یک بیوراکتور غشا (MBR) چیست؟

الفبیوراکتور غشایی (MBR)یک فناوری پیشرفته یکپارچه سازی فرآیند است که تصفیه فاضلاب بیولوژیکی معمولی ("بیوراکتور") را با فیلتراسیون غشایی انتخابی ترکیب می کند. برخلاف فرآیندهای لجن فعال سنتی که به زلال‌کننده‌های ثانویه ثانویه ثانویه برای جدا کردن آب تمیز از زیست توده متکی هستند، MBR از موانع فیزیکی دقیق استفاده می‌کند.اولترافیلتراسیون (UF)یامیکروفیلتراسیون (MF)غشاها - برای دستیابی به جداسازی مطلق جامد از مایع.

با جایگزینی زلال‌کننده گرانشی با یک مانع غشایی غیرقابل نفوذ، MBRها بدون توجه به ویژگی‌های ته‌نشینی، امکان حفظ کامل میکروارگانیسم‌ها را در بیوراکتور فراهم می‌کنند. این منجر به غلظت فوق‌العاده بالای جامدات معلق مشروب (MLSS)، کاهش قابل توجه ردپای راکتور و کیفیت پساب مناسب برای استفاده مجدد از آب صنعتی با درجه بالا می‌شود.

مهندسان سیستم های MBR را بر اساس قرارگیری ماژول های غشایی نسبت به راکتور بیولوژیکی مشخص می کنند:

ماژول های غشایی مستقیماً در داخل مخزن بیولوژیکی هوازی (یا در یک مخزن غشایی اختصاصی) قرار می گیرند.

• مکانیسم:مکش خلاء آب تصفیه شده (تراوا) را از طریق غشاها می کشد در حالی که جامدات بیولوژیکی (لجن) در مخزن باقی می مانند.

• مزیت مهندسی:مصرف انرژی کمتر به دلیل استفاده از هوادهی حباب درشت هم برای اکسیژن رسانی به زیست توده و هم برای تمیز کردن سطوح غشایی (آبشوئی).

ماژول های غشایی در خارج از بیوراکتور قرار دارند.

• مکانیسم:یک پمپ مایع مخلوط را از راکتور بیولوژیکی از طریق واحدهای غشایی تحت فشار خارجی به گردش در می آورد.

• مزیت مهندسی:نرخ شار غشاء بالا و دسترسی آسان تر به تعمیر و نگهداری، زیرا ماژول های غشایی از نظر فیزیکی توسط مخزن هوادهی محدود نمی شوند. با این حال، این سیستم به پمپ های گردشی بالا نیاز دارد که منجر به تقاضای انرژی به میزان قابل توجهی می شود.

محدودیت عملیاتی اولیه در مهندسی MBR استرسوب غشایی، جایی که جامدات بیولوژیکی، مواد پلیمری خارج سلولی (EPS) و کلوئیدها روی منافذ غشا یا درون آن تجمع می کنند و شار نفوذ را کاهش می دهند ($J$، بیان شده در $text{L/m}^2cdottext{h}$).

مهندسان رسوب را از طریق:

• آبشستگی هوا:هوادهی با حجم بالا و حباب درشت باعث ایجاد تنش برشی در سطح غشاء می شود تا جامدات انباشته شده را خارج کند.

• عقب نشینی:معکوس کردن دوره‌ای جریان نفوذ از طریق غشا برای بیرون راندن ذرات به دام افتاده از منافذ.

• تمیز کردن شیمیایی (CIP):شستشوی برنامه ریزی شده با کلر یا اسید سیتریک برای حل کردن لایه های رسوب آلی و معدنی غیرقابل برگشت (پوسته پوسته شدن).

• استفاده مجدد از آب با خلوص بالا:تبدیل فاضلاب شهری یا صنعتی به آب فرآیندی باکیفیت برای دیگ‌های بخار، برج‌های خنک‌کننده یا آبیاری، که هزینه‌های استخراج آب شیرین را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد.

• فاضلاب صنعتی با مقاومت بالا:تصفیه کارآمد پساب های صنعتی پیچیده و با COD بالا از صنایع غذایی، نوشیدنی و نساجی که در آن ته نشین شدن معمولی توسط میکروارگانیسم های با رشد کند یا رشته ای مهار می شود.

• سیستم های غیرمتمرکز فشرده:ارائه خدمات با کارایی بالا برای تأسیسات دورافتاده، استراحتگاه‌ها یا مکان‌های صنعتی که در آن املاک و مستغلات در دسترس برای ساخت و ساز به شدت محدود شده است.

سیستم های MBR برای زنده ماندن در محیط های خشن و خورنده به مواد مقاوم و مهندسی دقیق نیاز دارند:

• رسانه غشایی:معمولاً از پلیمرهای با مقاومت کششی بالا مانندPVDF (پلی وینیلیدین فلوراید)یاPES (پلی اتر سولفون)، برای مقاومت شیمیایی در طول چرخه‌های پس‌پالس و CIP مهندسی شده است.

• مواد کشتی:برای کارخانه های صنعتی MBR در مقیاس بزرگ،ذوب شیشه به فولاد (GFS)فناوری استاندارد صنعتی برای راکتورهای اصلی بیولوژیکی است. مخازن GFS استحکام کششی ساختاری فوق العاده پانل های فولادی پیچ و مهره ای را با یک پوشش شیشه-سیلیکا بی اثر که در کارخانه اعمال می شود، ترکیب می کند که در برابر مواد شیمیایی تهاجمی، سایش بیولوژیکی و خوردگی محیطی مقاومت می کند. این یک سیستم بسیار بادوام مناسب برای چندین دهه کار مداوم ایجاد می کند.

• رعایت مقررات:طرح های مهندسی باید به شدت از استانداردهای بین المللی شهری و صنعتی برای تخلیه پساب پیروی کنند (به عنوان مثال، دستورالعمل چارچوب اتحادیه اروپا یا دستورالعمل های EPA ایالات متحده)، که نیاز به ابزار دقیق برای کدورت، TOC، و نظارت بر مواد مغذی دارند.

آیا در حال اندازه‌گیری یک سیستم MBR برای یک پروژه جدید استفاده مجدد از آب هستید یا برای محاسبه سطح غشاء و نرخ‌های شار مورد نیاز برای یک بار پساب خاص به کمک نیاز دارید؟