راکتور بیوفیلمی با بستر متحرک که با عنوان اختصاری MBBR نیز شناخته می شود، یک سیستم کاملاً مختلط و مداوم است که در آن زیست توده بر روی عناصر حامل کوچک رشد کرده و در مایع به گردش در می آید. در یک راکتور بی هوازی یا هوازی، همزن مکانیکی برای گردش این عناصر به کار می رود. در راکتور هوازی از هوادهی استفاده می شود و در راکتور بیوفیلمی با بستر متحرک هیچ لجنی بازیافت نخواهد شد. به طور کلی عناصر حامل رشد بیوفیلم بالایی دارند، از نظر ظاهری استوانه ای شکل هستند و از پلی اتیلن ساخته شده اند. تصفیه فاضلاب بهداشتی هوازی گرمازا از آب گرم خمیرمایه حرارتی در راکتور بیوفیلمی با بستر متحرک به کاهش ۶۵ درصدی COD محلول در دمای ۵۵ درجه سانتی‌گراد می انجامد. در روش MBBR تجزیه بیولوژیکی با افزودن مواد مغذی حاوی نیتروژن و فسفر صورت می پذیرد. میزان حذف در شرایط ترموفیلیک با ۵۵ درجه سانتی‌گراد، ۱.۱ تا ۱.۸ کیلوگرم است که با COD محلول ۰.۱۸ تا ۰.۲ کیلوگرم جامدات معلق فرار VSS مقایسه می شوند.
در تصفیه فاضلاب به روش راکتور بیوفیلمی با بستر متحرک راکتورهای بیوفیلم حاوی ذرات حامل یا مواد پشتیبانی در جایی هستند که فیلم در آن قرار دارد که این ذرات گاه متخلخل بوده و بیوفیلم نیز در درون منافذ به وجود می آید. در روش راکتور بیوفیلمی با بستر متحرک در هر دو فاضلاب شهری و فاضلاب صنعتی، فاضلاب تصفیه شده در تماس مستقیم با بیوفیلم جریان می یابد و به واسطه آن مواد مغذی و محصولات متابولیکی بین فیلم و مایع رد و بدل خواهند شد. تکیه گاه ها از مواد پلاستیکی با اشکال و ابعاد متنوع و همچنین از مواد طبیعی مانند ماسه و ذرات بازالت ساخته شده اند. مساحت ویژه حامل ها در دهه های گذشته از حدود ۱۰۰ مترمکعب در هر مترمربع به بیش از ۵۰۰ مترمکعب در هر مترمربع افزایش یافته است. برای این که سلول ها در مقادیر قابل توجهی به سطح حامل متصل شوند، مدت زمان ماندن بستر سیال در راکتور باید از زمان تکثیر سلول ها کمتر باشد. در چنین مواردی، سلول تمایل دارد که از تکیه گاه استفاده کند، به شرط آن که برای جلوگیری از شستشو راکتور تولید کننده خوبی در زمینه اکسپلور باشد. بسیاری از راکتورهای بیوفیلم حاوی زیست توده معلق نیز هستند که برخی از آن ها به علت جدا شدن زیست توده متصل به وجود می آیند و باید به طور دوره ای پاکسازی گردند. طیف گسترده ای از راکتورها برای تصفیه فاضلاب در دسترس هستند که بیشتر در گروه راکتورهای پیوسته قرار دارند و اصلی ترین آن ها راکتور بیوفیلم دسته ای متوالی یا SBBR بوده که متشکل از یک مخزن است و به طور دوره ای با مایع مغذی پر شده و تخلیه می شود. راکتورهای پیوسته موارد زیر را در بر می گیرد:
- فیلترهای ترایکینگ، بخشی که مایع به جریان های ریز تقسیم گشته و در حالی که هوا به سمت بالا جریان می یابد از طریق بیوفیلم به پایین نفوذ می کند.
- کنتاکتورهای دیسک چرخان با بیوفیلم متصل به سطح دیسک های عمودی که در مواد مایع می چرخند.
- بستر چسبنده با ذرات بیوفیلم غوطه ور در مایع سرریز یا غیر سرریز.
- بستر سیال، محلی که لایه بیوفیلم در اطراف ذرات جامد کوچک شکل گرفته و در شرایط سیال سازی نگهداری می شوند.
- بسترهای متحرک که شامل یک بستر گسترده از ذرات است و در تجهیزات به همراه مایعات در گردش هستند، مانند حباب های گازی بیش از اندازه در راکتور بستر سیال.
- راکتورهای غشایی، با فیلم های میکروبی متصل به سطح غشای ریز گرد که اجازه می دهد مواد مغذی و اکسیژن هر دو طرف فیلم فراهم گردد.
تصفیه فاضلاب به روش راکتور بیوفیلمی با بستر متحرک
فیلتر بستر سیال یک سیستم مونتاژ سه فاز است که به طور گسترده در تصفیه خانه های فاضلاب برای تصفیه فاضلاب و کاهش BOD ،COD ، پاتوژن ها و بوی نامطبوع مورد استفاده قرار می گیرند. کاربرد آن ها غالباً با ترکیب لجن فعال یا استخرهای اکسیداسیون و دستیابی به درجات مختلفی از اثر بخشی حذف همراه می باشد. براساس یک عمل مستقل، این سیستم ها اثربخشی حذف زیر ۷۰ درصد را تنها برای تعداد بسیار کمی از EC نشان می دهند. گروه مهندسی اوژن اطلس سپهر یکی از تیم های متخصص در زمینه طراحی و پیاده سازی انواع زیرساخت های فاضلابی است که تا امروز توانسته با به کارگیری نیروهای باتجربه و متخصص بهترین پروژه های زیرساخت فاضلابی را پیاده سازی و اجرا نماید.
