فرآیند رئاکتور بیولوژیکی غشایی (MBR)

     این فرآیند شامل یک رئاکتور بیولوژیکی شبیه فرآیند لجن فعال است با این تفاوت که عملیات جداسازی لجن از آب توسط یک سیستم میکروفیلتراسیون به انجام می­ رسد. سیستم میکروفیلتراسیون را می ­توان هم در مخزن هوادهی و هم در خارج آن تعبیه نمود. این سیستم توانایی حذف ذرات با قطر بیشتر از محدوده 0/4-0/1 میکرومتر را دارد. از این فرآیند هم در تصفیه فاضلاب­ های بهداشتی و هم در تصفیه فاضلاب­ های صنعتی که قابلیت تجزیه بیولوژیکی را داشته باشند، می­ توان استفاده نمود.

تاریخچه

     اگرچه بحث استفاده از میکروفیلتراسیون از دهه 1960 میلادی مطرح شد، اما این فرآیند از اوایل دهه 1990 میلادی پیشرفت گسترده­ای در تکنولوژی و کاربرد آن داشت. سیستم ­های MBR در دهه­ های 1960 و 1970 میلادی بر پایه انجام فیلتراسیون در خارج از مخزن واکنش و هوادهی قرارداشت اما در اوایل دهه 1990 میلادی دولت ژاپن یک پروژه مطالعاتی 6 ساله را بر روی  سیستم­ های غشایی مستغرق هدایت کرد که عملیات فیلتراسیون آنها در درون مخزن هوادهی به انجام می­ رسید.

     این مطالعات در نهایت منجر به پیشرفت­های چشمگیری در کاهش هزینه اولیه ساخت و بهره برداری از سیستم به جهت کمتر شدن تجهیزات و انرژی مصرفی گردید. اولین مدل آزمایشگاهی سیستم مستغرق در اروپا در سال 1996 برای تصفیه فاضلاب شهری راه اندازی و به فاصله کمی در سال 1998 میلادی یک تصفیه خانه فاضلاب برای پوشش 3800 نفر در انگلستان ساخته شد. چند سال بعد و در سال 2004 میلادی بزرگترین واحد تصفیه MBR در آن زمان در آلمان برای پوشش 80000 نفر ساخته و به بهره­ برداری رسید.

     مطالعات تکمیلی و تجربیات عملی نشان داده است که استفاده از این سیستم به خصوص برای تصفیه فاضلاب­ های صنعتی مقرون به صرفه­ تر بوده و به همین سبب در سال­های اخیر بیشترین استفاده از این سیستم به تصفیه فاضلاب­ های صنعتی اختصاص یافته است.

 شرح فرآیند

    همانطور که در شکل مقابل نشان داده شده است، مشابه فرآیند لجن فعال از سه بخش اصلی واکنش/هوادهی، جداسازی لجن و سیستم برگشت لجن تشکیل شده است. در این فرآیند ابتدا فاضلاب به مخزن واکنش/هوادهی وارد شده و در این مخزن عملیات جذب و تجزیه بیولوژیکی مواد به انجام می­ رسد. سپس مخلوط فاضلاب و توده بیولوژیکی میکروارگانیسم­ ها و باکتری­ ها برای جداسازی وارد یک واحد فیلتراسیون می­ شود. یک پمپ نیز معمولاً انرژی لازم را برای عبوردادن آب از غشاء فیلتر تأمین می­ کند. در صورتی که واحد فیلتراسیون در خارج از مخزن هوادهی قرار داشته باشد به آن ((غشاء مستغرق)) می­ گویند.

     البته این امکان وجود دارد که سیستم فیلتراسیون را در خارج از مخزن هوادهی قرارداد که در این صورت نوع دیگری از فرآیند MBR بنام ((غشاء خارجی)) ایجاد خواهد شد. این فرآیند در شکل زیر نمایش داده شده است. اگرچه این نوع از فرآیند MBR ابتدا مورد استفاده قرارگرفت، اما مطالعات انجام شده و پیشرفت­ های حاصله باعث شده که نوع ((غشاء مستغرق)) مورد استقبال بیشتری واقع شود.

 

جدول1: موارد کاربرد فرآیند MBR

ردیف موارد کاربرد

علت کاربرد

1 - فاضلاب­های بهداشتی - انسانی - راندمان بسیار بالا در جداسازی لجن از آب
- عدم نگرانی نسبت به خروج لجن از سیستم تصفیه
2 - بیمارستان­ها و مراکز درمانی

- راندمان تصفیه بالا حتی در صورت رشد میکروارگانیسم­های رشته­ ای
- نیاز به فضای کمتر

3

- مناطق کم آب
- صنایع آب بر

- امکان استفاده مجدد از پساب در خط به سبب راندمان بالای تصفیه

4

- تصفیه خانه های واقع در محدوده های شهری

- نیاز به زمین و فضای کمتر

در جدول 1 موارد کاربرد فرآیند MBR به همراه علت کاربرد آن را آمده است.

عمده­ ترین مزایای فرآیند MBR عبارتند از:

   1- جداسازی کامل توده بیولوژیکی (لجن) از آب

   2- راندمان تصفیه بالا به سبب جلوگیری کامل از خروج لجن

   3- حذف مخزن ته­ نشینی

   4- امکان کوچک­تر کردن مخزن هوادهی به سبب امکان استفاده از غلظت MLSS بالاتر

   5- اشغال فضای کمتر نسبت به دیگر فرآیندهای لجن فعال

درمقابل مهمترین معایب فرآیند MBR عبارتند از:

   1- عدم تولید غشاءهای فیلتراسیون در داخل کشور و محدودیت دسترسی به آنها

   2- قیمت بالای تهیه غشاءهای فیلتراسیون و افزایش هزینه کل سیستم تصفیه

   3- مشکلات بهره­ برداری ناشی از گرفتگی غشاء فیلتراسیون

   4- نیاز به بهره ­بردار با تخصص و مهارت بیشتر

      معایب بیشتر فرآیند MBR نسبت به مزایای آن باعث شده که در حال حاضر از این فرآیند در کشور ما به ندرت استفاده شود. به خصوص اینکه تحریم­ های سال های اخیر واردات غشاءهای فیلتراسیون را بیش از پیش با سخت­ تر شده به طوری که حتی برخی از واحدهای تصفیه موجود برای تعویض غشاء و راه­ اندازی مجدد سیستم با مشکل جدی مواجه شده­ اند.

برای کسب اطلاعات بیشتر در خصوص انواع فرآیندهای لجن فعال می توانید به لینک های زیر مراجعه فرمایید.

 

1- فرآیند لجن فعال با اختلاط کامل (CMAS)

2- فرآیند لجن فعال متعارفی با جریان قالبی (CPFAS)

3- فرآیند لجن فعال با هوادهی گسترده (EAAS)

4- فرآیند لجن فعال با تثبیت تماسی (CSAS)

5- فرآیند رئاکتور ناپیوسته متوالی (SBR)

6- فرآیند رئاکتور بیولوژیکی غشایی (MBR)

 

محدوده