تصفیه فاضلاب با استفاده از روش MBBR

مقدمه

تصفیه فاضلاب به عنوان یک فرایند حیاتی برای حفظ محیط زیست و حفظ سلامت عمومی جامعه، اهمیت بسیاری دارد. با افزایش جمعیت و صنعتی شدن روزافزون، تولید فاضلاب در سراسر جهان به طرز چشمگیری افزایش یافته است. این فاضلاب حاوی مواد آلی، نیتروژن، فسفر، مواد شیمیایی و میکروب ‌های بیماریزا است که در صورت تخلیه بدون تصفیه مناسب، می‌ تواند به آلودگی منابع آبی، خطرات بهداشتی و تخریب اکوسیستم‌ های آبی منجر شود. در این راستا، روش‌ های متعددی برای تصفیه فاضلاب توسعه یافته ‌اند که هرکدام دارای مزایا و معایب خاص خود هستند. یکی از روش ‌های پیشرفته و موثر در تصفیه فاضلاب، روش MBBR یا Moving Bed Biofilm Reactor است که به عنوان یک فناوری نوین در حوزه تصفیه فاضلاب مورد توجه قرار گرفته است. روش MBBR از تکنولوژی بیوفیلم استفاده می ‌کند که در آن، میکروب ‌ها در یک فیلم زیستی روی سطح ذرات متحرک قرار می ‌گیرند. این ذرات متحرک درون یک راکتور قرار می ‌گیرند و با حرکت آزاد در محیط راکتور، باعث تماس مکرر بین بیوفیلم و فاضلاب می ‌شوند. نتیجه این تماس مکرر، تخلیه مؤثر و کارآمد فاضلاب می ‌باشد.

روش MBBR به عنوان یک راه حل موثر در تصفیه فاضلاب شهری و صنعتی شناخته شده است. در کاربردهای شهری، MBBR می‌تواند در تصفیه فاضلاب خانگی و فاضلاب تولید شده در مناطق مسکونی استفاده شود. در حالی که در کاربردهای صنعتی، این روش می ‌تواند در تصفیه فاضلاب تولید شده در صنایع مختلف مانند صنایع غذایی، صنایع پتروشیمی، نساجی و ماهی و شیلات مورد استفاده قرار گیرد. جهت کسب اطلاعات بیشتر در خصوص پکیج تصفیه فاضلاب پرورش ماهی و شیلات می توانید مقاله زیر را مطالعه نمایید.

در نتیجه، استفاده از روش MBBR برای تصفیه فاضلاب باعث می ‌شود تا بار آلودگی فاضلاب به طور موثری کاهش یابد و استانداردهای بهداشتی و محیط زیستی رعایت شود. با این حال، برای بهره‌ برداری بهینه از این روش، نیاز است تا پارامترهای مؤثر مانند میزان بار آلودگی، زمان اقامت بیولوژیکی و اندازه و نوع رسانه متحرک به طور دقیق کنترل شوند. در این مقاله، عملکرد، مزایا و معایب استفاده از روش MBBR در تصفیه فاضلاب، بررسی خواهد شد.

اساس عملکرد MBBR

اساس عملکرد فرآیند MBBR  بر اساس تکنولوژی بیوفیلم است. در این روش، میکروب ‌ها در یک فیلم بیولوژیکی روی سطح ذرات متحرک قرار می‌ گیرند و با حرکت آزاد ذرات، تماس مکرری بین بیوفیلم و فاضلاب برقرار می ‌شود. این تماس مکرر باعث تصفیه مؤثر و کارآمد فاضلاب می‌ شود. به طور کلی، عملکرد فرآیند MBBR بر اساس سه اصل اساسی زیر توضیح داده می ‌شود:

تشکیل بیوفیلم بر روی ذرات متحرک

در فرآیند MBBR، بیوفیلم میکروبی بر روی سطح ذرات متحرک قرار می ‌گیرد. این ذرات می‌ توانند از جنس پلاستیک، فلز یا مواد معدنی باشند. بیوفیلم چیست؟ بیوفیلم شامل جمعیت زیستی از میکروارگانیسم ‌ها است که قادر به تجزیه و تحلیل مواد آلی و غیرآلی موجود در فاضلاب هستند. بیوفیلم با حرکت ذرات متحرک در راکتور، به صورت مداوم با فاضلاب در تماس است و فرآیند تصفیه را انجام می ‌دهد.