عملکرد راکتور بیوفیلمی بستر سیال
سیستم های راکتور بیوفیلمی با بستر متحرک یا MBBR غالباً براساس میزان هوادهی و راکتورهای پر ساخته می شوند. حامل های بیولوژیکی برای فراهم آوردن سطحی از استعمار باکتری ها طراحی شده اند. هنگامی که مواد متخلخل معلق حامل های بیوفیلم به طور مداوم در مخزن هوادهی شده و مخلوط می شوند، زیست توده در راکتور به بیوفیلم روی سطح حامل ها تبدیل خواهد شد که دارای چگالی کمتر از آب هستند. سیستم راکتور بیوفیلمی با بستر متحرک روشی کارآمد برای حفظ میکروارگانیسم های در حال رشد آهسته است؛ به عنوان مثال یکی از این میکروارگانیسم ها نیتریفایرها به شکل بیوفیلم می باشند. مطالعه میدانی توسط زیمرمن انجام گردیده که ثابت می کند روند راکتور بستر سیال بسیار زیاد و در عین حال قابل انعطاف است و تقریباً می تواند با هر اندازه و شکل مخزن مقاوم شود. به طور کلی، راکتور بیوفیلمی با بستر متحرک برای نصب و نگهداری مستقیم، به تنها یک مخزن با اندازه کافی و یک بانک راکتور نیاز دارد. در حالت ایده آل، راکتور بیوفیلمی با بستر سیال کاملاً مخلوط و بدون فضای مرده است. از MBBR می توان برای به روزرسانی لجن فعال شده با بار بیش از حد، فیلتر یا سایر فرآیندها استفاده نمود. یک MBBR به طور مداوم فعالیت می کند، نیاز به شستشوی پس از کار یا تعمیر ندارد و در مقایسه با سیستم فیلم ثابت، سیستم های MBBR از سطح خاص بسیار بالاتری برخوردار هستند.
ویژگی های راکتور بیوفیلمی بستر سیال
در تصفیه فاضلاب MBBR یک راکتور یا حوضچه پر از آب و هزاران قطعه پلاستیکی کوچک وجود دارد که به عنوان حامل یا رسانه شناخته می شوند. این رسانه ها مانند چرخ های شش ضلعی به نظر می رسند و به گونه ای طراحی شده اند که سطح مناسبی را برای ریز گردها در فاضلاب ایجاد می نمایند. این قطعات، بیوفیلمی را تشکیل می دهند که محلول برای دفع مواد زاید در آب فراهم می کند. ماده پلاستیکی که این حامل ها از آن ساخته شده اند چگالی شبیه به آب دارند و به رسانه اجازه می دهد به طور مساوی در سراسر آب معلق گردد. علاوه بر این، در پایین راکتور، شبکه هوادهی جهت تماس با تمام زباله های موجود در آب، بستر مناسب را برای فعال ماندن رسانه ها در فاضلاب مهیا می سازد. به دلیل آن که قطعات در فاضلاب جریان می یابند، میکروارگانیسم های موجود در رسانه ها ضایعات موجود در آب را به مصرف رسانده و وجود یک غربال سبب می شود رسانه ها از طریق خروجی مخزن فرار کنند.
مزایای راکتور بیوفیلمی با بستر متحرک
- حامل های پلاستیکی در حال حرکت کاملاً به بیوفیلم وصل شده، نیتروژن آلی و معدنی را از بین می برد.
- مساحت سطح بالای مؤثر در حامل ناحیه رشد بزرگ محافظت شده، از این رو نیاز به فضای کمتری دارد.
- بیوفیلم های خود تنظیم بر روی حامل ها نظارت کمتری لازم دارد و روند تصفیه پایدار را تضمین می کند.
- راه حلی مناسب برای محدودیت های فضایی
- استفاده آسان برای مجریان کارخانه های کم تجربه
- مقاوم در برابر بارهای شوک
- به سرعت و با مدت زمان پایین نگه داشتن هیدرولیک کار می کند.
معایب راکتور بیوفیلمی با بستر متحرک
- نظارت دستی: یکی از معایب سیستم های MBBR این است که در فرآیندهای تصفیه آب بیولوژیکی نیز کاربرد دارند. در مخزن MBBR یک اپراتور باید به طور دوره ای نمونه ها را بگیرد و برای اطمینان از وجود باکتری ها در حامل، نمونه را تجزیه و تحلیل کند.
- کارشناسان ماهر: اپراتورها باید در زمینه تصفیه بیولوژیکی آب متخصص باشند که نقطه ضعفی برای این سیستم به شمار می آید.
- حشرات: یکی دیگر از معایب این روش جذب برخی از حشرات مانند مگس های فاضلاب، پشه ها و کرم های قرمز است. در ای شرایط بخشی از بیوفیلم موجود در حامل ها به دلیل حضور حشرات از بین می رود.
- حامل های فرار: برخی از کاربران شکایت کرده اند که گاهی بدون حشرات هم حامل ها می توانند با گذشت زمان سیستم را شستشو دهند، حتی اگر سفت کننده ها در محل برای نگه داشتن آن ها وجود داشته باشد.
