MBR در مقابل MBBR: "پارادوکس MLSS" و تأثیر آن بر ردپای کارخانه تصفیه

در بخش تصفیه فاضلاب پیشرفته، بیوراکتورهای غشایی (MBR) و راکتورهای بیوفیلم بستر متحرک (MBBR) دو تا از برجسته ترین فناوری ها هستند. با این حال، زمانی که مهندسان و طراحان پارامترهای اصلی خود را به طور خاص مقایسه می کنند جامدات معلق مشروب مخلوط (MLSS) - آنها اغلب با یک "پارادوکس" ضد شهودی روبرو می شوند.

سیستم های MBR معمولاً در غلظت های بسیار بالای MLSS (8000-12000 میلی گرم در لیتر) کار می کنند، در حالی که به نظر می رسد سیستم های MBBR در غلظت های بسیار پایین تر در فاز مایع کار می کنند.

این مقاله دلیل وجود این تفاوت را رمزگشایی می‌کند، تغییر اساسی از رشد معلق به رشد پیوسته را بررسی می‌کند و از 500 استفاده می‌کند. متر ³ مطالعه موردی / روز برای نشان دادن اینکه چگونه این تفاوت های بیولوژیکی به طور مستقیم بر ردپای فیزیکی و طرح یک تصفیه خانه تأثیر می گذارد.

بخش 1: رمزگشایی تفاوت بیولوژیکی ("پارادوکس MLSS")

علت اصلی نابرابری MLSS در این است که این دو فناوری نیروی کار میکروبی خود را در خود جای می دهند.

1. MBR: MLSS بالا از طریق حفظ فیزیکی

اصل اصلی: "فقط آب خارج می شود، لجن باقی می ماند."

سیستم های MBR از غشاهایی با اندازه منافذ بسیار کوچک (معمولاً حدود 0.04) استفاده می کنند μ م) برای جداسازی جامد از مایع. غشاء به عنوان یک مانع کامل عمل می کند. آب تمیز از طریق آن نفوذ می کند، اما باکتری ها و لخته های لجن به طور کامل در بیوراکتور حفظ می شوند.

از آنجا که لجن نمی تواند فرار کند، اپراتورها می توانند غلظت های بسیار بالایی از لجن فعال را "کشت" کنند.

• قیاس: یک تانک MBR را به عنوان یک مخزن در نظر بگیرید میدان شلوغ . برای رسیدگی به حجم کاری بالاتر (آلاینده ها)، مهندسان به زور 3 تا 4 برابر بیشتر از یک سیستم معمولی می توانند کارگر (باکتری) را در خود جمع کنند.

2. MBBR: MLSS کم مایع از طریق رشد پیوسته

اصل اصلی: نیروی کار در "خانه ها" (رسانه ها) است، نه در خیابان (آب).

تکنولوژی MBBR بر روی فرآیند رشد پیوست . عوامل تصفیه اولیه میکروارگانیسم هایی هستند که خود را به سطوح محافظت شده حامل های پلاستیکی معلق (رسانه ها) متصل می کنند و یک ماده قوی را تشکیل می دهند. بیوفیلم .

اگر جامدات معلق را در فاز مایع یک مخزن MBBR اندازه گیری کنید، MLSS معمولاً کم است (2000-4000 میلی گرم در لیتر)، شبیه به لجن فعال معمولی. با این حال، این گمراه کننده است. قدرت واقعی تصفیه سیستم در زیست توده متصل به رسانه نهفته است. هنگامی که این بیوفیلم به حساب می آید، "زیست توده معادل" یک MBBR بسیار بالا است، اغلب با MBR قابل مقایسه است.

• قیاس: MBBR در مورد ساخت با چگالی بالا است مسکن برای باکتری ها آب در «خیابان‌ها» نسبتاً شفاف است، زیرا بیشتر جمعیت در «خانه‌هایشان» کار می‌کنند.

خلاصه ای از تفاوت های بیولوژیکی

این رویکردهای متمایز تمرکزهای عملیاتی متفاوتی را دیکته می کنند:

قسمت 2: از زیست شناسی تا ردپای (A 500 متر ³ مطالعه موردی)

چگونه این تفاوت های بیولوژیکی به واقعیت فیزیکی تبدیل می شوند؟ نتایج اغلب تعجب آور است.

