فرآیند تصفیه فاضلاب به روش MBR

تصفیه فاضلاب به روش MBR یا بیوراکتور غشایی یکی از رایج ترین انواع فرآیندهای تصفیه فاضلاب است که تا حد زیادی به لجن فعال شباهت دارد. در این روش واحد ته نشینی لجن حذف شده و به جای آن از سیستم غشایی و فیلتراسیون برای جداسازی ذرات معلق در فاضلاب استفاده میشود. 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

بیشتر بخوانید: آشنایی با شیرابه زباله و روش های تصفیه آن

مزایای استفاده از روش MBR در تصفیه فاضلاب

مهم ترین دلیل اجرای روش MBR در تصفیه فاضلاب، تشکیل لجن با غلظت بالاتر از لجن فعال معمول در راکتور بیولوژیک و پساب عاری از جامدات معلق است. بنابراین استفاده از فرآیند غشایی به دلیل محدودیت فضای موجود، به علت به کارگیری توده بیولوژیک با غلظت بالاتر (۱۵۰۰۰-۲۵۰۰۰MG/L) و جایگزینی حوضچه ته نشینی ثانویه با واحد کوچکتر غشایی به حجم و سطح کمتری نسبت به روش معمول لجن فعال نیاز دارد.

وجود محدودیت های سخت گیرانه کیفیت فاضلاب و استفاده مجدد از آن، نیازمند کیفیت بالای پساب در روش MBR قادر به حذف تمامی مواد معلق شامل باکتری ها و محتویات نیتروژن و فسفر مرتبط با آن ها و تا حدودی نیز قادر به حذف فلزات سنگین و ویروس ها است. این در حالی است که روش SBR و لجن فعال معمول، برای پاکسازی پساب نیازمند اضافه شدن مرحله فیلتراسیون و اولترافیلتراسیون نیز هستند. مزایای استفاده از روش تصفیه MBR، عبارتند از:

• مراحل کمتر برای رسیدن به خروجی با کیفیت
• زلال سازی فاضلاب خروجی با کیفیت بهتر
• عدم نیاز به سیستم کلرزنی و گندزدایی
• تولید لجن کمتر نسبت به سایر روش های مرسوم تصفیه فاضلاب
• عدم وجود کدورت در پساب خارج شده
• قابلیت بهره‌برداری در غلظت های بالاتر MLSS، نسبت به سایر راکتورها
• هزینه های بهره‌برداری و نگه داری پایین
• جداسازی کامل لجن از آب تمیز و تصفیه شده
• راندمان بسیار بالا در تصفیه پساب و جلوگیری از خروج لجن با دقت بالا
• عدم نیاز به واحد ته نشینی
• کوچک شدن ابعاد مخزن هوادهی به دلیل غلظت MLSS بالا
• اشغال کردن فضای کمتر نسبت به سایر فرآیندهای لجن فعال
• کنترل کارآمد گرفتگی ها
• مدولار و سهولت افزایش ظرفیت
• تصفیه فاضلاب شور که به تشکیل لخته های ریز و ضعیف می انجامد.
• حذف COD با تجزیه پذیری پایین، هرچند این امر در شرایطی که COD جذب توده لجن شود و یا از نظر اندازه توسط غشاء قابل حذف باشد امکان‌پذیر است.
• امکان تغییر آسان فرآیندهای لجن فعال متعارف به لجن فعال ممبرانی

انواع MBR (بیوراکتور غشایی)

یکی از مهم ترین فاکتورها در بهبود کیفیت خروجی پکیج تصفیه فاضلاب به روش MBR، نوع غشاها و نحوه استفاده از آنها در سیستم است. به عنوان مثال، از رایج ترین انواع بیوراکتور غشایی بر اساس نحوه قرار گرفتن غشاها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

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.

بیشتر بخوانید: پکیج تصفیه فاضلاب بهداشتی خانگی

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.