هر شرکتی که فاضلاب تولید می کند و متعاقباً باید فاضلاب را تصفیه کند، می تواند از فرآیند راکتور بیوفیلم بستر متحرک (MBBR) بهره مند شود. راکتور بیوفیلم بستر متحرک به عنوان یک فرآیند بیولوژیکی برای تصفیه فاضلاب تعریف می شود، با برخی ویژگی های منحصر به فرد که آن را جایگزین مفیدی برای روش های سنتی مانند لجن فعال یا فیلتر چکان می کند. MBBR در مورد عواملی مانند راحتی، کارایی و انعطاف پذیری استثنایی است.
این مقاله به بررسی دقیق فرآیند MBBR می پردازد و نحوه عملکرد آن، مقایسه آن با سایر تکنیک ها و نحوه اعمال آن در صنایع مختلف را توضیح می دهد.
تصفیه بیولوژیکی فاضلاب چیست؟
قبل از توضیح مفاهیم MBBR، درک دسته بندی کلی این نوع تصفیه فاضلاب مفید است. MBBR یک فرآیند بیولوژیکی است، برخلاف فرآیند شیمیایی یا مکانیکی. در اینجا یک تفکیک فنی از آنچه که یک فرآیند بیولوژیکی را مشخص می کند آورده شده است. فرآیندهای بیولوژیکی برای تصفیه آب از موجودات کوچکی مانند باکتری ها یا نماتدها برای کمک به تجزیه زباله استفاده می کنند. تمام مواد آلی موجود در فاضلاب را در نظر بگیرید. فرآیندهای بیولوژیکی از فرآیندهای سلولی طبیعی برای تجزیه این زباله ها استفاده می کنند.
معرفی میکروارگانیسم‌های خاص به فاضلاب به طبیعت اجازه می‌دهد تا مسیر خود را طی کند، زیرا این میکروارگانیسم‌ها زباله‌هایی را که با آنها تماس می‌گیرند تجزیه می‌کنند و مصرف می‌کنند. در مورد مواد زائد پیچیده در آب، میکروارگانیسم‌ها می‌توانند آنها را به مواد ساده‌تری تبدیل کنند که می‌توانند از طریق تصفیه بیشتر فیلتر شوند.
در بسیاری از موارد، تصفیه بیولوژیکی فاضلاب مرحله بعدی پس از یک فرآیند تصفیه اولیه برای حذف برخی مواد انجام شده است. ممکن است پس از یک فرآیند بیولوژیکی، فرآیندهای اضافی نیز وارد عمل شوند. فرآیندهای تصفیه فاضلاب، چه به صورت مستقل و چه به عنوان بخشی از فرآیند تصفیه آب جامع تر استفاده شوند، موثر، سازگار با محیط زیست و مقرون به صرفه هستند.
تصفیه فاضلاب MBBR چیست؟
پس از پوشش اصول اولیه تصفیه بیولوژیکی فاضلاب، زمان آن رسیده است که تمرکز را به یک روش تصفیه بیولوژیکی خاص تغییر دهیم: راکتور بیوفیلم بستر متحرک.
محققان نروژی فناوری MBBR را در اواخر دهه 1980 و اوایل دهه 1990 توسعه دادند. هدف MBBR جبران برخی از مسائلی بود که مشخصه سایر روش های تصفیه بیولوژیکی فاضلاب است و این کار را به طور موثر انجام داد. MBBR بسیاری از نقاط قوت فرآیندهای بیولوژیکی، به‌ویژه فرآیند لجن فعال و محیط‌های بیوفیلم را ترکیب می‌کند، در حالی که کاستی‌هایی را که معمولاً با فرآیندهای بیولوژیکی برای تصفیه فاضلاب همراه است، حذف یا به حداقل می‌رساند.
مانند سایر فرآیندهای تصفیه بیولوژیکی، MBBR اغلب بخشی از یک سیستم چند مرحله ای برای پکیج تصفیه فاضلاب است که سایر فرآیندها بر جنبه های مختلف تصفیه متمرکز هستند. به همین دلیل است که نمودار جریان فرآیند MBBR اغلب شامل مراحل دیگری مانند حذف شن و ضد عفونی می شود. کارخانه‌های منفرد می‌توانند فرآیند MBBR و رژیم کلی تصفیه فاضلاب خود را سفارشی کنند تا به درستی نیازهای تصفیه خود را برطرف کنند.
