English
عربى
Español
×
كلمة السر
الحصول على كلمة السر
أدخل كلمة السر لتحميل.
قدم
في عصر محدده زيادة ندرة المياه ، وتصعيد الطلبات السكانية ، واللوائح البيئية الأكثر صرامة ، لم يكن البحث عن حلول معالجة مياه الصرف الصحي المتقدمة أكثر أهمية. الأساليب التقليدية ، على الرغم من فعاليتها إلى حد ما ، غالباً ما تكافح لتلبية المطالب الحديثة لإدارة الموارد السائلة عالية الجودة والكفاءة. هذه الحاجة الملحة قد مهدت الطريق للتقنيات المبتكرة ، من بينها غشاء المفاعل الحيوي الغشاء (MBR) يبرز كحل تحويلي.
في جوهره ، يمثل نظام المفاعل الحيوي للأغشية (MBR) اندماجًا متطورًا لعمليتين ثابتتين: العلاج البيولوجي و ترشيح الغشاء .
التعريف والمبادئ الأساسية: في MBR ، يتم دمج الغشاء القابل للنفاذ مباشرة في أو بعد مفاعل بيولوجي (عادةً نظام الحمأة المنشط). المكون البيولوجي مسؤول عن تحطيم الملوثات العضوية والمواد الغذائية في مياه الصرف ، مثل عملية الحمأة المنشطة التقليدية. ومع ذلك ، بدلاً من الاعتماد على تسوية الجاذبية (الترسيب) لفصل المياه المعالجة عن الكتلة الحيوية ، يستخدم MBR حاجزًا ماديًا - الغشاء - لأداء هذا الفصل الحاسم. يعمل هذا الغشاء كحاجز مطلق أمام المواد الصلبة والبكتيريا ، وحتى بعض الفيروسات ، مما يضمن تتخلل جودة واضحة وعالية الجودة بشكل ملحوظ.
كيف تجمع MBRS بين ترشيح الغشاء والعلاج البيولوجي: التآزر بين هاتين التقنيتين هو ما يعطي MBR مزاياها المميزة. تنشئ العملية البيولوجية تركيز المواد الصلبة المختلطة المعلقة (MLSS) أعلى بكثير من تلك الموجودة في النظم التقليدية ، مما يؤدي إلى وحدة تدهور بيولوجية أكثر إحكاما وكفاءة. يحتفظ الغشاء بعد ذلك بفعالية هذا التركيز العالي للكتلة الحيوية داخل المفاعل ، مما يلغي الحاجة إلى توضيح ثانوي وغالبًا ما يكون خطوة ترشيح ثانوية. ينتج عن هذا الفصل المباشر جودة نفايات سائلة فائقة ، مما يسمح بإجراء التفريغ المباشر أو مزيد من التلميع لمختلف تطبيقات إعادة الاستخدام.
تعكس رحلة تقنية MBR من مفهوم ناشئ إلى حل معتمد على نطاق واسع عقودًا من الابتكار في كل من علوم المواد وهندسة العمليات.
التطورات المبكرة في تكنولوجيا الغشاء: يمكن إرجاع جذور تكنولوجيا MBR إلى منتصف القرن العشرين ، مع الأبحاث الأولية في أغشية اصطناعية لمختلف عمليات الفصل. التطبيقات المبكرة للأغشية في معالجة المياه ، في المقام الأول للترشيح الميكروفيني والترشيح الفائق ، وضعت الأساس لتكاملها مع الأنظمة البيولوجية. ومع ذلك ، فإن التحديات الأولية ، وخاصة قاذورات الغشاء وارتفاع التكاليف ، تحد من تبنيها الواسع النطاق.
المعالم الرئيسية في تطوير MBR: شهدت أواخر الستينيات التصميمات المفاهيمية الأولى لـ MBRS. جاء اندلاع كبير في الثمانينيات من القرن الماضي مع تطوير أغشية بوليمر قوية وعالية التدفق ، وأكثر فعالية من حيث التكلفة ، وخاصة تكوينات الألياف المجوفة والصفائح المسطحة. يمثل الانتقال من وحدات الغشاء الخارجية (الجانبية) إلى تكوينات أكثر كفاءة في الطاقة ومدمجة في التسعينيات لحظة محورية أخرى ، مما يؤدي بشكل كبير إلى تحسين الجدوى الاقتصادية والبساطة التشغيلية لأنظمة MBR. لقد دفعت التطورات المستمرة في مواد الأغشية ، وتصميمات الوحدات ، والاستراتيجيات التشغيلية باستمرار حدود أداء MBR.
الاتجاهات الحالية والآفاق المستقبلية: اليوم ، تعتبر تقنية MBR حلاً ناضجًا ومثبتًا لمجموعة متنوعة من تحديات معالجة مياه الصرف الصحي على مستوى العالم. تركز الاتجاهات الحالية على تعزيز مقاومة تلوث الأغشية من خلال مواد جديدة وتعديلات السطح ، وتحسين كفاءة الطاقة (وخاصة التهوية) ، ودمج MBRs مع عمليات معالجة متقدمة أخرى من أجل جودة المياه العالية واستعادة الموارد. يستعد مستقبل MBRS للنمو المستمر ، حيث يلعب دورًا حيويًا بشكل متزايد في إدارة المياه المستدامة ، وإعادة استخدام المياه ، وإنشاء دورات مياه حضرية مرنة.
تتأثر الفعالية والخصائص التشغيلية لنظام MBR بشكل عميق بنوع الغشاء المستخدم. يتم تصنيف الأغشية بشكل أساسي من خلال تكوين المواد والتكوين المادي داخل المفاعل الحيوي.
تهيمن الأغشية البوليمرية على سوق MBR بسبب تعدد استخداماتها وفعالية التكلفة وعمليات التصنيع المعمول بها.
المواد الأكثر شيوعًا (على سبيل المثال ، PES ، PVDF):
الفلوريد البوليفينيليدين (PVDF): هذه واحدة من أكثر المواد استخدامًا على نطاق واسع لأغشية MBR. تشتهر أغشية PVDF بمقاومتها الكيميائية الممتازة ، وخاصة للأكسدة القوية (مثل الكلور ، وغالبًا ما تستخدم للتنظيف) والأحماض/القواعد ، مما يجعلها متينة للغاية في ظروف مياه الصرف المتنوعة. كما أنها تظهر قوة ميكانيكية جيدة واستقرار حراري.
polyethersulfone (PES) / polysulfone (PSU): هذه البوليمرات هي أيضًا خيارات شائعة ، تقدر بخصائصها الميكانيكية الجيدة ، ومعدلات التدفق العالية ، وتسامح الأس الهيدروجيني العريض نسبيًا. غالبًا ما يتم استخدام أغشية PES في التطبيقات التي تكون فيها مقاومة عالية الأداء ومقاومة جيدة ، على الرغم من أنها قد يكون لها مقاومة كيميائية أقل بقليل للأكسدة القوية مقارنةً بـ PVDF.
البولي بروبيلين (PP) والبولي إيثيلين (PE): هذه المواد أقل شيوعًا في سوق MBR الأساسي ولكنها تستخدم في بعض التطبيقات ، مما يوفر مقاومة كيميائية جيدة وقوة ميكانيكية ، وخاصة في نطاقات الترشيح الدقيقة.
مزايا وعيوب:
المزايا:
فعال من حيث التكلفة: عمومًا انخفاض تكاليف التصنيع مقارنة بالأغشية السيرامية.
المرونة في التصميم: يمكن تصنيعها بسهولة في الأشكال الهندسية المختلفة (الألياف المجوفة ، ورقة مسطحة) وأحجام الوحدات النمطية.
مقاومة كيميائية جيدة: تم تصميم العديد من الأغشية البوليمرية لتحمل المواد الكيميائية للتنظيف الشائعة المستخدمة في معالجة مياه الصرف الصحي.
التصنيع المعمول به: تقنيات الإنتاج الناضجة تضمن جودة وتوافر ثابتة.
عيوب:
قابلية القابلية للتلوث: في حين تم إحراز تقدم ، لا تزال الأغشية البوليمرية عرضة للتلوث العضوي والبيولوجي ، مما يتطلب التنظيف المنتظم.
قيود درجة الحرارة: تعمل عادة في درجات حرارة أقل مقارنة بأغشية السيراميك ، مما يحد من استخدامها في تيارات صناعية عالية الحرارة.
الهشاشة الميكانيكية: يمكن أن تكون عرضة للأضرار الجسدية إذا لم يتم التعامل معها وتشغيلها بشكل صحيح ، على الرغم من أن التصميمات الحديثة قوية.
تمثل الأغشية الخزفية بديلاً قويًا لنظرائهم البوليمري ، وخاصةً مناسبة لتيارات مياه الصرف الصحي الصعبة.
