Iمقدمة
مع المعايير البيئية الصارمة بشكل متزايد والطلب المتزايد باستمرار على إعادة استخدام المياه، أصبحت المفاعلات الحيوية الغشائية (MBRs) هي التكنولوجيا السائدة لمعالجة مياه الصرف الصحي المتقدمة واستخدام الموارد. تحدد المواد الغشائية، باعتبارها المكون الأساسي لـ MBRs، بشكل مباشر الاستقرار التشغيلي للنظام وكفاءة المعالجة وإجمالي تكلفة دورة الحياة. تعاني الأغشية العضوية التقليدية من عيوب مثل القابلية للتلوث، وقصر العمر، وضعف المقاومة للتآكل، مما يجعلها غير مناسبة لظروف المياه المعقدة والقاسية. توفر الأغشية المسطحة من كربيد السيليكون-، بخصائصها الفائقة المتمثلة في مقاومة التآكل- الفائقة، والتدفق العالي، والعمر الطويل، وقدرات قوية ضد-القاذورات، حلاً قويًا لترقيات عملية MBR وتستخدم على نطاق واسع في مياه الصرف الصحي البلدية، ومياه الصرف الصناعي، ومعالجة المياه المالحة المركزة.
I. مقدمة لتقنية MBR
1. مبدأ العملية
MBR (المفاعل الحيوي الغشائي) هي عملية معالجة مياه الصرف الصحي التي تدمج بعمق تقنيات التحلل الحيوي وفصل الأغشية. إنه يستبدل خزان الترسيب الثانوي في عملية الحمأة المنشطة التقليدية بوحدة غشاء الترشيح الفائق، مما يحقق الفصل الفعال للحمأة والماء. بعد دخول مياه الصرف الصحي إلى المفاعل الحيوي، تقوم الكائنات الحية الدقيقة بتحليل الملوثات مثل COD، ونيتروجين الأمونيا، والفوسفور الكلي؛ يقوم غشاء الترشيح الفائق (حجم المسام 0.02-0.1 ميكرومتر) بحبس الحمأة المنشطة والغرويات والبكتيريا والجسيمات العالقة بدقة، مما يؤدي إلى تدفق مياه صافية ومعقمة، مما يحل تمامًا مشاكل فقدان الحمأة والنفايات السائلة العكرة في العمليات التقليدية.
2. السمات الأساسية للعملية
(1) قدرة معالجة قوية وجودة مياه الصرف الصحي جيدة
تتميز عملية MBR بحمل عالي وكفاءة معالجة أعلى من مفاعلات المعالجة البيولوجية العامة. تشبه جودة النفايات السائلة مياه الصنبور في المظهر ويمكن أن تلبي متطلبات المياه المستصلحة بشكل كامل. إنها حاليًا التكنولوجيا ذات الجودة الأفضل للنفايات السائلة بين جميع عمليات معالجة مياه الصرف الصحي.
(2) مقاومة قوية لأحمال التأثير
يمنح التركيز العالي للحمأة MBR مقاومة قوية لأحمال الصدمات، كما أن لها عمرًا طويلًا للغاية للحمأة، مما يؤدي إلى جودة مياه صرف مستقرة جدًا.
(3) تأثير جيد لإزالة نيتروجين الأمونيا
مع تركيز الحمأة العالي، وعمر الحمأة الطويل، وحمولة الحمأة المنخفضة، فهي مناسبة بشكل خاص للنترجة لإزالة نيتروجين الأمونيا، ويمكن إزالة ما يصل إلى 1500 ملغم / لتر من نيتروجين الأمونيا.
(4) الحمأة المتبقية أقل
تتميز حمأة MBR بعمر حمأة طويل، والكائنات الحية الدقيقة في مرحلة التنفس الداخلي، وإنتاج الحمأة الزائد منخفض، والتلوث الثانوي في حده الأدنى.
(5) يحفظ الأرض
لا يتطلب خزان ترسيب ثانوي أو أجهزة ترشيح وتنقية أخرى. العملية بسيطة وتحتل مساحة صغيرة فقط حوالي ثلث مساحة الأرض التي تتطلبها عمليات المعالجة التقليدية، مما يجعلها مناسبة جدًا للاستخدام في الأماكن ذات الأراضي المحدودة.
(3) التحكم الآلي، وسهل التجهيز
يعمل نظام MBR على التخلص من مشاكل تراكم الحمأة وفقدان الحمأة، وينتج مستويات منخفضة من الحمأة المتبقية، ويمكنه تحقيق التحكم الآلي بالكامل، مما يجعل التشغيل والإدارة أكثر بساطة.
