فرآیند تصفیه فاضلاب به روش MBR

تصفیه فاضلاب به روش MBR (بیوراکتور غشایی) یکی از پیشرفته ترین روش ها از انواع فرآیندهای تصفیه فاضلاب است که در آن سیستم غشایی و فیلتراسیون به جای واحد ته نشینی لجن، وظیفه جداسازی ذرات معلق و بقایای مواد آلی را بر عهده دارند. این فرآیند با ترکیب تصفیه بیولوژیکی و فیلتراسیون غشایی، تصفیه ای مؤثر و کارآمد برای فاضلاب های شهری و صنعتی به ارمغان می آورد. در ادامه نحوه تصفیه فاضلاب به روش بیوراکتور غشایی، مزایا، معایب، کاربرد و اجزای مورد استفاده در این سیستم را بررسی خواهیم کرد.

فرایند تصفیه فاضلاب MBR چیست؟

در اغلب تجهیزات و پکیج تصفیه فاضلاب واحد تصفیه بیولوژیکی قرار دارد که در آن مواد آلی به کمک باکتری ها تجزیه میشوند. فرآیند تصفیه فاضلاب به روش بیوراکتور غشایی MBR یکی از روش های مورد استفاده در واحد تصفیه بیولوژیکی است که توسعه یافته لجن فعال به شمار می رود. در این سیستم فاضلاب بعد از تصفیه بیولوژیکی وارد حوضچه ته نشینی نمیشود و به جای آن سیستم های فیلتراسیون و غشایی وظیفه جمع آوری ذرات معلق و بقایای مواد آلی تجزیه شده را برعهده دارند.

غشا و سیستم های فیلتراسیون نقش بسیار مهمی در روند تصفیه داشته و با توجه به اینکه از جنس پلی اتر سولفون و پلی پروپلین هستند، مواد خورنده فاضلاب باعث خوردگی و آسیب به آنها نمی شوند. از این روش در انواع پکیج تصفیه فاضلاب انسانی و صنعتی برای تصفیه فاضلاب شهری و شیمیایی استفاده میشود.

نحوه تصفیه فاضلاب به روش بیوراکتور غشایی

در حالت کلی تصفیه فاضلاب در بیوراکتور غشایی شامل تصفیه فیزیکی، بیولوژیکی و فیلتراسیون است. به عبارت دیگر، در مقایسه با سایر روش های تصفیه، مرحله زلال سازی و ته نشینی و تصفیه شیمیایی حذف می شود. روند تصفیه بیوراکتور غشایی به صورت زیر است:

• ذرات جامد معلق در اندازه های بزرگ در ابتدایی ترین مرحله به کمک آشغالگیر جمع آوری میشود. در این مرحله ذرات ریز امکان جدسازی را ندارند و تصفیه آنها در مراحل بعد انجام میشود.
• در گام بعد فاضلاب وارد واحد تصفیه بیولوژیکی میشود. مواد آلی توسط میکروارگانیسم ها تجزیه شده و تکه های آنها در فاضلاب شناور است.
• فاضلاب بعد از تصفیه بیولوژیکی وارد سیستم فیلتراسیون میشود. در این بخش غشاها به صورت غوطه ور و جریان جانبی قرار گرفته و ذرات معلق در فاضلاب در اندازه های کوچک نیز امکان عبور از آن را پیدا نمی کنند.
• در نهایت فاضلاب تصفیه شده از دستگاه تخلیه شده و لجن تشکیل شده روی غشاها و سیستم فیلتراسیون به عنوان لجن برگشتی به مرحله قبل انتقال داده میشوند

مزایای استفاده از روش MBR در تصفیه فاضلاب

روش تصفیه فاضلاب به روش MBR (بیوراکتور غشایی) مزایای متعددی دارد که آن را به گزینه ای برجسته برای تصفیه فاضلاب در صنایع مختلف تبدیل کرده است. این فرآیند از غشاهای مخصوص برای جداسازی ذرات معلق و مواد آلی استفاده می کند و به همین دلیل قادر است با راندمان بالا به حذف آلاینده ها پرداخته و پساب عاری از جامدات معلق تولید کند. مهم ترین مزایای این روش عبارتند از:

