MBBR در مقابل IFAS: انتخاب فناوری تصفیه فاضلاب مناسب

در دنیای پیچیده تصفیه فاضلاب مدرن، دو فرآیند بیولوژیکی به دلیل کارایی و طراحی فشرده خود برجسته هستند: راکتور بیوفیلم بستر متحرک (MBBR) و لجن فعال فیلم ثابت یکپارچه (ایفاس) .

MBBR و ایفاس نشان دهنده یک تکامل قابل توجه از روش های مرسوم مانند فرآیند لجن فعال است. هر دوی آنها از قدرت استفاده می کنند بیوفیلم ، جامعه ای از میکروارگانیسم ها که به یک سطح جامد متصل می شوند تا آلاینده های موجود در فاضلاب را تجزیه کنند. با این حال، روشی که آنها این بیوفیلم را در فرآیند درمان ادغام می کنند اساساً متفاوت است و منجر به مزایا، معایب و کاربردهای ایده آل می شود.

MBBR چیست؟

را راکتور بیوفیلم بستر متحرک (MBBR) یک فرآیند تصفیه بیولوژیکی فاضلاب است که از نوع خاصی از رسانه های حامل برای رشد و حفظ میکروارگانیسم ها استفاده می کند. . بر خلاف سیستم های معمولی که در آن میکروارگانیسم ها در آب معلق هستند، در MBBR، آنها یک را تشکیل می دهند بیوفیلم روی سطح حامل های پلاستیکی کوچک و شناور آزاد. این حامل ها که شبیه تراشه ها یا حلقه های پلاستیکی کوچک هستند، توسط یک سیستم هوادهی یا یک میکسر مکانیکی در داخل راکتور در حرکت ثابت نگه داشته می شوند.

این فرآیند اساساً یک "هتل بیوفیلم" است. فاضلاب از طریق راکتور جریان می یابد و با تماس با حامل های پوشیده از بیوفیلم، میکروارگانیسم ها آلاینده هایی مانند مواد آلی (BOD/COD) و ترکیبات نیتروژن را مصرف و تجزیه می کنند. یک صفحه یا غربال در خروجی حامل ها را در داخل مخزن نگه می دارد در حالی که اجازه می دهد آب تصفیه شده خارج شود. این رویکرد فیلم ثابت امکان غلظت بسیار بالایی از زیست توده فعال را فراهم می کند که منجر به یک سیستم بسیار فشرده تر و کارآمدتر می شود.

مزایای MBBR:

• ظرفیت درمانی بالا: سطح بزرگ ارائه شده توسط حامل ها امکان غلظت بالایی از زیست توده را فراهم می کند که به طور قابل توجهی کارایی تصفیه را افزایش می دهد.

• ردپای کوچک: به دلیل راندمان بالا، یک سیستم MBBR به فضای کمتری نسبت به سیستم های لجن فعال سنتی نیاز دارد.

• پایدار و قوی: بیوفیلم متصل در برابر شوک های سمی، تغییرات pH و نوسانات جریان یا ترکیب فاضلاب انعطاف پذیرتر است.

• کارکرد آسان: سیستم های MBBR نیازی به چرخش مجدد لجن یا خطوط برگشت ندارند و عملکرد و نگهداری را ساده می کند.

معایب MBBR:

• از دست دادن رسانه حامل: در صورت آسیب دیدن یا طراحی نادرست صفحه های نگهدارنده، خطر فرار رسانه ها از مخزن وجود دارد.

• می تواند به برخی سموم حساس باشد: در حالی که به طور کلی قوی است، غلظت ناگهانی و بالای یک سم همچنان می تواند بر بیوفیلم تأثیر بگذارد.

ایفاس چیست؟

را لجن فعال فیلم ثابت یکپارچه (ایفاس) فرآیند یک فناوری ترکیبی است که بهترین های دو جهان را ترکیب می کند: معمولی لجن فعال فرآیند و فیلم ثابت فرآیند. در یک سیستم ایفاس، یک مخزن لجن فعال معمولی با یک محیط غوطه ور پر می شود، مشابه آنچه در MBBR استفاده می شود. . این محیط سطح اضافی را برای رشد بیوفیلم دوم متصل فراهم می کند، در حالی که لجن فعال در حالت تعلیق باقی می ماند.

