من أجل تحسين كفاءة تكوين الأغشية الحيوية، ما الذي يجب فعله في المرحلة المبكرة من عملية MBBR

تعد عملية MBBR (مفاعل الأغشية الحيوية ذات الطبقة المتحركة) تقنية معالجة بيولوجية فعالة تتميز بمزايا التشغيل المرن، ومقاومة أحمال الصدمات، والحمأة المتبقية المنخفضة. وقد تم استخدامه على نطاق واسع في مجال معالجة مياه الصرف الصحي. ومع ذلك، فإن كفاءة وضع الفيلم في المرحلة الأولية لعملية MBBR بطيئة، مما يؤثر على التشغيل السريع والتشغيل المستقر للنظام. من أجل تقليل وقت تعليق الفيلم وتحسين كفاءة تعليق الفيلم، يمكن اتخاذ التدابير التالية:

1. اختر الحشو المناسب

الحشو هو المكون الأساسي لعملية MBBR. المواد، الشكل، مساحة السطح المحددة وعوامل أخرى لها تأثير كبير على كفاءة تعليق الفيلم. بشكل عام، اختيار الحشو بمواد خفيفة، قوة عالية، مساحة سطح محددة كبيرة، ونسبة فراغ عالية هو أكثر ملاءمة لالتصاق ونمو الكائنات الحية الدقيقة. تشتمل حشوات MBBR شائعة الاستخدام على حشوات مصنوعة من البولي إيثيلين والبولي بروبيلين والسيراميك ومواد أخرى.

2. أضف الحمأة الملقحة

يمكن للحمأة الملقحة أن توفر النباتات الميكروبية الأولية لنظام MBBR وتسريع تكوين الأغشية الحيوية. يمكن أن يكون مصدر حمأة التلقيح هو الحمأة المنشطة، والنفايات السائلة الثانوية، ومياه الصرف الصحي البلدية، وما إلى ذلك. تتراوح جرعة الحمأة الملقحة بشكل عام من 5٪ إلى 10٪ من حجم الحمأة في نظام معالجة مياه الصرف الصحي.

3. التحكم في الظروف الغذائية

العناصر الغذائية ضرورية لنمو وتكاثر الكائنات الحية الدقيقة. في المرحلة المبكرة من عملية MBBR، من الضروري التأكد من أن العناصر الغذائية (مثل COD وN وP) الموجودة في مياه الصرف الصحي كافية لتلبية احتياجات نمو الكائنات الحية الدقيقة. بشكل عام، نسبة COD/N/P هي 100:5:1.

4. التهوية المناسبة

يمكن للتهوية توفير الأكسجين المذاب للكائنات الحية الدقيقة وتعزيز عملية التمثيل الغذائي في الجهاز التنفسي. في المرحلة المبكرة من عملية MBBR، يجب أن تكون كثافة التهوية عالية بشكل مناسب لتسهيل النمو السريع للكائنات الحية الدقيقة الهوائية. بشكل عام، يتم التحكم في تركيز الأكسجين المذاب عند 2~3mg/L.

5. زيادة كمية الماء تدريجياً

قبل أن ينضج الأغشية الحيوية لنظام MBBR، يجب زيادة كمية مدخل المياه تدريجيًا لتجنب تأثير الأحمال المؤثرة على تأثير تعليق الفيلم. بشكل عام، لا ينبغي زيادة كمية الماء التي تتناولها بنسبة تزيد عن 10% يوميًا.

6. مراقبة معلمات التشغيل

راقب عن كثب معلمات التشغيل لنظام MBBR، مثل DO، وpH، وCOD، وما إلى ذلك، واضبط ظروف التشغيل في الوقت المناسب لضمان التشغيل المستقر للنظام.

7. أضف الندف المناسب

في المرحلة المبكرة من عملية MBBR، يمكن إضافة المواد الندفية بشكل مناسب لتعزيز التلبد والتجمع الميكروبي، وهو أمر مفيد لتشكيل الأغشية الحيوية.

