بواسطة: كيت
Email: kate@aquasust.com
التاريخ: 18 نوفمبر 2024
في الوقت الحاضر، تشمل العمليات التمثيلية في تطبيق المعالجة البيولوجية لمياه الصرف الصحي بشكل رئيسي عملية الحمأة المنشطة وعملية الأغشية الحيوية. بعد ذلك، على أساس سنوات من ممارسة الإنتاج والدراسة النظرية، سيتم تحليل ومقارنة طريقتي العملية.
عملية الحمأة المنشطة
العملية والمبدأ
تتكون عملية الحمأة المنشطة النموذجية من خزان تهوية، وخزان ترسيب، ونظام إرجاع الحمأة، ونظام إزالة الحمأة الفائضة.
تدخل مياه الصرف الصحي والحمأة المنشطة العائدة إلى خزان التهوية معًا لتكوين سائل مختلط. يدخل الهواء المضغوط المرسل من محطة ضاغط الهواء إلى مياه الصرف الصحي على شكل فقاعات صغيرة من خلال جهاز نشر الهواء الموجود أسفل خزان التهوية، وذلك بهدف زيادة نسبة الأكسجين المذاب في مياه الصرف الصحي وكذلك الحفاظ على السائل المختلط في حالة من التحريض العنيف والحالة المعلقة. يتم خلط الأكسجين المذاب والحمأة المنشطة ومياه الصرف الصحي بشكل كامل وتلامسها مع بعضها البعض، مما يسمح بتفاعل الحمأة المنشطة بشكل طبيعي.
في المرحلة الأولى يتم امتصاص الملوثات العضوية الموجودة في مياه الصرف الصحي على سطح الحيوان بواسطة جزيئات الحمأة المنشطة بسبب مساحة سطحها الكبيرة والمواد اللزجة متعددة السكاريد. في الوقت نفسه، تتحلل بعض المواد العضوية الجزيئية إلى مواد عضوية جزيئية صغيرة تحت تأثير الإنزيمات البكتيرية خارج الخلية.
وفي المرحلة الثانية، تمتص الكائنات الحية الدقيقة هذه المواد العضوية وتؤكسدها وتحللها تحت ظروف أكسجين كافية لتكوين ثاني أكسيد الكربون والماء، ويستخدم جزء منه لتكاثرها وتكاثرها. نتيجة تفاعل الحمأة المنشطة هي تحلل وإزالة الملوثات العضوية الموجودة في مياه الصرف الصحي، وتكاثر الحمأة المنشطة نفسها ونموها، وتنقية مياه الصرف الصحي. يدخل السائل المختلط بعد تنقيته بالحمأة المنشطة إلى خزان الترسيب الثانوي، حيث يتم ترسيب الحمأة المنشطة المعلقة والمواد الصلبة الأخرى الموجودة في السائل المختلط وفصلها عن الماء. ويتم تصريف مياه الصرف الصحي المصفى كمياه معالجة. يتم تفريغ الحمأة المركزة من خلال الترسيب من قاع خزان الترسيب، ويتم إرجاع معظمها إلى خزان التهوية كحمأة تلقيح لضمان تركيز المواد الصلبة العالقة والتركيز الميكروبي في خزان التهوية؛ يتم تصريف الكائنات الحية الدقيقة المتكاثرة من النظام على شكل "حمأة فائضة". في الواقع، يتم نقل الملوثات بشكل كبير من مياه الصرف الصحي إلى هذه الحمأة الفائضة.
يمكن توضيح مبدأ عملية الحمأة المنشطة بشكل مصور على النحو التالي: "تأكل" الكائنات الحية الدقيقة المادة العضوية الموجودة في مياه الصرف الصحي، وتحول مياه الصرف الصحي إلى مياه نظيفة. وهي في الأساس تشبه العملية الطبيعية للتنقية الذاتية للمسطحات المائية، باستثناء أنه من خلال التعزيز الاصطناعي، وتأثير تنقية مياه الصرف الصحي هو أفضل.
عملية الأغشية الحيوية
أنواع عمليات عملية الأغشية الحيوية.
النوع الرطب: مرشح بيولوجي، برج بيولوجي، قرص دوار بيولوجي.
النوع المغمور: أكسدة التلامس، مادة الترشيح مغمورة في خزان الفلتر.
