فرآيند MBR در تصفيه فاضلاب

فرايند MBR يك سيستم تصفيه فاضلاب يكپارچه است كه از تركيب فرايند تصفيه بيولوژيكي (لجن فعال )با يك سيستم ممبراني مستغرق تشكيل شده است . اين فرايند با ادغام واحدهاي ته نشيني (زلال سازي )،هوادهي وفيلتراسيون در يك راكتور،جايگزين فرايندهاي تصفيه متعارف (لجن فعال متعارف ) شده و يك سيستم ساده و موثر را تشكيل مي دهد كه هزينه هاي سرمايه گذاري اوليه وهزينه هاي بهره برداري سيستم را كاهش مي دهد . در اين فرايند با جايگزيني واحد ته نشيني ثقلي با سيستم جدا كننده ممبراني ، منافع زيادي از قبيل پايداري در بهره برداري، كاهش توليد لجن مازاد و كيفيت بسيار بالاتر پساب خروجي بدست مي آيد بنابراين اين سيستم ، فرآيند مناسبي است كه مي تواند در محدوده وسيعي براي سيستم هاي استفاده مجدد از پساب تصفيه شده در تصفيه فاضلابهاي شهري وصنعتي بكارگرفته شود.

 

• فرآيند لجن فعال بدون استفاده ازمخزن ته نشيني( با استفاده از ممبران به روش MBR)

فرآيند MBR  يك فرآيند لجن فعال رشد معلق است كه با يك سيستم ممبران ( معمولا ازنوع ممبران هاي رشته اي تو خالي Hollow fiber يا نوع لوله اي (Tubular) ادغام شده است .در اين فرآيند، سيستم ممبراني نقش واحد ته نشيني (زلال سازي) در جداسازي جامدات معلق در سيستم لجن متعارف را برعهده دارد .

در فرآيندMBR  معمولا ممبران ها بصورت مستغرق در واحد هوادهي قرار داشته و صورت مستقيم با فاضلاب ومايع مخلوط (Mixed Liquor) در تماس مي باشند.

در اين فرآيند با استفاده از پمپ مكش ،با صرف انرژي كمي ، خلا بوجود مي آيد كه استخراج پساب تصفيه شده از درون ممبران ها به بيرون را به دنبال دارد.

 

علاوه براين در اين فرآيند، مقداري هوا نيز از كف واحد هوادهي به اين واحد وارد مي شود تا سطح خارجي رشته هاي ممبراني را تميز نموده وجامدات پذيرش نشده توسط ممبران ها را از سطح ممبران ها كنارزده و جابجا نمايد. لجن مازاد در اين فرآيند نيز معمولا بصورت مستقيم از واحد هوادهي به خارج پمپ مي شود.

 

سیستم های MBRدو شکل کلی دارند:

 

1. ممبران در داخل بایو راکتور غوطه ور است.( Integrated Bioreactor)
2. ممبران خارج ازبایو راکتور قرار می گیرد.Recirculated Bioreactor) )

در نوع اول،ممبران میکرو فیلتراسیون مستقیما درون راکتور لجن فعال قرار می گیرد. هر مدول ممبران شامل ممبران ها،ساپورت ها،اتصالات ورودی و خروجی خوراک و یک ساپورت اصلی می باشد.ممبران ها در معرض خلا قرار می گیرندکه آب صاف را از درون ممبران ها بیرون می کشند در حالیکه جامدات درون راکتور باقی می ماند.

در نوع دوم ،لجن فعال از بیوراکتور به ممبران پمپ می شود و مواد جامد درون ممبران باقی مانده و فاضلاب صاف خارج می شود.ممبرانها برای جدا شدن جامد ها  بطود پریودیک back wash شده و برای جلوگیری از افت فشار با مواد شیمیایی تمیز می شوند.

 

آشنايي با ممبران / مدول(Membrane/ Module )

• رشته خالي تقويت شده (محكم شده )

يك رشته (ميكروتيوپ ) شكل داده شده ممبراني(كه بصورت مستغرق در فاضلاب قرار مي گيرد)،با امكان فيلتراسيون ذرات ميكروبها ويروس ها وباكتريها ، ساختار متخلخلي را بوجود مي آورده كه امكان بدست آوردن پساب با كيفيت بسيار بالاتر را فراهم نموده و مي تواند براي تصفيه فاضلاب سيستم بسيار مناسبي باشد.

• مقاومت مكانيكي بسيار بالاي ممبران ها

هرچند امكان تخريب سطح ممبران ها در اثر تاثيرات فيزيكي واصطكاك بين رشته هاي ممبران ها در اثر هوادهي وجود دارد . اما تقويت ممبران و محكم نمودن از شكست آنها تحت شرايط هوادهي زياد جلوگيري مي كند. لازم به ذكـر است تقويـت ممبـران ها با محـكم نـمودن ممبران هاي رشته اي از دوطرف وسـاخت مــدول هاي ممبراني حاصـل مي شود.