برای نشان دادن این موضوع، ما یک طراحی مقایسه ای برای یک تصفیه خانه فاضلاب شهری با ظرفیت شبیه سازی کردیم. 500 تن در روز (500 متر ³ /د) .

1. نتایج مقایسه محاسبه

همانطور که در جدول زیر نشان داده شده است، کل حجم مدنی مورد نیاز برای دو سیستم به طور قابل توجهی متفاوت است، در درجه اول به دلیل نیاز به شفاف سازی.

2. تجزیه و تحلیل تفاوت های چیدمان

MBR: قرار دادن گیاه در "جعبه"

MBR با ادغام جداسازی در مخزن بیولوژیکی به فشردگی بسیار بالایی دست می یابد.

• بدون شفاف کننده ثانویه: زلال سازهای سنتی مساحت قابل توجهی را اشغال می کنند. MBR اساساً کل این مرحله فرآیند را با استفاده از غشاها "قطع" می کند.
• مبادله: در حالی که کارهای عمرانی به حداقل می رسد، MBR نیاز به سرمایه گذاری قابل توجهی در تجهیزات الکترومکانیکی دارد، از جمله لغزش های غشایی، پمپ های بک واش پیچیده، سیستم های تمیز کردن شیمیایی (CIP)، و کمپرسورهای هوای پرقدرت که در یک اتاق تجهیزات بزرگ قرار دارند.

MBBR: یک "قلب" قدرتمند با " اندام" معمولی

MBBR از یک راکتور بیولوژیکی بسیار کارآمد و به دنبال جداسازی سنتی استفاده می کند.

• راکتور کارآمد: از آنجایی که بیوفیلم روی محیط دارای مقدار زیادی زیست توده فعال است، راندمان حذف BOD بسیار بالا است و در نتیجه یک بیوراکتور فشرده (فقط 60 متر ³ در این مثال).
• ضرورت استقرار: MBBR یک فرآیند پیوسته است که در آن بیوفیلم کهنه به طور طبیعی مواد را به داخل آب می‌ریزد. بنابراین، پساب مترust برای جداسازی این جامدات از یک زلال کننده با کارایی بالا (مانند ته نشین کننده لوله یا DAF) عبور کنید. در غیر این صورت، پساب نهایی استانداردهای تخلیه جامدات معلق را برآورده نخواهد کرد.

راهنمای نتیجه گیری و انتخاب

انتخاب بین MBR و MBBR مربوط به این نیست که کدام فناوری "بهتر" است، بلکه این است که کدام مجموعه از مبادلات به بهترین وجه با محدودیت های پروژه سازگار است.

زمانی که MBR را انتخاب کنید:

• فضا محدودیت اصلی است: ایده آل برای کارخانه های زیرزمینی شهری، زیرزمین هتل ها، یا بیمارستان هایی که قیمت زمین در آنها گزاف است.
• استفاده مجدد با کیفیت بالا مورد نیاز است: پساب فوق فیلتر است، با SS نزدیک به صفر، که آن را برای استفاده مجدد مستقیم غیر قابل شرب مناسب می کند.

زمانی که MBBR را انتخاب کنید:

• سادگی عملیاتی بسیار مهم است: مشتری سیستم مقاومی را ترجیح می دهد که نیازی به نظارت روزانه بر فشار غشایی یا رژیم های تمیز کردن غشا نداشته باشد.
• این یک پروژه مقاوم سازی است: رسانه ها اغلب می توانند به سادگی به مخازن هوادهی موجود اضافه شوند تا ظرفیت را بدون کارهای عمرانی بزرگ افزایش دهند.
• کیفیت تاثیر گذار در نوسان است: ساختار بیوفیلم MBBR را در برابر بارهای ضربه ای بسیار مقاوم می کند که در کاربردهای صنعتی رایج است.