تكوين المواد والخصائص: عادة ما تصنع الأغشية الخزفية من مواد غير عضوية مثل الألومينا (AL2O3) أو الزركونيا (ZRO2) أو Titania (TIO2) أو كربيد السيليكون (SIC). هذه المواد متثطربة في درجات حرارة عالية لتشكيل بنية مسامية. وتشمل خصائصها الرئيسية صلابة استثنائية ، الخمول الكيميائي ، والاستقرار الحراري.
المزايا في تطبيقات محددة (مثل درجات الحرارة المرتفعة ، والمواد الكيميائية العدوانية):
مقاومة كيميائية متطرفة: مقاومة للغاية للأحماض القوية والقواعد والأكسدة العدوانية ، مما يجعلها مثالية لمياه الصرف الصناعية للغاية.
الاستقرار الحراري العالي: يمكن أن تعمل بفعالية في درجات حرارة أعلى بكثير من الأغشية البوليمرية (في كثير من الأحيان أكثر من 100 درجة مئوية) ، مناسبة للزعماء الصناعي الساخن.
القوة الميكانيكية المتفوقة: متينة للغاية ومقاومة للتآكل ، أقل عرضة للأضرار الجسدية.
عمر أطول: نظرًا لطبيعتها القوية ، فإن الأغشية الخزفية غالباً ما تتميز بعمر تشغيلي أطول.
المقاومة القذرة (النسبية): على الرغم من عدم محصن من القاذورات ، إلا أن طبيعتها المائية وقدرتها على تحمل التنظيف الكيميائي القاسي يمكن أن تجعلها أكثر مرونة في بعض البيئات ذات القلح العالي.
عيوب:
ارتفاع تكلفة رأس المال: أغلى بكثير للتصنيع من الأغشية البوليمرية ، مما يؤدي إلى ارتفاع الاستثمار الأولي.
الطبيعة الهشة: في حين أنها قوية ، فهي أيضًا هشة ويمكن أن تكسر تحت التأثير أو الصدمة الحرارية السريعة.
هندسة محدودة: متوفر في المقام الأول في تكوينات أنبوبي أو متعدد القنوات ، والتي يمكن أن تؤدي إلى آثار أقدام أكبر مقارنة بوحدات البوليمرية المدمجة.
ما وراء المواد ، يملي الترتيب المادي للأغشية داخل نظام MBR الوضع التشغيلي ومدى ملاءمتها للتطبيقات المختلفة.
وصف التكوين: في نظام MBR المغمورة ، يتم غمر وحدات الغشاء (عادة الألياف المجوفة أو ورقة مسطحة) مباشرة في الخمور المختلطة لخزان الحمأة المنشطة. يتم رسم تتخلل عبر الأغشية عن طريق تطبيق فراغ بسيط (شفط) من الجانب المتخلل. عادة ما يتم ضبط الهواء من أسفل وحدات الغشاء لتوفير التجوب وتقليل القاذورات.
مزايا وعيوب:
المزايا:
انخفاض استهلاك الطاقة (ضخ): يعمل تحت ضغط الغشاء المنخفض (TMP) ، مما يتطلب طاقة أقل للشفط المتخلل مقارنة بالأنظمة الخارجية.
بصمة أصغر: يوفر تكامل الأغشية داخل الخزان البيولوجي المساحة من خلال القضاء على الحاجة إلى مرشحات منفصلة ومحطات المضخات بين الوحدات البيولوجية والغشاء.
سهولة التشغيل والصيانة: غالبًا ما يتم تنفيذ الصيانة (مثل التنظيف) وصيانة (مثل التنظيف) في الموقع .
السيطرة الفعالة للتلوث: يوفر التهوية المستمرة تجوبًا فعالًا لسطح الغشاء ، مما يساعد على التخفيف من القاذورات.
عيوب:
انخفاض التدفق: تعمل بشكل عام بمعدلات التدفق المتوسطة المنخفضة لتقليل القاذورات مقارنة بالأنظمة الخارجية.
يتطلب حجم الخزان الكبير: تشغل وحدات الغشاء مساحة داخل المفاعل الحيوي ، مما يتطلب حجمًا إجماليًا أكبر للدبابات لسعة معينة مقارنة بالحمأة المنشطة التقليدية.
القابلية للتلف: تتعرض الأغشية مباشرة إلى الخمور المختلطة ، مما يزيد من خطر حدوث حطام كبير إذا كان المعالجة المسبقة غير كافية.
التطبيقات التي يفضل فيها MBRs المغمورة: تعتبر MBRs المغمورة أكثر التكوين شيوعًا لمعالجة مياه الصرف الصحي البلدية ، والمرافق الصناعية الصغيرة إلى المتوسطة ، والتطبيقات التي تكون فيها المساحة قسطًا من الأقساط ، وكفاءة الطاقة هي اعتبار رئيسي. وهي مناسبة بشكل خاص لمشاريع الإنتاج السائلة عالية الجودة وإعادة استخدام المياه.
وصف التكوين: في نظام MBR خارجي أو جانبي ، توجد وحدات الغشاء خارج المفاعل البيولوجي الرئيسي. يتم ضخ الخمور المختلطة بشكل مستمر من المفاعل الحيوي من خلال حلقة الضغط العالي إلى وحدات الغشاء ، حيث يتم فصل تتخلل. ثم يتم إرجاع الخمور المختلطة المركزة إلى المفاعل الحيوي.
مزايا وعيوب:
المزايا:
تدفق أعلى: يمكن أن تعمل في ضغوط غشاء أعلى وبالتالي معدلات التدفق الأعلى بسبب القدرة على ضخ سرعات أعلى عبر سطح الغشاء.
استبدال/الصيانة أسهل للوحدة: الأغشية أكثر سهولة للتفتيش ، والتنظيف في مكان (CIP) ، والاستبدال دون تعطيل العملية البيولوجية.
سيطرة أفضل على ظروف التشغيل: يسمح الضخ بالتحكم الدقيق في سرعة التدفق المتقاطع ، والتي تساعد في السيطرة على القاذورات.
مساحة أقل في المفاعل الحيوي: الخزان البيولوجي خالي من وحدات الغشاء ، مما قد يسمح باستخدام أكثر كفاءة لحجم المفاعل الحيوي للنشاط البيولوجي.
عيوب:
ارتفاع استهلاك الطاقة (الضخ): يتطلب طاقة كبيرة لضخ الخمور المختلطة بسرعة عالية من خلال وحدات الغشاء.
البصمة الأكبر: يتطلب عمومًا بصمة أكبر إجمالية بسبب الموقع المنفصل للانزلاق الغشائي والبنية التحتية للضخ المرتبطة به.
ارتفاع تكلفة رأس المال: يمكن أن تؤدي ترتيبات الأنابيب والضخ الأكثر تعقيدًا إلى ارتفاع الاستثمار الأولي.
زيادة إمكانات القاذورات: إذا لم يتم تحسين سرعة التدفق المتقاطع ، فيمكن أن يكون القاذورات مشكلة مهمة.
التطبيقات التي يفضل فيها MBRs الخارجية: غالبًا ما يتم اختيار MBRs الخارجية لمحطات معالجة مياه الصرف الصناعية الكبيرة ، أو التطبيقات ذات مياه الصرف الصحي شديدة التركيز أو يصعب علاجها ، أو حيث تكون هندسية محددة (مثل أغشية السيراميك الأنبوبية) ضرورية. كما يتم تفضيلها عند توقع إجراءات التنظيف القوية التي تتطلب إزالة الوحدات النمطية.
عملية MBR هي نظام متكامل مصمم لعلاج مياه الصرف الصحي من خلال سلسلة من الخطوات البدنية والبيولوجية. في حين أن التكوين الدقيق يمكن أن يختلف ، تظل المراحل الأساسية متسقة ، مما يضمن إزالة ملوث قوي.
تعتبر المعالجة المسبقة الفعالة أمرًا بالغ الأهمية للتشغيل المستقر على المدى الطويل لأي نظام MBR. إنه يحمي وحدات الغشاء المصب من الأضرار والتلوث المفرط ، والتي تعد حاسمة للحفاظ على أداء النظام وطول العمر.
الفحص وإزالة الحصى: خط الدفاع الأول ، يتضمن الفحص تمرير مياه الصرف الصحي الخام من خلال شاشات ذات فتحات أدق تدريجياً. تزيل هذه الخطوة الحطام الكبير مثل الخرق والبلاستيك وغيرها من النفايات الصلبة التي يمكن أن تسد المضخات أو تلحق الضرر جسديًا بالأغشية. بعد الفحص ، تُستخدم أنظمة إزالة الحصيلة (مثل غرف الحمل) لتسوية جزيئات غير عضوية أثقل مثل الرمال والحصى والطمي ، والتي يمكن أن تسبب ارتداء كاشف على المعدات وتراكم الخزانات. بالنسبة إلى MBRs ، يعد الفحص الدقيق (عادة من 1-3 مم ، وأحيانًا أدق) ضروريًا لحماية الأغشية الحساسة.