8. تمديد وقت التشغيل

يستغرق تعليق الفيلم قدرًا معينًا من الوقت في المرحلة الأولية من عملية MBBR، عادةً من 7 إلى 15 يومًا. لذلك، يجب تمديد وقت تشغيل النظام قدر الإمكان لضمان التكوين المناسب للأغشية الحيوية.

اختيار الحشو الحيوي MBBR

يعد الحشو مكونًا رئيسيًا لعملية MBBR، ويؤثر أدائه بشكل مباشر على تأثير المعالجة وكفاءة تشغيل النظام. لذلك، عند اختيار الحشو البيولوجي MBBR، ينبغي مراعاة العوامل التالية:

المواد: يجب أن تتمتع مادة الحشو البيولوجي MBBR بمقاومة جيدة للتآكل، ومقاومة الشيخوخة، وقوة ميكانيكية عالية، وكثافة منخفضة وخصائص أخرى. تشمل مواد الحشو الحيوي MBBR شائعة الاستخدام البولي إيثيلين (PE)، البولي إثيلين عالي الكثافة والبولي بروبيلين (PP)، والسيراميك، والألياف الزجاجية، وما إلى ذلك.

الشكل: يجب أن يكون شكل الحشو البيولوجي MBBR ملائمًا لربط ونمو الكائنات الحية الدقيقة والاستفادة الكاملة من مساحة المفاعل. تشتمل أشكال الحشو الحيوي MBBR شائعة الاستخدام على الأشكال الأسطوانية والكروية والمعينية وقرص العسل وما إلى ذلك.

مساحة السطح المحددة: كلما كانت مساحة السطح المحددة للحشو البيولوجي MBBR أكبر، زادت مساحة الارتباط الميكروبية التي يمكن أن توفرها، وهو أمر مفيد لتحسين كفاءة معالجة النظام. بشكل عام، يجب ألا تقل مساحة السطح المحددة للحشو البيولوجي MBBR عن 100 م 2 / م 3.

المسامية: يجب أن تكون مسامية الحشو البيولوجي MBBR معتدلة، مما لا يضمن القوة الميكانيكية للحشو فحسب، بل يوفر أيضًا مساحة كافية لنمو الكائنات الحية الدقيقة. بشكل عام، يجب أن تتراوح نسبة الفراغ في الحشو البيولوجي MBBR بين 50% و70%.

كيفية تعزيز تكوين الأغشية الحيوية الأولية بشكل فعال في عمليات MBBR (الجزء الثاني)

زراعة البيوفيلم

تعد زراعة الأغشية الحيوية خطوة حاسمة في عمليات MBBR، والتي تهدف إلى إنشاء بيوفيلم موحد وكثيف ونشط للغاية على مادة الحشو. يتم استخدام طريقتين أساسيتين لزراعة الأغشية الحيوية: الزراعة الثابتة والزراعة الديناميكية.

1. الزراعة الثابتة

تتضمن الزراعة الساكنة وقف التدفق المتدفق واستخدام تقنيات التهوية لتشجيع ربط الكائنات الحية الدقيقة من الحمأة الملقحة بمادة الحشو، مما يعزز تكوين الأغشية الحيوية. توفر هذه الطريقة العديد من المزايا:

البساطة: تعتبر الزراعة الثابتة أسلوبًا مباشرًا، وتتطلب الحد الأدنى من التعديلات التشغيلية.

التكوين الأولي الفعال للأغشية الحيوية: البيئة الساكنة تفضل الارتباط الميكروبي وتطوير الأغشية الحيوية.

مناسبة للأنظمة صغيرة الحجم: الزراعة الثابتة مناسبة تمامًا لأنظمة MBBR الأصغر نظرًا لسهولة تنفيذها.

