بیوراکتورهای غشایی MBR

بیوراکتورهای غشایی MBR یا فناوري Membrane bioreactor تركيبي از فرآيندهاي بيولوژيكي و فرآيندهاي غشايي براي تصفيه آب و فاضلاب است.  با حضور غشا در سيستمهاي تصفيه فاضلاب ديگر نيازي به حوضچه هاي ته نشيني نيست و فضاي لازم براي سيستم تصفيه كاهش پيدا ميكند كه اين بزرگترين مزيت استفاده ازسيستمهاي MBRبه جاي لجن فعال متعارف است.

 حذف مرحله ته نشيني وتسريع در فيلتراسيون ،عمليات در غلظتهاي بالايي از پساب را ممكن ميسازد. از طرفي با حذف مرحله  ته نشيني و كاهش زمان تصفيه بيولوژيكي آب و كاهش اكسيژن مورد نياز شيمياييCOD زمان ماند 5تا 8روز با زمان ماند 24ساعت جايگزين ميشود كه در اين حالت در روزهاي گرم سال با كاهش تبخير %27-11 آب از حوضچه هاي ته نشيني، شاهد جلوگيري از هدر رفت منابع عظيمي از آبهاي قابل استحصال خواهيم بود. علاوه بر اين، كيفيت آب خروجي از سيستم بیوراکتورهای غشایی MBR بهتر از سيستم هاي لجن فعال متعارف است. در سيستمهاي بیوراکتورهای غشایی MBR  امكان افزايش غلظت لجن موجب كاهش توليد لجن مازاد شده و بازده بالاي حذف اكسيژن مورد نياز بيولوژيكيBODافزايش كيفيت جريان خروجي، كاهش حجم و فضاي كاري سيستم ميگردد.

عليرغم مزاياي بسيار زياد ،MBRكاربرد صنعتي آنها به دليل گرفتگي غشا مورداستفاده در آنها همچنان با محدوديت مواجه است. اشكال عمده و محدوديت ،MBRاز هزينه هاي بالايي است كه صرف جلوگيري از پايين آمدن كارايي آن به سبب گرفتگي غشا و هزينه هاي بالاي خود غشا دارد ناشي ميشود كه چالش بر انگيزترين مسئله براي توسعه بيشتر MBRهستند.

يكي از روش هاي كاهش در هزينه هاي بیوراکتورهای غشایی MBR ، استفاده از پليمرهاي ارزان قيمتي مانند پليپروپيلنPP3است. PPيك پليمر نيمه بلورين از خانواده پليمرهاي پليالفيني گرمانرم است. PPپليمري تجاري و ارزانقيمت است كه داراي مقاومت حرارتي، شيميايي و مكانيكي خوبي است.اين ويژگيهاي عالي ،PPآن را براي ساخت غشاهاي پليمري در مقياس صنعتي مناسب ميكند. علاوه بر اين با توجه به تحريمهاي همهجانبه عليه كشورمان در سالهاي اخير از سوي قدرتهاي جهاني كه مانع ورود بعضي از پليمرهاي پركاربرد به كشور شده است، روي آوردن به پليمرهايي كه در داخل توليد ميشوند ضروري به نظر ميرسد. امروزه كشورمان در زمره بزرگترين توليدكنندگان پليمرهاي پليالفيني PEو PPاست كه با توجه به قيمت پايين آنها ميتوان از آنها براي ساخت غشا استفاده كرد. باوجوداين مزايا، PPپليمري آبگريز است و غشاهايي كه از پليمرهاي آبگريز ساخته ميشوند بيشتر مستعد گرفتگي ميباشند. با توجه به مزيتهاي زياد ،PPمشكل آبگريزي آن نبايد مانع استفاده از آن براي ساخت غشا شود.با توجه به مشكل آبگريزي
غشاهاي PPدر اين پژوهش با استفاده از ساختار نانوكامپوزيتي، كه يكي از پركاربردترين روشها براي كاهش گرفتگي غشاهاي آبگريز است، سعي بر كاهش هزينهها و بهينهسازي سامانههاي MBRبادانش فني بومي و استفاده از غشاهاي نانوكامپوزيتي توليد داخل براي تصفيه فاضلاب واحدهايي همچون پالايشگاهها و مجتمع هاي نفتي و پالايشگاهي است.

روشهاي زيادي براي اصلاح غشاها و آبدوست كردن آنها در مراجع آمده است و در حال حاضرفعاليتهاي زيادي در سطح جهان براي مقابله با مشكل آبگريزي پليمرهاي مناسب براي ساخت غشا انجام ميشود.در ميان اين روش– هاتركيب كردن انواع مختلفي از نانو ذرات مانند اكسيد آلومينيوم،دياكسيد تيتانيوم،سيليكا و منيزيم هيدروكسيد در  غشاي پليمري هدف بسياري از تحقيقات در سالهاي اخير بوده است.حجم زياد مقالات چاپشده در زمينه اصلاح غشاها نيزتأييدكننده اين حقيقت است. دياكسيد تيتانيوم TiO2در سالهاي اخيرمورد توجه محققين زيادي قرارگرفته و علت اين امر خاصيت فوتوكاتاليستي اين نانوذره است كه با توليد گروه هاي فعال اكسيژني مانند گروه راديكال هيدروكسيل،هيدروژنپراكسيدو غيره باعث از بين بردن باكتريها ميشود. نانو ذرات TiO2در حالت آناتاز1بسيار فوتواكتيو هستند و در گسترهاي از كاربردهاي محيط زيستي مانند:خالصسازي آب، تصفيهĤب و فاضلاب، كنترل مواد زائد خطرناك، خالصسازي هوا و گندزدايي آب به كار ميروند.