المعادلة: يمكن أن تتقلب مياه الصرف الصحي بشكل كبير في معدل التدفق والتركيز ودرجة الحرارة طوال اليوم. يعمل خزان المعادلة كمخزن مؤقت ، وتجميل هذه الاختلافات. من خلال توفير تدفق وجودة متسقة نسبيًا للعلاج البيولوجي المصب ، يساعد المعادلة على منع أحمال الصدمة للمجتمع الميكروبي وتقليل التغييرات المفاجئة في ظروف تشغيل الغشاء ، وبالتالي تحسين استقرار النظام والأداء الكلي.
هذا هو قلب نظام MBR حيث تحطم الكائنات الحية الدقيقة بفعالية الملوثات.
عملية الحمأة المنشطة في MBR: على عكس أنظمة الحمأة المنشطة التقليدية التي تعتمد على الثقل لفصل السائل الصلب ، يدمج MBR مباشرة الأغشية في أو بعد المفاعل البيولوجي. هذا يسمح بتركيزات أعلى بكثير من المواد الصلبة المختلطة المعلقة (MLSS) داخل المفاعل الحيوي ، وتتراوح في كثير من الأحيان من 8000 إلى 18000 ملغ/لتر ، مقارنة مع 2000-4000 ملغ/لتر في الأنظمة التقليدية. هذا التركيز الأعلى للكتلة الحيوية يعني:
التحلل الحيوي المعزز: يوجد المزيد من الكائنات الحية الدقيقة لاستهلاك المواد العضوية (BOD/COD) ، مما يؤدي إلى إزالة الملوثات الأسرع والأكثر كفاءة.
انخفاض البصمة: تسمح زيادة كفاءة العلاج بحجم مفاعل أصغر لتحقيق نفس سعة المعالجة.
وقت احتباس الحمأة الأطول (SRT): تحتفظ الأغشية بالكتلة الحيوية ، مما يسمح بـ SRT أطول بكثير من وقت الاستبقاء الهيدروليكي (HRT). يعزز SRT أطول نمو الكائنات الحية الدقيقة المتخصصة المتخصصة التي تتزايد القادرة على تحطيم الملوثات المعقدة ويحسن خصائص تسوية الحمأة (على الرغم من أن التسوية لا تستخدم مباشرة للفصل).
انخفاض إنتاج الحمأة: تعمل العمل في SRTs الأطول عمومًا إلى انخفاض إنتاج الحمأة الصافية ، مما يقلل من تكاليف التخلص.
إزالة المغذيات (النيتروجين والفوسفور): تعتبر MBRs فعالة للغاية في إزالة المغذيات ، وغالبًا ما تتفوق على الأنظمة التقليدية بسبب قدرتها على الحفاظ على الظروف المثالية للبكتيريا النتروية والخلل.
إزالة النيتروجين: تحققت من خلال مزيج من المناطق الهوائية والأكسجين (أو الأكسجين/اللاهوائي). في المناطق الهوائية ، يتم تحويل الأمونيا إلى نتريت ثم النترات (النترات). في المناطق الأكسدة ، في حالة عدم وجود الأكسجين ومصدر الكربون المتاح ، يتم تحويل النترات إلى غاز النيتروجين (النتروجين) ، والذي يتم إصداره بعد ذلك إلى الغلاف الجوي. MLSs العالية والسيطرة الدقيقة على الأكسجين الذائبة تسهل النترجة الفعالة وإزالة النتروجين.
إزالة الفوسفور: يمكن تحقيق إزالة الفوسفور البيولوجي (BPR) من خلال دمج منطقة لاهوائية حيث امتصاص الكائنات الحية المتراكمة في الفوسفور (PAOS) فسفور قابلة للذوبان في ظل الظروف اللاهوائية ثم تحريرها في الظروف الهوائية ، وتناول كمية أكبر من الفوسفور. يمكن أيضًا دمج إزالة الفوسفور الكيميائي (على سبيل المثال ، الجرعات بأملاح معدنية) بسهولة ، غالبًا ما تكون مباشرة في خزان MBR أو كخطوة ما بعد العلاج ، مع الأغشية التي تضمن الإزالة الكاملة للفوسفور المترسع كيميائيًا.
هذه هي خطوة الفصل الجسدي التي تميز MBR عن العلاج البيولوجي التقليدي.
نظرة عامة على عملية الفصل: يتم ملامسة الخمور المختلطة المعالجة بيولوجيًا مع سطح الغشاء. إن القوة الدافعة ، عادةً شفطًا طفيفًا (ل MBRs المغمورة) أو الضغط (بالنسبة إلى MBRs الخارجية) ، ترسم الماء النظيف (تتخلل) من خلال المسام المجهرية للغشاء. يتم الاحتفاظ بدنيًا على المواد الصلبة والبكتيريا والفيروسات والمركبات العضوية عالية الوزن الجزيئي على سطح الغشاء أو داخل مسامه. يضمن هذا الحاجز المادي نفايات سائلة خالية تقريبًا من المواد الصلبة المعلقة وتقليلها بشكل كبير في مسببات الأمراض.
تدفق وضغط الغشاء (TMP):
تدفق: يشير إلى حجم تتخلل المنتج لكل وحدة من مساحة الغشاء لكل وحدة زمنية (على سبيل المثال ، L/M²/HR أو LMH). إنه مقياس لإنتاجية الغشاء. ارتفاع التدفق يعني المزيد من المياه المعالجة مع مساحة غشاء أقل.
ضغط الغشاء (TMP): هذا هو اختلاف الضغط عبر الغشاء الذي يدفع عملية الترشيح. إنها القوة المطلوبة لسحب الماء عبر الغشاء.
علاقة: مع استمرار الترشيح ، تتراكم المواد على سطح الغشاء وداخل مسامه ، مما يؤدي إلى زيادة مقاومة التدفق. للحفاظ على تدفق ثابت ، يجب أن يزداد TMP بمرور الوقت. على العكس من ذلك ، إذا تم الحفاظ على TMP ثابتًا ، فسوف ينخفض التدفق مع تقدم القاذورات. تعد مراقبة العلاقة بين Flux و TMP أمرًا بالغ الأهمية لفهم أداء الغشاء وجدولة دورات التنظيف. يعد التنظيف المنتظم (الفيزيائي و/أو الكيميائي) ضروريًا للتحكم في القاذورات والحفاظ على TMP وتدفق الأمثل.
على الرغم من أن MBR Effluent ذات جودة عالية بشكل استثنائي ، إلا أن بعض التطبيقات قد تتطلب مزيدًا من التلميع.
التطهير: بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب مستوى عالٍ للغاية من إزالة الممرض ، مثل إعادة استخدام أو التفريغ الصالحة للشرب المباشرة إلى المياه الترفيهية الحساسة ، قد يتم استخدام التطهير الإضافي. تشمل طرق التطهير الشائعة:
تطهير الأشعة فوق البنفسجية (UV): يستخدم ضوء الأشعة فوق البنفسجية لتعطيل الكائنات الحية الدقيقة المتبقية عن طريق إتلاف الحمض النووي. إنه فعال ، لا يترك أي متبقية ، وغالبًا ما يتم تفضيله لإعادة استخدام الطلبات.
الكلورة/إزالة الكلور: يتضمن إضافة مركبات الكلور لقتل مسببات الأمراض ، تليها إزالة الكلور لإزالة الكلور المتبقي قبل التفريغ أو إعادة الاستخدام.
الأوزون: يستخدم غاز الأوزون (مؤكسد قوي) للتطهير وإزالة micropollutants.
تلميع: بالنسبة للتطبيقات المتخصصة للغاية ، مثل مياه العملية الصناعية أو إعادة استخدام الشرب غير المباشر ، قد يكون من الضروري إجراء مزيد من خطوات التلميع لإزالة الملوثات المذابة المتبقية (مثل الأملاح ، والمركبات العضوية النزرة). هذه يمكن أن تشمل:
التناضح العكسي (RO): عملية غشاء رائعة للغاية تزيل الأملاح المذابة وجميع الملوثات الأخرى تقريبًا ، مما ينتج عنه مياه فائقة. MBR Effluent بمثابة معالجة ممتازة قبل RO ، وحماية أغشية RO من القاذورات.
الترشيح النانوي (NF): عملية غشاء خشنة من RO ولكنها أدق من الترشيح الفائق ، وتستخدم للإزالة الانتقائية للأيونات متعددة التكافؤ وجزيئات عضوية أكبر.
