پاسخ سریع: SBR را انتخاب کنید زمانی که زمین در دسترس است و بار در طول روز نوسان می‌کند. MBBR را انتخاب کنید زمانی که در حال ارتقای یک تانک موجود هستید و نمی‌توانید کلاریفایر اضافه کنید. MBR را انتخاب کنید زمانی که حد تخلیه سخت‌گیرانه است یا آب مجدداً استفاده خواهد شد، و می‌توانید هزینه غشاها و هوای لازم برای شست‌وشوی آن‌ها را بپردازید. هر سه همچنان لجن زائدی تولید می‌کنند که باید آبگیری شود.
سه فرآیند در یک پاراگراف هر کدام
SBR — راکتور ناپیوسته متوالی. یک تانک همه کارها را به‌صورت متوالی انجام می‌دهد. برگه اطلاعاتی آژانس حفاظت محیط زیست ایالات متحده پنج مرحله را فهرست می‌کند: بی‌کار، پر کردن، واکنش، ته‌نشین شدن و کشیدنهوادهی، ته‌نشینی و جداسازی در همان مخزن اما در زمان‌های مختلف انجام می‌شود، بنابراین هیچ زلال‌کننده جداگانه‌ای وجود ندارد و پمپاژ لجن برگشتی نیز انجام نمی‌شود. کنترل توسط تایمرها و کلیدهای سطح انجام می‌گیرد.
MBBR — بیوراکتور بیوفیلم بستر متحرک. یک مخزن هوادهی پر از حامل‌های پلاستیکی کوچک. باکتری‌ها به‌صورت بیوفیلم روی سطح داخلی محافظت‌شده هر حامل رشد می‌کنند، بنابراین توده زیستی بدون هیچ‌گونه بازچرخانی لجن در مخزن باقی می‌ماند. حامل‌ها توسط یک صافی در خروجی در راکتور نگه داشته می‌شوند. جامداتی که جدا می‌شوند در پایین‌دست، معمولاً توسط یک زلال‌ساز یا یک واحد DAF، حذف می‌گردند.
MBR — بیوراکتور غشایی. لجن فعال با جایگزینی زلال‌ساز ثانویه با غشاهای میکروفیلتراسیون یا اولترافیلتراسیون، که یا در مخزن هوادهی غوطه‌ور هستند یا در جریان جانبی. برگه اطلاعات راکتور غشایی EPA غشاهایی را توصیف می‌کند که باید ذراتی در حدود ۱ میکرون، به همین دلیل پساب MBR اساساً عاری از جامدات معلق و بیشتر باکتری‌ها است.
هر کدام چه کاری را خوب انجام می‌دهند
SBR: انعطاف‌پذیری در فضایی کوچک
برگه اطلاعاتی EPA مزایای SBRها را ترکیب یکسان‌سازی، ته‌نشینی اولیه، تصفیه بیولوژیکی و ته‌نشینی ثانویه در یک مخزن واحد، با حداقل ردپا و صرفه‌جویی سرمایه‌ای بالقوه ناشی از حذف کلاریفایرها می‌داند. مقادیر طراحی ذکرشده در همان سند یک چرخه ۴ ساعته برای فاضلاب شهری و ۴ تا ۲۴ ساعت برای صنعتی، با MLSS برابر ۲,۰۰۰–۴,۰۰۰ mg/L در سطح آب پایین.
از آنجا که طول چرخه را می‌توان از پنل کنترل تغییر داد، یک SBR می‌تواند در هر بازه‌ای از حالت کوتاه ۳.۵ ساعته تثبیت-تماس تا حالت هوادهی طولانی‌مدت ۱۸ تا ۳۶ ساعته اجرا شود. به همین دلیل برای کارخانه‌هایی مناسب است که بار آن‌ها بر حسب شیفت یا فصل تغییر می‌کند. حذف BOD معمولاً 85–95%، و تأمین‌کنندگان ذکرشده در برگه اطلاعات، BOD و TSS زیر ۱۰ mg/L را تضمین می‌کنند.