تصفیه بیولوژیکی

عملکرد اصلی MBBR بر اساس فرآیند تصفیه بیولوژیکی است. میکروارگانیسم ‌های موجود در بیوفیلم، مواد آلی و غیرآلی فاضلاب را به عناصر ساده تجزیه می‌ کنند. این میکروب‌ ها اکسیژن مورد نیاز برای تجزیه را از هوا یا اکسیژن محلول در فاضلاب تأمین می‌ کنند. در این فرآیند، مواد آلی به دی‌اکسید کربن، آمونیاک و نیترات تجزیه می‌ شوند و به مواد غیرضروری تبدیل می ‌شوند.

حرکت ذرات متحرک

یکی از ویژگی‌ های مهم فرآیند MBBR، حرکت ذرات متحرک درون راکتور است. ذرات متحرک با حرکت آزاد در محیط راکتور، باعث تماس مکرر بین بیوفیلم و فاضلاب می‌ شوند. این تماس مکرر باعث افزایش ظرفیت تصفیه فاضلاب و بهبود کارایی راکتور می ‌شود. همچنین، حرکت ذرات متحرک این تکنولوژی در برخی موارد به عنوان یک فاز تکمیلی در سیستم‌ های تصفیه فاضلاب استفاده می‌ شود.

مزایای استفاده از فرآیند MBBR در تصفیه فاضلاب

استفاده از  فرآیند  MBBR  در سیستم ‌های تصفیه فاضلاب، مزایا خاص خود را دارد. در ادامه به طور جامع و کامل مزایای استفاده از فرآیند MBBR بررسی شده است:

راندمان بالا تصفیه فاضلاب

فرآیند MBBR قابلیت تصفیه بالایی را دارد و می ‌تواند بار آلودگی را به طور موثر از فاضلاب حذف کند. با استفاده از بیوفیلم و تماس مکرر بین ذرات متحرک و فاضلاب، سطح تماس بیوماس با فاضلاب افزایش می ‌یابد و در نتیجه تصفیه فاضلاب در پکیج تصفیه فاضلاب بهبود می‌یابد.

مقاومت در برابر نوسانات بار آلودگی

فرآیند MBBR به خوبی به تغییرات بار آلودگی و شرایط محیطی واکنش نشان می ‌دهد. به دلیل حرکت ذرات متحرک در راکتور، سیستم قابلیت مقابله با نوسانات بار آلودگی را دارد و عملکرد مطلوب خود را حتی در شرایط متغیر حفظ می ‌کند.

فضای کمتر مورد نیاز

به دلیل استفاده از ذرات متحرک در فرآیند MBBR، این فناوری نیاز به حجم کمتری از فضا برای ساخت سیستم تصفیه دارد. این امر می ‌تواند در مواردی که فضای محدودی برای نصب سیستم تصفیه فاضلاب موجود است، بسیار مفید باشد.

امکان توسعه و افزایش ظرفیت

 با توجه به طراحی مدولار فرآیند MBBR، امکان افزودن واحدهای جدید و توسعه سیستم برای افزایش ظرفیت تصفیه وجود دارد. در صورت افزایش بار آلودگی یا نیاز به تصفیه بیشتر، می‌توان به راحتی سیستم MBBR را ارتقا داد و ظرفیت آن را افزایش داد.

کنترل و مدیریت آسان

فرآیند MBBR قابلیت تنظیم و کنترل آسان ‌تری را در مقایسه با برخی سیستم‌ های تصفیه دیگر فراهم می ‌کند. این قابلیت اجازه می ‌دهد تا با تغییرات بار آلودگی و شرایط عملیاتی، عملکرد سیستم تصفیه بهبود یابد.

