پکیج تصفیه فاضلاب MBBR

فرآیند تصفیه فاضلاب رشد معلق MBBR

(Moving Bed Biofilm Reactor)

قبل از شروع بدانیم که  فرآیند MBBR از لحاظ نحوه عملکرد، حجم مخزن هوادهی، نحوه ته نشینی، مقدار اکسیژن و بسیاری مواد دیگر با فرآیند لجن فعال فرق می کند و زیر مجموعه آن هم نمی باشد.

این فرآیند براساس رشد چسبیده کار می کنند و هوازی است به عبارتی یک مخزن هوادهی داریم که در آن مدیای معلق بیولوژیکی وجود دارد در طی هوادهی و ورود فاضلاب خام به مخزن هوادهی، باکتری ها در چند لایه بر روی مدیای معلق Media  رشد می کنند و آن را به تسخیر خود در می آورند بر خلاف فرآیند لجن فعال که در مخزن هوادهی گله های باکتری معلق در فاضلاب، آلودگی ها را تجزیه می کنند در اینجا جمعیت عظیم باکتری ها که روی سطح مدیا چسبیده اند فاضلاب خام را تصفیه می کنند. در مخزن هوادهی بیومدیا با حرکت آزادنه غوطه ور است و سطح زیادی برای رشد باکتری ها یا بیوفیلم فراهم می شود و غوطه ور شدن مدیا، توسط هوادهی انجام می شود.

باکتری ها در چند لایه روی سطح مدیای معلق Media  رشد می کنند این رشد چند لایه به MBBR این فرصت را می دهد که خیلی سریع تر از سایر فرآیندها بازیابی شود، MBBR با یک شوک هیدرولیکی یا  یک نوسان pH شدید، تمام لایه های باکتری  از دست نمی رود و به MBBR این فرصت را می دهد که خیلی سریعتر از سایر فرآیندها بازیابی شود، باکتری ها مواد آلی موجود در فاضلاب را هضم کرده و مواد محلول را به زیست توده تبدیل می کند که زیست توده در پایین دست حذف می شود. این فرآیند برای حذف  BOD و/یا حذف COD یا نیتریفیکاسیون بسیار کارا می باشد و در پایین دست به یک سیستم جداسازی جامد ، کوچک و جمع جور نیاز دارد. MBBRحجم راکتور بیولوژیکی کوچکتر و سطح ته نشینی ثانویه کوچکتر مورد نیاز است.

MBBR یک سیستم هوازی است به این معنی که اکسیژن به راکتور وارد می شود تا باکتری ها رشد کنند با فرستادن هوا از طریق کلکتورهای هوادهی ضد زنگ به مخزن، هوادهی انجام می شود و از طریق شبکه هوا در کف مخزن توزیع می شود تا پوشش یکنواختی در کل حجم راکتور داشته باشد و اختلاط لازم را برای حداکثر تصفیه در طول زمان ماند راکتور فراهم کند. جلوگیری از فرار مدیا از رآکتور بوسیله مدیا ترپ انجام می شود و  حرکت مداوم ایجاد شده توسط مدیا در مخزن  مدیا ترپ را تمیز می کند و هرگونه رسوب یا مواد جامد را که می تواند در مدیاترپ افت ایجاد کند را به حداقل می رساند.

MBBR فرآیند قوی است و می تواند تغییرات بار زیادی را تحمل کند. کاربردهای صنعتی که در آن نیاز به تامین مواد مغذی اضافی وجود دارد و ممکن است به منبع آمونیاک یا فسفر برای حفظ نسبت مناسب برای رشد باکتری‌ها نیاز داشته باشد فرآیند MBBR ایده آل کوچکترین سیستم بیولوژیکی را برای مشتریان صنعتی فراهم می کند.