MBBR: ظرفیت بیشتر در همان مخزن
حامل‌ها سطح بیوفیلم را بدون افزودن حجم مخزن اضافه می‌کنند. حامل استاندارد Kaldnes K1 تقریباً ارائه می‌دهد ۵۰۰ متر مربع سطح محافظت‌شده در هر متر مکعب حاملو راکتورها معمولاً حداکثر تا حدود ۶۷ تا ۷۰٪ از حجم مخزن بنابراین حامل‌ها هنوز می‌توانند در گردش باشند (Rusten et al., 2006). یک تانک را تا نیمه با حامل‌ها پر کنید و موجودی زیست‌توده مؤثر چندین برابر افزایش می‌یابد بدون آنکه به بتن دست بزنید.
دلیل اینکه MBBR معمولاً زمانی انتخاب می‌شود که یک تصفیه‌خانه موجود دچار اضافه‌بار است و فضایی برای حوض هوادهی دوم وجود ندارد، همین است. همچنین بارهای شوک را به‌خوبی تحمل می‌کند، زیرا بیوفیلم چسبیده است و نمی‌تواند مانند لخته‌های معلق شسته شود. بهای این مزیت آن است که جامدات خود را ته‌نشین نمی‌کند: هنوز به یک زلال‌ساز، DAF یا مرحله فیلتراسیون نیاز است، و لجنی که به مرحله آبگیری می‌رسد سبک‌تر و غلیظ‌سازی آن دشوارتر از لجن فعال برگشتی متعارف است.
MBR: پاک‌ترین آب و کوچک‌ترین مخازن
برگه اطلاعاتی EPA گزارش می‌دهد که تصفیه‌خانه‌های در مقیاس کامل BOD را از حدود 150–280 mg/L به ۱–۲ mg/L، TSS از حدود ۱۷۰–۲۵۰ mg/L به ۱–۳ میلی‌گرم در لیترو آمونیاک نیتروژن را به زیر ۰.۳ میلی‌گرم در لیتر کاهش دهد، به‌طوری که میانگین کدری پساب در یکی از تصفیه‌خانه‌های جورجیا ۰.۳ NTU باشد. چون غشاها تمام زیست‌توده را در راکتور نگه می‌دارند، MLSS می‌تواند بسیار بالاتر از یک تصفیه‌خانه مبتنی بر زلال‌ساز عمل کند، که حجم مخزن و زمان ماند هیدرولیکی را کاهش می‌دهد.
دو هشدار از همان سند. جریان اوج باید حفظ شود در حداکثر ۱.۵ تا ۲ برابر میانگین، زیرا غشاها نمی‌توانند مانند یک زلال‌ساز، شوک هیدرولیکی را تحمل کنند، بنابراین معمولاً به یک مخزن تعادل نیاز است. و هوای شستشو قابل‌توجه است: یک تصفیه‌خانه به طور میانگین ۱٬۸۰۰ کیلووات‌ساعت در هر یک میلیون گالن فقط برای دمنده‌های شست‌وشوی غشایی، تقریباً دو برابر هوایی که یک تصفیه‌خانه متعارف برای هوادهی نیاز دارد. تضمین‌های غشا بازه‌ای از ۳ تا ۱۰ سال را شامل می‌شود.
