نظرة عامة على عملية MBR
تستخدم الحمأة المنشطة التقليدية (CAS) على نطاق واسع في مختلف معالجات مياه الصرف الصحي. ونظراً لأن الترسيب بالجاذبية يستخدم كوسيلة لفصل المواد الصلبة عن السوائل، فإنه يجلب العديد من المشاكل، مثل انخفاض كفاءة فصل المواد الصلبة عن السوائل، وانخفاض حجم معدات المعالجة، وانخفاض حجم معدات المعالجة، والمساحة الأرضية الكبيرة، وعدم استقرار جودة النفايات السائلة، وانخفاض كفاءة نقل الأكسجين، وارتفاع استهلاك الطاقة، وكمية الحمأة المتبقية الكبيرة.
يشير مصطلح MBR إلى جهاز جديد لمعالجة مياه الصرف الصحي يجمع بين تقنية الفصل الغشائي للترشيح الفائق والترشيح الدقيق مع المفاعلات الحيوية في معالجة مياه الصرف الصحي. يجمع هذا المفاعل بين مزايا تكنولوجيا المعالجة الغشائية وتكنولوجيا المعالجة البيولوجية. يمكن أن تحل مكونات غشاء الترشيح الفائق والترشيح الدقيق محل خزانات الترسيب الثانوية تمامًا كوحدات فصل الطين عن الماء. تقوم أغشية الترشيح الفائق والترشيح الدقيق باعتراض الكتل الميكروبية والمواد العضوية الجزيئية الأكبر في السائل المختلط للحمأة المنشطة، مما يسمح لها بالبقاء في المفاعل، بحيث يمكن للمفاعل الحصول على تركيز بيولوجي عالٍ، وإطالة وقت الاحتفاظ بالمواد الصلبة العضوية، مما يحسن بشكل كبير من معدل أكسدة المواد العضوية بواسطة الكائنات الحية الدقيقة. وفي الوقت نفسه، بعد معالجتها بالترشيح الفائق وأغشية الترشيح الدقيق، تكون جودة النفايات السائلة عالية ويمكن استخدامها مباشرة لإعادة استخدام المياه غير الصالحة للشرب. ولا يقوم النظام تقريباً بتصريف الحمأة المتبقية ولديه مقاومة عالية للتأثير. وعلى وجه الخصوص، في عام 1989، طبق ياماموتو أغشية الألياف المجوفة على معالجة الحمأة المنشطة، مما قلل بشكل كبير من تكلفة تشغيل العملية وكان له آفاق واسعة للتطبيق العملي.
أنواع MBR
من وجهة نظر الهيكل العام، تتكون المفاعلات الحيوية الغشائية من جزأين: مكونات الغشاء والمفاعلات الحيوية. ووفقًا للجمع بين هاتين الوحدتين التشغيليتين، يمكن تقسيم المفاعلات الحيوية الغشائية إلى نوعين: النوع المنفصل والنوع المتكامل (النوع المغمور). ويعني النوع المنفصل MBR أن مكونات الغشاء والمفاعلات الحيوية يتم وضعها بشكل منفصل، بينما النوع المدمج MBR يعني أن مكونات الغشاء توضع داخل المفاعل الحيوي.
الملامح الرئيسية لعملية MBR هي كما يلي:
1. جودة المياه الجيدة
ونظرًا لاستخدام تقنية الفصل الغشائي، ليست هناك حاجة لإعداد معدات فصل المواد الصلبة والسائلة الأخرى مثل الترشيح. يفصل الفصل الفعال بين المواد الصلبة والسائلة بكفاءة المواد العالقة والمواد الغروية والنباتات الميكروبية المفقودة من الوحدة البيولوجية عن المياه المنقاة، والتي يمكن إعادة استخدامها مباشرة دون معالجة ثالثية، وتتمتع بسلامة أعلى لجودة المياه.
- بصمة صغيرة
يتم الحفاظ على الكائنات الحية الدقيقة في وحدة المعالجة البيولوجية في المفاعل الحيوي الغشائي بتركيز عالٍ، مما يزيد بشكل كبير من الحمل الحجمي. تقلل الكفاءة العالية لفصل الغشاء إلى حد كبير من وقت الاحتفاظ الهيدروليكي لوحدة المعالجة وتقلل من مساحة الأرضية. وفي الوقت نفسه، نظرًا لأن المفاعل الحيوي الغشائي يستخدم مكونات غشائية، فإنه لا يتطلب خزان ترسيب وورشة ترشيح خاصة، ولا يشغل النظام سوى 60% من الطريقة التقليدية.
3. توفير الطاقة
ونظرًا لكفاءة استخدام الأكسجين العالية لمفاعل MBR ووضع التشغيل المتقطع الفريد من نوعه، يتم تقليل وقت التشغيل واستهلاك الطاقة لمعدات التهوية بشكل كبير، وبالتالي توفير استهلاك الكهرباء.
تتمثل العيوب الرئيسية لعملية MBR في ما يلي:
1. معدل إزالة NH3-N ليس مثاليًا
ونظرًا لأن جوهر عملية MBR لا يزال هو عملية AO، فإن قدرتها على المعالجة البيولوجية قريبة أيضًا من عملية AO. وانطلاقًا من جودة المياه المؤثرة الحالية، فإن نسبة C/N في هذا المشروع منخفضة نسبيًا، لذلك لا يمكن لعملية AO إزالة NH3-N إلى جودة المياه المستهدفة. إن الترشيح النانوي اللاحق له تأثير اعتراض أفضل على BOD وSS وTP، ولكن معدل إزالة NH3-N ليس مثاليًا.
2. انخفاض تدفق المياه
نظرًا لقدرة الاعتراض القوية للغشاء، فإن تدفق المياه لكل وحدة مساحة غشاء منخفض. لذلك، تُستخدم عملية MBR في الغالب في المشاريع ذات أحجام المياه الصغيرة. بالنسبة لمشاريع الصرف الصحي واسعة النطاق، يتم تجهيز مجموعات الأغشية بعدد كبير من الوحدات، وبالتالي يكون الاستثمار أعلى.
3. ارتفاع تكاليف الصيانة
نظرًا لأن مجموعة الأغشية عبارة عن مادة قابلة للاستهلاك، فإن عمر مجموعة من مجموعات الأغشية حوالي 2-3 سنوات، وتكلفة استبدال المجموعة مرتفعة نسبيًا، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف الصيانة لمجمع الأغشية MBR مقارنة بالعمليات الأخرى. وبالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن مياه الصرف الصحي المحلية تحتوي على المزيد من الشوائب، فإن الغشاء يخدش بسهولة بمواد حادة مختلفة (مثل الرمل وقطع الخيزران، وما إلى ذلك)، وتكرار الاستبدال أعلى من الدول الأجنبية، مما يؤدي إلى زيادة أخرى في تكاليف التشغيل.