ثانيا. مزايا الأغشية المسطحة من كربيد السيليكون في عمليات MBR
1. مقاومة للتآكل للغاية، ومناسبة لظروف العمل القاسية
مصنوع من مسحوق كربيد السيليكون عالي النقاء- المعاد بلورته ومتكلس عند درجة حرارة 2400 درجة، وهو مقاوم للأحماض والقلويات في نطاق الأس الهيدروجيني من 0 إلى 14، ويمكنه مقاومة التآكل الناتج عن الأحماض القوية والقلويات القوية والمؤكسدات عالية التركيز- والمذيبات العضوية. يمكن أن تعمل بشكل مستقر ودون تقادم في ظروف المياه القاسية مثل المياه المالحة المركزة، ومياه الصرف الصحي الكيميائية والسوائل المرتشحة في مدافن النفايات لفترة طويلة.
2. عملية إنتاجية عالية-، مما يؤدي إلى زيادة كفاءة المعالجة.
يحتوي سطح الغشاء على زاوية ملامسة للماء تبلغ 10.3 درجة فقط، مما يجعله محبًا للماء للغاية. تدفق التشغيل مستقر عند 60-100 LMH، وهو ما يعادل 3-4 أضعاف تدفق الأغشية العضوية. بالنسبة لنفس مقياس المعالجة، فإنه يتطلب مساحة غشاء أقل ويشغل خزان الغشاء مساحة أقل، مما يقلل بشكل كبير من تكاليف الهندسة المدنية.
3. مقاومة قوية للبقع، سهلة التنظيف والاستعادة
سطح الغشاء مشحون بشحنة سالبة بقوة، مما يعمل على صد الحمأة والغرويات والزيوت عن طريق الكهرباء الساكنة، مما يؤدي إلى توفير إمكانات ممتازة ضد-القاذورات. تعمل التهوية والشطف على تأخير التلوث، وبعد التلوث، يمكن للتنظيف العالي التركيز للحمض والقلويات والأكسدة استعادة 100% من التدفق. دورة التنظيف طويلة والصيانة بسيطة.
4. عمر افتراضي طويل جدًا-وتكلفة إجمالية منخفضة للعمر الافتراضي.
لديها قوة ميكانيكية عالية، ومقاومة التآكل، ولا يوجد خطر لكسر الألياف، وعمر خدمة أكبر من أو يساوي 10 سنوات، وهو 3-4 مرات من الأغشية العضوية؛ حجم التهوية هو فقط نصف حجم الأغشية العضوية، مما يؤدي إلى انخفاض استهلاك الطاقة؛ فهو لا يتطلب استبدال الغشاء بشكل متكرر، مما يقلل بشكل كبير من تكاليف المواد الاستهلاكية ووقت التوقف عن العمل، وله فوائد اقتصادية رائعة طوال دورة حياته بأكملها.
5. متوافق للغاية وسهل الترقية والتعديل.
وهو متوافق تمامًا مع أنظمة MBR العضوية الموجودة ويمكن أن يحل محل الأغشية العضوية في الموقع دون إجراء تعديلات كبيرة على المعدات؛ وهو مناسب لصفات المياه المعقدة مثل تركيز الحمأة العالي، ومحتوى الزيت العالي، والملوحة العالية، كما أنه سهل الترقية وسريع في إظهار النتائج.
ثالثا. حالات التطبيق النموذجية
الحالة الأولى: مشروع معالجة مياه الصرف الصحي في بلدة معينة
قدرة المعالجة: 3000 م3/د
مخطط العملية: يتم استخدام الغشاء المسطح من كربيد السيليكون MBR ليحل محل خزان الترسيب الثانوي التقليدي.
نتائج التطبيق: تدفق مياه مستقر ومتوافق، تشغيل وصيانة بسيطة، حل فعال لمشكلة تصريف مياه الصرف الصحي في المناطق الريفية.
الحالة 2: مشروع تطوير المياه العادمة المالحة المركزة من مصنع كيماويات الفحم
قدرة المعالجة: 76 م3/ساعة
خلفية الترقية: كان للغشاء العضوي الأصلي عمر افتراضي قصير، ويتطلب استبدالًا متكررًا، وكان مكلفًا.
نتائج التطبيق: بعد الاستبدال بغشاء مسطح من كربيد السيليكون، تم تحسين الاستقرار التشغيلي بشكل كبير، وتم إطالة عمر الغشاء بشكل كبير، وتقليل تكلفة الصيانة بشكل كبير.
الحالة 3: مشروع معالجة مياه الصرف الصحي في منطقة الخدمة
قدرة المعالجة: 120 م3/د
حل العملية: معدات MBR ذات الصفائح المسطحة ذات الغشاء المسطح من كربيد السيليكون
نتائج التطبيق: بصمة مدمجة، وتشغيل آلي، ومعالجة مستقرة لمياه الصرف الصحي المحلية اللامركزية، والنفايات السائلة تلبي معايير إعادة الاستخدام.
الحالة 4: مشروع نظام MBR لمياه الصرف الصحي الصناعية في سنغافورة
قدرة المعالجة: 150 م3/د
تأثير التطبيق: من خلال استبدال الأغشية العضوية التقليدية بأغشية سيراميك كربيد السيليكون، يمكن تحقيق المعالجة العميقة لمياه الصرف الصناعي في مساحة محدودة.
