لماذا تطفو وسائط MBBR أو تغرق أو تتراكم في المناطق الميتة

كيف من المفترض أن تتحرك وسائط MBBR في مفاعل صحي

تم تصميم وسائط MBBR للتحرك بشكل مستمر عبر المفاعل البيولوجي بحيث يتصل الأغشية الحيوية المرفقة بشكل متكرر بمياه الصرف الصحي والأكسجين المذاب والمواد المغذية والركيزة. في المفاعلات الهوائية، عادة ما يتم إنشاء هذه الحركة بشكل رئيسي عن طريق التهوية. في مناطق نقص الأكسجين أو مناطق التعادل، قد يكون الخلط الميكانيكي مطلوبًا بدلاً من ذلك.

لا تعني الحركة الصحية أن كل ناقلة يجب أن تظل في نفس الحالة الهيدروليكية تمامًا في جميع الأوقات. يعد بعض التراكم المؤقت بالقرب من الجدران أو الأسطح أمرًا طبيعيًا. ما يهم هو ما إذا كان الجزء الأكبر من وسائل الإعلام يستمر في الانتشار وما إذا كانت هناك مناطق دائمة كبيرة من الناقلات العائمة أو المستقرة أو الراكدة تتطور.

تعتبر كثافة الحامل مهمة لأن وسائط MBBR مصممة عادةً لتبقى قريبة من كثافة الماء. ومع ذلك، فإن كثافة الناقل البلاستيكي النظيف ليست سوى نقطة البداية. بمجرد تشغيل المفاعل، يصبح الناقل الفعال عبارة عن مزيج من يحتفظ الأغشية الحيوية البلاستيكية بفقاعات الغاز والمواد الصلبة المرتبطة بالمياه .

لماذا تطفو وسائط MBBR على السطح

غالبًا ما يكون الطفو المستمر هو أول حركة غير طبيعية يلاحظها المشغلون. لا تمثل الطبقة السطحية المؤقتة الرقيقة دائمًا مشكلة خطيرة، ولكن يمكن أن تقلل الحصيرة العائمة الكبيرة من الاتصال الفعال بين الغشاء الحيوي ومياه الصرف الصحي وقد تتداخل مع الشاشات أو القنوات أو المعدات الميكانيكية.

1. كثافة الحامل النهائية منخفضة جدًا

إذا كانت الوسائط النهائية أخف بكثير من سائل المفاعل، فإن الخلط غير الكافي يمكن أن يسمح لها بالبقاء على السطح. يمكن أن تنتج اختلافات الكثافة عن اختيار الراتينج، أو اختلاف التصنيع، أو الرغوة المفرطة، أو الحشوات غير المناسبة، أو نموذج الناقل غير المناسب للعملية المقصودة.

وهذا هو أحد الأسباب التي تجعل المشترين يجب أن يقارنوا بين كثافة الناقل النهائية ، وليس فقط الكثافة الاسمية لراتنج HDPE المستخدم في تصنيعه.

2. الهواء محصور داخل الناقلات الجديدة

قد تطفو الوسائط الجديدة بقوة عند إدخالها لأول مرة في الخزان. يمكن أن يبقى الهواء داخل الغرف الداخلية أو المعالم السطحية قبل أن تصبح الوسائط مبللة بالكامل.

وفي هذه الحالة قد يقل الطفو بعد النقع والتداول. لذلك يجب على المشغلين تجنب الاستنتاج فورًا بأن مجموعة جديدة من الوسائط معيبة لمجرد أنها ظلت في البداية على السطح.

3. الغاز البيولوجي يزيد من الطفو المؤقت

يمكن للأغشية الحيوية الناضجة أن تحبس فقاعات الغاز. في المناطق التي تحدث فيها عملية نزع النتروجين، قد يتم توليد غاز النيتروجين داخل الغشاء الحيوي أو حوله. قد يلتصق ثاني أكسيد الكربون والغازات الأخرى أيضًا مؤقتًا بالسطح الحامل.

وهذا يمكن أن يجعل الناقلات الناضجة أكثر قدرة على الطفو بشكل دوري، خاصة عندما تتغير ظروف المفاعل بين الفترات الهوائية وفترات الأكسجين المنخفض.

4. حوامل مصائد الرغوة والزيوت والشحوم بالقرب من السطح

يمكن لمياه الصرف الصناعي التي تحتوي على مواد خافضة للتوتر السطحي أو دهون أو زيوت أو شحوم أو رغوة مستقرة أن تخلق طبقة سطحية تلتقط وسائط MBBR فعليًا. وفي هذه الحالات، لا تكمن المشكلة في كثافة الموجة الحاملة وحدها. قد تحتاج المعالجة المسبقة أو التحكم في الرغوة أو إزالة الزيوت والشحوم إلى الاهتمام.