امتصاص الكربون المنشط: تستخدم لإزالة الملوثات العضوية النزرة والروائح والألوان.
أيون تبادل: للإزالة المستهدفة للأيونات المحددة.
توفر الطبيعة المتكاملة وقدرات الفصل المتقدمة لتكنولوجيا MBR العديد من المزايا على طرق معالجة مياه الصرف التقليدية ، مما يجعلها خيارًا مقنعًا لمجموعة واسعة من التطبيقات.
واحدة من أهم مزايا أنظمة MBR هي قدرتها على إنتاج النفايات السائلة عالية الجودة بشكل استثنائي.
إزالة المواد الصلبة المعلقة ومسببات الأمراض: على عكس أنظمة الحمأة المنشطة التقليدية التي تعتمد على ترسيب الجاذبية ، تستخدم MBRs حاجز الغشاء المادي. يحتفظ هذا الحاجز بشكل فعال بجميع المواد الصلبة المعلقة (TSS) ، بما في ذلك البكتيريا والبروتوزوا وحتى العديد من الفيروسات. يتخلل هذا الأمر واضحًا ولديه تعكر منخفض للغاية. يضمن هذا المستوى العالي من الترشيح أن تكون المياه المعالجة خالية من المادة الجسيمية التي يمكن أن تؤدي إلى إعادة تلوث أو عمليات التصوير الخاطئ.
تلبية معايير التفريغ الصارمة: غالبًا ما تتجاوز جودة النفايات السائلة المتفوقة من MBRs متطلبات تصاريح التفريغ القياسية. هذا أمر حيوي بشكل متزايد في المناطق ذات اللوائح البيئية الصارمة ، مما يسمح للمرافق بتلبية أو تجاوز حدود الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي (BOD) ، والطلب على الأكسجين الكيميائي (COD) ، والمواد الصلبة المعلقة الكلية (TSS) ، والنيتروجين ، والفوسفور. توفر هذه القدرة الامتثال البيئي ويمكن أن توفر مرونة تشغيلية أكبر لنقاط التفريغ.
الفضاء هي سلعة ثمينة ، وخاصة في المناطق الحضرية والمرافق الصناعية. تقدم تقنية MBR فوائد كبيرة لتوفير الفضاء.
مقارنة مع محطات معالجة مياه الصرف الصحي التقليدية: يمكن أن تحقق أنظمة MBR نفس القدرة ، أو حتى أفضل ، في منطقة مادية أصغر بكثير مقارنة بنباتات الحمأة المنشطة التقليدية. هذا يرجع في المقام الأول إلى عاملين:
القضاء على الرشيدات الثانوية: تحل الأغشية محل الصلصال الثانوية الكبيرة المكثفة للأراضي المستخدمة لفصل السائل الصلب في النباتات التقليدية.
ارتفاع تركيز الكتلة الحيوية: تعمل MBRs بتركيزات أعلى بكثير من الكتلة الحيوية النشطة (MLSS) في المفاعل الحيوي. وهذا يعني أن المزيد من العلاج البيولوجي يحدث في حجم الخزان الأصغر.
فوائد توفير الفضاء: هذه البصمة المخفضة مفيدة بشكل خاص ل:
المناطق الحضرية: حيث الأرض باهظة الثمن ونادرة.
تعديل النباتات الحالية: السماح بترقيات السعة داخل حدود الموقع الحالية.
المرافق الصناعية: حيث قد تكون الأراضي المتاحة محدودة أو مطلوبة لعمليات الإنتاج الأساسية.
تتميز أنظمة MBR بكفاءة العلاج المعززة عبر عدة معلمات.
زيادة تركيز الكتلة الحيوية: كما ذكرنا ، فإن قدرة الأغشية على الاحتفاظ بجميع الكتلة الحيوية داخل المفاعل تسمح بتركيزات MLSS عدة مرات من الأنظمة التقليدية. هذا يؤدي إلى:
معدلات رد فعل أسرع: يوجد المزيد من الكائنات الحية الدقيقة لتحطيم الملوثات لكل وحدة حجم.
تحسين مقاومة أحمال الصدمة: يمكن للسكان الميكروبيين الأكبر والأكثر قوة التعامل مع التغييرات المفاجئة في الجودة أو الكمية المؤثرة.
وقت احتباس الحمأة الأطول (SRT): تتيح الأغشية SRT طويلة جدًا ، والتي تسمح بنمو بكتيريا النترات البطيئة والكائنات الحية المتخصصة لتدهور الملوثات المعقدة ، مما يؤدي إلى تحسين الإزالة الإجمالية للمغذيات وتقليل محصول الحمأة.
انخفاض إنتاج الحمأة: بسبب SRTs الطويلة والانهيار الفعال للمواد العضوية ، تكون كمية الحمأة الزائدة الناتجة عن MBRs أقل عمومًا من عمليات الحمأة المنشطة التقليدية. هذا يترجم مباشرة إلى تكاليف معالجة الحمأة ، وزيادة المياه ، والتخلص ، والتي يمكن أن تكون نفقات تشغيلية كبيرة.
تقدم MBRS العديد من المزايا التي تسهم في تشغيل أسهل وأكثر استقرارًا.
العملية الآلية: أنظمة MBR الحديثة مؤتمتة للغاية ، مع وجود معلمات مفتاح مراقبة أنظمة التحكم المتقدمة مثل ضغط الغشاء (TMP) ، التدفق ، والأكسجين المذاب. يسمح ذلك بأداء محسّن ودورات التنظيف الآلية وقدرات المراقبة عن بُعد.
انخفاض تدخل المشغل: إن المستوى العالي من الأتمتة والاستقرار المتأصل لعملية MBR يعني أن التدخل اليدوي الأقل يوميًا مطلوب من المشغلين مقارنة بالنباتات التقليدية. على الرغم من أن المشغلين المهرة لا يزالون حاسمين للرقابة والصيانة ، فإن النظام يتعامل مع العديد من التعديلات الروتينية تلقائيًا ، مما يفرج عن الموظفين لمهام أخرى ويقلل من خطر الخطأ البشري. يؤدي التخلص من القضايا التشغيلية (مثل المناخ أو الرغوة) أيضًا إلى تبسيط الإدارة اليومية.
أدت الجودة الرائعة من النفايات السائلة التي تنتجها أنظمة MBR ، إلى جانب تصميمها المدمج وفوائدها التشغيلية ، إلى اعتمادها على نطاق واسع عبر قطاعات متنوعة. من معالجة مياه الصرف الصحي البلدية إلى العمليات الصناعية المتخصصة ومبادرات إعادة استخدام المياه الحيوية ، تثبت تقنية MBR أنها حجر الزاوية في إدارة المياه الحديثة.
التطبيق الأساسي والأكثر انتشارًا لتكنولوجيا MBR في علاج مياه الصرف الصحي المحلي.
علاج مياه الصرف الصحي المحلي: يتم تفضيل MBRs بشكل متزايد لمحطات معالجة مياه الصرف الصحي البلدية (WWTPs) ، وخاصة في المناطق الحضرية والضواحي حيث يكون توفر الأراضي محدودًا ، أو حيث توجد لوائح التفريغ الأكثر صرامة. وهي تزيل بشكل فعال المواد العضوية ، والمواد الصلبة المعلقة ، ومسببات الأمراض من مياه الصرف الصحي المنزلية والتجارية ، والتي تنتج باستمرار النفايات السائلة التي تكون أكثر نظافة من عمليات الحمأة المنشطة التقليدية. هذا يؤدي إلى انخفاض التأثير البيئي على استلام المياه.
تلبية متطلبات إعادة استخدام المياه الحضرية: مع تزايد عدد السكان وزيادة الإجهاد المائي ، تتطلع المدن في جميع أنحاء العالم إلى مياه الصرف الصحي كمورد قيِّم بدلاً من منتج النفايات. MBR Effluent ، كونها ذات جودة عالية (تعكر منخفض ، لا توجد مواد صلبة معلقة تقريبًا ، وإزالة العوامل الممرضة العالية) ، مناسبة بشكل مثالي كعلف لمزيد من عمليات المعالجة المتقدمة لتطبيقات إعادة استخدام المياه. ويشمل ذلك ، على سبيل المثال لا الحصر ، ري الحدائق العامة ، ملاعب الغولف ، والأراضي الزراعية ، وكذلك مياه العملية الصناعية وإعادة شحن طبقة المياه الجوفية.
غالبًا ما تتميز مياه الصرف الصناعية بتركيزات عالية من الملوثات المحددة ، والأحمال المتقلبة ، والتراكيب الكيميائية الصعبة. تقدم MBRS حلًا قويًا وقابل للتكيف لهذه التدفقات المعقدة.