به آن به عنوان یک سیستم عمل دوگانه فکر کنید. لجن فعال معلق تصفیه بیولوژیکی اولیه را انجام می دهد، در حالی که بیوفیلم روی محیط تصفیه اضافی را انجام می دهد و به عنوان یک بافر عمل می کند. این ترکیب اجازه می دهد تا غلظت کل زیست توده بسیار بالاتری را در همان حجم مخزن ایجاد کند. نتیجه یک سیستم کارآمدتر است که می تواند بارهای آلی بالاتری را تحمل کند و به ویژه برای آن موثر است حذف مواد مغذی مانند نیترات زدایی و نیتریفیکاسیون.

مزایای ایفاس:

• عملکرد درمانی پیشرفته: زیست توده اضافه شده از بیوفیلم به طور قابل توجهی توانایی سیستم را برای حذف BOD، COD و مواد مغذی بهبود می بخشد.

• ویژگی های ته نشینی بهبود یافته: حضور رسانه ها اغلب به ایجاد لجن پایدارتر و کمتر "لاغر" کمک می کند که بهتر در شفاف کننده ته نشین می شود.

• افزایش غلظت زیست توده: ایفاس اجازه می دهد تا زیست توده کل بالاتری داشته باشد که برای جابجایی بارهای متغیر و برای دستیابی به کیفیت پساب بهتر مفید است.

معایب IFAS:

• پیچیده تر: این سیستم نیاز به مدیریت لجن فعال معلق و بیوفیلم متصل دارد که پیچیده تر از یک MBBR مستقل است.

• هزینه اولیه بالاتر: سرمایه گذاری اولیه به دلیل نیاز به زلال کننده و تجهیزات جابجایی لجن می تواند بالاتر از یک MBBR ساده باشد.

• پتانسیل رشد باکتری های رشته ای: از آنجایی که هنوز به یک جزء لجن معلق متکی است، IFAS می تواند در برابر همان مشکلات حجیم شدن لجن ناشی از باکتری های رشته ای مانند لجن فعال معمولی حساس باشد.

MBBR در مقابل IFAS: تفاوت های کلیدی

در حالی که هر دو MBBR و IFAS از بیوفیلم در رسانه های حامل برای افزایش تصفیه فاضلاب استفاده می کنند، طرح های اصلی و ویژگی های عملیاتی آنها منجر به تفاوت های قابل توجهی می شود. این جدول یک نمای کلی سریع از تمایزات کلیدی ارائه می دهد.

فرآیند درمان

تفاوت اولیه در مکانیسم بیولوژیکی نهفته است. MBBR یک فقط بیوفیلم سیستم. کل فرآیند درمان در سطح حامل ها اتفاق می افتد. این باعث می شود که یک فرآیند بسیار قوی و پایدار باشد، زیرا بیوفیلم به راحتی شسته نمی شود و در برابر ضربه مقاوم تر است.

IFAS یک فرآیند ترکیبی . لجن فعال معلق بخش عمده ای از حذف مواد آلی (BOD/COD) را انجام می دهد، در حالی که بیوفیلم روی محیط زیست یک زیست توده اضافی و پایدار برای نیتریفیکاسیون و سایر نیازهای تصفیه تخصصی فراهم می کند. این رویکرد عمل دوگانه به IFAS اجازه می دهد تا بارهای آلی بالاتری را تحمل کند و نسبت به لجن فعال به تنهایی به حذف مواد مغذی بهتری دست یابد.

غلظت زیست توده

هر دو سیستم دارای غلظت زیست توده بالایی هستند که کلید کارایی آنهاست. با این حال، آنها به طور متفاوتی به آن دست می یابند. زیست توده MBBR به طور کامل به محیط متصل است و امکان جمعیت فوق العاده متراکم و فعال میکروارگانیسم ها را فراهم می کند. از سوی دیگر، IFAS از a زیست توده ترکیبی : لجن معلق و بیوفیلم متصل. این اغلب منجر به غلظت کل زیست توده حتی بالاتر می شود و آن را برای گیاهانی که نیاز به تصفیه سطح بالا دارند فوق العاده موثر می کند.

