نظام تصفية حيوية

أنواع أنظمة الترشيح البيولوجي

يهدف نظام الترشيح البيولوجي إلى إزالة الملوثات العضوية من الماء عن طريق تربية البكتيريا داخل الكتلة الحيوية، والتي يتم إعادة تدويرها بعد ذلك. توجد العديد من أنواع أنظمة الترشيح البيولوجي.

• المرشحات الحيوية:

  تُعرف المرشحات الحيوية أيضًا باسم مرشحات الأكسدة الحيوية أو أبراج الأكسدة الحيوية. تُستخدم عادةً في الصناعات التي قد تحتوي انبعاثات الغازات فيها على تركيزات عالية من المركبات العضوية المتطايرة (VOCs)، مثل صناعات الطلاء والصيدلة والكيميائية. تُنشأ المرشحات الحيوية لاستغلال تجمعات الميكروبات الأصلية لتحطيم الملوثات العضوية. تم تصميم هذه المرشحات الحيوية لمعالجة تيارات الهواء التي يتم تمرير الهواء الملوث من خلالها. ثم يتم توجيه الهواء إلى سرير مرشح يحتوي على رطوبة كافية ومغذيات لدعم نمو الكائنات الحية الدقيقة. ثم تتمكن الكائنات الحية الدقيقة من الالتصاق بوسيط الترشيح وبالتالي تشكيل جدار حي. بمجرد أن تتلامس الملوثات مع هذه الجدران الحية، يتم تحطيمها بواسطة البكتيريا والفطريات الموجودة في محيطنا. يتم تحلل المادة العضوية إلى الماء وثاني أكسيد الكربون وأحيانًا مغذيات إضافية للنباتات.

• المفاعلات الحيوية:

  المفاعل الحيوي هو أي جهاز مصنع أو هندسي يعزز نظامًا نشطًا بيولوجيًا سيكون مفيدًا في تصنيع المنتجات، أو في معالجة النفايات أو في معالجة المشكلات البيئية. يمكن استخدام أنشطة الكائنات الحية الدقيقة المشاركة في التفاعل الحيوي مباشرةً لإنتاج بعض المواد المطلوبة، أو لمعالجة المواد النفايات. تحتوي المفاعلات الحيوية البسيطة لمعالجة مياه الصرف الصحي عادةً على مضخة أكسجين ومفاعل (غالبًا خزان بلاستيكي) به رواسب نشطة. سيحسن المفاعل الحيوي مستوى النشاط البيولوجي داخل المفاعل. سيساعد هذا على تحقيق الأهداف الأساسية لمعالجة مياه الصرف الصحي، أي تقليل محتوى المواد العضوية والأمونيا والفوسفور.

• مرشحات الأراضي الرطبة:

  مرشحات الأراضي الرطبة المُنشأة هي مستنقعات من صنع الإنسان تم تصميمها لمحاكاة العمليات التي تحدث في الأراضي الرطبة الطبيعية. تُستخدم هذه المرشحات السلوكيات الطبيعية للنباتات والتربة والكائنات الحية الدقيقة لإزالة الملوثات. غالبًا ما تُستخدم في معالجة مياه الصرف الصحي ومياه العواصف ونضح مكبات النفايات. لا تساعد هذه المستنقعات المُنشأة في تنقية المياه الملوثة فحسب، بل تُحقق أيضًا الغرض من السماح لتدفق مياه الأمطار بسرعة وبالتالي منع حدوث الفيضانات في المناطق الحضرية بعد ذلك.