مقایسه کنار به کنار
| معیار | اس‌بی‌آر | MBBR | MBR |
|---|---|---|---|
| جداکننده شفاف‌ساز مورد نیاز است | نه | بله (یا DAF) | نه — غشاها |
| ردپا | کوچک | کوچک؛ مناسب مخازن موجود | کوچک‌ترین |
| TSS پساب | <۱۰ mg/L معمولی | بستگی به Clarifier دارد | ۱–۳ میلی‌گرم در لیتر |
| تحمل نوسانات بار | بالا (قابل تنظیم چرخه‌ای) | بالا (زیست‌توده چسبیده) | متوسط؛ نیاز به برابر‌سازی دارد |
| انرژی | معتدل | معتدل | بالاترین (هوای شستشوی غشا) |
| مواد مصرفی | هیچ | حامل‌ها (عمر طولانی) | غشاها، مواد شیمیایی تمیزکننده |
| مهارت اپراتور | تایمرها و شیرها | کم | بالا |
| بهترین تطابق | بارهای متغیر، سایت‌های توسعه‌نیافته | بازسازی‌ها، ارتقای ظرفیت | استفاده مجدد، محدودیت‌های سخت‌گیرانه، بدون زمین |
چگونه در چهار پرسش تصمیم بگیریم
- مجوز چه چیزی را الزامی می‌کند؟ اگر TSS باید زیر 5 mg/L باشد، یا آب برای خنک‌سازی یا آب جبرانی فرآیند بازاستفاده شود، MBR تنها گزینه از میان این سه است که بدون فیلتر ثالثیه جداگانه به این حد می‌رسد.
- آیا تانک موجودی وجود دارد؟ اگر پاسخ مثبت است و بارگذاری بیش از حد دارد، می‌توان حامل‌های MBBR را به آن اضافه کرد. تبدیل به MBR نیز امکان‌پذیر است اما به معنای صفحه‌های جدید، غشاها و دمنده‌هاست.
- جریان چقدر پایدار است؟ تولید دسته‌ای، کارخانه‌های فصلی و کارخانه‌های مواد غذایی با اوج شست‌وشو، SBR را ترجیح می‌دهند، زیرا می‌توان چرخه را هنگام بار سنگین طولانی‌تر و هنگام بار سبک کوتاه‌تر کرد.
- چه کسی آن را اداره خواهد کرد؟ یک MBR به کسی نیاز دارد که فشار گذرغشایی، شستشوی شیمیایی و رسوب‌گرفتگی را بفهمد. یک MBBR تقریباً به هیچ چیز جز بررسی الک‌ها و توزیع هوا نیاز ندارد.
بخشی که هیچ‌کس در بروشور نمی‌گذارد: لجن
هر سه فرآیند مواد آلی محلول را به زیست‌توده تبدیل می‌کنند، و این زیست‌توده به‌صورت لجن زائد با حدود ۰٫۵ تا ۱٫۲ درصد مواد جامد از تصفیه‌خانه خارج می‌شود. برگه اطلاعات راکتور غشایی زیستی سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا، لجن زائد را با ۱ تا ۱٫۲ درصد کل مواد جامد نشان می‌دهد؛ SBR و MBBR مشابه یا رقیق‌تر هستند.
سه چیز در مرحله آبگیری بین آن‌ها متفاوت است:
- لجن MBR قدیمی‌تر و معدنی‌تر است، که معمولاً به خشکی کیک کمک می‌کند، اما با MLSS بالا همراه است و می‌تواند کلوئیدهای ریز را حمل کند که به‌سرعت پارچه را کور می‌کنند. پیش از انتخاب پارچه، آن را آزمایش کنید.
- بیوفیلم ریزش‌شده MBBR سبک است و اغلب برای لخته‌سازی به دوز پلیمر بالاتری نیاز دارد. به‌ندرت تنها با نیروی گرانش به‌خوبی غلیظ می‌شود.
- لجن زائد SBR مانند لجن فعال زائد معمولی رفتار می‌کند و از میان این سه، آسان‌ترین برای آبگیری در یک فیلتر پرس محفظه‌ای.
برای هر یک از این سه مورد، یک فیلتر پرس غشایی لجن بیولوژیکی را در یک مرحله از ۱٪ مواد جامد به کیک ۲۰–۳۰٪ می‌رساند، و همین امر هزینه‌های حمل یا دفن در زمین را قابل مدیریت می‌کند. برای تصفیه‌خانه‌های کوچک با ظرفیت کمتر از چند تن مواد جامد خشک در روز، یک پرس پیچی چندصفحهای گزینه کم‌انرژی‌تر است.
