راكتورهاي بيولوژيكي غشايي

راكتورهاي بيولوژيكي غشايي MBR شامل يـك راكتـور بيولـوژيكي (بيوراكتـور) بـا جـرم سلولي معلق و جداسازي جامدات بوسيله غشاهاي ميكروفيلتر.  غشاهاي ميكروفيلتر با اندازه منافذ اسمي در محـدوده 0.1تـا 0.4ميكرومتـر ، كاربردهـاي زيـادي در تـصفيه فاضـلاب پيـدا دارند.سيـستم راكتورهاي بيولوژيكي غشايي ممكن است با بيوراكتورهاي رشـد معلـق هـوازي يـا بـي هـوازي استفاده شود و فاضلاب تصفيه شده را از جرم سلولي فعال جدا كنـد.

مفهوم سيستم هاي تصفیه فاضلاب به روش MBR شامل كاربرد بيوراكتور و ميكروفيلتر بعنـوان يـك واحـد فرآينـدي براي تصفيه فاضلاب است كه از طريق جايگزيني يا در بعضي موارد بـا ضـميمه كـردن ، عمـل جداسازي جامدات زلال ساز ثانويه و فيلتراسيون خروجي انجام مـي شـود. توانـايي در محـدود كردن زلال ساز ثانويه و بهره برداري در غلظتهاي بالاتر ، MLSSمزاياي زير را فـراهم نمـوده است.

ساختار راكتورهاي بيولوژيكي غشايي :

1. بيوراكتور تلفيقي كه از غـشاهاي مستغرق در بيوراكتور استفاده مي شود
2. بيوراكتورهاي غشايي بـا چـرخش مجـدد كـه مـايع مخلوط از ميان يك ساختار غشايي قرار داده شده در بيرون از بيوراكتور به گردش در مي آيـد.

در سيستم MBR تلفيقي نشان داده شده در شكل بالا غشاء ميكروفيلتر بخـش اصـلي مي باشد كه بطور مستقيم داخل راكتور لجن فعال مستغرق است. غشاها در داخل ساختارهايي (بعضي مواقع »كاست« ناميده مي شود) قرار گرفته است كه مي تواند داخـل بيوراكتـور پـايين برود. مدولها از غشاها ، ساختمان نگهدارنده غشاء ، اتـصالات خروجـي و دريچـه ورودي تغذيـه و يك ساختار حمايتي سراسري تشكيل شده است. غشاها تحت تاثير يك حالت خـلاء قـرار مـي گيرد (كمتر از 50كيلو پاسكال) كه آب (نفوذ كردن) از ميان غشاء كشيده مي شـود؛ در حـالي كه جامدات در راكتور باقي مي ماند. براي نگهداري TSS در محدوده راكتور بيولوژيكي و بـراي پاك كردن سطح خارجي غـشاها ، هـواي فـشرده از طريـق شـير توزيـع چنـد راهـه از پـايين ساختمان غشاء وارد مي شود.

همزمان با بالا آمدن حبابهاي هوا بـه سـطح، پـاك شـدن غـشاء صورت مي گيرد. هوا همچنين اكسيژن را براي نگهداري شرايط هوازي فراهم مي كند. سيـستم MBR تلفيقي انحصاري كه در شكل بالا نشان داده شده است فرآيند زنـوگم مـي باشـد كه توسط شركت زيست محيطي زنون ساخته شده است. بيوراكتور غشايي مستغرق مشابهي به نام كوبوتا توسط Enviroguip عرضه شده است.کاست از غشاهاي فيبري تو خالي تشكيل شده اسـت و داراي ابعـاد كلـي 0.91 متر عرض در 2.13متر طـول مـي باشـد و تقريبـاً 2.44متـر ارتفـاع دارد (8 × 7 × 3فـوت). تاسيسات ضميمه مورد نياز شامل پمپهاي فشار، تانكهاي ذخيره مواد شيميايي، پمپهاي تغذيـه مواد شيميايي و تمام كنترلهاي فرآيندي براي غشاء شامل مركـز كنتـرل موتـور فرآينـد غـشاء است . همچنين ، تجهيزات ضميمه غشاء شامل يك سيستم تميز كردن با هـوا و يـك سيـستم شستشو با آب بصورت ضربه رو به عقب مي باشد. سيستم پاك كردن با هوا شامل ديفيوزرهـاي حباب درشت است كه در حوض هوادهي قرار دارد و براي به حداقل رساندن رسـوب جامـدات ، تلاطم پيوسته در سطح خارجي غشاء فراهم مي كند. تهيه هوا براي سيستم تميز كننده با هـوا معمولاً علاوه بر هواي مورد نياز براي فرآيند لجن فعال، فراهم مي شود.

واحد غشاء ساخته شده توسط كوبوتا شامل يكسري از كارتريج هاي تشكيل شده از غشاهايي با منافذ ريز مي باشد كـه
در دو طرف صفحه حمايت كننده قرار دارد. كارتريج ها كه داراي ضخامت 6متر مي باشند مي توان براي تميز كردن و جايگزيني بصورت مجزا حذف كرد . هر كدام از كاسـت هـا يـا مـدولها داراي يكسري لوله هايي مي باشند كه پساب خروجي را از غـشاها اسـتخراج و بـه يـك شـبكه جمع آوري متصل مي كند . تاسيسات ضميمه براي نفوذ مـشابه سيـستم زنـون اسـت.

در كنار غشاهاي مستغرق، طرح راكتورهاي بيولوژيكي غشايي MBR با چرخش مجدد . در اين شيوه ، لجن فعال حاصل از بيوراكتور به غشاء لوله اي با حركت فشاري پمپ مي شود كه جامدات درون غشاء باقي مي ماننـد و آب بـه سـمت خـارجي
غشاء عبور مي كند. نيروي حركتي ، فشار ايجاد شده توسط سرعت عرضي زياد از ميـان غـشاء است. جامدات به حوض لجن فعال برگـشت داده مـي شـود . غـشاها بطـور مرتـب شستـشوي معكوس داده مي شود تا جامدات را حذف كند و براي كنترل افزايش فشار ، بـصورت شـيميايي تميز مي شود . با جايگزين كردن جداسازي جامدات بوسيله ته نـشني ثقلـي در زلال سـازهاي ثانويه ، غشاها از معضلات بالكنيگ رشته اي لجن و سـاير مـشكلات زلال سـازي و تـه نـشيني لختــه جلــوگيري مــي كننــد و غلظــت MLSS تانــك هــوادهي در زمــان طــولاني بوســيله محدوديتهاي بارگذاري جامدات زلال ساز ثانويه كنترل نمي شود . سيـستم هـاي MBRمـي توانند در غلظتهاي MLSSبيشتر  15000-25000 mg/lنسبت به فرآيندهاي لجن فعـال
متداول بهره برداري شود. اگر چه غلظت زياد MLSSهمانند آنچـه در بالا اشاره شد، گزارش شده است؛ اما غلظت هاي MLSS هنگاميكه تمام عوامل مد نظـر قـرار گيرد در محدوده 8000-10000 mg/lاز نظر اقتصادي به صرفه تر است.