• راندمان بالا و تصفیه مؤثر: MBR قادر به حذف مواد آلی، نیتروژن، فسفر و حتی فلزات سنگین از فاضلاب است. این روش با کنترل دقیق مراحل تصفیه، کیفیت پساب خروجی را به سطح بالایی می رساند.
• فضای کم تر و نیاز به تجهیزات کمتر: به دلیل استفاده از غلظت بالای MLSS و حذف ته نشینی ثانویه، پکیج تصفیه فاضلاب MBR به فضای کمتری نیاز دارد و حجم و سطح کمتری از تجهیزات را در مقایسه با روش های سنتی لجن فعال اشغال می کند.
• تولید لجن کمتر: این سیستم لجن کمتری نسبت به روش های دیگر تولید می کند، که در نتیجه هزینه های مرتبط با مدیریت لجن و تخلیه آن کاهش می یابد.
• عدم نیاز به سیستم های کلرزنی و گند زدایی: در MBR پساب به طور طبیعی عاری از جامدات معلق است و نیازی به استفاده از مواد شیمیایی برای گند زدایی ندارد، که منجر به کاهش هزینه های عملیات و حفظ منابع آبی می شود.
• کنترل بهتر گرفتگی ها: سیستم فیلتراسیون غشایی در این روش کنترل بهتری بر گرفتگی ها دارد و به این ترتیب فرآیند تصفیه بدون مشکلات معمول در سیستم های دیگر ادامه می یابد.
• قابلیت ارتقا و افزایش ظرفیت: سیستم MBR به راحتی قابل ارتقا است و می توان ظرفیت تصفیه آن را بدون نیاز به تغییرات اساسی در ساختار، افزایش داد.
• مناسب برای انواع فاضلاب ها: این روش علاوه بر تصفیه فاضلاب های خانگی، برای فاضلاب های صنعتی و شیمیایی نیز مناسب است، به ویژه برای تصفیه فاضلاب هایی که نیاز به کیفیت بالای پساب دارند.
• حذف موثر فلزات سنگین و ویروس ها: MBR قادر به حذف فلزات سنگین و ویروس ها تا حدودی است، در حالی که روش های دیگر مانند SBR یا لجن فعال معمول برای حذف این آلاینده ها نیازمند مراحل اضافی هستند.
• هزینه های بهره‌برداری پایین: به دلیل استفاده بهینه از انرژی و لجن کمتری که تولید می شود، هزینه های نگهداری و بهره برداری از سیستم MBR در مقایسه با سایر روش های تصفیه فاضلاب کاهش می یابد.
• عدم نیاز به واحد ته نشینی: یکی از ویژگی های برجسته این روش، حذف نیاز به واحد ته نشینی است که در روش های سنتی وجود دارد و باعث کاهش حجم کلی سیستم می شود.
• حذف COD با تجزیه پذیری پایین: در شرایط خاصی که COD جذب توده لجن می شود و یا اندازه ذرات از حد مجاز کوچک تر است، MBR می تواند این آلاینده ها را به طور مؤثر حذف کند.

این ویژگی ها باعث شده اند که روش MBR یکی از بهترین و کارآمد ترین گزینه ها برای تصفیه فاضلاب های با کیفیت بالا در صنایع مختلف باشد.

معایب تصفیه فاضلاب به روش MBR

هرچند روش MBR مزایای بسیاری دارد، اما دارای معایبی نیز است که باید در زمان طراحی و بهره برداری از آن به آن توجه شود. از جمله این معایب می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• هزینه اولیه بالا: ساخت و راه اندازی MBR نسبت به روش های دیگر به دلیل استفاده از سیستم های فیلتراسیون غشایی هزینه بالاتری دارد.

• نیاز به نگهداری بیشتر: غشاها ممکن است دچار گرفتگی شوند و نیاز به شستشو و نگهداری منظم داشته باشند.

• مصرف انرژی بالا: هرچند مصرف انرژی در این روش پایین تر از برخی روش های دیگر است، اما به طور کلی سیستم فیلتراسیون غشایی و هوادهی به انرژی نیاز دارند.

انواع MBR (بیوراکتور غشایی)

سیستم های MBR بسته به نحوه قرار گرفتن غشاها و استفاده از آن ها به دو دسته تقسیم می شوند:

• بیوراکتور غشایی غوطه ور (IMBR): در این سیستم، غشاها به طور کامل داخل فاضلاب قرار می گیرند و ذرات معلق و لجن ها نمی توانند از منافذ آن عبور کنند.