رسانه حامل MBBR

در یک MBBR سیستم، رسانه حامل یک عنصر مستقل و شناور آزاد است که برای حداکثر کارایی و پایداری طراحی شده است.

• طراحی و مواد: حامل های MBBR معمولاً قطعات پلاستیکی کوچک و سبک وزن هستند که از پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) یا مواد مشابه ساخته می شوند. مهمترین ویژگی آنها، آنها هستند سطح ویژه بالا (SSA) ، که کل سطح موجود برای رشد بیوفیلم در واحد حجم محیط است. طراحی پیچیده، دارای باله ها، پره ها یا محفظه های داخلی، به طور قابل توجهی این سطح را افزایش می دهد و به تعداد زیادی از میکروارگانیسم ها اجازه می دهد تا متصل شوند و رشد کنند.

• نقش و کارکرد: نقش اصلی رسانه ها فراهم کردن یک محیط محافظت شده و پایدار برای بیوفیلم است. از آنجایی که حامل ها دائماً در داخل راکتور حرکت می کنند، با یکدیگر و دیواره های مخزن برخورد می کنند که بیوفیلم اضافی یا مرده را از بین می برد. این "خود تمیزکاری" مکانیسم تضمین می کند که بیوفیلم نازک و سالم باقی می ماند و امکان انتقال جرم بهینه اکسیژن و مواد مغذی به میکروارگانیسم ها را فراهم می کند. این طرح همچنین از بیوفیلم در برابر نیروهای برشی بالای هوادهی محافظت می کند و سیستم را بسیار انعطاف پذیر می کند. حامل ها توسط غربال یا صفحه در خروجی در مخزن نگه داشته می شوند.

رسانه حامل IFAS

در یک IFAS سیستم، رسانه حامل به عنوان یک عنصر تکمیلی در یک فرآیند لجن فعال معمولی عمل می کند. نقش آن افزایش ظرفیت سیستم بدون افزایش اندازه مخزن است

• طراحی و مواد: رسانه IFAS اغلب از نظر شکل و مواد شبیه به رسانه MBBR است، اما معمولاً در قفس های ثابت یا معلق در مخزن قرار می گیرد. محیط سطح وسیعی را برای بیوفیلم رشد متصل فراهم می کند. طراحی را می توان متناسب با کاربرد خاص، مانند داشتن ساختار بازتر برای تعامل بهتر با لجن معلق، تنظیم کرد.

• نقش و عملکرد: هدف اصلی رسانه IFAS ارائه الف پلت فرم پایدار برای زیست توده تخصصی به ویژه باکتری های نیتریف کننده. این باکتری ها کندتر از باکتری های هتروتروف که BOD/COD را حذف می کنند رشد می کنند. در یک سیستم لجن فعال معمولی، این نیتریفایرها را می توان به خصوص در شرایط جریان بالا شسته شد. با ارائه یک سطح ثابت، محیط IFAS تضمین می کند که باکتری های نیتریف کننده در سیستم باقی می مانند و حذف قابل اعتماد مواد مغذی را حتی تحت بارهای مختلف تضمین می کند. لجن فعال معلق و بیوفیلم ثابت با هم افزایی کار می کنند، با لجن بخش عمده ای از بار آلی را مدیریت می کند و بیوفیلم بر فرآیندهای پیچیده تری مانند نیتریفیکاسیون تمرکز می کند.

پیچیدگی و هزینه عملیاتی

MBBR به سادگی معروف است. این اغلب یک سیستم "جریان از طریق" است که نیازی به زلال کننده یا گردش مجدد لجن ندارد، که عملکرد را ساده می کند و هزینه های انرژی را کاهش می دهد. این امر آن را به یک راه حل مقرون به صرفه، به ویژه برای ارتقاء مخازن موجود تبدیل می کند.

IFAS پیچیده تر است زیرا اجزای اصلی فرآیند لجن فعال را حفظ می کند، از جمله نیاز به شفاف کننده ثانویه و پمپاژ لجن فعال برگشتی (RAS). در حالی که این پیچیدگی می تواند هزینه های سرمایه اولیه و تقاضاهای عملیاتی را افزایش دهد، انعطاف پذیری و عملکرد پیشرفته ای را که اغلب برای استانداردهای سختگیرانه پساب، به ویژه برای حذف مواد مغذی مورد نیاز است، فراهم می کند.