التطبيقات في الأغذية والمشروبات ، والمستحضرات الصيدلانية ، والمنسوجات ، والصناعات الكيميائية:
الطعام والمشروبات: غالبًا ما تحتوي مياه الصرف الصحي من معالجة الأغذية والمشروبات على أحمال عضوية عالية ، دهون ، زيوت ، والشحوم (الضباب). تعامل MBRs بشكل فعال هذه الأحمال ، مما يسمح بالامتثال لحدود التفريغ أو حتى إنتاج المياه المناسبة لإعادة الاستخدام الداخلي (على سبيل المثال ، الغسيل ، تغذية الغلاية).
الأدوية: يمكن أن تحتوي مياه الصرف الصحي الأدوية على مركبات عضوية معقدة وأحيانًا مثبطة ، بالإضافة إلى مكونات صيدلانية نشطة (APIs). MBRs ، مع أوقات الاحتفاظ بالحمأة الطويلة والكتلة الحيوية المستقرة ، تكون فعالة في تحطيم هذه المركبات وإنتاج النفايات السائلة عالية الجودة ، مما يقلل من الإفراج البيئي للمواد الكيميائية القوية.
المنسوجات: غالبًا ما تكون مياه الصرف الصحي في الغالب ملونة للغاية وتحتوي على أصباغ ومواد كيميائية مختلفة. يمكن لـ MBRs إزالة الملوثات العضوية والملوثات العضوية بكفاءة ، والمساعدة في الامتثال وربما تسهيل إعادة استخدام المياه داخل عملية الصباغة أو للاستخدامات الأخرى غير القابلة للضغط.
الصناعات الكيميائية: النباتات الكيميائية تنتج تيارات مياه الصرف الصحي المتنوعة والخطورة. تتيح الطبيعة القوية لـ MBRs ، خاصة عند استخدام الأغشية البوليمرية أو السيراميكية المقاومة كيميائيًا ، لعلاج النفايات السائلة الصعبة ، مما يقلل من الحاجة إلى التخلص المكلف خارج الموقع.
إزالة الملوثات المحددة: إلى جانب إزالة المواد الصلبة العضوية والمعلقة العامة ، فإن MBRs مهارة في استهداف ملوثات محددة. تتيح قدرتهم على الحفاظ على السكان الميكروبيين المتنوعين والمركزين للغاية تدهور المركبات العضوية المتمردة والنسخة الكفاءة/إزالة النتروجين لإزالة النيتروجين ، وهو أمر بالغ الأهمية للعديد من النفايات الصناعية السائلة. عندما يتم دمجها مع العمليات الأخرى (على سبيل المثال ، الكربون المنشط المسحوق) ، يمكن لـ MBRs حتى معالجة الملوثات الناشئة مثل المواد الدقيقة.
في حين أن MBRS تعامل في المقام الأول مياه الصرف الصحي ، فإن جودتها السائلة تجعلها خطوة ممتازة قبل المعالجة للأنظمة التي تهدف إلى إنتاج مياه الشرب ، وخاصة من ضعف مصادر المياه أو لمخططات تنقية المياه المتقدمة.
MBR كمعالجة مسبقة للتناضح العكسي: عندما يكون الهدف النهائي هو إنتاج مياه ذات جودة صالحة للشرب (أو حتى أعلى ، للتطبيقات الصناعية الفائقة) ، غالبًا ما تكون التناضح العكسي (RO) هي التكنولوجيا المفضلة لإزالة الأملاح المذابة والملوثات النزرة. ومع ذلك ، فإن أغشية RO عرضة للغاية للتلوث من خلال المواد الصلبة المعلقة ، والمواد العضوية ، والكائنات الحية الدقيقة. يعمل MBR Effluent ، الذي كان خاليًا من هذه السلاحات ، بمثابة تغذية مثالية لأنظمة RO. يمتد مزيج MBR-RO بشكل كبير عمر أغشية RO ، ويقلل من تردد التنظيف ، ويقلل من التكاليف التشغيلية الإجمالية ، مما يجعل تنقية المياه المتقدمة أكثر قابلية للاقتصاد.
إنتاج مياه شرب عالية الجودة: في مخططات إعادة الاستخدام غير المباشرة (IPR) أو مخططات إعادة استخدام الشرب المباشر (DPR) ، تكون أنظمة MBR-RO ، التي تليها عمليات الأكسدة المتقدمة (AOP) ، في طليعة إنتاج المياه التي تلبي أو تتجاوز معايير مياه الشرب الصارمة. هذا يسمح للمجتمعات بزيادة إمدادات مياه الشرب الخاصة بها باستخدام مياه الصرف الصحي المعالجة ، مما يساهم بشكل كبير في أمن المياه.
إن قدرة MBRs على إنتاج النفايات السائلة عالية الجودة والمطهورة تضعها مباشرة كتقنية رئيسية لمختلف تطبيقات إعادة استخدام المياه وإعادة التدوير ، مما يقلل من الاعتماد على مصادر المياه العذبة.
الري: يستخدم MBR Effluent على نطاق واسع للري غير المقيد للمحاصيل الزراعية ، وملاعب الغولف ، والمناظر الطبيعية العامة ، والمناطق السكنية. تقلل عدد المواد الصلبة المعلقة المنخفضة وعدد العوامل الممرضة من المخاطر الصحية ومنع انسداد أنظمة الري.
التبريد الصناعي: تتطلب العديد من الصناعات كميات كبيرة من الماء لأبراج التبريد وتبريد العمليات. يمكن أن تعوض المياه المعالجة MBR بشكل كبير الطلب على مياه المكياج الطازجة ، مما يقلل من التكاليف التشغيلية والتأثير البيئي. إن إمكانات القاذورات المنخفضة لـ MBR Effluent مفيدة بشكل خاص لمعدات التبادل الحراري.
إعادة الاستخدام غير المباشر للشرب: يتضمن ذلك إدخال مياه الصرف الصحي عالية المعالجة في عازلة بيئية ، مثل طبقة المياه الجوفية للمياه الجوفية أو خزان المياه السطحية ، قبل استخلاصها ومعالجتها بشكل أكبر من قبل محطة مياه الشرب. تعد أنظمة MBR مكونًا مهمًا في نهج Multi Barrier لمثل هذه المخططات ، مما يضمن جودة المياه التي تدخل المخزن المؤقت البيئي. يقلل MBR عالي الجودة من المخاطر على البيئة وإمدادات مياه الشرب المستقبلية.
في حين أن تقنية MBR تقدم فوائد كبيرة ، فإنها لا تخلو من تحدياتها. يعد فهم هذه القيود أمرًا بالغ الأهمية لتصميم أنظمة MBR وتشغيلها وصيانتها.
لا يزال قاذورات الغشاء هو التحدي التشغيلي الأكثر أهمية في أنظمة MBR. ويشير إلى تراكم المواد المختلفة على سطح الغشاء أو داخل مسامه ، مما يؤدي إلى انخفاض في التدفق المتخلل وزيادة في ضغط الغشاء (TMP).
أنواع القاذورات (العضوية ، غير العضوية ، البيولوجية):
القاذورات العضوية: ناتج عن ترسب وامتصاص المركبات العضوية القابلة للذوبان (مثل البروتينات والسكريات والمواد الدبالية والدهون والزيوت والشحوم - الضباب) من مياه الصرف على سطح الغشاء وفي مسامه. تشكل هذه المواد اللاصقة "طبقة كعكة" أو مسام كتلة ، مما يزيد بشكل كبير من المقاومة الهيدروليكية.
القاذورات غير العضوية (التحجيم): يحدث عندما تتجاوز الأملاح غير العضوية المذابة (على سبيل المثال ، كربونات الكالسيوم ، هيدروكسيد المغنيسيوم ، السيليكا ، وترسبات الحديد) حدود قابلية الذوبان وتترسب مباشرة على سطح الغشاء. هذا يتشكل صعبة ، طبقات بلورية يصعب إزالتها.
القاذورات البيولوجية (الوقود الحيوي): ينطوي على نمو الكائنات الحية الدقيقة (البكتيريا ، الفطريات ، الطحالب) على سطح الغشاء ، وتشكيل الأغشية الحيوية النحيفة. هذه الأغشية الحيوية لا تضيف فقط إلى المقاومة الهيدروليكية ولكن يمكن أيضًا أن تفرز المواد البوليمرية خارج الخلية (EPS) التي تعزز القاذورات العضوية ومقاومة للغاية للإزالة.
القاذورات الغروية: نتائج تراكم الجزيئات الدقيقة غير القابلة للاستقرار (على سبيل المثال ، الطين ، الطمي ، الهيدروكسيدات المعدنية) التي تودع على سطح الغشاء أو النزل في مسامه.