• بیوراکتور غشایی جریان جانبی (SMBR): در این سیستم، غشاها خارج از مخزن فاضلاب و پس از مرحله تصفیه بیولوژیکی قرار می گیرند و ذرات معلق به عنوان لجن برگشتی به واحد بیولوژیکی منتقل می شوند.

بیوراکتور غشایی غوطه ور

در این سیستم که به IMBR معروف است، غشاها به طور کامل داخل فاضلاب قرار گرفته و غوطه ور هستند. بعد از قرار گرفتن غشا داخل مخزن فاضلاب و غوطه ور شدن در آن، ذرات معلق و لجن ها نمی توانند از منافذ آن عبور کنند. در نتیجه تصفیه انجام شده و فاضلاب بدون ذرات معلق و لجن از سمت دیگر دستگاه تخلیه می گردد.غشاهای مورد استفاده در این سیستم ها دو نوع مسطح و توخالی هستند که به ترتیب در تصفیه خانه کوچک و بزرگ کاربرد دارند.

بیوراکتور غشایی جریان جانبی

در این سیستم فشا و سیستم فیلتراسیون بعد از بخش تصفیه بیولوژیکی و خارج از آن قرار میگیرد. ذرات معلق موجود در فاضلاب امکان عبور از فیلتر را پیدا نکرده و به عنوان لجن برگشتی به واحد تصفیه بیولوژیکی انتقال پیدا می کنند. به این سیستم SMBR (Submerged membrane bioreactor) گفته میشود.

خرید: پکیج تصفیه فاضلاب بهداشتی خانگی از فروشگاه آب سازه

انواع غشاءهای مورد استفاده در MBR

غشاهایی که به صورت معمول در تصفیه فاضلاب به روش بیوراکتور غشایی MBR استفاده می گردد به شرح ذیل می باشد :

1.  مشخصات فنی بیوراکتور غشایی فیبر تو خالی(Hollow Fiber):
   – غشاهای تو خالی از جنس PVDF
   – قطر فیبرها : قطر خارجی 1.2 میلیمتر و قطر داخلی 0.7 میلیمتر
   – سایز حفره ها در غشا : 0.04تا 0.08 میکرومتر
   – محدوده پی اچ: 1الی10
   – بیشترین دمای کاری:40˚C
   – نرخ جریان: 25-15 Lit/m2/h
2. مشخصات فنی مدول غشاء Eco sepro (UF) / Flat Sheet:
   در صفحه غشاء ECO sepro از مواد PES یا PVDF در لایه خارجی غشاء و از فیبر PET به عنوان لایه داخلی استفاده شده است و باعث می شود مقاومت فیزیکی و پایداری شیمیایی بالایی از خود نشان دهد. اندازه یکنواخت منافذ غشاها با اندازه μm 0.04باعث می شود تا غشاء نفوذپذیری بالایی بدون ایجاد گرفتگی داشته باشد.

میزان حذف آلاینده در فرایند MBR به چه صورت است؟

واحد آزمایشی MBR برای حذف هر دو محتوای کربن و نیتروژن از پساب اولیه طراحی شده است. در لجن فعال، باکتری های هتروتروف، مواد آلی (نیاز به اکسیژن بیولوژیکی، BOD) در فاضلاب را به زیست توده و دی اکسید کربن در شرایط هوازی و بدون اکسیژن تبدیل می کنند. زیست توده از طریق لجن فعال هدر رفته (WAS) از سیستم حذف می شود.
میزان نیتروژن، آمونیاک و نیتروژن آلی در فاضلاب با نیتریفیکاسیون باکتری ها در شرایط هوازی، به نیترات در مخزن هوازی و مخزن غشایی تبدیل می شود. سپس نیترات به مخزن اکسیژن بازیافت می شود و با نیترات زدایی باکتری ها در شرایط بدون اکسیژن به گاز نیتروژن تبدیل می شود. فیلتر توسط یک پمپ فیلتر از طریق غشاء کشیده می شود و در یک مخزن فیلتر قرار می گیرد. آبشستگی هوا به منظور کاهش رسوب غشا به ماژول غشاء عرضه می شود.
یک پمپ شستشوی معکوس برای انجام شستشوی معکوس شیمیایی پیشرفته (CEB) و تمیز کردن در محل (CIP) با استفاده از فیلتر موجود در مخزن فیلتر استفاده می شود. یک پمپ تزریق مواد شیمیایی، کلر را به خط شستشوی معکوس در طول فرآیند CEB/CIP تزریق می کند.