نوع الطبقة المميعة: الكربون المنشط بيولوجيًا، وسط رملي معلق ومتدفق في الخزان.
المبدأ: نظرًا لأن مياه الصرف الصحي المنزلية تحتوي على كمية كبيرة من المكونات العضوية، فإن عملية الأغشية الحيوية تعتمد على الفيلم الميكروبي المثبت على سطح الناقل لتحليل المادة العضوية. نظرًا لأن الخلايا الميكروبية يمكنها الالتصاق والنمو والتكاثر بقوة تقريبًا على أي سطح حامل مناسب في البيئة المائية، فإن البوليمرات خارج الخلية الممتدة من الخلايا تتسبب في تكوين الخلايا الميكروبية بنية تشابك ليفي. ولذلك، فإن البيوفيلم عادة ما يكون له بنية مسامية وخصائص امتصاص قوية.
يلتصق الغشاء الحيوي بسطح الناقل وهو مادة محبة للماء للغاية. في حالة التدفق المستمر لمياه الصرف الصحي، توجد دائمًا طبقة مياه متصلة بالجزء الخارجي منه.
يعد الأغشية الحيوية أيضًا مادة عالية الكثافة من الكائنات الحية الدقيقة. ينمو ويتكاثر عدد كبير من الكائنات الحية الدقيقة والحيوانات الدقيقة على سطح الغشاء وداخله، لتشكل سلسلة غذائية تتكون من ملوثات عضوية ← بكتيريا ← كائنات أولية (ميتازوا).
يتكون الغشاء الحيوي من البكتيريا والفطريات والطحالب والأوالي والميتازوا وبعض المجتمعات البيولوجية المرئية الأخرى. عندما تتدفق مياه الصرف الصحي على سطح الناقل، يتم امتصاص الملوثات العضوية الموجودة في مياه الصرف الصحي بواسطة الكائنات الحية الدقيقة الموجودة في الأغشية الحيوية، وينتشر الأكسجين في الأغشية الحيوية. يحدث التحلل الحيوي وتأثيرات أخرى في الغشاء لاستكمال تحلل المادة العضوية.
الطبقة السطحية من البيوفيلم هي كائنات هوائية هوائية واختيارية، في حين أن الطبقة الداخلية من البيوفيلم غالبًا ما تكون في حالة لا هوائية. عندما يتكاثف الغشاء الحيوي تدريجيًا ويتجاوز سمك الطبقة اللاهوائية سمك الطبقة الهوائية، سيؤدي ذلك إلى تساقط الغشاء الحيوي، وسيتم تجديد غشاء حيوي جديد على سطح المادة الحاملة. من خلال التجديد الدوري للأغشية الحيوية، يتم الحفاظ على التشغيل الطبيعي لمفاعل الأغشية الحيوية.
تجديد وتساقط الأغشية الحيوية. يعد الحفاظ على التشغيل الطبيعي لمفاعل الأغشية الحيوية جزءًا مهمًا من تجديد الأغشية الحيوية وتساقطها. الطبقة السطحية من البيوفيلم هي كائنات هوائية هوائية واختيارية، في حين أن الطبقة الداخلية من البيوفيلم غالبًا ما تكون في حالة لا هوائية. عندما يتكاثف الغشاء الحيوي تدريجيًا ويتجاوز سمك الطبقة اللاهوائية سمك الطبقة الهوائية، سيؤدي ذلك إلى تساقط الغشاء الحيوي، وسيتم تجديد غشاء حيوي جديد على سطح المادة الحاملة.
تتم عملية التجديد والتساقط كما يلي:
أولاً: عملية ظهور الغشاء اللاهوائي:
الأول هو البيوفيلم.
والثاني هو أن السُمك العام للأغشية الحيوية الناضجة يستمر في الزيادة، والجزء الداخلي الذي لا يستطيع الأكسجين اختراقه سيتغير إلى حالة لاهوائية؛ كلاهما يتكون من غشاء لاهوائي وغشاء هوائي.
والثالث هو أن الغشاء الهوائي هو المكان الرئيسي لتحلل المواد العضوية، ويبلغ سمكه العام 2 مم.
ثانياً: عملية سماكة الغشاء اللاهوائي:
الأول هو زيادة المستقلبات اللاهوائية، مما يؤدي إلى اختلال التوازن بين الغشاء اللاهوائي والغشاء الهوائي؛
والثاني هو الهروب المستمر للمنتجات الغازية، مما يضعف قدرة التصاق البيوفيلم على الحشو؛
والثالث هو أن يصبح غشاء حيويًا قديمًا، والذي يتمتع بوظيفة تنقية ضعيفة ومن السهل أن يسقط.