المواصفات والصيانة

المواصفات

قد تختلف مواصفات نظام الترشيح البيولوجي حسب نوعه، مثل مرشحات مفاعل الأحياء الغشائية ذات السرير المتحرك (MBBR)، أو المرشحات المتقطرة، أو بعض التصميمات المحددة لتطبيقات متميزة. فيما يلي بعض المواصفات العالمية التي تتوافق مع الميزات العامة لنظام الترشيح البيولوجي:

• التكوين: يشير تكوين نظام الترشيح البيولوجي إلى شكله وحجمه. أنواع مختلفة من المرشحات الحيوية لها هياكل متميزة. على سبيل المثال، غالبًا ما يستخدم نظام MBBR خزانات أسطوانية، كبيرة بما يكفي للسماح بحركة كافية للماء ونمو الميكروبات.
• وسائط الترشيح: يحتوي نظام الترشيح البيولوجي على وسائط ترشيح مختلفة تتوافق مع أنواع مختلفة. على سبيل المثال، يستخدم MBBR وسائط ناقلة بلاستيكية بأشكال محددة. في نفس الوقت، يستخدم نظام الترشيح الحيوي للرمل حبيبات رملية ذات أحجام صغيرة، والتي يمكن أيضًا تسميتها بالرمال.
• معدل التدفق: يشير معدل تدفق نظام الترشيح البيولوجي إلى حجم مياه الصرف الصحي التي تمر عبر الفلتر لكل وحدة زمنية. أنواع مختلفة من المرشحات لها معدلات تدفق متوافقة مختلفة. على سبيل المثال، يمكن لنظام الترشيح الحيوي المتقطر معالجة مياه الصرف الصحي بمعدل 10 إلى 20 لترًا لكل متر مربع في الساعة من خلال طريقة المياه المتقطرة.
• نطاق درجة الحرارة: تعتمد كفاءة نظام الترشيح البيولوجي على درجة الحرارة. كل نوع من أنواع أنظمة الترشيح البيولوجي له نطاق درجة حرارة قابل للتطبيق. إذا كانت درجة الحرارة خارج النطاق، فسيتأثر الفعالية. على سبيل المثال، يجب أن تكون مرشحات الرمل في نطاق درجة حرارة من 10 إلى 30 درجة مئوية لكي تعيش ميكروبات الرمل وتزدهر.
• كفاءة الإزالة: كفاءة إزالة نظام الترشيح البيولوجي هي قدرته على إزالة الملوثات أو المواد المحددة، مثل المواد العضوية، والأمونيا، والنيتروجين، والفوسفور، وما إلى ذلك. تختلف كفاءة إزالة كل نوع من أنواع المرشحات الحيوية للملوثات المختلفة. على سبيل المثال، يمكن لنظام الترشيح الحيوي ذو السرير المتحرك إزالة أكثر من 90٪ من النيتروجين الأميني والمواد العضوية وبعض البكتيريا من الماء.

الصيانة

تُعد الصيانة المناسبة أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على عمل نظام الترشيح البيولوجي لفترة طويلة ولتنقيته للماء بكفاءة. فيما يلي بعض نصائح صيانة نظام الترشيح البيولوجي العامة:

• الفحوصات الدورية: يحتاج المستخدمون إلى إجراء فحوصات دورية لنظام الترشيح البيولوجي، مثل الفحوصات الشهرية أو الفحوصات الفصلية. أثناء الفحوصات، يمكن للمستخدمين التحقق من هيكل الجهاز، وحالة عمل المضخة، والصمامات، والأنابيب، والتأكد من عدم وجود تسربات أو انسدادات أو أضرار في النظام. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للمستخدمين أيضًا مراقبة المعلمات الأساسية للنظام، مثل معدل التدفق، وانخفاض الضغط، ودرجة الحرارة، وما إلى ذلك، للتأكد من أن كل شيء طبيعي.
• التنظيف الفوري: يجب على المستخدمين تنظيف نظام الترشيح البيولوجي بانتظام وفقًا لجدول الصيانة. من ناحية، يمكن أن يمنع هذا تراكم الأوساخ والحطام ويضمن تدفقًا سلسًا للمياه. من ناحية أخرى، يمكن أن يمنع هذا نمو مسببات الأمراض والحفاظ على طول عمر النظام.
• استبدال الوسائط: يمكن أن تتآكل وسائط الترشيح في نظام الترشيح البيولوجي مع مرور الوقت والاستخدام، مما قد يقلل من كفاءة ترشيح النظام. وبالتالي، يحتاج المستخدمون إلى التحقق من حالة وسائط الترشيح من وقت لآخر وتنظيفها أو استبدالها إذا لزم الأمر.
• الصيانة الوقائية: بالإضافة إلى إجراءات الصيانة المذكورة أعلاه، يمكن للمستخدمين أيضًا اتخاذ بعض تدابير الصيانة الوقائية للحفاظ على عمل نظام الترشيح البيولوجي بكفاءة. على سبيل المثال، يمكن للمستخدمين التحقق من المواد الكيميائية المستخدمة في نظام الترشيح وتخزينها بشكل صحيح لتجنب التلف أو التلوث. علاوة على ذلك، يمكن للمستخدمين أيضًا حماية نظام الترشيح من الظروف الجوية أو البيئية القاسية، مثل أشعة الشمس والأمطار الغزيرة والثلوج.

