تعد عملية الحمأة المنشطة (ASP) هي عملية المعالجة البيولوجية الأكثر تطبيقًا على نطاق واسع في معالجة مياه الصرف الصحي البلدية، بينما تقدم MBBR الأغشية الحيوية ذات النمو المرفق في النظام لإنشاء نظام الكتلة الحيوية المزدوج للنمو "المعلق المعلق".
لا يعد الاثنان بديلين لبعضهما البعض ولكنهما يناسبان سيناريوهات مختلفة: بالنسبة للمحطات الجديدة، يتوقف القرار على البصمة ومتطلبات النفايات السائلة، بينما بالنسبة للتعديلات التحديثية، يتوقف القرار على الخزانات الحالية وقيود الاستثمار.
تقارن هذه المقالة العمليتين عبر ستة أبعاد - البصمة، وتركيز الحمأة، ومقاومة الصدمات، واستهلاك الطاقة، والتشغيل والصيانة، وصعوبة التعديل التحديثي - مع التركيز على منطق الاختيار والاعتبارات الرئيسية لتحويل خزان الحمأة المنشطة إلى MBBR (الهجين)، وتتضمن دراسة حالة عامة لتوسيع قدرة البلدية.
يعتمد ASP على الحمأة المنشطة المعلقة (القيمة النموذجية MLSS 2-5 جم / لتر) لإزالة المواد العضوية والنيتروجين؛ يضيف MBBR ناقلات الأغشية الحيوية المعلقة إلى الخزان (نسبة التعبئة 20%-50%، القيمة المرجعية)، مع التصاق الأغشية الحيوية بسطح الوسائط.
يؤدي هذا إلى زيادة الكتلة الحيوية لكل وحدة حجم خزان، كما أن تدرج الأكسجين المذاب داخل الأغشية الحيوية يخلق بشكل طبيعي بيئات دقيقة هوائية/نقص الأكسجين التي تفضل النترجة ونزع النتروجين في وقت واحد.
نشأت MBBR في شمال أوروبا (النرويج، الثمانينيات) وتستخدم على نطاق واسع في التعديلات التحديثية الأوروبية للدبابات الموجودة؛ وبعد تقديمه إلى الصين، انتشر بسرعة في مشاريع التطوير/التوسعة البلدية وتطبيقات مياه الصرف الصحي الصناعية.
| البعد | عملية الحمأة المنشطة (ASP) | MBBR | ملاحظات |
|---|---|---|---|
| البصمة / حجم الخزان | أكبر؛ العلاج التعويضي بالهرمونات 6-10 ساعات (القيمة النموذجية) | يمكن تخفيضه بنسبة 30%-50% (القيمة المرجعية) | تحميل حجمي أعلى |
| تركيز الحمأة | MLSS 3-5 جم/لتر (القيمة النموذجية) | معلقة 2-4 جم / لتر من الكتلة الحيوية للأغشية الحيوية المكافئة | ارتفاع إجمالي الكتلة الحيوية |
| مقاومة حمل الصدمات | معتدل عرضة لأحمال الصدمة | أقوى البيوفيلم يتحمل الصدمات والسمية | ميزة واضحة لمياه الصرف الصناعي |
| استهلاك الطاقة | عودة الحمأة التهوية التقليدية | كثافة تهوية أعلى قليلاً لتسييل الوسائط؛ يمكن تقليل عودة الحمأة | يحتاج إلى تقييم مشترك |
| التشغيل والصيانة | يجب التحكم في الحمأة يستكثر؛ إنتاج الحمأة الكبيرة | الفحص الدوري لشبكات الاحتفاظ؛ انخفاض إنتاج الحمأة | انخفاض خطر الحمأة يستكثر |
| صعوبة التحديثية | — | منخفض – متوسط؛ يمكن الاستفادة من الدبابات الموجودة | يتطلب الشاشات والوسائط، وإعادة فحص التهوية |
عندما تكون متطلبات النفايات السائلة صارمة والأراضي نادرة، يمكن لمجموعات MBBR وMBBR ASP (الهجينة) تلبية امتثال COD والأمونيا في وقت واحد ضمن حجم خزان أصغر.
كما أن عملية MBBR جذابة أيضًا عندما تكون المنشأة حساسة لتكاليف التخلص من الحمأة، لأنها تنتج حمأة أقل (المرجع: حوالي 0.3 إلى 0.5 كجم حمأة لكل كجم من BOD5 تمت إزالته، وهو أقل من العمليات التقليدية).
ومع ذلك، يجب تضمين الاستثمار في الوسائط وصيانة شاشة الاحتفاظ في تكلفة دورة الحياة الكاملة؛ لا ينبغي أن تكون مرحلة البناء وحدها هي الاعتبار الوحيد.
تواجه العديد من المحطات البلدية في الصين الطلب المزدوج المتمثل في "معايير النفايات السائلة الأكثر صرامة لتوسيع القدرة" (على سبيل المثال الترقية من الفئة ب إلى الفئة أ المستوى 1)، في حين أن تجديد المرافق القديمة ونمو الأحمال أمر شائع في أوروبا وأمريكا الشمالية.
عندما لا تتوفر أرض إضافية، يعد تحويل الخزانات الهوائية الحالية إلى Hybrid MBBR مسارًا شائعًا: يمكن أن يؤدي جرعات الوسائط في الخزانات الحالية وتركيب شاشات الاحتفاظ إلى تحسين قدرة المعالجة والنترجة، مع استثمار أقل عادةً من بناء خزانات جديدة (مرجع).
تم تصميم محطة معالجة مياه الصرف الصحي البلدية في الأصل بطاقة 15000 متر مكعب في اليوم باستخدام عملية الحمأة المنشطة التقليدية (خندق الأكسدة)، مع تلبية النفايات السائلة لمعايير الفئة ب المحلية.
