ระบบบำบัดน้ำเสีย MBR

ระบบบำบัดน้ำเสียแบบเมมเบรนไบโอรีแอคเตอร์ (MBR) เป็นวิธีการบำบัดน้ำเสียที่มีประสิทธิภาพ โดยผสมผสานเทคโนโลยีการแยกด้วยเมมเบรนและเทคโนโลยีการบำบัดทางชีวภาพ หลักการทำงานหลักของระบบนี้ขึ้นอยู่กับประเด็นต่อไปนี้:

เทคโนโลยีการแยกด้วยเยื่อ: เยื่อ MBR ใช้เทคโนโลยีการแยกด้วยเยื่อแบบอัลตราฟิลเทรชันหรือไมโครฟิลเทรชัน เพื่อทดแทนถังตกตะกอนขั้นที่สองและหน่วยกรองแบบดั้งเดิมในกระบวนการบำบัดน้ำเสียแบบเก่า เทคโนโลยีนี้สามารถดักจับตะกอนจุลินทรีย์และสารอินทรีย์โมเลกุลขนาดใหญ่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้เกิดการแยกของแข็งออกจากของเหลว

เทคโนโลยีการบำบัดทางชีวภาพ: กระบวนการบำบัดด้วยเมมเบรน MBR ใช้ระบบแยกด้วยเมมเบรนเพื่อดักจับตะกอนจุลินทรีย์และสารอินทรีย์โมเลกุลขนาดใหญ่ในถังปฏิกิริยาชีวเคมี โดยไม่ต้องใช้ถังตกตะกอนขั้นที่สอง วิธีนี้ทำให้ความเข้มข้นของตะกอนจุลินทรีย์เพิ่มขึ้นอย่างมาก สามารถควบคุมเวลาการกักเก็บน้ำ (HRT) และเวลาการกักเก็บตะกอน (SRT) ได้อย่างอิสระ และสารที่ย่อยสลายยากจะทำปฏิกิริยาและย่อยสลายอย่างต่อเนื่องในถังปฏิกรณ์

การแยกของแข็งออกจากของเหลวที่มีประสิทธิภาพสูง: ความสามารถในการแยกของแข็งออกจากของเหลวที่มีประสิทธิภาพสูงของเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบเมมเบรน MBR ทำให้คุณภาพน้ำทิ้งดีขึ้น มีสารแขวนลอยและความขุ่นใกล้เคียงศูนย์ และสามารถดักจับมลพิษทางชีวภาพ เช่น อี. โคไล ได้ คุณภาพน้ำทิ้งหลังการบำบัดดีกว่ากระบวนการบำบัดน้ำเสียแบบดั้งเดิมอย่างเห็นได้ชัด และเป็นเทคโนโลยีการรีไซเคิลทรัพยากรน้ำเสียที่มีประสิทธิภาพและประหยัด

การเพิ่มประสิทธิภาพการบำบัด: กระบวนการบำบัดด้วยเมมเบรน MBR ช่วยเสริมประสิทธิภาพของเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพอย่างมากผ่านเทคโนโลยีการแยกด้วยเมมเบรน และเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียใหม่ที่มีศักยภาพมากที่สุดเมื่อเทียบกับวิธีการบำบัดทางชีวภาพแบบดั้งเดิม มีข้อดีที่เห็นได้ชัด เช่น อัตราการกำจัดสารมลพิษสูง ความต้านทานต่อการบวมของตะกอนสูง คุณภาพน้ำทิ้งที่เสถียรและเชื่อถือได้

ระบบเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบเมมเบรน (MBR) โดยทั่วไปประกอบด้วยส่วนต่างๆ ดังต่อไปนี้:

1. บ่อรับน้ำ: บ่อรับน้ำมีระบบระบายน้ำล้นและประตูรับน้ำ ในกรณีที่ปริมาณน้ำเกินความต้องการของระบบ หรือระบบบำบัดน้ำเสียเกิดอุบัติเหตุ ประตูรับน้ำจะถูกปิด และน้ำเสียจะถูกระบายลงสู่แม่น้ำหรือท่อระบายน้ำของเทศบาลที่อยู่ใกล้เคียงโดยตรงผ่านทางช่องระบายน้ำล้น