لماذا تغرق وسائط MBBR أو تتراكم في القاع

لا يعني التراكم السفلي تلقائيًا أن الوسائط البلاستيكية نفسها ثقيلة جدًا. في المفاعلات العاملة، الأسباب الأكثر شيوعًا هي الأغشية الحيوية المفرطة، أو ترسب المعادن، أو تراكم المواد الصلبة، أو الخلط غير الكافي، أو نسبة الملء المفرطة.

1. الإفراط في نمو الأغشية الحيوية يزيد من كتلة الناقل

يضيف البيوفيلم كتلة إلى كل ناقل. في ظل الظروف العادية، يساعد القص الناتج عن التهوية واصطدامات الناقل في الحفاظ على التوازن الديناميكي بين نمو الأغشية الحيوية والتقشير.

إذا كان التحميل العضوي مرتفعًا والقص منخفضًا جدًا، فقد يصبح الغشاء الحيوي سميكًا على نحو غير عادي. يمكن أن يصبح الناقل الناتج أثقل ويصعب تعليقه.

2. التحجيم غير العضوي يجعل الوسائط أثقل

يمكن أن تحتوي مياه الصرف الصناعي على معادن تترسب على السطح الحامل. قد تؤدي كربونات الكالسيوم أو مركبات الحديد أو الستروفيت أو السيليكا أو غيرها من الرواسب إلى زيادة وزن الناقل وتقليل المساحة الداخلية المفتوحة تدريجيًا.

وهذا مهم بشكل خاص عندما يتطور الغرق ببطء على مدى أشهر وليس بعد بدء التشغيل مباشرة.

3. تصبح المواد الصلبة العالقة محاصرة داخل الناقل

تحتوي بعض الأشكال الهندسية الحاملة على قنوات داخلية ضيقة أو غرف محمية. إذا كانت مياه الصرف الصحي تحتوي على مواد صلبة عالقة عالية وكان القص الهيدروليكي غير كاف، فقد تتراكم الحمأة والمواد الصلبة المعدنية داخل هذه الهياكل.

يمكن أن تكون النتيجة زيادة وزن الناقل وتقليل مساحة الأغشية الحيوية الفعالة.

4. طاقة الخلط منخفضة جدًا

حتى الوسائط المصنعة بشكل صحيح يمكن أن تستقر إذا لم يعد المفاعل يوفر طاقة خلط كافية. تشمل الأسباب الشائعة ما يلي:

• انخفاض تدفق الهواء منفاخ.
• الناشرون الملوثون أو التالفون؛
• خلاطات غاطسة صغيرة الحجم؛
• موقف خلاط ضعيف.
• زيادة نسبة ملء الوسائط؛
• التغيرات في مستوى الماء في الخزان.
• تهوية غير متساوية عبر أرضية المفاعل.

لماذا تتراكم وسائط MBBR في المناطق الميتة

في العديد من المفاعلات واسعة النطاق، مشكلة الناقل الأكثر شيوعًا ليست مجرد التعويم أو الغرق. وبدلاً من ذلك، تتحرك الوسائط بشكل جيد عبر معظم الخزان ولكنها تتراكم بشكل متكرر في نفس الزاوية، بالقرب من الجدار، أو خلف حاجز، أو أمام شاشة مخرج.

يشير هذا النمط عادة إلى أ مشكلة الدورة الهيدروليكية .

التهوية غير المتساوية تخلق مناطق دوران قوية وضعيفة

التهوية تفعل أكثر من مجرد توفير الأكسجين. تخلق الفقاعات المرتفعة تداولًا سائلًا ضخمًا. إذا كانت كثافة الناشر أو تدفق الهواء أعلى بكثير في أحد أجزاء المفاعل، فقد تدفع منطقة الدوران القوية الحاملات إلى منطقة أضعف حيث لا توجد طاقة كافية لإعادتها.

قد يؤدي تخطيط الناشر غير الصحيح إلى ترك الزوايا غير مختلطة

شبكة الناشر المركزة فقط في وسط الخزان المستطيل قد تولد دورانًا رأسيًا جيدًا في المنتصف ولكن حركة ضعيفة بالقرب من الحواف. يمكن أن تكون النتيجة تراكمًا مستمرًا للوسائط على طول الجدران أو في الزوايا.

يمكن لهندسة الخزان إنشاء جيوب إعادة التدوير

يمكن للخزانات الطويلة الضيقة والأحواض غير المنتظمة وأعمدة الدعم والجدران الداخلية والقنوات والحواجز إنشاء جيوب منخفضة السرعة. قد لا تكون هذه المناطق واضحة أثناء تشغيل المياه النظيفة ولكنها يمكن أن تصبح أكثر وضوحًا عندما يحتوي المفاعل على كمية كبيرة من الوسائط المتحركة.

يمكن لتدفق المدخل دفع الوسائط إلى جانب واحد

يمكن للنفث المؤثر المركز أن يهيمن على الدورة الدموية المحلية. إذا كان اتجاه المدخل يتماشى بشكل سيئ مع نمط الخلط الرئيسي، فقد تتحرك الحاملات بشكل متكرر نحو جانب واحد من الخزان.