راکتور بیوفیلم بستر متحرک (MBBR) در اواخر دهه ۸۰ در نروژ اختراع شد، زمانی که تمرکز بر حذف نیتروژن ناشی از اوتروفیکاسیون دریای شمال بود. این مفهوم با همکاری نزدیک بین گروه تحقیقاتی تصفیه آب در NTNU/SINTEF در تروندهایم و Kaldnes  Miljøteknologi AS در Tønsberg، شرکتی که بر اساس فناوری MBBR تأسیس شده است، توسعه یافته است. توسعه با ایجاد یک برنامه تحقیقاتی در مورد حذف نیتروژن (حذف نیتروژن (FAN)، ۱۹۸۸-۱۹۹۲ – به زبان نروژی) که توسط سازمان کنترل آلودگی دولتی نروژ (SFT) تامین مالی شد  افزایش یافت. این تحقیق منجر به طراحی معیارهایی شد که هنوز در حال استفاده هستند. پس از یک سری موانع، مفهوم MBBR  (راکتور و همچنین حامل ها) توسط Kaldnes Miljøteknologi در سال ۱۹۹۱ ثبت اختراع شد  و اولین تصفیه خانه در همان سال به عنوان یک تصفیه خانه کوچک پیش از نیترات زدایی اولین کارخانه حذف نیتروژن در نروژ ( WWTP Lardal) راه اندازی شد. . در طول سالها، حق اختراع اصلی در اختیار یک سری از شرکت ها قرار گرفت و فرآیند به بازار عرضه شد. Kaldnes Miljøteknologi AS (1991-1995)، Anglian Water Ltd (1995-2002)، AnoxKaldnes AB (2002-2006) و Veolia Water Systems (2006-هنوز). اکنون چندین شرکت دیگر در سراسر جهان سیستم‌های MBBR را ارائه می‌کنند و فرآیندهای مبتنی بر MBBR در تمام قاره‌ها در کارخانه‌های شهری (از جمله در محل) و همچنین کارخانه‌های صنعتی استفاده می‌شوند.

MBBR یک راکتور بیوفیلم خالص جریان مداوم است، و هیچ بازیافتی از زیست توده از راکتور جداسازی پایین دست به MBBR وجود ندارد. بیوفیلم (یا بیومس متصل) روی مدیاهایی که در راکتور معلق هستند و با جریان‌هایی که توسط هوادهی (در راکتورهای هوازی) آزادانه در اطراف حرکت می‌کنند.

در حالت پایدار، رشد خالص زیست توده به دلیل فرسایش ناشی از حرکت و اختلاط، از مدیاها حذف می شود و زیست توده تولید شده در یک راکتور شفاف سازی در  پایین دست از آب جدا می شود. جامدات معلق (SS) که قرار است جدا شوند، از زیست توده تولید شده و همچنین جامدات معلق ورودی که در راکتور تجزیه نمی شوند، تشکیل شده اند. و از آنجایی که هیچ لجن برگشتی وجود ندارد، غلظت این جامدات معلق در MBBR کم است (معمولاً ۱۵۰-۲۵۰ گرم بر متر مکعب)، تولید جامد بیولوژیکی تولید شده توسط این سیستم ۱۰ برابر کمتر از سیستم های لجن فعال بود. و این امکان استفاده از هر جایگزین راکتور جداسازی را فراهم می کند و جایگزین‌های جداسازی فشرده اغلب استفاده می‌شوند، مانند شناورسازی هوای محلول (DAF)، ته‌نشینی لاملا، و همچنین انواع فیلترها (میکرو صفحه‌ اسکرین، فیلترهای پارچه‌ای، فیلترهای شنی و فیلترهای غشایی).

سیستم‌های تصفیه فاضلاب مبتنی بر بیوفیلم در مقایسه با سیستم‌هایی که رشد معلق مزایای زیادی دارند، از آنجایی که میکروارگانیسم ها به صورت چسبیده به یک سطح رشد می کنند و به طور مداوم همراه با پساب مایع از راکتور حذف نمی شوند، زمان ماند هیدرولیکی (HRT) از زمان ماند لجن (SRT) جدا می شود و امکان استفاده از SRT بالا را بدون توجه به HRT و بدون نیاز به بازیافت لجن از زلال ساز ثانویه فراهم می کند. علاوه بر این، با حفظ زیست توده در داخل راکتور برای دوره های طولانی تر، این نوع سیستم توسعه باکتری های  رشد آهسته را تسهیل می کند. تشکیل بیوفیلم ها همچنین باعث کاهش فضای مورد نیاز برای نصب راکتورها می شود و مرحله جداسازی جامد-مایع را ساده می کند.

تصفیه بیولوژیکی فاضلاب در آب و هوای سرد می تواند به دلیل نرخ واکنش پایین یک چالش باشد. با این حال، جایگزین گرم کردن جریان های بزرگ فاضلاب منجر به هزینه های عملیاتی قابل توجهی می شود. استفاده از زیست توده ثابت به جای زیست توده معلق باعث می شود که فرآیند در دمای بسیار پایین تر عمل کند زیرا سن لجن دیگر یک پارامتر طراحی نیست. MBBR (راکتور بیوفیلم بستر متحرک) یک نمونه ترجیحی از چنین فرآیند فیلم ثابت (یا “رشد متصل”) است. زیست توده در سطح داخلی حاملی که در راکتور در حال حرکت مداوم است، ایجاد می شود.

