MBBR چیست؟

I. MBBR چیست؟

فرآیند MBBR (راکتور بیوفیلم بستر متحرک) بر اساس اصول فناوری بیوفیلم است. با افزودن مقدار مشخصی از حامل‌های معلق به راکتور، زیست توده و تنوع میکروبی در راکتور افزایش می‌یابد و در نتیجه راندمان تصفیه بهبود می‌یابد. از آنجایی که چگالی حامل‌ها نزدیک به چگالی آب است، در طول هوادهی کاملاً با آب مخلوط می‌شوند و یک محیط سه فازی (گاز-مایع-جامد) برای رشد میکروبی ایجاد می‌کنند. برخوردها و نیروهای برشی بین حامل‌ها، حباب‌های هوا را به ذرات ریزتر تبدیل می‌کنند و راندمان انتقال اکسیژن را افزایش می‌دهند.

علاوه بر این، هر حامل میزبان جوامع میکروبی متفاوتی است—باکتری‌های بی‌هوازی یا اختیاری در داخل و باکتری‌های هوازی در خارج—که به طور موثر هر حامل را به یک راکتور مینیاتوری تبدیل می‌کند که در آن نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون به طور همزمان رخ می‌دهد و عملکرد کلی تصفیه را بهبود می‌بخشد.

II. اصول و ویژگی‌های MBBR

1.اصول MBBR

فرآیند MBBR با افزودن حامل‌های معلق برای افزایش زیست توده و تنوع میکروبی، راندمان راکتور را افزایش می‌دهد. حامل‌ها با چگالی مشابه آب، در طول هوادهی به اختلاط کامل می‌رسند و یک محیط گاز-مایع-جامد برای رشد میکروبی ایجاد می‌کنند. تلاطم و نیروهای برشی تولید شده توسط حامل‌ها، استفاده از اکسیژن را بهبود می‌بخشند.

هر حامل به عنوان یک میکرو راکتور عمل می‌کند، با باکتری‌های بی‌هوازی/اختیاری در داخل و باکتری‌های هوازی در خارج، که نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون همزمان را امکان‌پذیر می‌سازد.

MBBR مزایای بستر سیال سنتی و فرآیندهای اکسیداسیون تماس بیولوژیکی را ترکیب می‌کند. این فرآیند به هوادهی و جریان هیدرولیکی متکی است تا حامل‌ها را در حالت سیال نگه دارد و رشد لجن فعال معلق و بیوفیلم متصل را ارتقا دهد. این امر استفاده از فضای راکتور را به حداکثر می‌رساند و از نقاط قوت زیست توده متصل و معلق بهره می‌برد. برخلاف محیط‌های ثابت معمولی، حامل‌های MBBR به طور مداوم با فاضلاب تعامل دارند و به همین دلیل به آنها «بیوفیلم‌های متحرک» می‌گویند.

2.مزایای MBBR

در مقایسه با سیستم‌های لجن فعال و بیوفیلم با محیط ثابت، MBBR ارائه می‌دهد:

• راندمان بالا و انعطاف‌پذیری عملیاتی (مانند لجن فعال).

• مقاومت زیاد در برابر بار شوک، سن لجن طولانی و تولید لجن اضافی کم (مانند سیستم‌های بیوفیلم سنتی).

(1) ویژگی‌های حامل

• ساخته شده از پلی اتیلن، پلی پروپیلن، فوم پلی اورتان و غیره.

• نزدیک به خنثی (چگالی ~1.0).

• اشکال استوانه‌ای یا کروی برای تشکیل آسان بیوفیلم، بدون گرفتگی و لغزش آسان.

(2) حذف نیتروژن عالی

• حامل‌ها مناطق هوازی، بی‌هوازی و بی‌هوازی ایجاد می‌کنند و نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون را در یک راکتور واحد امکان‌پذیر می‌سازند.

• حذف موثر آمونیاک.

(3) راندمان حذف مواد آلی بالا

• غلظت لجن بالا (5 تا 10 برابر بیشتر از لجن فعال معمولی، تا 30 تا 40 گرم در لیتر).

• مقاومت زیاد در برابر بار شوک.

(4) نگهداری آسان

• نیازی به ساختارهای پشتیبانی حامل نیست.

• نگهداری ساده سیستم‌های هوادهی.

• صرفه جویی در فضا و هزینه‌های سرمایه گذاری.

3.معایب MBBR

(1) تجمع حامل

• حامل‌ها ممکن است به دلیل هوادهی نامناسب یا طراحی راکتور در مناطق خاصی جمع شوند.

• راه‌حل‌ها: بهینه‌سازی طرح هوادهی و ساختار راکتور.