يمكن لشاشات الاحتفاظ أن تنشئ حصائر وسائط محلية

تمنع شاشات الاحتفاظ بالمخرج الناقلات من مغادرة المفاعل، لكن الشاشة نفسها تصبح جزءًا من النظام الهيدروليكي. يمكن أن تؤدي سرعة الوجه المفرطة أو الانسداد الجزئي أو مساحة الشاشة غير الكافية إلى سحب كميات كبيرة من الوسائط على الشاشة.

بمجرد أن تتشكل حصيرة الوسائط، فإنها قد تزيد من المقاومة الهيدروليكية المحلية وتجعل التراكم أسوأ.

كيفية التحكم في حركة الوسائط والتهوية والخلط

في مفاعل MBBR الهوائي، عادةً ما يكون لنظام التهوية وظيفتان متزامنتان: توريد الأكسجين و إبقاء الناقلات تتحرك .

وهذان المتطلبان مرتبطان ببعضهما البعض، لكنهما ليسا متطابقين.

قد يُظهر المفاعل تركيز الأكسجين المذاب بمقدار 2-3 ملجم/لتر ولا يزال لديه حركة حاملة ضعيفة في جزء من الحوض. يمكن أن يحدث هذا عندما يكون نقل الأكسجين كافيًا بشكل عام ولكن توزيع تدفق الهواء لا يخلق دورانًا محليًا كافيًا.

والعكس ممكن أيضا. قد يؤدي الخلط القوي إلى استمرار حركة الناقلات بينما يظل نقل الأكسجين غير كافٍ للحمل البيولوجي.

عندما تظهر هذه الأعراض، يجب على المشغلين تقييم تدفق الهواء، وتخطيط الناشر، وحالة الناشر، وعمق المياه، ونسبة الملء، ودفع الخلاط، ونمط الدوران العام بدلاً من الاعتماد على قياس واحد فقط من DO.

كيف تؤثر نسبة التعبئة وهندسة الوسائط على التداول

تؤدي زيادة كمية الوسائط إلى زيادة المساحة السطحية المتاحة للأغشية الحيوية، ولكنها أيضًا تغير السلوك الهيدروليكي للمفاعل.

عند نسبة التعبئة المنخفضة، يكون لدى الناقلات الفردية عمومًا مساحة أكبر للتحرك وتتطلب طاقة خلط أقل. مع زيادة نسبة الملء، ترتفع كتلة الحامل الإجمالية، وتصبح الاصطدامات أكثر تكرارًا، وتخلق طبقة الوسائط مقاومة أكبر لتدوير السائل والهواء.

وهذا هو السبب في أن المفاعل الذي يعمل بنجاح بنسبة تعبئة 20% لا يمكن زيادته تلقائيًا إلى 50% دون التحقق من التهوية، والخلط، وسعة الغربلة، والحجم الحر المتاح.

هندسة الوسائط مهمة أيضًا. قطر الحامل، وسمك الجدار، والغرف الداخلية، والمنطقة المفتوحة، ومساحة السطح المحمية، وخصائص التعبئة السائبة كلها تؤثر على الحركة.

ولذلك يحتاج الناقل العملي إلى التوازن بين منطقة البيوفيلم، والانفتاح الهيدروليكي، والمتانة الميكانيكية، وسهولة الحركة .

يؤدي نمو الأغشية الحيوية إلى تغيير سلوك الناقل أثناء بدء التشغيل والتشغيل

يمكن أن يتغير سلوك الوسائط بشكل كبير بين اليوم الأول لبدء التشغيل والتشغيل الناضج. وهذا هو أحد الأسباب التي تجعل اختبار المياه النظيفة وحده لا يستطيع التنبؤ بشكل كامل بالحركة على المدى الطويل.

ولذلك يجب على المشغلين تقييم دوران الناقل بعد وصول المفاعل إلى مرحلة النضج البيولوجي. إذا تفاقمت الحركة تدريجيًا مع تطور الأغشية الحيوية، فقد يكون السبب هو القص غير الكافي، أو التحميل المفرط، أو التقشير السيئ، أو الخلط غير الكافي بدلاً من كثافة الناقل الأصلية.

استكشاف أخطاء حركة وسائط MBBR وإصلاحها خطوة بخطوة

الطريقة الأكثر فعالية لحل مشاكل حركة الوسائط هي تشخيصها بشكل منهجي. قد يؤدي استبدال الناقلات قبل تحديد السبب إلى إهدار المال وترك المشكلة الهيدروليكية الأصلية دون حل.

عندما تتطلب المشكلة تغييرات في المعدات

يمكن للتعديلات التشغيلية أن تحل العديد من مشكلات الحركة، لكن بعض المفاعلات تتطلب تعديلات فيزيائية.