مقایسه MBR و سایر روش های تصفیه

در مقایسه با سایر روش های توسعه یافته لجن فعال، MBR چند مزیت مهم را به همراه دارد که عبارتند از:

تولید لجن کمتر

MBR دارای MLSS بالا، HRT کوتاه و SRT قابل کنترل است. همچنین لجن کمتری تولید می کند و مشکلات حجیم شدن لجن که CAS را به خطر می اندازد، ندارد.

حذف بهتر کدورت

حذف بهتر کدورت و کل جامدات معلق (TSS) با سیستم MBR قابل دستیابی است زیرا یک غشاء به عنوان مکانیسم جداسازی در مقابل سرریز سرریز مورد استفاده در فرآیندهای CAS استفاده می شود.

عدم حجیم شدن لجن

برخی از باکتری ها (به عنوان مثال رشته ای) و سایر مشکلات حجیم شدن لجن می توانند باعث شناور شدن لخته ها شوند، نه ته نشین شدن، در نتیجه باعث می شوند که باکتری ها و سایر جامدات در پساب فرآیند CAS وجود داشته باشند. با غشاء MBR به عنوان یک مانع مطلق، مشکلات حجیم شدن لجن و باکتری های رشته ای دیگر از نظر حذف جامدات در زمانی که ته نشین شدن لازم نیست، مشکلی ندارند.

کاهش غلظت مواد جامد

همچنین، در یک سیستم MBR، غشاء غلظت مواد جامد ناچیزی را در پساب فراهم می کند. این باعث می شود که تقریباً 100٪ از جامدات در سیستم باقی بمانند یا در لجن فعال زباله (WAS) حذف شوند. از آنجایی که WAS را می توان برای مطابقت با الزامات یک سیستم در هر نقطه از عملیات بدون تأثیر بر سرعت جریان خروجی کنترل کرد، HRT و SRT به یکدیگر وابسته نیستند زیرا در یک فرآیند CAS هستند.

استفاده از لجن برگشتی

مخزن آنوکسیک مجهز به یک میکسر ورودی بالا بود تا مواد جامد معلق را به خوبی مخلوط نگه دارد. پساب MBR با لجن فعال برگشتی (RAS) در مخزن اکسیژن ترکیب شد.  پس از تصفیه  بدون اکسیژن، لجن فعال، به مخزن هوازی سرریز می شود که در آن اکسیژن از طریق پخش کننده های حباب ریز تامین می شود. پس از عملیات هوازی، لجن فعال به مخزن غشایی MBR پمپ می شود.

فیلتر غشایی در یک مخزن 400 گالن جمع آوری شد. جامدات معلق جدا شده در لجن فعال باقی می مانند و به چرخش مجدد در سراسر سیستم ادامه می دهند. در آخر از مخزن غشایی سرریز می شوند.

کاربرد تصفیه فاضلاب به روش MBR

برخی از موارد کاربرد بیوراکتور غشایی عبارتند از:

تصفیه فاضلاب صنایع لبنی و غذایی

تصفیه فاضلاب صنایع کاغذسازی

تصفیه فاضلاب صنایع نساجی و رنگرزی

طراحی و تولید پکیج تصفیه فاضلاب به روش MBR

یکی از محصولات ارائه شده در آبسازه، پکیج تصفیه فاضلاب به روش MBR در ظرفیت های گوناگون است. این محصولات دارای طراحی سفارشی بوده و به همین دلیل از نظر ظرفیت و جنس بدنه تنوع بالایی در آنها وجود دارد. جهت کسب اطلاعات بیشتر و دریافت مشاوره رایگان قبل از خرید دستگاه تصفیه فاضلاب بیوراکتور غشایی می توانید با کارشناسان فروش آبسازه تماس بگیرید.

نتیجه گیری

فرآیند تصفیه فاضلاب به روش MBR به عنوان یک راه حل نوین و کارآمد، به دلیل مزایای متعدد خود از جمله راندمان بالا، تولید لجن کم، و اشغال فضای کم، به طور گسترده ای در تصفیه فاضلاب های شهری، صنعتی و بیمارستانی به کار می رود. با پیشرفت های فناوری و بهبود کارایی این روش، انتظار می رود که استفاده از MBR در آینده بیشتر از پیش گسترش یابد.