2. ตะแกรง: น้ำเสียมักมีเศษสิ่งสกปรกจำนวนมาก เพื่อให้เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบเมมเบรนทำงานได้อย่างปกติ จำเป็นต้องดักจับเส้นใย กากตะกอน เศษกระดาษ และสิ่งสกปรกอื่นๆ ที่อยู่นอกระบบ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องติดตั้งตะแกรงไว้ก่อนระบบ และทำความสะอาดกากตะกอนบนตะแกรงอย่างสม่ำเสมอ

3. ถังปรับสภาพ: ปริมาณและคุณภาพของน้ำเสียที่เก็บรวบรวมได้จะเปลี่ยนแปลงไปตามเวลา เพื่อให้มั่นใจได้ว่าระบบบำบัดขั้นต่อไปจะทำงานได้อย่างปกติและลดภาระการทำงาน จึงจำเป็นต้องปรับปริมาณและคุณภาพของน้ำเสีย ดังนั้นจึงมีการออกแบบถังปรับสภาพไว้ก่อนเข้าสู่ระบบบำบัดทางชีวภาพ ถังปรับสภาพจำเป็นต้องทำความสะอาดตะกอนอย่างสม่ำเสมอ โดยทั่วไปแล้วถังปรับสภาพจะถูกตั้งค่าให้ล้น เพื่อให้มั่นใจได้ว่าระบบจะทำงานได้อย่างปกติเมื่อภาระการทำงานมากเกินไป

4. อุปกรณ์ดักจับเส้นผม: ในระบบบำบัดน้ำเสีย เนื่องจากน้ำเสียจากการอาบน้ำที่เก็บรวบรวมไว้มีเส้นผม เส้นใย และเศษเล็กๆ อื่นๆ ในปริมาณเล็กน้อย ซึ่งตะแกรงไม่สามารถดักจับได้อย่างสมบูรณ์ ทำให้เกิดการอุดตันในปั๊มและเครื่องปฏิกรณ์ MBR ส่งผลให้ประสิทธิภาพการบำบัดลดลง ดังนั้น เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบเมมเบรนที่ผลิตโดยบริษัทของเราจึงได้ติดตั้งอุปกรณ์ดักจับเส้นผมไว้ด้วย

5. ถังปฏิกิริยา MBR: การย่อยสลายสารมลพิษอินทรีย์และการแยกตะกอนและน้ำจะเกิดขึ้นในถังปฏิกิริยา MBR ซึ่งเป็นส่วนสำคัญของระบบบำบัด โดยถังปฏิกิริยาประกอบด้วยกลุ่มจุลินทรีย์ ส่วนประกอบของเมมเบรน ระบบรวบรวมน้ำ ระบบระบายน้ำทิ้ง และระบบเติมอากาศ

6. อุปกรณ์ฆ่าเชื้อ: ระบบ MBR ที่ผลิตโดยบริษัทของเราได้รับการออกแบบให้มีอุปกรณ์ฆ่าเชื้อตามข้อกำหนดของน้ำ ซึ่งสามารถควบคุมปริมาณการฆ่าเชื้อได้โดยอัตโนมัติ

เยื่อกรองในระบบ MBR (membrane bioreactor) แบ่งออกเป็นประเภทหลักๆ ดังต่อไปนี้ โดยแต่ละประเภทมีลักษณะเฉพาะที่แตกต่างกัน:

เยื่อใยกลวง:

ลักษณะทางกายภาพ: เยื่อใยกลวงมีโครงสร้างเป็นมัด ประกอบด้วยเส้นใยกลวงขนาดเล็กหลายพันเส้น ด้านในของเส้นใยเป็นช่องทางสำหรับของเหลว ส่วนด้านนอกเป็นน้ำเสียที่ต้องการบำบัด

