الناشرون القرصيون مقابل المهويات السطحية: لماذا تفوز التهوية المغمورة بأنظمة MBR

في تصميم محطات معالجة مياه الصرف الصحي الحديثة، وخاصة تلك التي تستخدم مفاعل حيوي غشائي (MBR) التكنولوجيا - يعد اختيار نظام التهوية أحد أهم القرارات. في حين أن أجهزة التهوية السطحية كانت لفترة طويلة عنصرًا أساسيًا في البحيرات التقليدية، ناشرات أقراص الفقاعات الدقيقة (التهوية المغمورة) أصبحت المعيار الذهبي لتطبيقات MBR.

فيما يلي مقارنة فنية لسبب تفوق أجهزة النشر القرصية المغمورة على التهوية السطحية في بيئات المعالجة عالية الأداء.

الاختلافات الرئيسية: المغمورة مقابل التهوية السطحية

حيث يدخل الهواء الماء

• التهوية المغمورة (على سبيل المثال، ناشرات الأقراص) تطلق الهواء من الأسفل أو من الداخل السائل المختلط بحيث يتم توصيل الأكسجين في جميع أنحاء عمود الماء.
• مهويات سطحية إدخال الأكسجين في سطح الماء عن طريق الرش أو الإثارة.

نظرًا لأن أنظمة MBR تعمل عادةً في سائل مختلط عميق وكثيف، فإن الطرق المغمورة تسمح للفقاعات بالارتفاع عبر العمق بأكمله، مما يزيد من وقت اتصال الأكسجين وتهوية أكثر اتساقًا.

1. كفاءة نقل الأكسجين (OTE)

الهدف الأساسي للتهوية هو نقل الأكسجين من الهواء إلى السائل.

• مهويات السطح: تعمل هذه الآلات عن طريق رش الماء في الهواء. وقت الاتصال بين الهواء والماء قصير للغاية، ويحدث فقط على السطح.
• الناشرون القرص: من خلال إطلاق ملايين الفقاعات الدقيقة في قاع الخزان، تستخدم أجهزة النشر القرصية عمود الماء بأكمله. ومع ارتفاع الفقاعات، فإنها تنقل الأكسجين طوال الرحلة.
• عامل MBR: عادةً ما تكون خزانات MBR عميقة (إلى أمتار) لتوفير المساحة. تكتسب أجهزة النشر القرصية الكفاءة مع العمق (ارتفاع SOTE لكل متر)، في حين تكافح أجهزة التهوية السطحية من أجل أكسجين قاع الخزانات العميقة.

2. إدارة تركيزات MLSS العالية

تعمل أنظمة MBR بمستويات أعلى بكثير من المواد الصلبة العالقة بالسائل المختلط (MLSS) — عادةً بين و ملغم / لتر — مقارنة بالأنظمة التقليدية ( ملغم / لتر).

• تحديات اللزوجة: ارتفاع MLSS يجعل مياه الصرف الصحي أكثر لزوجة (أكثر سمكا). غالبًا ما تفشل أجهزة التهوية السطحية في توفير طاقة موضعية كافية لاختراق هذه الحمأة السميكة، مما يؤدي إلى "مناطق ميتة" حيث تستقر المواد الصلبة وتتحول إلى مواد لاهوائية.
• الدقة المغمورة: يتم ترتيب ناشرات الأقراص في شبكة عبر الأرضية. وهذا يوفر خلطًا موحدًا ويضمن أن كل لتر من الحمأة عالية الكثافة يتلقى كمية كافية من الأكسجين المذاب (DO)، بغض النظر عن اللزوجة.

3. التأثير على صحة الغشاء والرغوة

في نظام MBR، لا يقوم نظام التهوية بتغذية البكتيريا فحسب؛ يتفاعل مع وحدات الغشاء الحساسة.

• الهباء الجوي والرغوة: تخلق أجهزة التهوية السطحية رذاذًا وهباءًا كبيرًا. في مياه الصرف الصناعي أو الصيدلاني، يمكن أن يؤدي ذلك إلى زيادة الرغوة وإطلاق المركبات العضوية المتطايرة (VOCs) في الغلاف الجوي.
• التفاعل اللطيف: توفر الناشرات القرصية اضطرابًا "تحت السطح". ترتفع الفقاعات الناعمة بلطف، مما يوفر تأثير "التلميع" الضروري إذا تم وضعها أسفل وحدات الأغشية، مما يساعد على الحفاظ على الأغشية نظيفة دون التأثير الميكانيكي العنيف لدافع السطح.

4. استهلاك الطاقة وفقدان الحرارة

تهوية عادة ما تكون مسؤولة عن 45% إلى 75% من تكاليف الطاقة في محطة المعالجة.

• كفاءة المنفاخ: يمكن اختناق ناشرات الأقراص المقترنة بمنافيخ عالية الكفاءة بدقة باستخدام VFDs (محركات التردد المتغير) استنادًا إلى مستشعرات DO في الوقت الفعلي.
• الإدارة الحرارية: تعرض أجهزة التهوية السطحية مياه الصرف الصحي للهواء المحيط. وفي الشتاء، يسبب هذا فقدانًا كبيرًا للحرارة، مما يؤدي إلى إبطاء النشاط البيولوجي. في الصيف، يمكن أن يسخن الماء. التهوية المغمورة تحافظ على استقرار درجة حرارة العملية.

ملخص المقارنة: الناشرون القرصيون مقابل المهويات السطحية

الاستنتاج

بالنسبة لنظام MBR، الاختيار واضح. ناشرات أقراص الفقاعات الدقيقة توفير نقل الأكسجين الفائق، والخلط العميق للخزان، وكفاءة الطاقة المطلوبة للحفاظ على الكتلة الحيوية عالية الكثافة. في حين أن تركيب أجهزة التهوية السطحية قد يكون أسهل في البحيرات المفتوحة، إلا أنها تفتقر إلى الدقة والطاقة المطلوبة للبيئة عالية الكثافة لمصنع MBR الصيدلاني أو الكيميائي الحديث.