أغشية MBR: الأنواع والمواد والتطبيقات والمزايا

المفاعلات الحيوية الغشائية (MBRs) هي نوع من أنظمة معالجة مياه الصرف الصحي التي تجمع بين المعالجة البيولوجية والترشيح الغشائي. يتم استخدام MBRs بشكل متزايد لمجموعة متنوعة من التطبيقات، بما في ذلك معالجة مياه الصرف الصحي البلدية، ومعالجة مياه الصرف الصناعي، وإعادة استخدام المياه.

أنواع ومواد غشاء MBR

تعد أغشية MBR المكون الرئيسي لأنظمة MBR. إنهم مسؤولون عن فصل المياه المعالجة عن السائل المختلط في عملية MBR. هناك نوعان رئيسيان من أغشية MBR:

الأغشية العضوية: هذا هو النوع الأكثر شيوعًا من غشاء MBR. وهي مصنوعة من البوليمرات مثل فلوريد البولي فينيلدين (PVDF)، والبولي بروبيلين (PP)، والبولي سلفون (PSf). الأغشية العضوية منخفضة التكلفة نسبيًا ولها أداء جيد.

الأغشية غير العضوية: هذه الأغشية مصنوعة من مواد مثل السيراميك والمعادن. الأغشية غير العضوية أغلى من الأغشية العضوية، لكنها أكثر متانة ولها عمر أطول.

أنواع أغشية MBR العضوية

فلوريد البولي فينيلدين (PVDF): يعد PVDF خيارًا شائعًا لأغشية MBR بسبب مقاومته الكيميائية الممتازة، ونقائه العالي، وقوته الحرارية والميكانيكية، وخصائص العزل الكهربائي الجيدة. وهو عبارة عن بوليمر فلورو لدن بالحرارة عالي الأداء، مما يعني أنه عبارة عن بلاستيك يتكون من مونومرات الفلور.

مادة البولي بروبيلين (PP): يعد PP خيارًا آخر فعال من حيث التكلفة مع مقاومة كيميائية جيدة. وهو بوليمر لدن بالحرارة يستخدم في مجموعة متنوعة من التطبيقات، بما في ذلك التعبئة والتغليف والمنسوجات وقطع غيار السيارات.

Polysulfone (PSf): يوفر PSf أداءً جيدًا ومتانة، ولكنه قد يكون أكثر تكلفة من PVDF. وهو عبارة عن بوليمر لدن بالحرارة يستخدم في مجموعة متنوعة من التطبيقات، بما في ذلك الأجهزة الطبية وتغليف المواد الغذائية والمشروبات وأغشية تنقية المياه.

أنواع أغشية MBR غير العضوية

الأغشية الخزفية: الأغشية الخزفية مصنوعة من مواد مثل الألومينا والزركونيا والتيتانيا. إنها متينة للغاية ومقاومة للمواد الكيميائية، ولكنها أيضًا أغلى أنواع أغشية MBR.

الأغشية المعدنية: الأغشية المعدنية مصنوعة من مواد مثل الفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم. كما أنها متينة للغاية ومقاومة للمواد الكيميائية، ولكنها أكثر تكلفة من الأغشية الخزفية.

تكوين عملية MBR

تتكون أنظمة MBR عادةً من المكونات التالية:

خزان الغشاء: خزان الغشاء هو المكان الذي توجد فيه أغشية MBR.

خزان الخمور المختلطة: خزان الخمور المختلطة هو المكان الذي تتم فيه عملية المعالجة البيولوجية.

مضخة إرجاع الحمأة: يتم استخدام مضخة إرجاع الحمأة لإعادة الحمأة من خزان الغشاء إلى خزان السائل المختلط.

المضخة المتخللة: يتم استخدام المضخة المتخللة لضخ المياه المعالجة من خزان الغشاء.

تطبيقات إم بي آر

يتم استخدام MBRs لمجموعة متنوعة من التطبيقات، بما في ذلك:

معالجة مياه الصرف الصحي البلدية: يمكن استخدام MBRs لمعالجة مياه الصرف الصحي البلدية لإنتاج مياه الصرف الصحي عالية الجودة التي يمكن تصريفها في البيئة أو إعادة استخدامها.

معالجة مياه الصرف الصناعي: يمكن استخدام MBRs لمعالجة مياه الصرف الصناعي من مجموعة متنوعة من الصناعات، بما في ذلك الأغذية والمشروبات والمنسوجات والكيماويات.

إعادة استخدام المياه: يمكن استخدام MBRs لإنتاج مياه عالية الجودة يمكن إعادة استخدامها لمجموعة متنوعة من الأغراض، مثل الري، وتنظيف المراحيض، والتبريد الصناعي.