سؤالات متداول: MBR در مقابل انتخاب و عملیات MBBR

1. اقتصاد: کدام سیستم مقرون به صرفه تر است؟

بستگی به نحوه اندازه گیری هزینه دارد (سرمایه در مقابل عملیاتی):

• CAPEX (هزینه اولیه): MBBR به طور کلی ارزان تر است. غشاهای MBR محصولات دقیق گران قیمتی هستند. با این حال، اگر قیمت زمین بسیار بالا باشد، پس انداز کارهای عمرانی MBR ممکن است هزینه تجهیزات را جبران کند.
• OPEX (هزینه جاری): MBBR به طور قابل توجهی ارزان تر است. MBR به مصرف انرژی بالا برای شستشوی هوا (برای تمیز نگه داشتن غشاها) و مواد تمیزکننده شیمیایی معمولی نیاز دارد. MBBR نیاز انرژی کمتری دارد و هیچ هزینه شیمیایی برای مرحله بیولوژیکی ندارد.

2. طول عمر: هر چند وقت یکبار نیاز به تعویض اجزای اصلی دارم؟

• غشاهای MBR: به طور معمول 5 تا 8 سال بسته به برند و کیفیت آب تعویض ممبران یک هزینه سرمایه ای عمده است.
• رسانه MBBR: به طور معمول 15 تا 20 سال . مدیای پلاستیکی HDPE بسیار بادوام است و به ندرت نیاز به تعویض دارد، فقط در صورت از بین رفتن مقداری از آنها، گاه به گاه "پر کردن" می شود.

3. تعمیر و نگهداری: عملکرد کدام یک سخت تر است؟

• MBR: نیاز دارد عملیات ماهر . اپراتورها باید فشار غشایی (TMP) را کنترل کنند، شستشوی معکوس خودکار را مدیریت کنند و تمیز کردن شیمیایی در محل (CIP) را با اسید/کلر انجام دهند. اگر غشا مسدود شود، گیاه متوقف می شود.
• MBBR: نیاز دارد تعمیر و نگهداری کم . این یک فرآیند خود تنظیمی است. تعمیر و نگهداری اصلی شامل بررسی صفحه های نگهدارنده (برای اطمینان از عدم فرار رسانه ها) و سیستم هوادهی است. خطای اپراتور بسیار بخشنده تر است.

4. قبل از درمان: آیا به صفحه نمایش های ظریف نیاز دارم؟

• MBR: بله، انتقادی. برای جلوگیری از آسیب رساندن یا گرفتگی غشاها به صفحه های بسیار ظریف (درام های 1 تا 2 میلی متری) نیاز دارید. پیش درمان ضعیف MBR ها را از بین می برد.
• MBBR: استاندارد. صفحه نمایش های درشت یا متوسط ​​استاندارد (3 تا 6 میلی متر) معمولاً برای جلوگیری از گرفتگی شبکه های نگهدارنده کافی هستند.

5. مقاوم سازی: آیا می توانم مخزن موجود خود را ارتقا دهم؟

• MBBR: کاندیدای عالی شما اغلب می توانید رسانه ها را در یک مخزن هوادهی موجود (تا 60 تا 70 درصد نسبت پر شدن) بریزید تا ظرفیت تصفیه آن را بدون ساختن مخازن جدید افزایش دهید.
• MBR: دشوار است. تبدیل یک مخزن استاندارد به MBR معمولاً نیاز به تغییرات مدنی قابل توجهی برای نصب اسکیدهای غشایی و ساخت یک اتاق جدید برای پمپ ها و دمنده ها دارد.

6. حذف نیتروژن: کدام بهتر است؟

هر دو می توانند به حذف نیتروژن بالا دست یابند، اما MBBR اغلب برای نیترات زدایی تخصصی مورد علاقه است. ساختار بیوفیلم اجازه می دهد تا "لایه های بدون اکسیژن" در اعماق بیوفیلم حتی در یک مخزن هوادهی (نیتریفیکاسیون و نیتریفیکاسیون همزمان - SND) وجود داشته باشد که می تواند بسیار کارآمد باشد.

7. آب و هوای سرد: عملکرد آنها در زمستان چگونه است؟

• MBBR در آب سرد انعطاف پذیرتر است. این بیوفیلم یک "خانه محافظ" برای باکتری ها ایجاد می کند و آنها را نسبت به لجن معلق کمتر در معرض افت دما قرار می دهد.