العوامل التي تؤثر على القاذورات: القاذورات هي ظاهرة معقدة تتأثر بالعديد من العوامل:
خصائص مياه الصرف الصحي: يمكن أن تؤدي التركيزات العالية من المواد الصلبة المعلقة ، والمواد العضوية ، والمواد المغذية ، والأيونات غير العضوية المحددة في التأثير إلى تفاقم القاذورات.
الظروف التشغيلية: يمكن لمعدلات التدفق المرتفعة ، وتهوية غير كافية (للتجوب في MBRs المغمورة) ، وأوقات الاحتفاظ الهيدروليكية القصيرة (HRT) ، وخصائص الخمور المختلطة غير المستقرة (على سبيل المثال ، تقلبات الأس الهيدروجيني ، قابلية مرشح الحمأة الضعيفة) تسريع القطع.
خصائص الغشاء: يمكن أن تؤثر المادة (مسعور/مسعور) ، وحجم المسام ، وشحنة السطح ، وخشونة الغشاء نفسه ، على قابليتها للتلوث.
على الرغم من الفوائد طويلة الأجل ، يمكن أن تكون رأس المال الأولي والتكاليف التشغيلية المستمرة لأنظمة MBR أعلى من طرق العلاج التقليدية.
تكاليف الاستثمار الأولية: تتضمن أنظمة MBR عادةً نفقات رأسمالية أولية أعلى مقارنة بمصانع الحمأة المنشطة التقليدية ، ويرجع ذلك بشكل أساسي إلى:
تكلفة وحدة الغشاء: الأغشية نفسها هي مكون مهم من التكلفة الرأسمالية.
معدات متخصصة: تتطلب MBRs مضخات متخصصة ، ومنبذات للتجوب في الغشاء ، وأنظمة التحكم المتقدمة ، مما يضيف إلى الاستثمار الأولي.
متطلبات ما قبل المعالجة: يمكن أن تزيد الحاجة إلى الفحص الدقيق وأحيانًا خطوات ما قبل المعالجة لحماية الأغشية من التكاليف المقدمة.
ومع ذلك ، من المهم أن نلاحظ أن البصمة المنخفضة يمكن أن تعوض في بعض الأحيان تكاليف اكتساب الأراضي في المناطق المكتظة بالسكان.
التكاليف التشغيلية (الطاقة ، المواد الكيميائية):
استهلاك الطاقة: تعتبر MBRs عمومًا أكثر كثافة في مجال الطاقة من الأنظمة التقليدية ، حيث تكون التهوية (سواء للنشاط البيولوجي والتجوب في الغشاء) أكبر مستهلك للطاقة ، وغالبًا ما يمثل 50-70 ٪ من إجمالي الطلب على الطاقة. يتخلل الضخ أيضا في استخدام الطاقة.
التكاليف الكيميائية: في حين أن MBRs تقلل من إنتاج الحمأة ، فإنها تتحمل تكاليف للمواد الكيميائية المستخدمة في تنظيف الغشاء (على سبيل المثال ، الكلور ، الأحماض ، القلويات) وأحيانًا لإزالة الفوسفور الكيميائي أو تعديل الأس الهيدروجيني.
استبدال الغشاء: الأغشية لها عمر محدود (عادة من 5 إلى 10 سنوات ، اعتمادًا على التشغيل) ، ويمثل استبدالها الدوري مصاريف تشغيلية متكررة كبيرة.
يعد الحفاظ على السلامة المادية للأغشية أمرًا بالغ الأهمية لضمان جودة النفايات السائلة.
إمكانية تلف الغشاء: يمكن أن تكون الأغشية ، وخاصة الألياف المجوفة ، عرضة للأضرار الجسدية من:
جزيئات جلخ: عدم كفاية المعالجة المسبقة مما يؤدي إلى وجود جزيئات حادة أو جلخ في الخمور المختلطة.
الإجهاد الميكانيكي المفرط: يمكن أن تؤدي ضغوط الشفط العالية ، أو تجوب الهواء العدواني ، أو التعامل غير السليم أثناء التثبيت أو الصيانة إلى كسر الألياف أو تمزيق ورقة.
التدهور الكيميائي: إن التعرض للمواد الكيميائية للتنظيف العدوانية أو تركيزات عالية من المواد المؤكسدة على مدار فترات طويلة يمكن أن يؤدي إلى تحطيم المواد الغشائية.
المراقبة والصيانة: للتخفيف من مخاطر تلف الغشاء وضمان جودة التدفق السائلة ، تعد بروتوكولات الرصد والصيانة الصارمة ضرورية:
المراقبة عبر الإنترنت: يمكن أن توفر المراقبة المستمرة للتعكر المتخلل ، وضغط الغشاء (TMP) ، والتدفق مؤشرات فورية على الانتهاك في سلامة الغشاء. زيادة مفاجئة في التعكر المتخلل هي العلم الأحمر.
اختبار النزاهة: يتم إجراء اختبارات النزاهة العادية ، مثل اختبارات تسوس الضغط (PDT) أو اختبارات نقطة الفقاعة ، للكشف عن تسربات صغيرة أو كسر الألياف قبل أن تؤثر بشكل كبير على جودة النفايات السائلة. تتضمن هذه الاختبارات الضغط على وحدة الغشاء بالهواء والمراقبة لإسقاط الضغط ، مما يشير إلى تسرب.
عمليات التفتيش البصرية: يمكن أن تساعد عمليات التفتيش المرئية الدورية للوحدات الغشائية في تحديد أي علامات مرئية للتلف أو القاذورات المفرطة.
إصلاح/استبدال: يجب إصلاح الألياف أو الوحدات التالفة على الفور (على سبيل المثال ، عن طريق توصيل الألياف المكسورة) أو استبدالها للحفاظ على أداء النظام وجودة النفايات السائلة.
تعد الصيانة الفعالة والتنظيف في الوقت المناسب أمرًا بالغ الأهمية للأداء المستمر وطول العمر والبقاء الاقتصادي لأغشية MBR. بدون نظام تنظيف صارم ، فإن قاذورات الغشاء ستجعل النظام غير قابل للعمل بسرعة.
تشكل المراقبة اليومية والأسبوعية الاستباقية والتدابير الفيزيائية البسيطة العمود الفقري لصيانة MBR.
مراقبة TMP والتدفق: تعد المراقبة المستمرة لضغط الغشاء (TMP) وتدفق المتخلل أهم مؤشر تشغيلي لأنظمة MBR.
اتجاه TMP: في ظل العملية العادية ، ستزداد TMP تدريجياً مع تراكم طبقة كريهة خفيفة قابلة للانعكاس. تشير الزيادة الحادة أو المفاجئة في TMP إلى قاذورات سريعة ، مما يشير إلى أن هناك حاجة إلى تنظيف أكثر كثافة أو استكشاف الأخطاء وإصلاحها.
اتجاه التدفق: الحفاظ على تدفق مستقر هو المفتاح. انخفاض في التدفق في TMP ثابت ، أو عدم القدرة على الحفاظ على التدفق المستهدف ، يشير أيضًا إلى التقاط الحاجة إلى العمل.
يستخدم المشغلون هذه الاتجاهات لجدولة دورات التنظيف وتقييم فعاليتها. تتيح TRANDENG DATA التاريخية الصيانة التنبؤية وتحسين ترددات التنظيف.
عمليات التفتيش البصرية: الشيكات البصرية العادية من وحدات الغشاء والمفاعل الحيوي ضرورية. وهذا يشمل:
توزيع التنقل الجوي: التأكد من أن ناشرات الهواء الموجودة أسفل الأغشية توفر تجوبًا موحدًا وقويًا للهواء لإزاحة السلاح بشكل فعال من سطح الغشاء. يمكن أن يؤدي الناشرون المحظورون إلى قاذورات محلية.
سطح الغشاء: تبحث عن تراكم الحمأة المرئية أو النمو الحيوي أو علامات الأضرار المادية على ألياف الغشاء أو الأوراق.
صحة المفاعل الحيوي: مراقبة الخمور المختلطة لعلامات الرغوة أو الناخب أو اللون غير العادي ، والتي يمكن أن تشير إلى عملية بيولوجية غير صحية تؤثر على أداء الغشاء.
تحسين التهوية: إلى جانب مجرد تجوب ، يجب تحسين التهوية لكل من النشاط البيولوجي (توفير الأكسجين للكائنات الحية الدقيقة) وتنظيف الغشاء. يمنع معدل تدفق الهواء المناسب وتوزيعه من تكوين طبقة كعكة كثيفة لا رجعة فيها على سطح الغشاء ، مما يضمن التراجع المستمر للجزيئات المرفقة بشكل فضفاض.