ومع ذلك، فإن الزراعة الثابتة لها أيضًا قيود:

فترة زراعة ممتدة: يؤدي نقص التدفق المؤثر إلى إطالة عملية زراعة الأغشية الحيوية.

احتمالية وجود قيود على المغذيات: الظروف الثابتة قد تحد من انتشار المغذيات، مما قد يعيق نمو الميكروبات.

تنوع الأغشية الحيوية المحدود: قد تفضل البيئة الثابتة مجتمعات ميكروبية معينة، مما قد يحد من تنوع الأغشية الحيوية.

2. الزراعة الديناميكية

تتضمن الزراعة الديناميكية تدفقًا مستمرًا للتدفق مع الحفاظ على التهوية لتعزيز نمو الأغشية الحيوية. توفر هذه الطريقة العديد من الفوائد:

فترة زراعة أقصر: يعمل التدفق المستمر على تسريع تطور الأغشية الحيوية، مما يقلل من الإطار الزمني للزراعة.

تعزيز الإمداد بالمغذيات: يوفر التأثير المستمر إمدادًا ثابتًا من العناصر الغذائية، مما يدعم نمو الميكروبات.

يعزز تنوع الأغشية الحيوية: تشجع البيئة الديناميكية على إنشاء مجتمعات ميكروبية متنوعة.

ومع ذلك، فإن الزراعة الديناميكية تمثل أيضًا تحديات:

زيادة التعقيد التشغيلي: يتطلب التدفق المستمر للتدفق مراقبة دقيقة وتعديلات للحفاظ على الظروف المثلى.

إمكانية انفصال الأغشية الحيوية: قد تتسبب قوى قص السوائل الناتجة عن التدفق المؤثر في انفصال الأغشية الحيوية، مما يؤثر على كفاءة المعالجة.

غير مناسبة لجميع الأنظمة: قد لا تكون الزراعة الديناميكية مثالية للأنظمة الأصغر حجمًا بسبب التعقيد التشغيلي المتزايد.

التأقلم مع الأغشية الحيوية

تأقلم الأغشية الحيوية هو عملية تكييف المجتمع الميكروبي الموجود على الأغشية الحيوية مع الخصائص المحددة لمياه الصرف الصحي التي تتم معالجتها. يتضمن ذلك تعريض الأغشية الحيوية لزيادة التركيزات المؤثرة تدريجيًا وضمان الظروف البيئية المثالية للمجموعات الميكروبية المستهدفة. يعد التأقلم الفعال للأغشية الحيوية أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق معالجة فعالة ومستقرة لمياه الصرف الصحي.

استراتيجيات التأقلم مع الأغشية الحيوية:

زيادة الحمل المؤثر تدريجيًا: أدخل مياه الصرف الصحي تدريجيًا، مما يسمح للأغشية الحيوية بالتكيف مع حمل الملوثات المتزايد.

موازنة المغذيات: ضمان توافر المغذيات الكافية للمجتمعات الميكروبية المستهدفة المشاركة في عملية العلاج.

الظروف البيئية المثالية: الحفاظ على درجة الحموضة ودرجة الحرارة ومستويات الأكسجين المذاب المناسبة لدعم التجمعات الميكروبية المطلوبة.

المراقبة والتعديلات: مراقبة أداء الأغشية الحيوية بشكل مستمر وإجراء تعديلات على التدفق المؤثر وجرعات المغذيات والظروف البيئية حسب الحاجة.

اختيار حامل الأغشية الحيوية MBBR

تلعب ناقلات الأغشية الحيوية دورًا محوريًا في عمليات MBBR، مما يؤثر بشكل مباشر على أداء العلاج والكفاءة التشغيلية. عند اختيار ناقلات الأغشية الحيوية MBBR، ضع في اعتبارك العوامل التالية:

مادة:

المتانة: اختر ناقلات مصنوعة من مواد مقاومة للتآكل وعالية القوة مثل البولي إيثيلين (PE) أو البولي بروبيلين (PP) أو السيراميك.

