائي ، تشكل الخمور المختلطة مناطق هوائية ، أنوكسي ، واللاهوائية في المفاعل الحيوي بطرق مختلفة. نطاق التحكم في كل قسم من خزان التفاعل هو كما يلي: القسم اللاهوائي أقل من 0.2 ملغم/لتر ، قسم نقص الأكسجين يتراوح بين 0.2 ملغم/لتر و 0.5 ملغم/لتر ، ويجب ألا يقل تركيز الأكسجين المذاب في القسم الهوائي عن 2 ملغم/لتر.

• سرعة سطح الغشاء

  تأثير سرعة سطح الغشاء والضغط على تدفق الغشاء مترابط. عندما يكون الضغط منخفضًا ، يكون لسرعة سطح الغشاء تأثير ضئيل على تدفق الغشاء ، ولكن عندما يكون الضغط مرتفعًا ، يكون لسرعة سطح الغشاء تأثير كبير على تدفق الغشاء. من ناحية ، تعزز زيادة سرعة سطح الغشاء قوة القص لتدفق الماء ، مما يقلل من ترسب الملوثات على سطح الغشاء ؛ من ناحية أخرى ، يمكن لزيادة السرعة أن تعزز معامل نقل الكتلة بالحمل ، وتقلل سمك الطبقة الحدودية ، وتخفيف آثار الاستقطاب التركيز.

• MLSS (تركيز المواد الصلبة العالقة والخمور المختلطة)

  يجب التحكم في تركيز الحمأة في المنطقة الهوائية من MBR المغمورة في حدود 3000 ملغم/لتر – 20000 ملغم/لتر. بشكل عام ، عند سرعة سطح غشاء معينة ، عندما يزيد تركيز الحمأة في سائل التغذية ، يمكن أن يؤدي تركيز الحمأة العالي بسهولة إلى ترسب الحمأة على سطح الغشاء ، وتشكيل طبقة حمأة سميكة ، مما يزيد من مقاومة الترشيح ويقلل تدفق الغشاء. ومع ذلك ، لا ينبغي أن يكون تركيز الحمأة في سائل التغذية منخفضًا جدًا ، وإلا فإن معدل تدهور الملوثات سيكون منخفضًا ، وستضعف قدرة امتصاص وتحلل الحمأة المنشطة للمواد العضوية الذائبة ، مما يؤدي إلى زيادة في تركيز المادة العضوية الذائبة في المادة الزائدة من الخمور المختلطة. هذا يمكن أن يؤدي بسهولة إلى الامتزاز على سطح الغشاء ، وزيادة مقاومة الترشيح وتقليل تدفق الغشاء. لذلك ، من الضروري الحفاظ على تركيز الحمأة المناسب في سائل التغذية ، حيث أن الارتفاع الشديد أو المنخفض جدًا سيحد من تدفق المياه.

• قيمة pH

  يجب أن تكون قيمة pH المؤثر للمفاعل الحيوي الغشائي 6–9.

• وحدة الغشاء يمكن فصل المركبات الجزيئية والكائنات الحية الدقيقة ، مما يؤدي إلى نوعية جيدة من النفايات السائلة التي يمكن إعادة استخدامها مباشرة ؛
• عملية المعالجة المسبقة بسيطة ، ولا تتطلب كمية كبيرة من المواد المضافة الكيميائية ، وعملية التشغيل بسيطة ؛
• MBR لديه حمولة حجمية عالية ومقاومة تأثير قوي.
• يمكن MBR فصل الحمأة والماء مباشرة ، مع حذف خطوة خزان الترسيب الثانوي ، مما يقلل من البصمة ويوفر التكاليف ؛
• تتميز عملية MBR بخصائص معيارية قوية ، وهي سهلة التشغيل ، وسهلة التشغيل.

• استثمار عالي. تكلفة وحدات الغشاء مرتفعة ، مما يؤدي إلى زيادة الاستثمار تقريبًا مقارنة بطرق المعالجة التقليدية.
• استهلاك الطاقة العالي. أولاً ، يجب أن تحافظ عملية فصل الحمأة عن الماء على ضغط قيادة غشاء معين. ثانياً ، تركيز MLSS في خزان MBR مرتفع للغاية ، مما يتطلب زيادة كثافة التهوية للحفاظ على معدلات نقل الأكسجين الكافية. بالإضافة إلى ذلك ، لزيادة تدفق الأغشية وتقليل قاذورات الأغشية ، يجب زيادة معدل التدفق لتمسح سطح الغشاء. وبالتالي ، فإن استهلاك الطاقة من MBR أعلى من عمليات المعالجة البيولوجية التقليدية.
• الأغشية عرضة للتلوث وتتطلب التنظيف المنتظم. هذا يجلب إزعاج لإدارة العمليات ويستهلك أيضًا بعض المواد الكيميائية.
• محدودة بمواد الغشاء. نظرًا لأسباب تتعلق بتكنولوجيا المواد ، فإن العمر الحالي للأغشية قصير نسبيًا. العمر العام لوحدات الغشاء حوالي 5 سنوات ، وبعد ذلك تحتاج إلى استبدالها ، وزيادة التكاليف.