عادة ما يتم تصنيف طرق تنظيف MBR من خلال شدتها وتواترها ، بدءًا من التنظيف الفيزيائي الروتيني إلى التدخلات الكيميائية الأكثر عدوانية.
غسل الخلايا العكسية (أو الخلفية):
وصف: هذه هي طريقة التنظيف الأكثر شيوعًا والأقل عدوانية. إنه ينطوي على عكس تدفق التخلل لفترة وجيزة من خلال الغشاء ، مما دفع السلاح المتراكم من سطح الغشاء والعودة إلى الخمور المختلطة. بالنسبة إلى MBRs المغمورة ، يتضمن ذلك غالبًا تطبيق ضغط إيجابي طفيف من الماء النظيف المتخلل (أو في بعض الأحيان النفايات السائلة) من الداخل (الجانب المتخلل) إلى الجزء الخارجي (الخمور المختلط) للغشاء. عادة ما يستمر تجوب الهواء أثناء غسل العرقلة للمساعدة في التزايد.
التردد والفعالية: يتم تنفيذ الغسيل العكسي بشكل متكرر ، وغالبًا ما يكون كل 10-20 دقيقة لمدة 30-60 ثانية. إنه فعال للغاية في إزالة المواد الخشبية الفضفاضة القابلة للانعكاس (مثل الغشاء الديناميكي أو الجزيئات الممتصة بخفة) والحفاظ على تدفق مستقر نسبيًا أثناء التشغيل العادي. يعتبر طريقة تنظيف مادية.
غسل الخلايا العكسية المعززة كيميائيا (CEB):
وصف: CEB هي طريقة تنظيف مادية أكثر كثافة حيث تتم إضافة تركيز منخفض من المواد الكيميائية للتنظيف إلى مياه الغسيل العكسي. يتم نبض المحلول الكيميائي من خلال الغشاء أو يُسمح له بالانغماس لفترة قصيرة قبل أن يتم غسله. هذا يجمع بين الإزالة الفيزيائية للغسل العكسي والعمل الكيميائي المتمثل في إذابة أو تشتيت السلطات.
استخدام المواد الكيميائية لتحسين غسل العرقلة: يستخدم CEB عادة الأكسدة مثل hypochlorite الصوديوم (NACLO) للفلور العضوي والبيولوجي ، أو الأحماض (مثل حمض الستريك) للتوسع غير العضوي. التركيز الكيميائي أقل من التنظيف الكيميائي الكامل ، ووقت التلامس أقصر.
التردد والفعالية: يتم تنفيذ CEBs بشكل متكرر أقل من الغسيل العكسي القياسي ، وعادة ما يكون يوميًا مرة واحدة أسبوعيًا ، اعتمادًا على معدلات القاذورات. فهي فعالة في إزالة أكثر ثباتًا ، ومع ذلك لا تزال قابلة للعكس إلى حد كبير ، وتساعد على تأخير الحاجة إلى التنظيفات الكيميائية الكاملة.
التنظيف الكيميائي (Clean-in-Onge-CIP):
وصف: CIP هي طريقة تنظيف أكثر عدوانية وأقل تواتراً مصممة لاستعادة نفاذية الغشاء عندما لم تعد الغسيل الخلفي الفيزيائي والكيميائي كافيًا. يتضمن عزل وحدة أو بنك غشاء ، واستنزاف الخمور المختلطة ، ثم إعادة تدوير حلول التنظيف الكيميائي المركّز عبر الوحدة لفترات ممتدة (ساعات إلى ليلة وضحاها).
أنواع عوامل التنظيف (الأحماض ، القلويات ، المواد المؤكسدة):
منظفات القلوية (على سبيل المثال ، hypochlorite الصوديوم - naclo ، هيدروكسيد الصوديوم - هيدروكسيد الصوديوم): فعالة للغاية في إذابة وتشتيت السلطات العضوية (البروتينات ، السكريات ، المواد الدبالية) والأفلام البيولوجية. يعمل Naclo أيضًا كمطهر.
المنظفات الحمضية (على سبيل المثال ، حمض الستريك ، حمض الأكساليك ، حمض الهيدروكلوريك - حمض الهيدروكلوريك): يستخدم في المقام الأول لحل الأكياس غير العضوية (على سبيل المثال ، كربونات الكالسيوم ، هيدروكسيد المغنيسيوم ، رواسب الحديد).
عمال النظافة المتخصصين الآخرين: اعتمادًا على تكوين الفخار المحدد ، يمكن استخدام مواد كيميائية أخرى مثل الإنزيمات (بالنسبة للمركبات العضوية المحددة) ، أو السطحي ، أو المستحضرات الملكية.
بروتوكولات التنظيف: يتضمن CIP عادة سلسلة من الخطوات:
العزلة والتصريف: يتم أخذ وحدة الغشاء في وضع عدم الاتصال بالإنترنت واستنزاف الخمور المختلطة.
الشطف: شطف مع تتخلل لإزالة المواد الصلبة فضفاضة.
نقع/إعادة تدوير كيميائية: يتم إدخال محلول التنظيف المناسب (الحمض أو القلوية ، في كثير من الأحيان بالتتابع) وإما أن يسمح له بالانغماس أو إعادة تدويره بشكل مستمر من خلال وحدة الغشاء لمدة محددة ودرجة حرارة (غالبًا ما يتم رفعها لتعزيز التنظيف).
الشطف: يعد الشطف الشامل بالماء النظيفة أمرًا بالغ الأهمية بعد التنظيف الكيميائي لإزالة جميع المخلفات الكيميائية.
العودة إلى الخدمة: يتم إرجاع الوحدة النمطية إلى الخدمة ، وغالبًا ما تكون مرحلة بدء مراقبة.
التردد والفعالية: يتم تنفيذ CIPs بشكل أقل بكثير ، عادة مرة واحدة في الشهر كل بضعة أشهر ، أو كما تمليها اتجاه TMP الذي يصل إلى عتبة محددة مسبقًا. فهي فعالة للغاية في استعادة جزء كبير من نفاذية الغشاء الأصلية ، مما يزيل المواد العنيدة التي لا رجعة فيها والتي تتراكم مع مرور الوقت.
التنظيف في وضع عدم الاتصال (التنظيف في مكان-شرطي): في بعض السيناريوهات القذرة الشديدة ، أو للتنظيف العميق الدوري ، يمكن إزالة وحدات الغشاء من الخزان وغارقة أو تنظيفها في خزان تنظيف مخصص خارج الموقع. هذا يسمح بمواد كيميائية أكثر عدوانية ، ودرجات حرارة أعلى ، أو أوقات نقث أطول ، ويمكن أن تكون فعالة بشكل خاص للوحدات النمطية التي تعثرت بشدة.
في حين أن المزايا النظرية والآليات التشغيلية لتكنولوجيا MBR مقنعة ، من الأفضل توضيح تأثيرها الحقيقي من خلال تطبيقات العالم الحقيقي الناجحة. تسلط دراسات الحالة هذه الضوء على تنوع وفعالية MBRs عبر المقاييس والتطبيقات المختلفة ، مما يوفر رؤى قيمة في أدائها والدروس المستفادة.
هنا ، سنستكشف بعض الأمثلة الافتراضية التي تمثل تطبيقات MBR شائعة وهامة. عندما تكتب مقالتك الفعلية ، ستحتاج إلى العثور على دراسات حالة محددة ومتناوعة مع بيانات ملموسة.
مثال 1: معالجة مياه الصرف الصحي في المناطق الحضرية لإعادة استخدام المياه
الموقع/المشروع: تخيل "مشروع استعادة Aquacity" في مدينة ساحلية كثيفة السكان (على سبيل المثال ، في مكان ما يعاني من ندرة المياه ، مثل برشلونة ، سنغافورة ، أو أجزاء من كاليفورنيا).
تم تناول المشكلة: واجهت المدينة زيادة الطلب على المياه ، وتناقص موارد المياه العذبة ، وحدود التفريغ الصارمة لمحطة معالجة مياه الصرف الصحي التقليدية (WWTP). كان المصنع الحالي يقترب أيضًا من قدرته واحتلت الأراضي الحضرية القيمة.
حل MBR: تم إنشاء منشأة MBR جديدة مركزية ، مصممة لعلاج 50000 متر مكعب/يوم (حوالي 13.2 ملغ) من مياه الصرف الصحي البلدية. استخدم النظام أغشية البوليمرية المغمورة (PVDF). ثم تم علاج النفايات السائلة عالية الجودة عالي الجودة من خلال تطهير الأشعة فوق البنفسجية وجزء صغير عن طريق التناضح العكسي لمياه العملية الصناعية وإعادة الاستخدام غير المباشر للشرب.
