حزمة عملية معالجة المياه بالغشاء الخزفي: المعالجة البيولوجية - تطبيق الغشاء الخزفي المشترك

في الآونة الأخيرة، قامت شركة صينية بالتعاون مع شركائها بتطوير عملية جديدة تجمع بين المعالجة البيولوجية وتطبيق الأغشية الخزفية. يستخدم المرشح البيولوجي السيرامسيت الكائنات الحية الدقيقة لإزالة المواد العضوية ونيتروجين الأمونيا من الماء، بينما يزيل الغشاء الخزفي الكائنات الحية الدقيقة والعكارة والمواد الصلبة العالقة، مما يحقق فصل السائل الصلب - بكفاءة. ويعمل المكونان معًا، ويؤدي كل منهما وظيفته المحددة.

تستخدم هذه العملية المجمعة نهرًا ملوثًا قليلًا كمثال، حيث يتم إنشاء مرشح بيولوجي سيراميكي للتدفق العلوي -عملية مجمعة بغشاء سيراميكي مسطح. كان تعكر الماء الخام 0.5 ~ 3.2 NTU، DOC 2.1 ~ 4.0 مجم / لتر، ونيتروجين الأمونيا الخلفي ≈0 مجم / لتر. في التجربة، تمت إضافة كلوريد الأمونيوم لرفع نيتروجين الأمونيا إلى 1.5~2.0 ملغم/لتر لمحاكاة التلوث. باستخدام 8- حبيبات سيراميك 10 مم كوسيلة ترشيح، يتمتع الغشاء الخزفي المسطح -Al₂O₃ بمساحة ترشيح فعالة تبلغ 0.0196 متر مربع. يعمل النظام بتدفق قدره 40 LMH ودورة ترشيح مدتها 2 ساعة، مع ترشيح غشاء سيراميكي مباشر بمثابة عنصر تحكم.

تحقق العملية المجمعة إزالة متدرجة للملوثات، مما يؤدي إلى كفاءة تنقية متميزة: فيما يتعلق بالتعكر، ظل تدفق الترشيح المباشر مستقرًا عند 0.01 وحدة نيوتن مترية، محققًا معدل إزالة قدره 98%؛ في العملية المجمعة، احتفظ مرشح الحبيبات الخزفية أولاً بنسبة 11% من الجسيمات العالقة، مما قلل من تعكر التدفق من 1.35 NTU إلى 1.20 NTU، في حين ظل التدفق النهائي من الغشاء الخزفي عند 0.01 NTU، مما حقق إجمالي معدل إزالة يتجاوز 99% ويقلل بشكل كبير من حمل الاحتفاظ بالغشاء. فيما يتعلق بالمواد العضوية الذائبة، حققت الأغشية الخزفية المفردة معدلات إزالة تبلغ 14.2% فقط لـ DOC وأقل من 10% للأشعة فوق البنفسجية. حقق مرشح السيرامسيت، الذي يعتمد على تحلل الأغشية الحيوية، معدلات إزالة قدرها 22.3% و15% لهذين المؤشرين، على التوالي، مما عزز معدل إزالة DOC الإجمالي للعملية المجمعة إلى 29.1%، أي ما يقرب من ضعف معدل الترشيح المباشر. تعتبر إزالة نيتروجين الأمونيا ميزة أساسية. في اليوم الرابع بعد ربط الغشاء، نضج نظام النترجة، وظل نيتروجين الأمونيا في النفايات السائلة من مرشح سيرامسيت باستمرار أقل من 0.01 ملغم / لتر، مع معدل إزالة يقترب من 100٪. تطابقت الزيادة في نيتروجين النترات مع النقصان في نيتروجين الأمونيا، مما يؤكد أن النترجة كانت عملية الإزالة السائدة. لم يوفر الغشاء الخزفي إزالة إضافية لنيتروجين الأمونيا، مع الحفاظ على تركيز التدفق السائل بمقدار 0.01 مجم/لتر، وبالتالي تعويض عيوب عمليات الغشاء -المفرد. فيما يتعلق بالمادة العضوية الفلورية، أثناء التشغيل المستقر، قلل مرشح السيرامسيت من شدة تألق البروتينات العطرية، والأحماض الدبالية، وأحماض الفولفيك، مع زيادة طفيفة فقط بسبب تراكم المستقلبات الميكروبية. احتفظ الغشاء الخزفي أيضًا بالمادة العضوية المتبقية من الجزيء الكبير-، مما يُظهر تأثيرات إزالة مهمة بشكل خاص على المستقلبات الميكروبية، مما يحقق تنقية عميقة.

زاد فرق ضغط الغشاء الذي لا رجعة فيه للعملية المدمجة فقط من 4.5 كيلو باسكال إلى 8 كيلو باسكال، وهو انخفاض كبير مقارنة بـ 26 كيلو باسكال من الترشيح المباشر، مما أدى إلى تضييق الزيادة في إجمالي مقاومة تلوث الغشاء بنسبة 50٪. كانت ملوثات سطح الغشاء عبارة عن مستقلبات ميكروبية قابلة للذوبان وبروتينات عطرية بشكل أساسي، مع وجود مادة عضوية محبة للماء منخفضة الوزن -}جزيئيًا- بنسبة 86.3%. بالإضافة إلى ذلك، تضمنت الملوثات الموجودة داخل مسام الغشاء أحماض الفولفيك، بمتوسط ​​وزن جزيئي يبلغ 33.1 كيلو دالتون، مما يظهر خصائص واضحة للتلوث المعقد.

هذه العملية المشتركة، من خلال التأثير التآزري للتحلل الحيوي والغربلة الفيزيائية، لا تعزز فقط إزالة نيتروجين الأمونيا والمواد العضوية ولكنها تمنع أيضًا بشكل فعال تلوث الأغشية الذي لا رجعة فيه، مما يوفر مسارًا تقنيًا جديدًا لتطبيق الأغشية الخزفية في معالجة مياه الشرب.