الكثافة: اختر الناقلات خفيفة الوزن لتقليل حمل النظام وتعزيز كفاءة التهوية.

شكل:

المساحة السطحية: حدد ناقلات ذات مساحة سطحية عالية لتعظيم الارتباط الميكروبي ونمو الأغشية الحيوية.

المساحة الفارغة: اختر ناقلات ذات مساحة فارغة مناسبة لتحقيق التوازن بين القوة الميكانيكية ومساحة النمو الميكروبي.

اعتبارات الأداء:

استقرار الأغشية الحيوية: تأكد من أن الناقلات توفر سطحًا ثابتًا لربط الأغشية الحيوية وتمنع الانفصال في ظل ظروف التشغيل.

الخصائص الهيدروليكية: ضع في اعتبارك تأثير الناقل على التدفق الهيدروليكي وتأكد من أنه لا يعيق كفاءة المعالجة.

فعالية التكلفة: تقييم نسبة التكلفة إلى الأداء لخيارات الناقل المختلفة بناءً على متطلبات العلاج وقيود الميزانية.

تحسين الظروف المغذية لتكوين الأغشية الحيوية MBBR

يلعب توافر المغذيات دورًا محوريًا في تكوين الأغشية الحيوية والنمو الميكروبي في عمليات MBBR. يعد ضمان إمدادات متوازنة من العناصر الغذائية الأساسية (COD، N، P) أمرًا بالغ الأهمية لتعزيز تطوير الأغشية الحيوية السريعة والفعالة. فيما يلي الاستراتيجيات الأساسية لتحسين الظروف الغذائية في أنظمة MBBR:

الحفاظ على النسبة المثلى لـ COD/N/P: تهدف إلى الحصول على نسبة COD/N/P تبلغ 100:5:1 لتوفير ما يكفي من الكربون والنيتروجين والفوسفور لنمو الميكروبات.

مراقبة تركيزات المغذيات: قم بقياس مستويات المغذيات المؤثرة والنفايات السائلة بانتظام لتقييم مدى توفر المغذيات والاختلالات المحتملة.

النظر في مكملات المغذيات: قم بتكملة مياه الصرف الصحي بمواد مغذية إضافية إذا كانت التركيزات المؤثرة غير كافية.

استخدم تقنيات تدوير المغذيات: استخدم تقنيات مثل إعادة تدوير الكربون الداخلي أو استعادة المغذيات الجانبية لتحسين استخدام المغذيات.

تكييف إدارة المغذيات مع خصائص مياه الصرف الصحي: تصميم استراتيجيات إدارة المغذيات لتناسب مياه الصرف الصحي المحددة التي تتم معالجتها.

مراقبة نشاط الأغشية الحيوية وضبط جرعات المغذيات: تقييم استخدام المغذيات من خلال مراقبة مؤشرات نشاط الأغشية الحيوية وضبط جرعات المغذيات وفقًا لذلك.

فكر في عمليات إزالة المغذيات: قم بدمج عمليات إزالة المغذيات مثل نزع النتروجين البيولوجي أو ترسيب الفوسفور الكيميائي إذا أصبحت مستويات المغذيات مفرطة.

استخدام أدوات نمذجة المغذيات: استخدم أدوات نمذجة المغذيات لاكتساب نظرة ثاقبة حول ديناميكيات المغذيات وتحسين استراتيجيات إدارة المغذيات.

من خلال تنفيذ هذه الاستراتيجيات، يمكن لمحطات معالجة مياه الصرف الصحي إدارة الظروف المغذية بشكل فعال، وتعزيز تكوين الأغشية الحيوية، وتعزيز النمو الميكروبي، وتحسين أداء أنظمة MBBR الخاصة بها، مما يضمن معالجة مستدامة وفعالة لمياه الصرف الصحي.