 

مدیای معلق بیولوژیکی

مدیای بیولوژیکی حامل بیوفیلم به عنوان روح سیستم MBBR عمل می کنند و کارایی سیستم های MBBR جدا از سایر پارامترها در درجه اول به آنها وابسته است. سطح موثر یا خاص بخشی از بیومدیا است که در داخل حامل زیستی است که بیوفلم روی آن رشد می کند و مستقیماً بر کارایی فرآیند تأثیر می گذارد. حامل‌های زیستی مورد استفاده را می‌توان بر اساس فرآیند تغییر داد، هوازی یا بی‌هوازی یا بی‌هوازی که همچنین مزیت بزرگ و اصلی فناوری MBBR است.

مدیای معلق بیولوژیکی

یک مدیای زیستی برتر باید دارای ویژگی های زیر باشد. غیر زیست تخریب پذیری، حل نشدن، چگالی نزدیک به آب، مقاومت مکانیکی بالا، سطح ویژه موثر بالا با محیطی بی اثر و غیر سمی برای رشد میکروبی. انواع مختلفی از حامل های زیستی از جمله پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE)، پلی پروپیلن (PP) یا پلی اتیلن (PE) در اشکال و اندازه های مختلف با چگالی کمتر از آب موجود هستند. از بین مارک های مختلف مدیاهای موجود، مدیای اصلی AnoxKaldnes K3 برای تصفیه دسته های مختلف فاضلاب غالب ترین است، مدیاهای پلاستیکی استفاده شده دارای طول عمر طولانی ۱۰ تا ۳۰ سال هستند، در حالی که به عنوان کار می کنند رسانه ها به راحتی متلاشی و تحلیل نمی روند و همچنین نیازی به جایگزینی یا دوباره پر کردن مکرر ندارند.

نسبت پر کردن مخزن هوادهی از مدیای بیولوژیکی

مقدار حامل های بیوفلم اضافه شده به راکتور به حجم راکتور به عنوان نسبت پر شدن نامیده می شود. یکی از مزایای اصلی که سیستم MBBR ارائه می دهد این است که می توان نسبت پر شدن را مطابق با الزامات تغییر داد. کارایی MBBR به طور کلی به درصد حجمی پر شدن مدیای زیستی بستگی دارد که حدود ۶۰ تا ۷۰ درصد حجم خالی راکتور است . با این حال، درصد بالای پر شدن مدیای بیولوژیکی باعث کاهش راندمان اختلاط در راکتور می شود که ممکن است به دلیل برخورد مداوم مدیاها اتفاق بیفتد. این عمل برشی مانع از توسعه قابل توجه بیوفلم در سطح خارجی حامل‌های بیوفلم می‌شود

تعیین هدف MBBR در تنظیم نسبت پر شدن مخزن اجتناب ناپذیر است زیرا مواد آلی COD و BOD  در نسبت پرکننده بالاتر از ۵۰% و ۶۰% حذف می شوند در حالی که حذف مواد مغذی نیتروژن  در ۳۰% و ۴۰% موثرتر است. راکتورها معمولاً از یک سوم تا دو سوم حجم خالی خود با مدیا پر می شوند

 

هوادهیMBBR

در مخزن اکسیداسیون به منظور تامین اکسیژن برای فعالیت های بیولوژیکی  و معلق نگهداشتن محتویات مخزن، هوا با مجموعه ای از دمنده های هوای روتس یا سایدچنل (یکی در حال کار، یکی آماده به کار) و با استفاده از دیفیوزرهای حباب درشت در کف مخازن انجام می شود که حداکثر میزان هوا را افزایش می دهد. انتقال اکسیژن به مایع مخلوط مقدار هوای ارائه شده بر اساس مجموعه کنترل نقطه تنظیم بر روی DO مترهای در مخزن اکسیداسیون (سطح DO در ۲.۵-۳.۵ میلی گرم در لیتر) خواهد بود. DO متر VFD نصب شده روی دمنده های هوا را کنترل می کند. برای اندازه گیری دمنده ها برای هر WWTP خاص، ابتدا حداکثر نیاز اکسیژن برای واکنش بیولوژیکی باید تخمین زده شود.