مرتبط: یک تصفیه‌خانه فاضلاب چقدر لجن تولید می‌کند, وقتی به شناورسازی با هوای محلول نیاز دارید، و تجهیزات تصفیه فاضلاب صناعی.
پرسش‌های متداول
آیا MBR بهتر از SBR است؟
فقط اگر به کیفیت پساب خروجی آن نیاز دارید. MBR به TSS ۱–۳ mg/L و باکتری تقریباً صفر می‌رسد، که SBR بدون فیلتر ثالثیه و گندزدایی نمی‌تواند با آن برابری کند. SBR در مصرف انرژی، مهارت اپراتور و تحمل پیک‌های جریان برتری دارد و هیچ غشایی برای تعویض ندارد.
آیا MBBR می‌تواند جایگزین یک تصفیه‌خانه لجن فعال شود؟
می‌تواند جایگزین مرحله بیولوژیکی داخل همان تانک شود، اما همچنان پس از آن به یک مرحله جداسازی جامدات نیاز دارد. بیشتر بازسازی‌ها یا کلاریفایر موجود را نگه می‌دارند یا یک واحد DAF بعد از راکتور MBBR اضافه می‌کنند.
چه اندازه گیاه برای SBR مناسب است؟
برگه اطلاعاتی EPA اشاره می‌کند که SBRها معمولاً در جریان‌های ۵ میلیون گالن در روز (حدود ۱۹٬۰۰۰ متر مکعب در روز) یا کمتر استفاده می‌شوند، و اینکه بیشتر تأسیسات زیر ۲ MGD هستند. جریان‌های بزرگ‌تر معمولاً به لجن فعال جریان پیوسته یا MBR هدایت می‌شوند.
چه مقدار بستر به مخزن MBBR وارد می‌شود؟
معمولاً بین ۳۰٪ تا ۶۷٪ از حجم راکتور، و نه بیشتر از حدود ۷۰٪، تا حامل‌ها همچنان بتوانند توسط هوادهی در حرکت نگه داشته شوند. مقدار دقیق پرشدگی بر اساس سطح مورد نیاز بیوفیلم برای بار طراحی تعیین می‌شود.
چرا یک MBR به مخزن تعادل نیاز دارد؟
چون شار غشا محدود است. برگه اطلاعات EPA توصیه می‌کند که جریان طراحی اوج حداکثر ۱.۵ تا ۲ برابر میانگین نگه داشته شود؛ یک زلال‌ساز موج را تحمل می‌کند، اما غشا این‌گونه نیست.
کدام یک از این سه، کمترین لجن را تولید می‌کند؟
MBR، در بیشتر موارد، به این دلیل که در سن لجن طولانی کار می‌کند و بخش بیشتری از توده زیستی توسط تجزیه درون‌زاد مصرف می‌شود. تفاوت اندک است، و هر سه مورد همچنان پیش از انتقال لجن به یک مرحله آبگیری نیاز دارند.
جریان، بار COD یا BOD، حد تخلیه و اینکه آیا مخزنی از قبل وجود دارد را به ما بگویید، و ما به شما خواهیم گفت که کدام فرآیند مناسب است و آبگیری لجن را متناسب با آن اندازه‌گیری می‌کنیم: درخواست یک فرآیند و توصیه اندازه‌بندی.
منابع: آژانس حفاظت محیط زیست ایالات متحده — برگه اطلاعات مدیریت فاضلاب: بیوراکتورهای غشایی (832-F-07-015), آژانس حفاظت محیط زیست ایالات متحده — برگه اطلاعات فناوری فاضلاب: راکتورهای دسته‌ای متوالی (۱۹۹۹), رستن بی. و همکاران (۲۰۰۶) — طراحی و بهره‌برداری از راکتورهای بیوفیلم بستر متحرک Kaldnes، مهندسی آبزی‌پروری ۳۴.
این مقاله بخشی از راهنمای ما برای آبگیری لجن فاضلاب.