• نسبت طول به عمق راکتور توصیه شده: ~0.5، با طول ≤3 متر برای سیال‌سازی کامل.

(2) گرفتگی صفحه خروجی

• از صفحات/شبکه‌ها برای جلوگیری از از دست رفتن حامل استفاده می‌شود، اما ممکن است مسدود شوند.

• راه‌حل‌ها: استفاده از صفحات متحرک برای تمیز کردن دستی یا نصب سیستم‌های شستشوی هوایی.

III. معیارهای ارزیابی برای حامل‌های MBBR

1. ظرفیت چسبندگی بیوفیلم

• شاخص کلیدی: چسبندگی بیوفیلم = سطح محافظت شده (وابسته به طراحی) × چگالی بیوفیلم در واحد سطح (وابسته به حامل).

2. عملکرد حامل

(1) خواص سطحی

• زبری: سطوح زبرتر تشکیل بیوفیلم را تسریع می‌کنند.

• بار سطحی: میکروارگانیسم‌ها بار منفی دارند. حامل‌های دارای بار مثبت رشد را تقویت می‌کنند.

• آب‌دوستی: حامل‌های آب‌دوست چسبندگی میکروبی را ترجیح می‌دهند.

(2) خواص هیدرولیکی

• تخلخل: تخلخل بالاتر بهتر است.

• شکل و اندازه: بر دینامیک جریان تأثیر می‌گذارد.

(3) عملکرد سیال‌سازی

• چگالی بهینه: 0.97 تا 1.03 گرم بر سانتی‌متر مکعب برای سیال‌سازی آسان.

3. ارزیابی بلوغ بیوفیلم

• بازرسی بصری: توزیع یکنواخت بیوفیلم، رنگ تیره‌تر.

• بررسی میکروسکوپی: بیوفیلم متراکم، میکروب‌های متنوع (به عنوان مثال، Vorticella، Epistylis)، وجود چرخک‌ها/نماتدها نشان‌دهنده بلوغ است.

IV. راه‌اندازی سریع MBBR

1. فاز پر کردن حامل

• حامل‌ها را به تدریج اضافه کنید تا از تجمع جلوگیری شود.

• از هوادهی متناوب استفاده کنید (هوادهی را در شب کاهش دهید).

• پس از 24 تا 48 ساعت، جریان ورودی را افزایش دهید و DO را بررسی کنید (1.5 تا 2.0 میلی‌گرم در لیتر را حفظ کنید).

• عملکرد کامل در حدود 7 روز قابل دستیابی است.

2. کشت بیوفیلم

(1) کشت استاتیک

• لجن بذری (10٪ از حجم راکتور) + مواد مغذی (C:N:P = 100:5:1).

• هوادهی متناوب (1 ساعت) و دوره‌های استاتیک (2 تا 4 ساعت).

• پس از 4 تا 5 روز، تغذیه مداوم با جریان کم شروع می‌شود.

(2) کشت دینامیک

• پس از حدود 6 روز، به جریان پیوسته تغییر دهید (DO: 2 تا 4 میلی‌گرم در لیتر).

• تک یاخته‌ها (به عنوان مثال، آمیب‌ها، Vorticella) در 15 تا 20 روز ظاهر می‌شوند.

• بیوفیلم بالغ (چرخک‌ها/نماتدها) در حدود 20 روز تشکیل می‌شود.

3. سازگاری بیوفیلم

• پارامترها را تنظیم کنید (DO: 2 تا 3 میلی‌گرم در لیتر، هوادهی ≥5 ساعت در روز).

• ضخامت بیوفیلم هدف: 0.2 تا 0.5 میلی‌متر.

• نظارت کنید تا BOD، COD، SS خروجی با استانداردها مطابقت داشته باشد.

V. مسائل رایج مهندسی MBBR

1. زمان تشکیل بیوفیلم در زمستان؟

• بیوفیلم قابل مشاهده: 7 روز.

• انطباق خروجی: <30 روز.بلوغ کامل: >1 سال (پس از سازگاری فصلی).

• 2. نیاز به بیواگمنتاسیون؟

به طور کلی غیر ضروری (غنی‌سازی طبیعی کافی است).

• تلقیح‌های تخصصی ممکن است برای فاضلاب صنعتی/مقاوم کمک کنند.

• 3. نیاز به شستشوی معکوس دارد؟

خیر—بیوفیلم به طور طبیعی به دلیل پیری/تجدید از بین می‌رود.

• 4. هسته MBBR؟

حامل‌ها + سیال‌سازی.

• شکل بهینه حامل: استوانه‌های تخت (بهترین تعادل عملکرد/دوام).

• 5. حداکثر نسبت پر کردن؟

منطقه هوازی: ≤60٪; منطقه بی‌هوازی: ≤50٪.