نظرًا للنمو السكاني في منطقة خدمتها، كان المصنع بحاجة إلى التوسع إلى 22000 متر مكعب في اليوم والترقية إلى الفئة أ المستوى 1، ولكن لم تكن هناك أرض متاحة للاستحواذ عليها.
قام المحلول بتحويل جزء من المنطقة الهوائية لخندق الأكسدة إلى Hybrid MBBR: تمت جرعات الوسائط ذات المساحة السطحية العالية المحددة (500 متر مربع / متر مكعب، قيمة نموذجية) بنسبة 30٪ من الحجم الفعال، وتم تركيب شاشات احتجاز النفايات السائلة، وتم إعادة فحص نظام التهوية (زاد تدفق الهواء بحوالي 25٪، قيمة المثال)، في حين تم الاحتفاظ بنظام إرجاع الحمأة الحالي.
وبعد التعديل التحديثي، زادت قدرة المعالجة بنحو 40% وظلت الأمونيا الشتوية متوافقة بشكل ثابت، مع عدم إضافة خزانات جديدة.
هذه الحالة هي وصف معمم؛ وينبغي التحقق من المعلمات المحددة من خلال حسابات المشروع الفعلية.
يجب تركيب شاشات احتجاز موثوقة على جانب النفايات السائلة لمنع الوسائط من الخروج مع النفايات السائلة؛ يجب أن تكون فجوة الشاشة أصغر من الحد الأدنى لبعد الوسائط (المرجع).
يتطلب تسييل الوسائط كثافة تهوية كافية. قبل التعديل التحديثي، تحقق من هامش سعة المنفاخ وتخطيط الناشر، واستبدل أو أضف ناشرات الفقاعات الدقيقة إذا لزم الأمر.
في الوضع الهجين، تكون الحمأة المعلقة MLSS عادة 2-4 جم / لتر (مرجع) لضمان عمل الأغشية الحيوية والحمأة المعلقة معًا.
لا تتم إضافة أي وسائط إلى مناطق نقص الأكسجين/اللاهوائية، ويجب تصميم الفتحات الموجودة في جدران التقسيم لمنع التدفق المتقاطع للوسائط.
تعد الوسائط الأسطوانية PE شائعة في سوق الاتحاد الأوروبي، في حين أن الوسائط المسامية مقبولة على نطاق أوسع في سوق أمريكا الشمالية (مرجع).
يجب أن تتوافق مساحة السطح والهندسة المحددة مع عمق الخزان وكثافة التهوية، ويوصى بإجراء اختبار تجريبي مسبقًا.
درجات حرارة المياه في فصل الشتاء في شمال أمريكا الشمالية وشمال أوروبا منخفضة، لذلك يجب إعادة فحص حجم النترجة مقارنة بظروف الشتاء بعد التعديل التحديثي.
يحتاج شمال الصين بالمثل إلى هامش درجة حرارة، وعندما يحمل السائل محتوى عاليًا من الشحوم أو الشعر، يجب تعزيز الغربلة وإزالة الشحوم في المحطات الرئيسية لمنع تشابك الوسائط أو انسداد الشاشة.
نعم. لا يزال جزء الحمأة المعلقة يحتاج إلى إهدار دوري وفقًا لـ SRT للحفاظ على النشاط - وعادةً ما تكون الكمية أقل مما هي عليه في نظام الحمأة المنشطة النقية (المرجع)، ويتم تجنب مشاكل تراكم الحمأة بشكل أساسي.
ليس بالضرورة. يزيد تسييل الوسائط بشكل كبير من مقاومة التهوية وكثافة الطلب على الأكسجين.
الممارسة الشائعة هي قياس تدفق هواء المنفاخ الفعلي وكفاءة نقل الأكسجين الناشر ثم إعادة الحساب؛ تتطلب معظم المشاريع تعديل عدد أجهزة النشر أو استبدالها بأجهزة نشر فقاعات دقيقة ذات كفاءة أعلى (مرجع).
في ظل ظروف التشغيل العادية، لا تكون الوسائط المميعة عرضة للانسداد.
ومع ذلك، عندما يحتوي السائل على نسبة عالية من الشحوم أو الشعر، يمكن أن تتشابك الوسائط أو تنسد الشاشات؛ يجب تعزيز الغربلة وإزالة الشحوم في المحطات الرئيسية، وتنظيف الغرابيل يدويًا أو تلقائيًا وفقًا لجدول زمني منتظم (مرجع يعتمد على الخبرة).
لكل من MBBR وعملية الحمأة المنشطة حدودها الخاصة المطبقة: تستحق MBBR أو التعديلات التحديثية الهجينة الأولوية في السيناريوهات ذات القيود على الأرض، أو ترقيات القدرات بمعايير أكثر صرامة، أو أحمال الصدمات الصناعية؛ بالنسبة للمصانع التقليدية الجديدة ذات الأراضي الواسعة والموارد التشغيلية المحدودة، يظل ASP التقليدي خيارًا مثبتًا وموثوقًا.
وينبغي أن يستند الاختيار إلى تقييم مشترك "لمعايير تكلفة دورة الحياة الكاملة لقيود الأراضي السائلة المستهدفة على الأراضي المحلية (China GB 18918، EU UWWTD، NPDES في أمريكا الشمالية)".
بالنسبة لمشاريع التعديل التحديثي، يوصى بإجراء اختبار تجريبي ونمذجة هيدروليكية لمدة تتراوح بين 3 و6 أشهر قبل الانتهاء من نسبة التعبئة ونظام التهوية؛ لاختيار الوسائط ودعم الحسابات التحديثية، اتصل بالفريق الفني لـ AquaSust.
MBBR VS MBR VS SBR VS SBBR VS ASP