• تراواني (قابليت نفوذ)بسيار خوب ممبران ها

ساختار اسفنجي با تخلخل زياد لايه هاي رشته اي ممبران ها ، با قدرت انتخابگري بالا در عبور ذرات بسيار ريز ،تراواني وقابليت نفوذ بسيار خوبي براي ممبران ها فراهم مي كند كه منافع زيادي را به دنبال دارد.

• خصوصيات مدول هاي ممبراني

هر مدول از ممبران شامل ساختاري از چند رشته توخالي ممبران است كه جهت فيلتراسيون در آنها از خارج به داخل است . علاوه براين هر مدول از اين ممبرانها شامل گروهي از رشته هاي توخالي است كه درون يك فريم (قاب) مستطيلي قرار گرفته است.

دو انتهاي هر يك از فيبرهاي رشته اي ممبراني به بالا و پايين هدرها (Headers )متصل شده است . هر هدر شامل يك لايه رزين متخلخل است كه رشته ها به منظور اينكه محتوياتشان به كانالهاي جمع آوري آبهاي نفوذي متصل شود، در آنجا با هم روبرو مي شوند.

هر مدول ممبراني شامل صدها رشته ممبران هم اندازه است كه بطور عمودي بين دو هدر و تيرحائل قرارگرفته است . چند مدول ممبران اسمبل شده با هدر مشترك در فريم هاي مختلف درون واحد هوادهي در فرآيند MBR  نصب مي شوند .

 

• فواید بكارگيري فرآيند لجن فعال با استفاده از ممبران بیو راکتور يا MBR

• اشغال فضاي كم

در اين فرآيند معمولا ممبران ها بصورت مستقيم ومستغرق در يك مخزن هوادهي قرار گرفته ودر نيجه مقادير بالاي غلظت مايع مخلوط ياMLSS   به ميزان متوسط 8000 تا 12000 ميليگرم در ليتر در حين بكارگيري وبهره برداري از اين سيستم در مخزن هوادهي حاصل مي شود. به اين ترتيب و با توجه به حذف واحد هاي ته نشيني، ضدعفوني و فياتراسيون از سيستم متعارف تصفيه ، فضاي مورد نياز جهت اشغال توسط فرآيند لجن فعال يا MBR  به مراتب كوچكتر (حدود 2 برابر كمتر از فرآيند لجن فعال متعارف )از فضاي اشغال شده سيستمهاي لجن فعال متعارف مي باشد.

 

• امكان تغيير آسان فرآيندهاي لجن فعال متعارف به لجن فعال ممبراني

واحد هاي تصفيه موجود به راحتي با استغراق ممبران ها در واحدهاي هوادهي مي توانند به سيستم لجن فعال ممبراني يا راندمان بسيار بالاتر تغيير پيدا نمايند.

 

• مدولار و به آساني قابل توسعه

سيستم مدولار ممبراني با افزودن مدول هاي ديگري از ممبران ها به آساني براي رسيدن به ظرفيتهاي بالاتر قابل توسعه است.

 

• كاهش توليد لجن مازاد

در اين فرآيند بدليل زمان ماندگاري بالاي لجن، توليد لجن مازاد تا 70%  كاهش پيدا مي كند.

• كنترل كارآمد گرفتگي ها

هواي تميز كننده كه از كف مدول هاي ممبراني به واحد هوادهي وارد مي شود و شستشوي معكوس واتوماتيك ممبران ها ، سيستم كارآمدي را بوجود آورده و از گرفتگي آنها جلوگيري مي كند.

مهمترین مزایای MBR:

• هزینه بهره برداری و نگهداری پایین
• سرعت تصفیه بیشتر
• قابلیت بارگذاری آلی بیشتر
• راندمان بالا و کارایی مطلوب
• قابلیت بهره برداری در SRTطولانی
• لجن دفعی تثبیت شده
• کاهش زمان ماند هیدرولیکی
• این سیستم مشکلات مربوط به تورم لجن و دیگر مشکلات مربوط به ته نشینی های ثقلی را بر طرف می کند.
• افزایش میزان بازده انتقال اکسیژن نسبت به ستیر روشهای متعارف
• توانایی بسیار مطلوب در تحمل شوک های هیدرولیکی و آلی

 

 

جدول شماره 4- راندمان حذف وكيفيت پساب خروجي از فرآيند MBR

 

 

 

• كاربردهاي فرآيند ممبران بيوراكتور يا MBR

فرايند ممبران بيواكتور يا MBR براي كاربري هاي زير مناسب است:

• براي ارتقاء ظرفيت تصفيه خانه هاي فاضلاب در حال بهره برداري.
• تصفيه فاضلاب هاي با غلظت بالا نظير فاضلاب صنايع غذايي و داروسازي.
• تصفيه فاضلاب هاي با غلظت بالاي آمونيوم نظير شيرابه ها.
• تصفيه فاضلاب هاي بهداشتي بخصوص در مناطقي كه به لحاظ فضاي تصفيه خانه محدوديت وجود دارد.
• استفاده مجدد و باز گردش پساب تصفيه شده تصفيه خانه هاي فاضلاب.
• تصفیه فاضلاب جوامع کوچک مثل هتل ها و بیمارستانها