คุณสมบัติ: ความหนาแน่นของพื้นที่สูง: มีพื้นที่ผิวเมมเบรนต่อปริมาตรมาก ทำให้เครื่องมีขนาดกะทัดรัดและใช้พื้นที่น้อย การล้างด้วยก๊าซสะดวก: สามารถล้างพื้นผิวของฟิล์มได้โดยตรงผ่านการเติมอากาศ ซึ่งช่วยลดมลภาวะของเมมเบรน

ติดตั้งและเปลี่ยนได้ง่าย: ออกแบบเป็นแบบโมดูลาร์เพื่อการบำรุงรักษาและการอัปเกรดที่ง่ายดาย

การกระจายขนาดรูพรุนมีความสม่ำเสมอ: ประสิทธิภาพการแยกดี และอัตราการกักเก็บสารแขวนลอยและจุลินทรีย์สูง

การจำแนกประเภท: ประกอบด้วยฟิล์มม่านและฟิล์มแบน ฟิล์มม่านมักใช้สำหรับ MBR แบบจุ่มน้ำ ส่วนฟิล์มแบนเหมาะสำหรับ MBR แบบภายนอกอาคาร

ฟิล์มแบน:

ลักษณะทางกายภาพ: แผ่นไดอะแฟรมถูกยึดติดกับฐานรอง โดยด้านทั้งสองข้างเป็นน้ำเสียที่จะบำบัดและของเหลวที่ซึมผ่านตามลำดับ

คุณสมบัติ:

โครงสร้างที่มั่นคง: แผ่นไดอะแฟรมเรียบ มีความแข็งแรงเชิงกลสูง ไม่เสียรูปง่าย และรับแรงอัดได้ดี

ประสิทธิภาพการทำความสะอาดที่ดี: พื้นผิวทำความสะอาดง่าย และสามารถขจัดคราบสกปรกได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยการทำความสะอาดทางเคมีและการขัดถูทางกายภาพ

ความทนทานต่อการสึกหรอ: ในการใช้งานระยะยาว การสึกหรอของพื้นผิวฟิล์มมีน้อย และอายุการใช้งานค่อนข้างยาวนาน

เหมาะสำหรับการแยกของแข็งออกจากของเหลว: ประสิทธิภาพในการดักจับสารแขวนลอยที่มีอนุภาคขนาดใหญ่ดีเยี่ยมเป็นพิเศษ

เหมาะสำหรับโครงการขนาดใหญ่: การออกแบบแบบโมดูลาร์นั้นง่ายต่อการขยายและเหมาะสำหรับโรงบำบัดน้ำเสียขนาดใหญ่

ฟิล์มทรงกระบอก:

ลักษณะทางกายภาพ: วัสดุเมมเบรนถูกห่อหุ้มบนตัวรองรับทรงท่อ และน้ำเสียจะไหลผ่านท่อและซึมผ่านของเหลวจากผนังท่อ

คุณสมบัติ:

ความสามารถในการต้านทานมลพิษสูง: การออกแบบช่องทางการไหลภายในช่วยให้เกิดการไหลแบบปั่นป่วนและลดการสะสมของสารมลพิษบนพื้นผิวเมมเบรน

ความสามารถในการทำความสะอาดตัวเองที่ดี: การไหลของของเหลวความเร็วสูงในท่อช่วยชะล้างพื้นผิวเมมเบรนและลดมลภาวะต่อเมมเบรน

ปรับตัวให้เข้ากับน้ำเสียที่มีสารแขวนลอยสูง: น้ำเสียที่มีสารแขวนลอยและเส้นใยเข้มข้นสูงมีประสิทธิภาพในการบำบัดที่ดีกว่า

บำรุงรักษาง่าย: เมื่อส่วนประกอบเมมเบรนชิ้นใดชิ้นหนึ่งเสียหาย สามารถเปลี่ยนเฉพาะชิ้นส่วนนั้นได้ โดยไม่ส่งผลกระทบต่อการทำงานโดยรวมของระบบ