تصفیه فاضلاب MBBR چگونه کار می کند؟
در اینجا یک تفکیک دقیق تر از نحوه عملکرد فرآیند MBBR ارائه شده است. یکی از راه‌های مفید برای درک این فرآیند، در نظر گرفتن اجزای مختلف طراحی MBBR است که با هم کار می‌کنند تا این تکنیک را ممکن کنند.
حوضه: فرآیند MBBR در حوضه ای انجام می شود که به عنوان راکتور یا مخزن هوادهی نیز شناخته می شود. اندازه این ظرف به نیازهای فیلتراسیون یک گیاه خاص بستگی دارد. اینفلوئنت برای تصفیه وارد این حوضه می شود و ممکن است برای پردازش بیشتر MBBR یا برای نوع دیگری از فرآیند تصفیه آب وارد حوضه دوم شود. مخازن هوادهی MBBR در قسمت بالایی باز هستند و آب را در معرض هوای آزاد قرار می دهند که این باعث می شود این فرآیند هوازی فیلتراسیون باشد.
مدیا: حوض پر از هزاران تراشه پلاستیکی کوچک است که مدیا یا حامل نامیده می شود. این مدیا ها ممکن است 50 تا 70 درصد مخزن را اشغال کنند. طراحی آنها سطحی را که برای رشد بیوفیلم بر روی آنها فراهم می کنند، به حداکثر می رساند. بسیاری از مدیا ها شبیه ماکارونی روتل یا چرخی شکل هستند. آنها چگالی آب را تقلید می کنند و به آنها اجازه می دهند به جای شناور شدن یا غرق شدن در سراسر مایع مخلوط شوند.
شبکه هوادهی: یکی دیگر از مواردی که به مدیا ها کمک می کند تا به طور موثر در سراسر مخزن حرکت کنند، شبکه هوادهی است. این دستگاه در اصل یک فن است که در پایین مخزن راکتور قرار دارد. شبکه هوادهی به نگه داشتن حامل ها در حرکت کمک می کند تا بتوانند با تمام زباله های موجود در تماس باشند و به طور موثر آنها را تجزیه کنند و اکسیژن بیشتری را به مخزن وارد می کند.
غربال: هنگام تصویربرداری از سیستم MBBR که تاکنون توضیح داده شد، ممکن است تعجب کنید که چگونه مدیا ها به جای فرار از خروجی در مخزن باقی می مانند. اگر غربال وصل شده به مخزن نبود، مشکل ساز می شد. مواد مشبک به آب اجازه عبور می دهد، اما حامل های پلاستیکی را در داخل حوض نگه می دارد.
با قدردانی از مؤلفه هایی که MBBR را ممکن می کنند، درک نحوه عملکرد این فرآیند ساده است. میکروارگانیسم‌های متصل به محیط داخل مخزن، زباله‌های موجود در آب را مصرف می‌کنند و آن را برای استفاده مجدد یا دفع پاک‌تر و ایمن‌تر می‌کنند. نوع میکروارگانیسم های وارد شده به مخزن بستگی به نوع زباله هایی دارد که باید حذف شوند.
همانطور که قبلا ذکر شد، MBBR فقط برای مصرف زباله های عمومی کار نمی کند. همچنین در نیتریفیکاسیون و نیتریفیکاسیون نقش دارد. نیتریفیکاسیون فرآیند تبدیل آمونیوم به نیترات است و نیترات زدایی زمانی اتفاق می افتد که اکسیژن متابولیزه شود و نیترات به گاز نیتروژن تبدیل شود. از آنجا که این هر دو فرآیند بیولوژیکی هستند، MBBR یک راه عالی برای تسهیل آنها است.
باز هم، اهداف فرآیند MBBR انواع میکروارگانیسم‌های معرفی‌شده را دیکته می‌کنند. به عنوان مثال، در مورد نیترات زدایی، بهتر است از نیترات زدایی مانند سودوموناس، پاراکوکوس یا آلکالیژنس استفاده کنید. در هر موردی که نیازمند یک فرآیند بیولوژیکی برای بهبود کیفیت فاضلاب باشد، MBBR یک روش ارزشمند برای بررسی است.
مزایای تصفیه فاضلاب MBBR چیست؟
استفاده از راکتورهای بیوفیلم بستر متحرک نسبت به سایر فرآیندهای سنتی تصفیه فاضلاب می تواند یک حرکت استراتژیک برای بسیاری از صنایع باشد، زیرا MBBR دارای کیفیت های استثنایی است.
