سیستم MBR (راكتور بيولوژيكي غشايي) يك فرآيند تصفيه است كه يك غشاي نيمه تراوا را با يك فرآيند بيولوژيكي ادغام مي كند. تركيبي از يك فرآيند جداسازي غشايي مانند ميكروفيلتراسيون يا اولترافيلتراسيون با بيوراكتور است و اكنون به طور گسترده اي براي تصفيه ي فاضلاب شهري و صنعتي معادل جمعيت 80000 نفر استفاده مي شود. با توجه به اينكه طراحي بيو راكتور غشايي يك كار كاملا فني است بايد توسط متخصصان انجام شود. تصفيه ي بيولوژيكي فاضلاب يك روش تصفيه ي پرهزينه اما كارآمد است. با فناوري MBR امكان بروزرساني سيستمهاي قديمي تصفيه فاضلاب وجود دارد.

مزايا

  • در اين روش ته نشيني ثانويه و فيلتراسيون نهايي حذف مي شود. همچنين استفاده از ساير واحدهاي فرآيند مانند هاضم و گندزدايي به روش UV را نيز مي تواند به حداقل برسند.
  • موجب طولاني شدن عمر لجن و از اين رو كاهش توليد لجن مازاد مي شود.
  • باعث افزايش كيفيت پساب مي شود.
  • قابليت بارگذاري بالا دارد.

معايب

  • هزينه هاي بهره برداري و سرمايه گذاري بالايي دارد.
  • پيچيدگي و رسوب غشايي
  • عدم وجود فناوري توليد رآكتور غشايي در داخل ايران
  • هزينه انرژي

بيو راكتور تصفيه ي فاضلاب و اصول اساسي طراحي

بيو راكتورهاي غشايي فرآيندهاي تصفيه ي بيولوژيكي معمولي (به عنوان مثال لجن فعال) را با فيلتراسيون غشايي تركيب مي كنند تا سطح پيشرفته اي از حذف مواد جامد آلي و معلق را فراهم كنند. با استفاده از باز چرخاني پساب به روش MBR، سيستم ها مي توانند سطح پيشرفته اي از حذف مواد مغذي را انجام دهد. در يك سيستم MBR، غشاها در يك راكتور بيولوژيكي هوادهي غوطه ور مي شوند. تخلخل غشاها از 035/0 تا 4/0 ميكرون است.

اين سطح از فيلتراسيون اجازه مي دهد تا پساب با كيفيت بالا از غشا خارج شود و بخش هاي ته نشيني و فيلتراسيون را كه معمولا براي تصفيه ي فاضلاب استفاده مي شود، از بين مي برد. از آنجا كه نياز به ته نشيني برطرف مي شود، فرآيند بيولوژيكي مي تواند با غلظت مخلوط بسيار بالاتر كار كند. اين موضوع به طور چشم گيري حجم مخازن را در فرآيند كاهش مي دهد و اجازه مي دهد بسياري از سيستم هاي موجود بدون افزودن مخازن جديد بروز شوند.

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

ممبران

در طول تصفيه ي فاضلاب به روش MBR، جداسازي جامد و-مايع توسط غشاهاي ميكروفيلتراسيون يا اولترافيلتراسيون حاصل مي شود. غشا يك صفحه استفاده شده براي جدا كردن اجزا از مايعات معمولا بر اساس اندازه ي نسبي يا بار الكتريكي است. به قابليت غشايي كه فقط اجازه ي تركيبات خاص را بدهد، نيمه نفوذپذيري گفته مي شود. اين يك فرآيند فيزيكي است، جايي كه اجزاي جدا شده از نظر شيميايي بدون تغيير باقي مي مانند. به فرآيندي كه در آن اجزا از منافذ غشايي عبور مي كنند نفوذ گفته مي شود، در حالي كه اجزاي رد شده كنسانتره يا نگهداري مجدد مي شوند.

انواع پيكربندي غشايي

  • الياف توخالي (HF)
  • مارپيچ
  • صفحه و قاب (بعنوان مثال ورق تخت (FS))
  • كارتريج فيلتر پليسه
  • لوله اي

پيش تصفيه

براي جلوگيري از ورود آشغال و ديگر مواد جامد همراه با جريان  فاضلاب به مخزن غشايي، تصفيه فيزيكي بسيار قوي در ابتداي تصفيه خانه لازم است. مهمترين تأثير پيش تصفيه در روش MBR محافظت از غشا در برابر آسيب ديدن در مقابل بقايا و ذرات مي باشد. البته در كنار افزايش عمر غشا، هزينه هاي عملياتي را كاهش داده و باعث افزايش كيفيت لجن و پساب خروجي شده و عملكرد بدون مشكل را تضمين مي كند.

ملاحظات هزينه

اگرچه سرمايه ي MBR و هزينه هاي عملياتي (غشاها، استفاده از اكسيژن، طراحي متخصص و غيره) از هزينه هاي فرآيندهاي مرسوم بيشتر است اما به نظر مي رسد كه ارتقاي فرآيندهاي مرسوم حتي در حالتي كه تصفيه ي معمولي به خوبي كار مي كند هم اتفاق مي افتد. اين موضوع به افزايش قيمت آب و نياز به استفاده ي مجدد از آب و همچنين مقررات دقيق تر در مورد كيفيت پساب مربوط مي شود.

بهره برداري و نگهداري

بيشتر رآكتورهاي MBR  به صورت هفتگي توسط مواد شيميايي مخصوص تميز مي شوند كه 30 تا 60 دقيقه به طول مي انجامد. رسوب هايي كه با روش هاي تميز كردن موجود قابل حذف نيست را رسوب غير قابل جبران[1] مي نامند. اين رسوب دهي در طول سال ها افزايش يافته و در نهايت عمر غشا را تعيين مي كند. تمام كارها بايد توسط اپراتورهاي ماهر انجام شود.

رسوب گيري

سيستم هاي مدرن با مواد شيميايي نگهداري مي شوند، بنابراين برداشتن غشاها از مخزن غشا ضروري نيست. رسوب آلي را مي توان با هيپوكلريت سديم[2] و رسوب معدني را با اسيد اگزاليك[3] تميز كرد.

رسوب گذاري بعنوان يك نتيجه از فعل و انفعالات بين غشا و مايع مخلوط است و يكي از اصلي ترين محدوديت هاي فرآيند MBR است. رسوب گذاري غشا در MBR يك پديده ي پيچيده است كه به وضوح قابل تعريف نمي باشد. دلايل اصلي رسوب زدگي غشا عبارتند از:

  • رشد بيوفيلم ها در سطح غشا
  • وجود مواد معدني
  • جنس غشا  

ايمني و بهداشت

بهره برداري و نگهداري سيستم هاي MBR معمولا توسط اپراتورهاي ماهر انجام مي شود كه بايد جهت حفظ سلامتي در مقابل انواع خطرات و همچنين راهبري اصولي سيستم، آموزش كافي ببينند. لجن سيستم بيولوژيكي بايد آبگيري شود (به عنوان مثال آبگيري مكانيكي يا بستر خشك لجن) و با خاكستر ذخيره شده در يك محل دفن زباله ي كنترل شده سوزانده شود.

طراحي دقيق بيو راكتور غشايي نيازمند تجربه و تخصص لازم در اين زمينه مي باشد و شركت پرتو كنترل هوشمند آمادگي لازم را جهت پاسخگويي به پرسش هاي مشتريان محترم دارد.