บทบาทของระบบ MBR ในการบำบัดน้ำเสียส่วนใหญ่สะท้อนให้เห็นในด้านต่อไปนี้:

การแยกของแข็งออกจากของเหลวอย่างมีประสิทธิภาพ ระบบ MBR ใช้เมมเบรนในการแยกของแข็งออกจากของเหลวอย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยปรับปรุงคุณภาพน้ำทิ้งได้อย่างมาก ลดปริมาณสารแขวนลอยและความขุ่นให้เหลือน้อยที่สุด และกำจัดแบคทีเรียและไวรัสได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ความเข้มข้นของจุลินทรีย์สูง ระบบ MBR สามารถรักษาความเข้มข้นของตะกอนจุลินทรีย์ให้อยู่ในระดับสูง และเพิ่มปริมาณสารอินทรีย์ในการบำบัดทางชีวภาพ ซึ่งจะช่วยลดพื้นที่การใช้งานของโรงบำบัดน้ำเสียได้

ลดปริมาณตะกอนส่วนเกิน เนื่องจากผลการดักจับของ MBR ทำให้สามารถลดปริมาณตะกอนตกค้างและลดต้นทุนในการบำบัดตะกอนได้ 34

การกำจัดแอมโมเนียไนโตรเจนอย่างมีประสิทธิภาพ ระบบ MBR สามารถดักจับจุลินทรีย์ที่มีวงจรชีวิตยาวนาน เช่น แบคทีเรียไนตริฟายเออร์ เพื่อย่อยสลายแอมโมเนียไนโตรเจนในน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ประหยัดพื้นที่และลดการใช้พลังงาน ระบบ MBR ใช้การแยกของแข็งและของเหลวอย่างมีประสิทธิภาพ รวมถึงการเพิ่มจำนวนจุลินทรีย์ ทำให้ระยะเวลาการกักเก็บน้ำในหน่วยบำบัดสั้นลงอย่างมาก พื้นที่ติดตั้งของเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพลดลง และการใช้พลังงานของหน่วยบำบัดก็ลดลงตามไปด้วย เนื่องจากเมมเบรนมีประสิทธิภาพสูง

ปรับปรุงคุณภาพน้ำ ระบบ MBR ให้คุณภาพน้ำทิ้งสูงที่ตรงตามมาตรฐานการปล่อยน้ำเสียที่เข้มงวดมากขึ้น หรือตรงตามข้อกำหนดการนำกลับมาใช้ใหม่

โดยสรุปแล้ว เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบเมมเบรน MBR มีบทบาทสำคัญในการบำบัดน้ำเสีย ซึ่งรวมถึงการแยกของแข็งออกจากของเหลวอย่างมีประสิทธิภาพ การเพิ่มความเข้มข้นของจุลินทรีย์ การลดปริมาณตะกอนตกค้าง การกำจัดแอมโมเนียไนโตรเจนอย่างมีประสิทธิภาพ การประหยัดพื้นที่ และการลดการใช้พลังงาน เป็นต้น นับเป็นเทคโนโลยีการจัดการน้ำเสียที่มีประสิทธิภาพและประหยัด

ในช่วงปลายทศวรรษ 1990 เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบเมมเบรน (MBR) ได้เข้าสู่ขั้นตอนการประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติ ปัจจุบัน เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบเมมเบรน (MBR) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาต่างๆ ดังต่อไปนี้:

