سیستم MBR (راکتور بیولوژیکی غشایی) یک فرآیند تصفیه است که یک غشای نیمه تراوا را با یک فرآیند بیولوژیکی ادغام می کند. ترکیبی از یک فرآیند جداسازی غشایی مانند میکروفیلتراسیون یا اولترافیلتراسیون با بیوراکتور است و اکنون به طور گسترده ای برای تصفیه ی فاضلاب شهری و صنعتی معادل جمعیت ۸۰۰۰۰ نفر استفاده می شود. با توجه به اینکه طراحی بیو راکتور غشایی یک کار کاملا فنی است باید توسط متخصصان انجام شود. تصفیه ی بیولوژیکی فاضلاب یک روش تصفیه ی پرهزینه اما کارآمد است. با فناوری MBR امکان بروزرسانی سیستمهای قدیمی تصفیه فاضلاب وجود دارد.

مزایا

  • در این روش ته نشینی ثانویه و فیلتراسیون نهایی حذف می شود. همچنین استفاده از سایر واحدهای فرآیند مانند هاضم و گندزدایی به روش UV را نیز می تواند به حداقل برسند.
  • موجب طولانی شدن عمر لجن و از این رو کاهش تولید لجن مازاد می شود.
  • باعث افزایش کیفیت پساب می شود.
  • قابلیت بارگذاری بالا دارد.

معایب

  • هزینه های بهره برداری و سرمایه گذاری بالایی دارد.
  • پیچیدگی و رسوب غشایی
  • عدم وجود فناوری تولید رآکتور غشایی در داخل ایران
  • هزینه انرژی

بیو راکتور تصفیه ی فاضلاب و اصول اساسی طراحی

بیو راکتورهای غشایی فرآیندهای تصفیه ی بیولوژیکی معمولی (به عنوان مثال لجن فعال) را با فیلتراسیون غشایی ترکیب می کنند تا سطح پیشرفته ای از حذف مواد جامد آلی و معلق را فراهم کنند. با استفاده از باز چرخانی پساب به روش MBR، سیستم ها می توانند سطح پیشرفته ای از حذف مواد مغذی را انجام دهد. در یک سیستم MBR، غشاها در یک راکتور بیولوژیکی هوادهی غوطه ور می شوند. تخلخل غشاها از ۰۳۵/۰ تا ۴/۰ میکرون است.

این سطح از فیلتراسیون اجازه می دهد تا پساب با کیفیت بالا از غشا خارج شود و بخش های ته نشینی و فیلتراسیون را که معمولا برای تصفیه ی فاضلاب استفاده می شود، از بین می برد. از آنجا که نیاز به ته نشینی برطرف می شود، فرآیند بیولوژیکی می تواند با غلظت مخلوط بسیار بالاتر کار کند. این موضوع به طور چشم گیری حجم مخازن را در فرآیند کاهش می دهد و اجازه می دهد بسیاری از سیستم های موجود بدون افزودن مخازن جدید بروز شوند.

FITZGERALD 2008. Typical schematic for membrane bioreactor system - سیستم MBR

ممبران

در طول تصفیه ی فاضلاب به روش MBR، جداسازی جامد و-مایع توسط غشاهای میکروفیلتراسیون یا اولترافیلتراسیون حاصل می شود. غشا یک صفحه استفاده شده برای جدا کردن اجزا از مایعات معمولا بر اساس اندازه ی نسبی یا بار الکتریکی است. به قابلیت غشایی که فقط اجازه ی ترکیبات خاص را بدهد، نیمه نفوذپذیری گفته می شود. این یک فرآیند فیزیکی است، جایی که اجزای جدا شده از نظر شیمیایی بدون تغییر باقی می مانند. به فرآیندی که در آن اجزا از منافذ غشایی عبور می کنند نفوذ گفته می شود، در حالی که اجزای رد شده کنسانتره یا نگهداری مجدد می شوند.

انواع پیکربندی غشایی

  • الیاف توخالی (HF)
  • مارپیچ
  • صفحه و قاب (بعنوان مثال ورق تخت (FS))
  • کارتریج فیلتر پلیسه
  • لوله ای

پیش تصفیه

برای جلوگیری از ورود آشغال و دیگر مواد جامد همراه با جریان  فاضلاب به مخزن غشایی، تصفیه فیزیکی بسیار قوی در ابتدای تصفیه خانه لازم است. مهمترین تأثیر پیش تصفیه در روش MBR محافظت از غشا در برابر آسیب دیدن در مقابل بقایا و ذرات می باشد. البته در کنار افزایش عمر غشا، هزینه های عملیاتی را کاهش داده و باعث افزایش کیفیت لجن و پساب خروجی شده و عملکرد بدون مشکل را تضمین می کند.

ملاحظات هزینه

اگرچه سرمایه ی MBR و هزینه های عملیاتی (غشاها، استفاده از اکسیژن، طراحی متخصص و غیره) از هزینه های فرآیندهای مرسوم بیشتر است اما به نظر می رسد که ارتقای فرآیندهای مرسوم حتی در حالتی که تصفیه ی معمولی به خوبی کار می کند هم اتفاق می افتد. این موضوع به افزایش قیمت آب و نیاز به استفاده ی مجدد از آب و همچنین مقررات دقیق تر در مورد کیفیت پساب مربوط می شود.

بهره برداری و نگهداری

بیشتر رآکتورهای MBR  به صورت هفتگی توسط مواد شیمیایی مخصوص تمیز می شوند که ۳۰ تا ۶۰ دقیقه به طول می انجامد. رسوب هایی که با روش های تمیز کردن موجود قابل حذف نیست را رسوب غیر قابل جبران[۱] می نامند. این رسوب دهی در طول سال ها افزایش یافته و در نهایت عمر غشا را تعیین می کند. تمام کارها باید توسط اپراتورهای ماهر انجام شود.

رسوب گیری

سیستم های مدرن با مواد شیمیایی نگهداری می شوند، بنابراین برداشتن غشاها از مخزن غشا ضروری نیست. رسوب آلی را می توان با هیپوکلریت سدیم[۲] و رسوب معدنی را با اسید اگزالیک[۳] تمیز کرد.

رسوب گذاری بعنوان یک نتیجه از فعل و انفعالات بین غشا و مایع مخلوط است و یکی از اصلی ترین محدودیت های فرآیند MBR است. رسوب گذاری غشا در MBR یک پدیده ی پیچیده است که به وضوح قابل تعریف نمی باشد. دلایل اصلی رسوب زدگی غشا عبارتند از:

  • رشد بیوفیلم ها در سطح غشا
  • وجود مواد معدنی
  • جنس غشا  

ایمنی و بهداشت

بهره برداری و نگهداری سیستم های MBR معمولا توسط اپراتورهای ماهر انجام می شود که باید جهت حفظ سلامتی در مقابل انواع خطرات و همچنین راهبری اصولی سیستم، آموزش کافی ببینند. لجن سیستم بیولوژیکی باید آبگیری شود (به عنوان مثال آبگیری مکانیکی یا بستر خشک لجن) و با خاکستر ذخیره شده در یک محل دفن زباله ی کنترل شده سوزانده شود.

طراحی دقیق بیو راکتور غشایی نیازمند تجربه و تخصص لازم در این زمینه می باشد و شرکت پرتو کنترل هوشمند آمادگی لازم را جهت پاسخگویی به پرسش های مشتریان محترم دارد.