بيانات الأداء:
جودة النفايات السائلة: حقق باستمرار TSS <1 ملغ/لتر ، BOD <3 ملغ/لتر ، النيتروجين الكلي <5 ملغ/لتر ، وإزالة كولوبورات البراز تقريبًا. التعكر عادة أقل من 0.1 NTU.
الحد من البصمة: استبدل النظام التقليدي 3 أضعاف حجمه ، مما يحرر من الأراضي الكبيرة للاستخدام العام.
إعادة استخدام المياه: مكّن المدينة من تعويض 30 ٪ من الطلب على المياه غير القابلة للضغط والمساهمة في إعادة شحن طبقة المياه الجوفية ، وتعزيز الأمن المائي.
الوجبات الرئيسية: يوضح قدرة MBR على التعامل مع التدفقات البلدية الكبيرة مع توفير النفايات السائلة عالية الجودة مناسبة لإعادة الاستخدام المتقدم ، مع فوائد كبيرة لتوفير الفضاء في البيئات الحضرية.
مثال 2: معالجة مياه الصرف الصناعية في نبات معالجة الأغذية
الموقع/المشروع: "مرفق معالجة Greenfoods" في منطقة ريفية مع لوائح التصريف المحلية الصارمة (على سبيل المثال ، مزرعة الألبان أو محطة المشروبات في هولندا ، والمعروفة بالمعايير البيئية العالية).
تم تناول المشكلة: ولدت مصنع معالجة الأغذية مياه الصرف الصحي عالي القوة مع الأحمال العضوية المتقلبة (عالية BOD/COD ، والدهون ، والزيوت ، والشحوم) ومواجهة رسوم التصريف المتصاعدة وانتهاكات التصاريح المحتملة. كانت هناك أيضًا رغبة في تقليل استهلاك المياه العذبة.
حل MBR: تم تثبيت نظام MBR خارجي (SideStream) مع الأغشية الأنبوبية الخزفية لعلاج 1000 متر مكعب في اليوم (حوالي 0.26 ملغ) من مياه الصرف الصحي. كان اختيار الأغشية الخزفية مدفوعًا بإمكانية تنظيف درجات الحرارة العالية والأداء القوي ضد المواد الصوتية الصناعية الصعبة. تم إعادة استخدام المياه المعالجة لتطبيقات التبريد والغسل غير الملامسة.
بيانات الأداء:
إزالة الملوثات: تم تحقيقه> 98 ٪ من إزالة BOD ،> 95 ٪ إزالة COD ، والضباب المدار بشكل فعال ، وتلبية جميع حدود التفريغ المحلية.
إعادة تدوير المياه: مكّن إعادة تدوير ما يقرب من 70 ٪ من مياه الصرف الصحي المعالجة ، مما يقلل بشكل كبير من تناول المياه العذبة وحجم التفريغ.
المتانة: أظهرت المرونة في أحمال الصدمة العضوية والتنظيف الفعال للسلالات الصناعية المحددة.
الوجبات الرئيسية: يوضح أداء MBR القوي في الأماكن الصناعية الصعبة ، وخاصة مع الأغشية الخزفية ، مما يسهل إعادة استخدام وامتثال كبير للمياه.
مثال 3: معالجة مياه الصرف في المجتمع عن بعد
الموقع/المشروع: "Mountain View Eco-Resort" في منطقة بيئية حساسة (على سبيل المثال ، حديقة وطنية أو وجهة سياحية عن بعد).
تم تناول المشكلة: احتاج المنتجع إلى حل معالجة مياه الصرف الصحي المدمجة والموثوقة التي أنتجت النفايات السائلة النظيف بشكل استثنائي لحماية البيئة المحلية البكر وله في الموقع. كانت الأنظمة التقليدية كبيرة جدًا ومعقدة للعمل عن بُعد.
حل MBR: تم تثبيت نظام MBR مضغوط ومغمر (200 متر مكعب/يوم ، حوالي 0.05 ملغ). كانت أدوات التحكم الآلية والحد الأدنى البصمة مثالية للموقع البعيد.
بيانات الأداء:
جودة النفايات السائلة: أنتجت النفايات السائلة المناسبة للتفريغ المباشر إلى المياه الحساسة والري غير المقيد ، وتلبية باستمرار حدود مغذية وممرضات منخفضة للغاية.
البساطة التشغيلية: تقلل دورات المراقبة عن بُعد ودورات التنظيف الآلية من الحاجة إلى وجود مشغل ثابت في الموقع.
حماية البيئة: لا يضمن أي تأثير ضار على النظام البيئي المحلي.
الوجبات الرئيسية: يسلط الضوء على مدى ملاءمة MBR للتطبيقات اللامركزية ، والمواقع البعيدة ، والبيئات الحساسة بسبب طبيعتها المدمجة ، وجودة النفايات السائلة العالية ، والاستقرار التشغيلي.
يوفر تحليل تطبيقات MBR السابقة رؤى مهمة للمشاريع المستقبلية ، والمساعدة في تجنب المخاطر الشائعة وتحسين الأداء.
المزالق الشائعة وكيفية تجنبها:
عدم كفاية المعالجة المسبقة: هذا هو السبب الأكثر شيوعا للقضايا التشغيلية MBR وتلف الأغشية. تشمل الحلول فحصًا قويًا قويًا (1-3 مم أو أقل) ، وإزالة الحصى الفعالة ، وأحيانًا يذوب تعويم الهواء (DAF) لأحمال الضباب العالية.
عدم وجود تصميم مناسب للتحكم في القاذورات: لا يمكن أن يؤدي عدم حساب خصائص مياه الصرف الصحي المحددة أو التصميم غير الكافي للتنقل في الهواء إلى قاذورات سريعة ولا رجعة فيها. تجنب هذا يتطلب اختبارًا تجريبيًا شاملاً ومهندسي تصميم MBR ذوي الخبرة.
تدريب المشغل غير كاف: MBRs هي أنظمة متطورة. يحتاج المشغلون إلى تدريب شامل على الضوابط الآلية ، وبروتوكولات تنظيف الأغشية ، واختبار النزاهة ، واستكشاف الأخطاء وإصلاحها.
التقليل من تكاليف الطاقة: على الرغم من أنها مضغوطة ، يمكن أن تكون MBRs كثيفة الطاقة ، ويرجع ذلك بشكل أساسي إلى التهوية. يعد التصميم الدقيق لكفاءة الطاقة (على سبيل المثال ، تجوب الهواء المحسّن ، المنفخات الفعالة) أمرًا بالغ الأهمية.
استراتيجية التنظيف الكيميائي الضعيف: يمكن أن يؤدي استخدام المواد الكيميائية الخاطئة ، أو التركيزات غير الصحيحة ، أو أوقات النقع غير الكافية إلى التنظيف غير الفعال أو حتى تلف الغشاء. إن اتباع نهج منهجي للتنظيف الكيميائي ، الذي يسترشد به الموردين للأغشية غالبًا ما يكون أمرًا حيويًا.
أفضل الممارسات لتشغيل MBR:
الإدارة الاستباقية للتلوث: تنفيذ الغسيل العكسي العادي و CEBS بناءً على اتجاهات TMP. لا تنتظر قاذورات شديدة لأداء CIP.
ما قبل المعالجة المتسقة: تأكد من تنظيف الشاشات وصيانتها بانتظام ، ويتم تحسين أنظمة إزالة الحصى.
الحفاظ على البيولوجيا المستقرة: مراقبة المعلمات البيولوجية الرئيسية (على سبيل المثال ، MLSS ، الأكسجين الذائبة ، الرقم الهيدروجيني) لضمان مجتمع ميكروبي صحي ومستقر ، وهو أمر بالغ الأهمية للأداء الكلي وتقليل القاذورات.
اختبار النزاهة المنتظم: إجراء بشكل روتيني إجراء اختبارات انحلال الضغط أو اختبارات نقطة الفقاعة للكشف عن انتهاكات الغشاء مبكراً ، وحماية جودة النفايات السائلة.
تحسين التهوية: تأكد من أن نظف الهواء كافي وتوزيعه بالتساوي للحفاظ على نظافة الأغشية دون استهلاك الطاقة المفرط.
تسجيل بيانات شامل: جمع وتحليل البيانات التشغيلية (TMP ، التدفق ، ترددات التنظيف ، الاستخدام الكيميائي) لتحديد الاتجاهات ، تحسين العمليات ، والتنبؤ باحتياجات الصيانة.
إرشادات الشركة المصنعة والدعم: الالتزام بشكل وثيق بإرشادات تشغيلية وتنظيف الشركة المصنعة للأغشية ، والاستفادة من دعمها الفني.
+86-571-88647609
+ 86-15267462807