1. การบำบัดน้ำเสียในเขตเมืองและการนำน้ำกลับมาใช้ใหม่ในอาคาร

ในปี 1967 บริษัทแห่งหนึ่งในสหรัฐอเมริกาได้สร้างโรงบำบัดน้ำเสียโดยใช้กระบวนการ MBR ซึ่งสามารถบำบัดน้ำเสียได้ 14 ลูกบาศก์เมตรต่อวัน ในปี 1977 ระบบนำน้ำเสียกลับมาใช้ใหม่ได้ถูกนำมาใช้ในอาคารสูงแห่งหนึ่งในประเทศญี่ปุ่น ในช่วงกลางทศวรรษ 1990 มีโรงบำบัดน้ำเสียลักษณะนี้ใช้งานอยู่ 39 แห่งในญี่ปุ่น โดยมีกำลังการบำบัดสูงถึง 500 ลูกบาศก์เมตรต่อวัน และอาคารสูงกว่า 100 แห่งใช้ MBR ในการบำบัดน้ำเสียและปล่อยกลับลงสู่แหล่งน้ำธรรมชาติ

2. การบำบัดน้ำเสียจากอุตสาหกรรม

นับตั้งแต่ทศวรรษ 1990 เป็นต้นมา วัตถุประสงค์ของการบำบัดด้วยระบบ MBR ได้ขยายตัวอย่างต่อเนื่อง นอกเหนือจากการนำน้ำกลับมาใช้ใหม่และการบำบัดน้ำเสียจากอุจจาระแล้ว การประยุกต์ใช้ MBR ในการบำบัดน้ำเสียจากอุตสาหกรรมก็ได้รับความสนใจอย่างกว้างขวาง เช่น การบำบัดน้ำเสียจากอุตสาหกรรมอาหาร น้ำเสียจากการแปรรูปสัตว์น้ำ น้ำเสียจากการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ น้ำเสียจากการผลิตเครื่องสำอาง น้ำเสียจากสีย้อม และน้ำเสียจากปิโตรเคมี ซึ่งได้ผลลัพธ์การบำบัดที่ดี

3. การบำบัดน้ำดื่มที่ปนเปื้อนสารปนเปื้อนขนาดเล็ก

เนื่องจากการใช้ปุ๋ยไนโตรเจนและยาฆ่าแมลงอย่างแพร่หลายในภาคเกษตรกรรม ส่งผลให้น้ำดื่มปนเปื้อนในระดับต่างๆ กัน ในช่วงกลางทศวรรษ 1990 บริษัทได้พัฒนา กระบวนการ MBR ที่มีฟังก์ชันการกำจัดไนโตรเจนทางชีวภาพ การดูดซับยาฆ่าแมลง และการกำจัดความขุ่นไปพร้อมกัน ทำให้ความเข้มข้นของไนโตรเจนในน้ำทิ้งต่ำกว่า 0.1 มิลลิกรัม NO2/ลิตร และความเข้มข้นของยาฆ่าแมลงต่ำกว่า 0.02 ไมโครกรัม/ลิตร

4. การบำบัดน้ำเสียจากอุจจาระ

ปริมาณสารอินทรีย์ในน้ำเสียจากอุจจาระสูงมาก วิธีการบำบัดแบบดีไนตริฟิเคชันแบบดั้งเดิมต้องใช้ความเข้มข้นของตะกอนสูง และการแยกของแข็งออกจากของเหลวไม่เสถียร ซึ่งส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของการบำบัดขั้นที่สาม การเกิดขึ้นของระบบ MBR ช่วยแก้ปัญหานี้ได้เป็นอย่างดี และทำให้สามารถบำบัดน้ำเสียจากอุจจาระได้โดยตรงโดยไม่ต้องเจือจาง