برنامه های کاربردی

انتخاب بین MBBR و IFAS اغلب به اهداف برنامه و پروژه خاص بستگی دارد. در حالی که هر دو بسیار متنوع هستند، هر فناوری دارای مجموعه ای از موارد استفاده ایده آل است که در آن نقاط قوت آن به بهترین وجه مورد استفاده قرار می گیرد.

برنامه های کاربردی MBBR

فناوری MBBR به ویژه برای سناریوهایی که فضا محدود است یا به یک فرآیند ساده و قوی نیاز است، مناسب است.

• تصفیه فاضلاب صنعتی: MBBR ها به طور گسترده ای برای تصفیه فاضلاب صنایعی مانند غذا و نوشیدنی، خمیر و کاغذ و مواد شیمیایی . توانایی آنها در تحمل بارهای آلی بالا و انعطاف پذیری آنها در برابر نوسانات جریان، آنها را به انتخابی عالی برای فرآیندهای صنعتی با ویژگی های تخلیه متفاوت تبدیل می کند.

• تصفیه فاضلاب شهری: MBBR ها به طور فزاینده ای در کارخانه های شهری استفاده می شوند حذف کربن (BOD/COD) و نیتریفیکاسیون فرآیندهای. آنها می توانند به عنوان یک مرحله پیش تصفیه یا به عنوان راکتور بیولوژیکی اصلی نصب شوند که اغلب جایگزین یا تکمیل کننده سیستم های معمولی هستند.

• مقاوم سازی و ارتقاء: یکی از رایج ترین برنامه های کاربردی برای MBBR در است ارتقاء تصفیه خانه های فاضلاب موجود . به سادگی با افزودن حامل ها به مخزن لجن فعال موجود، ظرفیت کارخانه را می توان بدون نیاز به مخازن اضافی به طور قابل توجهی افزایش داد و آن را به یک راه حل مقرون به صرفه برای تأسیساتی تبدیل می کند که با محدودیت های تخلیه سخت تر یا رشد جمعیت مواجه هستند.

برنامه های کاربردی IFAS

فناوری IFAS در شرایطی که یک کارخانه به افزایش قابل توجهی در عملکرد نیاز دارد، به ویژه برای حذف مواد مغذی ، اما نمی تواند ردپای فیزیکی خود را گسترش دهد.

• حذف مواد مغذی: این مسلما قوی ترین برنامه برای IFAS است. زیست توده پایدار در محیط، محیط قابل اعتمادی را برای باکتریهای نیتریفیککننده (که آمونیاک را به نیترات تبدیل می کنند) و باکتریهای نیتراتزدا (که نیترات را به گاز نیتروژن تبدیل می کنند). این به گیاهان اجازه می دهد تا به طور مداوم محدودیت های نیتروژن و فسفر را رعایت کنند.

• ارتقاء سیستم های لجن فعال موجود: مشابه MBBR، IFAS یک راه حل عالی برای ارتقاء کارخانه های لجن فعال موجود . با افزودن رسانه به حوضه های هوادهی، می توان ظرفیت سیستم را افزایش داد، کیفیت پساب را بهبود بخشید و امکان نرخ جریان بالاتر را بدون ساخت راکتورهای جدید فراهم کرد. این به ویژه برای زیرساخت های قدیمی ارزشمند است.

• تصفیه سرریز فاضلاب ترکیبی (CSO): سیستمهای IFAS را میتوان برای مدیریت جریانهای زیاد و ناگهانی معمولی سازمانهای مدنی طراحی کرد و راهحلی مؤثر و فشرده برای درمان این موجها قبل از تخلیه ارائه میدهد.

عواملی که باید هنگام انتخاب در نظر گرفت

انتخاب بین MBBR و IFAS یک تصمیم یک اندازه برای همه نیست. فناوری بهینه به شدت به ویژگی ها و الزامات خاص پروژه شما بستگی دارد. در اینجا عوامل کلیدی وجود دارد که باید قبل از تصمیم گیری نهایی در نظر بگیرید.