مزايا MBRs

تقدم MBRs عددًا من المزايا مقارنة بأنظمة معالجة مياه الصرف الصحي التقليدية، بما في ذلك:

مياه الصرف الصحي عالية الجودة: تنتج محطات MBR مياهًا سائلة عالية الجودة يمكن تصريفها في البيئة أو إعادة استخدامها.

مساحة صغيرة: تتميز أجهزة MBR بمساحة صغيرة، مما يجعلها مثالية للاستخدام في المناطق ذات المساحة المحدودة.

استهلاك منخفض للطاقة: تتمتع MBRs باستهلاك منخفض للطاقة، مما يجعلها خيارًا موفرًا للطاقة لمعالجة مياه الصرف الصحي.

عملية سهلة: تتميز MBRs بسهولة التشغيل والصيانة.

تكوينات غشاء MBR

تتوفر أغشية MBR في مجموعة متنوعة من التكوينات، بما في ذلك:

أغشية الألياف المجوفة: هذا هو النوع الأكثر شيوعًا لتكوين غشاء MBR. وهي مكونة من حزمة من الألياف المجوفة المغلقة من أحد طرفيها. تتدفق مياه الصرف الصحي عبر داخل الألياف، ويتم جمع المياه المعالجة من خارج الألياف.

الأغشية المسطحة: تتكون هذه الأغشية من صفائح مسطحة من المواد. تتدفق مياه الصرف الصحي عبر سطح الأغشية، ويتم جمع المياه المعالجة من الجانب الآخر من الأغشية.

أغشية الجرح الحلزونية: تتكون هذه الأغشية من تكوين جرح حلزوني. تتدفق مياه الصرف الصحي بين طبقتين من المواد الغشائية، ويتم جمع المياه المعالجة من القناة المتخللة.

أحجام مسام غشاء MBR

تتوفر أغشية MBR مع مجموعة متنوعة من أحجام المسام، بما في ذلك:

الترشيح الدقيق (MF): تحتوي أغشية MF على حجم مسام يتراوح عادةً بين 0.1 إلى 10 ميكرومتر. وهي فعالة في إزالة المواد الصلبة العالقة وبعض البكتيريا، ولكنها قد لا تكون مناسبة لجميع التطبيقات التي تتطلب جودة عالية من النفايات السائلة.

الترشيح الفائق (UF): أغشية UF، شائعة الاستخدام في تطبيقات MBR، لها حجم مسام أكثر إحكامًا يتراوح من 0.01 إلى 0.1 ميكرومتر. لا يمكنها إزالة المواد الصلبة العالقة والبكتيريا فحسب، بل يمكنها أيضًا إزالة الجزيئات الكبيرة والفيروسات والغرويات، مما يؤدي إلى الحصول على مياه صرف ذات جودة أعلى مناسبة لإعادة الاستخدام أو التفريغ مع لوائح أكثر صرامة.

مزايا أغشية MBR السيراميكية

كما ذكرنا سابقًا، الأغشية الخزفية هي نوع من أغشية MBR غير العضوية المعروفة بما يلي:

متانة عالية ومقاومة للمواد الكيميائية: يمكنها تحمل البيئات القاسية مع نطاق واسع من الأس الهيدروجيني (الأس الهيدروجيني 0-14)، والضغط العالي (حتى 10 ميجاباسكال)، ودرجات الحرارة المرتفعة (حتى 350 درجة مئوية). وهذا يجعلها مناسبة لمعالجة مياه الصرف الصناعي عالية التركيز التي تحتوي على مواد كيميائية قوية.

التدفق العالي وانخفاض استهلاك الطاقة: غالبًا ما تظهر الأغشية الخزفية معدلات تدفق أعلى (تدفق) مقارنة ببعض الأغشية العضوية. وهذا يترجم إلى احتمالية انخفاض استهلاك الطاقة لتحقيق قدرة المعالجة المطلوبة.

اختيار غشاء MBR المناسب

يعتمد اختيار غشاء MBR الأنسب على عدة عوامل، منها:

نوع مياه الصرف الصحي: إن الخصائص المحددة لمياه الصرف الصحي التي تتم معالجتها، مثل تركيبها، ومحتوى المواد الصلبة العالقة، ووجود الملوثات، سوف تؤثر على حجم المسام ومتطلبات المواد.

جودة النفايات السائلة المطلوبة: المستوى المطلوب من جودة النفايات السائلة لإعادة الاستخدام أو التفريغ سيحدد حجم المسام المناسب وربما مادة الغشاء.

تكلفة تشغيل النظام: توفر الأغشية العضوية مثل PVDF وPP توازنًا بين التكلفة والأداء، بينما توفر الأغشية الخزفية متانة فائقة للتطبيقات الصعبة ولكنها تأتي باستثمار أولي أعلى.

عمر المشروع: ينبغي النظر في العمر المتوقع لنظام MBR، حيث غالبًا ما تدوم الأغشية الخزفية لفترة أطول من الأغشية العضوية.