5. การบำบัดน้ำชะจากหลุมฝังกลบ/ปุ๋ย

น้ำชะจากหลุมฝังกลบ/กองปุ๋ยหมักมีสารมลพิษเข้มข้นสูง และคุณภาพและปริมาณน้ำจะแตกต่างกันไปตามสภาพภูมิอากาศและสภาวะการทำงาน เทคโนโลยี MBR ถูกนำมาใช้ในโรงบำบัดน้ำเสียหลายแห่งก่อนปี 1994 การผสมผสานเทคโนโลยี MBR และ RO ไม่เพียงแต่สามารถกำจัด SS สารอินทรีย์ และไนโตรเจนได้เท่านั้น แต่ยังสามารถกำจัดเกลือและโลหะหนักได้อย่างมีประสิทธิภาพอีกด้วย MBR ใช้แบคทีเรียผสมที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในการย่อยสลายไฮโดรคาร์บอนและสารประกอบคลอรีนในน้ำชะ และบำบัดสารปนเปื้อนที่มีความเข้มข้นสูงกว่าหน่วยบำบัดน้ำเสียแบบดั้งเดิมถึง 50-100 เท่า เหตุผลที่ทำให้มีประสิทธิภาพในการบำบัดสูงเช่นนี้คือ MBR สามารถกักเก็บแบคทีเรียที่มีประสิทธิภาพสูงและมีความเข้มข้นของแบคทีเรียสูงถึง 5000 กรัม/ตารางเมตร ในการทดสอบนำร่องภาคสนาม ค่า COD ของน้ำขาเข้าอยู่ที่หลายร้อยถึง 40,000 มิลลิกรัม/ลิตร และอัตราการกำจัดสารมลพิษสูงกว่า 90%

ขอบเขตสำคัญและทิศทางการประยุกต์ใช้

ก. การปรับปรุงโรงบำบัดน้ำเสียในเขตเมืองที่มีอยู่ โดยเฉพาะโรงบำบัดน้ำดื่มที่มีคุณภาพน้ำทิ้งยากต่อการปฏิบัติตามมาตรฐาน หรือที่มีปริมาณน้ำที่ต้องบำบัดเพิ่มขึ้นอย่างมากและไม่สามารถขยายพื้นที่ได้

B. พื้นที่อยู่อาศัยที่ไม่มีระบบระบายน้ำ เช่น หมู่บ้านจัดสรร แหล่งท่องเที่ยว สถานที่ท่องเที่ยวทางธรรมชาติ เป็นต้น

ค. พื้นที่หรือสถานที่ที่มีความต้องการนำน้ำเสียกลับมาใช้ใหม่ เช่น โรงแรม สถานีล้างรถ เครื่องบินโดยสาร ห้องสุขาเคลื่อนที่ ฯลฯ จะใช้ประโยชน์จากคุณลักษณะเด่นของระบบ MBR ได้อย่างเต็มที่ เช่น พื้นที่ใช้งานน้อย อุปกรณ์ขนาดกะทัดรัด การควบคุมอัตโนมัติ ความยืดหยุ่น และความสะดวกสบาย

D. น้ำเสียอุตสาหกรรมที่มีความเข้มข้นสูง เป็นพิษ และย่อยสลายได้ยาก เช่น น้ำเสียจากอุตสาหกรรมกระดาษ น้ำตาล แอลกอฮอล์ หนัง กรดไขมันสังเคราะห์ และอุตสาหกรรมอื่นๆ ถือเป็นแหล่งมลพิษทั่วไป ระบบ MBR สามารถบำบัดน้ำเสียที่ไม่ผ่านมาตรฐานของกระบวนการบำบัดแบบดั้งเดิมได้อย่างมีประสิทธิภาพ และสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้

E. การบำบัดและการนำน้ำชะจากหลุมฝังกลบขยะกลับมาใช้ใหม่

F. การประยุกต์ใช้โรงบำบัดน้ำเสียขนาดเล็ก (สถานีบำบัด) คุณสมบัติของเทคโนโลยีเมมเบรนนั้นเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการบำบัดน้ำเสียขนาดเล็ก

ระบบเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบเมมเบรน (MBR) ได้กลายเป็นเทคโนโลยีใหม่สำหรับการบำบัดและนำน้ำเสียกลับมาใช้ใหม่ เนื่องจากให้คุณภาพน้ำที่สะอาด ใส และคงที่ ในปัจจุบันที่มาตรฐานด้านสิ่งแวดล้อมทางน้ำมีความเข้มงวดมากขึ้น ระบบ MBR ได้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการพัฒนาที่ยอดเยี่ยม และจะกลายเป็นคู่แข่งที่แข็งแกร่งในการทดแทนเทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียแบบดั้งเดิมในอนาคต