تطبيقات أنظمة الترشيح البيولوجي

تُعد أنظمة الترشيح البيولوجي شائعة في العديد من الصناعات والإعدادات. فيما يلي بعض سيناريوهات الاستخدام الشائعة للفلاتر البيولوجية.

• محطات معالجة مياه الصرف الصحي

تُعد أنظمة الترشيح البيولوجي شائعة في محطات معالجة مياه الصرف الصحي. تساعد المرشحات البيولوجية على تحطيم المواد العضوية النفايات وإزالة رائحتها. يساعد استخدام المرشحات البيولوجية على إنتاج مياه صرف صحي معالجة آمنة للتخلص منها أو لاستخدامها في أنظمة الري.

• تربية الأحياء المائية

تُعد المرشحات البيولوجية شائعة في إعدادات تربية الأحياء المائية. فهي تساعد على تنقية وتنظيف الماء. على هذا النحو، يمكن للأسماك والكائنات المائية أن تزدهر بشكل جيد. عادةً ما تُحطم المرشحات البيولوجية الأمونيوم المنبعث من فضلات الأسماك لضمان جودة الماء المثلى للكائنات المائية.

• التحكم في الروائح الصناعية

تُستخدم الصناعات التي تُنتج روائح عضوية غير سارة أو ضارة المرشحات البيولوجية للتحكم في الروائح. تُنشئ المصانع الصناعية المرشحات البيولوجية للتخلص من الروائح غير السارة. وبذلك، تُقلل من تأثير أنشطتها على المجتمعات المحيطة. أيضًا، يمكن إطلاق الهواء المعالج بواسطة المرشحات البيولوجية بأمان من خلال المدخنة أو الفتحات.

• ترشيح الهواء

يمكن استخدام المرشحات البيولوجية لتنقية أو تصفية المركبات العضوية الضارة من الهواء. عادةً ما تُطبق لمعالجة المركبات العضوية المتطايرة (VOCs). يمكن أن تُنتج VOCs أنشطة مثل الطلاء واستخدام المذيبات وتصنيع المواد الكيميائية. باستخدام نظام الترشيح البيولوجي، يمكن للشركات الحد من إطلاق الملوثات الضارة والامتثال للوائح البيئية لجودة الهواء الآمنة.

كيفية اختيار أنظمة الترشيح البيولوجي

• مصدر مياه الصرف الصحي

  ستحدد الصناعة أو مصدر مياه الصرف الصحي نوع الترشيح البيولوجي الذي سيتم استخدامه. على سبيل المثال، تحتوي مياه الصرف الصحي المنزلية على BOD أقل من مياه الصرف الصحي الصناعية ؛ ومن ثم، قد يكون نظام متطور مثل الترشيح البيولوجي التجديد الذاتي أكثر ملاءمة.

• قدرة المعالجة

  يُعد الفلتر المثالي قادرًا على التعامل مع مياه الصرف الصحي اليومية دون ترك أي تراكم. احسب المعلمات الفنية للآلة من خلال دراسة متوسط ​​حجم مياه الصرف الصحي الذي يُنتجه المصدر يوميًا. ضع في الاعتبار أيضًا المواد العضوية في مياه الصرف الصحي لضمان أداء الفلتر بفعالية.