 

مسائل عملیاتی مهم در MBBR

انسداد توری یا مدیا ترپ بین مخزن هوادهی و مخزن کلاریفایر، اختلاط غیر همگن مخزن هوادهی، مسدود شدن حفره های مدیاها، مدیاهای تخریب شده، تجمع مدیا در اطراف مدیا ترپ خروجی پساب، و سرریز مدیا به خارج از راکتور هوادهی. همه اینها را می توان از طریق طراحی ماهرانه، بر اساس دانش انباشته شده پروژه و تجربه عملیاتی، پیشگیری کرد.

 

محاسن و معایب سیستم تصفیه فاضلاب MBBR

MBBR دارای ویژگی های بسیار عالی مانند زیست توده بالا، بار COD بالا، تحمل بالا در برابر شوک بارگذاری، راکتور نسبتا کوچکتر و بدون مشکل حجیم شدن لجن است. اگر غلظت FOG در فاضلاب خام بیشتر از ۱۰۰ میلی گرم در لیتر باشد، ممکن است روغن و گریس چربی (FOG) بر عملکرد تأثیر بگذارد.

 

محاسنMBBR

(۱) افزایش زیست توده در حوضه هوادهی،

(۲) کاهش حجم مورد نیاز و بهبود ظرفیت تصفیه،

(۳) افزایش SRT برای حجم هوادهی مشابه،

(۴) رفع نگرانی های بالکینگ،

(۵) افزایش نیتریفیکاسیون و نیترات زدایی،

(۶)کاهش بار جامد به زلال ساز نهایی از آنجایی که رشد متصل در حوضه هوادهی باقی می ماند.

(۷) راهبری آن آسان است و نیاز به مدیریت لجن برگشتی و لجن دورریز نیست

(۸) توانایی آن در مقاومت در تغییرات جریان و کیفیت فاضلاب و تحمل شوک های هیدرولیکی و کیفی

(۹) نیاز به تعویض و سرویس دیفیوزرها ندارد و افت هوا بخاطر استفاده از دیفیوزر حباب درشت کمتراست.

 

 معایب عمده MBBR عبارتند از:

(۱) افزایش تقاضای انرژی در غلظت بالای DO عملیاتی ۴-۶ میلی گرم در لیتر،

(۲) استفاده از مدیای اختصاصی، نیاز به خرید مدیای معلق بیولوژیکی از تولیدکنندگان انحصاری دارد.

(۳) نیاز به فرآیندهای پیش تصفیه مانند آشغالگیری ریز، زدودن دانه و رسوب اولیه، و …

(۴) نیاز به کاهش مواد ریز  و دانه ای و چربی دارد ، نصب آشغالگیر و ته نشینی اولیه و چربیگیری از فاضلاب خام ضروری است وگرنه گرفتگی و پس زدگی فاضلاب از مشکلات شایع سیستم می شود.

(۵) افت هیدرولیکی جریان در مدیا ترپ و عبور از مدیای معلق بیولوژیکی بوجود می آید.

(۶) جزئیات اجرایی مهمی دارد با توجه به ثبت این اختراع در اروپا و امریکا تجربیات و نکات اجرایی در دسترس نیست و به تجربه تولید کننده بستگی دارد در این فرآیند امکان اشتباه اجرایی باید صفر باشد.

 

 

هزینه ساخت پکیج فاضلاب MBBR شامل:

۱-مخزن سپتیک یا چربی گیر یا پمپاژ بصورت دفن شده در زمین( معمولاً جداگانه پول آن گرفته می شود).

۲-مخزن آنوکسیک، هوادهی و ته نشینی و تماس کلر و ذخیره پساب پاک بصورت یکپارچه ( دفنی یا غیردفنی از جنس فلز، پلی اتیلن، بتن، فایبرگلاس و….)

۳-هزینه خرید مدیای معلق

۴-دو عدد بلوئر،

۵-دو عددپمپ لجن کش،

۶-دو عدد پمپ تخلیه پساب تمیز،

۷-پکیج تزریق کلر،

۸-تابلوبرق،

۹-لوله کشی هوا و فاضلاب

 

برای اماکنی که اپراتوری مناسب ندارند این سیستم بسیار مناسب است. شرکت سیلاب جنوب تولید کننده پکیج های تصفیه فاضلاب MBBR بدون نقص در ایران می باشد. در ایران متاسفانه این فرآیند شبیه فرآیند لجن فعال طراحی می شود و طبق فرآیند IFAS اجرا می شود.