فشرده: MBBR یک گزینه عالی برای امکانات با محدودیت فضا است، زیرا معمولاً نسبت به سایر سیستم ها ردپای بسیار کمتری دارد. یک مخزن هوادهی MBBR می تواند به طور موثری همان مقدار آب را که یک مخزن بزرگتر برای فرآیندهای سنتی استفاده می شود، تصفیه کند. در درجه اول، این مزیت را به دلیل سطح حداکثری که رسانه برای رشد بیوفیلم فراهم می کند، ارائه می دهد.
ساده: یکی دیگر از مزایای عملی MBBR این است که یک فرآیند نسبتاً ساده است. MBBR به طبیعت اجازه می دهد مسیر خود را طی کند، که نقش اپراتور را به حداقل می رساند. شایان ذکر است که اپراتورها باید در مورد این فرآیند آگاه باشند تا بتوانند مطمئن شوند که همه چیز در سطح مولکولی به درستی کار می کند. با این حال، این فرآیند به خودی خود به مراحل زیادی نیاز ندارد.
تعمیر و نگهداری کم: MBBR همچنین به عنوان یک فرآیند کم تعمیر و نگهداری شناخته شده است. کارهای تعمیر و نگهداری مانند شستشوی معکوس که یک اپراتور باید در موارد دیگر انجام دهد معمولاً با MBBR غیر ضروری هستند. این سیستم تا حد زیادی خود تعدیل می شود، بنابراین کاربران می توانند به آن اعتماد کنند تا بدون نیاز به تعمیر و نگهداری مداوم، به طور موثر کار کند.
انعطاف پذیر: MBBR به طور طبیعی می تواند در صورت نیاز با بارهای مختلف و تغییرات در ورودی تنظیم شود، زیرا میکروارگانیسم های حامل به تغییرات پاسخ می دهند. این به سیستم های MBBR اجازه می دهد تا در برابر بارگذاری شوک یا افزایش ناگهانی سطح pH مقاومت کنند. یک مطالعه در سال 2014 روی MBBR نشان داد که این سیستم در هنگام مواجهه با بارهای شوک آلی، هیدرولیک و نمک بسیار پایدار باقی می ماند و به سرعت به حالت عادی باز می گردد.
کارآمد: یکی از مهم ترین مزایای MBBR سطح کارایی چشمگیر آن است. یک سیستم MBBR می تواند بسیار سریعتر از روش های جایگزین برای تصفیه آب کار کند. زمان نگهداری هیدرولیک (HRT) برای حذف BOD و نیتروژن با MBBR حدود سه تا چهار ساعت است. رسانه های متحرک پیوسته و مقدار زیاد بیوفیلم این HRT پایین را ممکن می کند.
چگونه MBBR با سایر فرآیندهای بیولوژیکی مقایسه می شود؟
با بحث در مورد فرآیندهای بیولوژیکی تصفیه فاضلاب و مزایای متمایز MBBR، توجه به اینکه چگونه MBBR با سایر فرآیندهای بیولوژیکی مقایسه می شود مفید است. بسیاری از اپراتورهای کارخانه یا مهندسان مشاوری که به MBBR علاقه مند هستند در حال حاضر از فرآیندهای بیولوژیکی دیگر در تصفیه فاضلاب خود استفاده می کنند، بنابراین انجام برخی مقایسه های مستقیم مفید است.
انواع مختلفی از فرآیندهای تصفیه بیولوژیکی فاضلاب وجود دارد، اما دو مورد از محبوب ترین روش های تصفیه بیولوژیکی هوازی فاضلاب، لجن فعال و فیلتر چکنده است.
فرآیند لجن فعال در مقابل MBBR
فرآیند لجن فعال (ASP) شباهت هایی با MBBR دارد. با این فرآیند سنتی، فاضلاب وارد مخزن هوادهی می شود که حاوی سطوح بالایی از اکسیژن است. این اکسیژن به فرآیند رشد میکروبی و تجزیه زباله های آلی کمک می کند. سپس آب به یک مخزن ته نشینی منتقل می شود، جایی که زباله های باقی مانده در آب از آب جدا می شود و آن را تمیزتر می کند. فرآیند لجن فعال یک روش آزمایش شده و واقعی برای تصفیه بیولوژیکی فاضلاب است. با این حال، تحقیقات نشان داده است که، تحت شرایط بهینه، MBBR می تواند به طور موثرتری نیاز اکسیژن شیمیایی را حذف کند و در مقایسه با ASP می تواند به طور موثرتری بارگذاری آلی را مدیریت کند. MBBR از همان نقاط قوتی که ASP ارائه می‌کند بهره می‌برد و مزایای بیشتری را ارائه می‌کند که آن را به فناوری برتر تبدیل می‌کند.