معایب استفاده از فرآیند MBBR در تصفیه فاضلاب

استفاده از  فرآیند  MBBR  در سیستم ‌های تصفیه فاضلاب، معایبی نیز دارد که در ادامه به طور جامع و کامل  بررسی شده است:

نیاز به نگهداری منظم

 برای حفظ عملکرد بهینه فرآیند MBBR، نیاز به نگهداری و مدیریت منظم و دقیق است. این امر شامل پایش و کنترل پارامترهای مختلف مانند غلظت زیست توده، سرعت جریان و تنظیمات سیستم است. عدم رعایت نگهداری و مدیریت صحیح می ‌تواند منجر به کاهش عملکرد و کیفیت تصفیه فاضلاب شود.

نیاز به تهویه مناسب

فرآیند MBBR برای عملکرد بهینه نیاز به تهویه مناسب دارد. تهویه نامناسب می ‌تواند منجر به تجمع گازهای زاید مانند گازهای گوگردی و ایجاد مشکلات عملکردی در سیستم شود. بنابراین، نیاز به سیستم تهویه‌گاز مناسب و مدیریت صحیح آن وجود دارد.

هزینه ساخت و نصب

 ساخت و نصب یک سیستم MBBR ممکن است هزینه‌بر باشد. این فناوری پیچیدگی‌ های مهندسی و نیاز به تجهیزات خاصی مانند راکتورهای حرکتی دارد که ممکن است هزینه ساخت و نصب را افزایش دهد. در صورتی که به کسب اطلاعات در خصوص طراحی پکیج تصفیه فاضلاب علاقه مند هستید مقاله زیر را مطالعه نمایید.

حساسیت به نوسانات دما

 فرآیند MBBR حساس به نوسانات دما است. در شرایطی که دما به شدت تغییر می‌کند، عملکرد MBBR ممکن است تحت تأثیر قرار بگیرد و نیاز به تنظیمات و کنترل متعدد داشته باشد.

پارامترهای مؤثر در عملکرد فرآیند MBBR

پارامترهای مؤثر در عملکرد فرآیند MBBR عبارتند از:

ضخامت بیوفیلم

 بیوفیلم یا غشا‌های زنده که بر روی ذرات متحرک قرار می‌ گیرند، نقش اساسی در عملکرد فرآیند MBBR دارند. کیفیت و ضخامت بیوفیلم تأثیر مستقیمی بر کارایی تصفیه فاضلاب دارد. سطح بیوفیلم باید مناسب باشد تا بیشترین سطح تماس بین ذرات متحرک و فاضلاب فراهم شود.

سطح مخازن

 سطح مخازن پکیج تصفیه فاضلاب به روش MBBR باید به گونه‌ای طراحی شود که حجم کافی از بیوفیلم بر روی ذرات متحرک قرار گیرد. سطح مخازن باید به طور مناسب تنظیم شده و حجم کافی از ذرات متحرک را در خود جای دهد.

سرعت جریان

 سرعت جریان فاضلاب در MBBR نقش مهمی در عملکرد دارد. سرعت جریان باید به گونه ‌ای تنظیم شود که ذرات متحرک به طور مداوم در حرکت باشند و بیوفیلم به طور مناسب تغذیه شود. سرعت جریان باید به گونه ‌ای باشد که از تجمع بیش از حد ذرات متحرک جلوگیری شود.

نسبت سطح به حجم

 نسبت سطح به حجم نیز در عملکرد MBBR تأثیر دارد. این نسبت باید به گونه ‌ای تنظیم شود که بیوفیلم به طور کافی در مخازن حضور داشته باشد و باعث افزایش سطح تماس زیست توده با فاضلاب شود.

غلظت زیست توده

 غلظت زیست توده یا غلظت سلول ‌های زنده در فرآیند MBBR نیز مؤثر است. غلظت زیست توده باید در محدوده ‌ای مناسب قرار گیرد تا فعالیت زیستی مناسب صورت گیرد. غلظت زیست توده باید به گونه‌ای تنظیم شود که حجم کافی از فاضلاب توسط آن تصفیه شود، اما به طور همزمان از تجمع بیش از حد لجن جلوگیری شود.

اکسیژن محلول

اکسیژن محلول در فاضلاب نقش مهمی در عملکرد فرآیند MBBR دارد. فراهم کردن مقدار کافی از اکسیژن محلول به بیوفیلم، فعالیت زیستی را تحریک می ‌کند و به تصفیه بهتر فاضلاب کمک می ‌کند.