ثالثاً: تحديث البيوفيلم:
الأول هو تساقط الغشاء المتقادم، وسينمو الغشاء الحيوي الجديد مرة أخرى؛
والثاني هو أن وظيفة تنقية الغشاء الحيوي الجديد أقوى.
مقارنة عملية الحمأة المنشطة وعملية الأغشية الحيوية
مزايا وعيوب عملية الحمأة المنشطة.
لفترة طويلة، اعتمدت المعالجة البيولوجية الثانوية لمياه الصرف الصحي المنزلية في المناطق الحضرية في الغالب عملية الحمأة المنشطة، والتي تعد حاليًا عملية المعالجة البيولوجية الثانوية الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في العالم. لديها الخصائص التالية:
أولاً، باستخدام عملية الحمأة المنشطة التقليدية، غالبًا ما تكون تكلفة البناء الرأسمالية، وتكلفة التشغيل، واستهلاك الطاقة مرتفعة، والإدارة أكثر تعقيدًا، ومن المرجح أن يحدث تراكم الحمأة؛ لا يمكن لمعدات العملية تلبية متطلبات الكفاءة العالية والاستهلاك المنخفض.
ثانياً، مع التشديد المستمر لمعايير تصريف مياه الصرف الصحي، يتم وضع متطلبات أعلى على تصريف العناصر الغذائية مثل النيتروجين والفوسفور في مياه الصرف الصحي. تستخدم عمليات معالجة مياه الصرف الصحي التقليدية مع وظائف إزالة النيتروجين والفوسفور في الغالب عملية الحمأة المنشطة، والتي تتطلب غالبًا توصيل خزانات تفاعل لاهوائية وهوائية متعددة في سلسلة لتشكيل خزان تفاعل متعدد المراحل، وزيادة الدورة الدموية الداخلية لتحقيق غرض النيتروجين وإزالة الفوسفور، الأمر الذي لا بد أن يزيد من استثمار رأس المال واستهلاك الطاقة، ويجعل التشغيل والإدارة أكثر تعقيدًا.
ثالثًا، تولد عملية الحمأة المنشطة كمية كبيرة من الحمأة الفائضة، الأمر الذي يتطلب معالجة إزالة السموم من الحمأة، مما يزيد من الاستثمار.
مزايا وعيوب عملية الأغشية الحيوية.
تعد عملية الأغشية الحيوية أيضًا طريقة شائعة الاستخدام للمعالجة البيولوجية الثانوية لمياه الصرف الصحي في المناطق الحضرية. بالمقارنة مع عملية الحمأة المنشطة، فهي تتميز بالخصائص التالية:
أولاً، يتمتع الغشاء الحيوي بقدرة قوية على التكيف مع التغيرات في جودة وكمية مياه الصرف الصحي، كما أنه من السهل إدارته، ولن يحدث تراكم للحمأة.
ثانيًا، يتم تثبيت الكائنات الحية الدقيقة على سطح الناقل، ويمكن أيضًا أن تتكاثر الكائنات الحية الدقيقة ذات جيل أطول. تكون المرحلة البيولوجية أكثر وفرة واستقرارًا وتولد حمأة فائضة أقل.
ثالثًا، يمكنه معالجة مياه الصرف الصحي ذات التركيز المنخفض. وبالإضافة إلى ذلك، فإن عيوب عملية الأغشية الحيوية هي أن حامل الأغشية الحيوية يزيد من استثمار النظام؛ المساحة السطحية المحددة للمادة الحاملة صغيرة، وجهاز التفاعل ذو حجم محدود وكفاءة مساحة منخفضة، وكفاءة المعالجة أقل من عملية الحمأة المنشطة عند معالجة مياه الصرف الصحي في المناطق الحضرية؛ من الصعب التحكم في كمية الكائنات الحية الدقيقة المرتبطة بالسطح الصلب، ومرونة التشغيل ضعيفة؛ يتم استخدام التهوية الطبيعية لإمداد الأكسجين، وهو ليس كافيًا مثل إمداد الحمأة المنشطة، وتكون الظروف اللاهوائية عرضة لحدوثها.