فرآیند فیلتر تراوش در مقابل MBBR
یکی دیگر از درمان های رایج، فرآیند فیلتر چکنده است. این فرآیند از بستری از مواد مانند شن، سنگ، سرامیک یا پلاستیک برای نگه داشتن میکروارگانیسم‌های موجود در آب هنگام عبور از لایه مواد استفاده می‌کند. این میکروارگانیسم ها در طول زمان یک بیوفیلم ایجاد می کنند که سپس مواد آلی موجود در فاضلاب را تجزیه می کند. تزریق دوره ای اکسیژن به آب می تواند محیط را هوازی تر کند. این فرآیند نمی تواند با MBBR رقابت کند در مورد کارایی یا سهولت کار. در مورد فرآیندهای فیلتر چکنده، یک اپراتور ماهر باید فرآیند را از نزدیک نظارت کند. گرفتگی یک مشکل رایج در این فرآیند است، اما در مورد MBBR به ندرت اتفاق می افتد.
کاربردهای صنعتی سیستم MBBR
MBBR کاربردهای صنعتی تقریباً نامحدودی دارد. هر صنعتی که نیاز به تصفیه فاضلاب داشته باشد می تواند از MBBR بهره مند شود. بسیاری از این صنایع دارای طرح های تصفیه پساب (ETP) هستند که از فرآیندهای کمتر راحت یا کم اثرتر استفاده می کنند. موارد زیر چند نمونه از سیستم های MBBR را در زمینه های صنعتی نشان می دهد.
تولید خمیر و کاغذ: صنعت خمیر و کاغذ تقاضای زیادی برای آب دارد. حدود 85 درصد از این مقدار را آب فرآیند تشکیل می دهد، به این معنی که کارخانه های کاغذسازی مقدار زیادی فاضلاب آلوده تولید می کنند که نیاز به تصفیه در محل دارد. MBBR ثابت کرده است که یک وسیله موثر برای تصفیه این فاضلاب است.
تولید مواد شیمیایی: تولید مواد شیمیایی مقدار زیادی فاضلاب حاوی آلاینده های آلی تولید می کند. این فاضلاب قبل از استفاده مجدد یا رها شدن در آبراهه های طبیعی نیاز به تصفیه دارد. MBBR یک گزینه عالی برای کارخانه های تولید مواد شیمیایی است که به عنوان بخشی از ETP آنها در نظر گرفته شود.
کارخانه های نساجی: کارخانه های نساجی باید ETP داشته باشند، زیرا آنها فاضلاب تولید می کنند که نیاز به تصفیه دارد. MBBR یک گزینه عالی برای کارخانه های نساجی است. این می تواند رنگ ها و سایر آلاینده ها را به طور موثر حذف کند و به اندازه کافی فشرده است که برای تأسیسات کوچک قابل کنترل باشد.
فرآوری لبنیات: فرآوری محصولات لبنی مانند شیر، پنیر و ماست حجم زیادی از پساب حاوی اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی (BOD) را در میان دیگر انواع ضایعات ایجاد می کند. MBBR یک گزینه ارزشمند تصفیه فاضلاب برای صنایع لبنی است، زیرا بسیار کارآمد است.
تولید نوشیدنی: آب یک عنصر اولیه در اکثر نوشیدنی ها است، اما کارخانه های نوشیدنی نیز از آب برای فرآیندهایی مانند خنک کردن و تمیز کردن استفاده می کنند. این فرآیندها منجر به فاضلابی می شود که نیاز به تصفیه دارد. MBBR مخصوصاً به خوبی مجهز است تا با حجم بالای تقاضا برای تصفیه آب در این صنعت پاسخگو باشد.
مجموعه وسیعی از صنایع نیاز به تصفیه فاضلاب دارند، بنابراین نمونه هایی از کاربردهای صنعتی MBBR فراوان است. در بسیاری از صنایع مختلف، اپراتورهای کارخانه و مهندسان مشاور به طور مستقیم کشف کرده اند که MBBR می تواند به عنوان بخشی از ETP آنها چقدر ارزشمند باشد.
آرکاگستر سیستم MBBR خود را بر اساس درک عمیق هیدرودینامیک، بیوفیلم و ادغام هوادهی طراحی کرده است. کارفرمایان محترم می توانند برای رفع نیازهای پروژه خود، استفاده از این سیستم را سفارشی کنند. علاقه مندان به کسب اطلاعات بیشتر در مورد این سیستم و هزینه های آن و همچنین برای پاسخ به هرگونه سؤال باقی مانده می توانند با شرکت آرکاگستر تماس بگیرند.