1. ویژگی های فاضلاب

• نوع آلاینده و غلظت: نوع و غلظت آلاینده ها (به عنوان مثال، BOD، COD، نیتروژن، فسفر) یک ملاحظات اولیه است.

  • MBBR برای برنامه های کاربردی با تمرکز بر روی بسیار موثر است BOD و COD حذف . همچنین بسیار عالی برای نیتریفیکاسیون اما ممکن است برای حذف همزمان مواد مغذی نسبت به IFAS کارایی کمتری داشته باشد.

  • IFAS انتخاب برتر برای پروژه هایی است که نیاز به افزایش دارند حذف مواد مغذی (نیتروژن و فسفر) ، به خصوص هنگام برخورد با فاضلاب کم کربن که رشد باکتری های نیتریف کننده را دشوار می کند.

2. اهداف درمانی

• کیفیت پساب مورد نیاز: این شاید مهمترین عامل باشد.

  • اگر هدف شما رعایت محدودیت های استاندارد پساب برای BOD و TSS با تمرکز بر عملکرد ساده و قوی است، MBBR یک نامزد قوی است.

  • اگر نیاز به رعایت استانداردهای سختگیرانه پساب برای نیتروژن کل و فسفر کل ، IFAS به دلیل سیستم زیست توده دوگانه، اغلب انتخاب قابل اعتمادتر و موثرتری است.

3. در دسترس بودن فضا

• محدودیت های ردپای: فضای فیزیکی موجود برای تصفیه خانه می تواند یک عامل تعیین کننده باشد.

  • MBBR سیستم ها به طور کلی دارای یک رد پای کوچکتر نسبت به IFAS برای ظرفیت درمانی یکسان، آنها را برای سایت هایی با فضای محدود ایده آل می کند.

  • IFAS به ردپای بزرگتری نسبت به MBBR نیاز دارد زیرا هنوز به یک زلالکننده ثانویه و سایر اجزای لجن فعال نیاز دارد، اگرچه هنوز فشردهتر از یک کارخانه لجن فعال معمولی است.

4. بودجه

• هزینه های اولیه در مقابل هزینه های عملیاتی: هم هزینه های سرمایه ای و هم هزینه های عملیاتی بلندمدت را ارزیابی کنید.

  • MBBR سیستم ها اغلب دارای یک هزینه اولیه کمتر و عملیات ساده تر، که به معنی هزینه های عملیاتی پایین تر است (به عنوان مثال، قدرت کمتر برای پمپاژ و بدون دست زدن به لجن).

  • IFAS دارای یک هزینه اولیه بالاتر با توجه به زیرساخت های پیچیده تر آن (روشن کننده ها، پمپ های لجن برگشتی) و می تواند هزینه های عملیاتی بالاتری داشته باشد، اما این ممکن است با عملکرد برتر آن جبران شود.

5. تخصص عملیاتی

• در دسترس بودن پرسنل ماهر: سطح تخصص مورد نیاز برای راه اندازی و نگهداری سیستم را در نظر بگیرید.

  • MBBR یک سیستم نسبتاً ساده برای کار است که آن را برای کارخانه هایی با کارکنان محدود یا پرسنل کمتر با تجربه مناسب می کند.

  • IFAS برای مدیریت لجن معلق و بیوفیلم متصل، از جمله مسائلی مانند رشد رشته ای و ته نشین شدن لجن، به سطح بالاتری از تخصص عملیاتی نیاز دارد.

توصیه کنید

MBBR زمانی که سادگی، ردپای کوچک و عملکرد قوی اولویت های اصلی هستند، انتخاب ایده آلی است. این یک سیستم بسیار کارآمد برای حذف عمومی BOD/COD است و می تواند یک راه حل مقرون به صرفه برای ارتقاء ظرفیت کارخانه بدون تغییرات پیچیده باشد.

IFAS از سوی دیگر، زمانی که عملکرد بهبود یافته، به ویژه برای حذف مواد مغذی ، غیر قابل مذاکره است. طراحی هیبریدی آن از نقاط قوت هر دو فرآیند لجن فعال و فیلم ثابت برای دستیابی به کیفیت پساب برتر استفاده می کند و آن را به یک راه حل قدرتمند برای کارخانه هایی با مقررات زیست محیطی سختگیرانه تبدیل می کند.