• الوسائط المنشطة

  يؤثر نوع الوسائط على كفاءة نمو البكتيريا وأداء الفلتر بشكل عام. ضع في الاعتبار عوامل مثل مساحة السطح ووقت الاحتفاظ والتكلفة. قارن إيجابيات وسلبيات كل نوع من أنواع الوسائط للعثور على ما يناسب حالة الاستخدام.

• تكلفة الصيانة والتشغيل

  نظرًا لأن الفلتر البيولوجي سيكون قيد الاستخدام لسنوات عديدة، احسب إجمالي النفقات خلال مدة خدمته. بصرف النظر عن سعر الشراء الأولي، هناك تكاليف أخرى مثل استهلاك الطاقة واستبدال الوسائط ومضخات المياه. يمكن أن يؤدي اختيار فلتر بيولوجي منخفض الصيانة إلى توفير الكثير من المال على مر السنين.

• التكنولوجيا

  تُستخدم المرشحات البيولوجية مجموعة من التقنيات من المرشحات التقليدية إلى التصميمات الأكثر تقدمًا مثل مفاعلات الأحياء الغشائية ذات السرير المتحرك (MBBRs). توفر كل تقنية كفاءة معالجة مختلفة ومتطلبات مساحة وتكلفة. ادرس الآليات في كل نوع من أنواع الآلات لمعرفة أي واحد لديه المواصفات والميزات المطلوبة.

• الامتثال للوائح

  تحقق من مطابقة نظام الترشيح البيولوجي لمعايير التصريف المحددة في المنطقة المحلية. إذا كان هناك احتمال لتوسيع نشاطك التجاري في المستقبل، فاختر آلة يمكنها تلبية المتطلبات حتى عند زيادة النطاق.

أسئلة وأجوبة

س1: هل المرشحات البيولوجية هي نفسها المفاعلات الحيوية؟

ج1: لا، على الرغم من أن كلاهما يسمح بنمو الكائنات الحية الدقيقة لأداء مهام معينة. بينما تركز المرشحات البيولوجية بشكل أساسي على جانب الترشيح وإزالة الملوثات، فإن المفاعلات الحيوية تتعلق أكثر بالتفاعلات الكيميائية ومزج المواد.

س2: هل يمكن للناس رؤية ما إذا كان نظام الترشيح البيولوجي يعمل؟

ج2: لسوء الحظ، من الصعب معرفة ما إذا كان نظام الترشيح البيولوجي يعمل فقط من خلال النظر إليه. أفضل طريقة لمعرفة ما إذا كان يعمل بشكل صحيح هي التحقق من جودة تصفية الماء. يمكن أن تساعد إجراء الاختبارات المنتظمة على الماء المفلتر في تحديد ما إذا كان الفلتر يعمل.

س3: ما هي بعض حدود نظام الترشيح البيولوجي؟

ج3: يمكن أن تكون المرشحات البيولوجية محدودة بمعدل الترشيح، وسعة الكائنات الحية الدقيقة، ونوعية الماء الوارد. قد يؤدي وجود الكثير من الملوثات إلى تحميل الفلتر بشكل زائد وإلحاق الضرر بالميكروبات.

س4: هل يمكن تنظيف الفلتر البيولوجي؟

ج4: إنه ليس مثل المرشحات الأخرى ؛ لا يمكن تنظيف المرشحات البيولوجية بهذه الطريقة لأن البكتيريا تساعد في تحطيم الأوساخ. قد يؤدي التنظيف المفرط إلى إلحاق الضرر بها. في بعض الأحيان، يكون الغسل البسيط كافيًا لإزالة الحطام السطحي.

س5: ما هي مدة بقاء الفلتر البيولوجي؟

ج5: إذا تم الاعتناء به جيدًا وكانت الظروف مناسبة، يمكن لنظام الترشيح البيولوجي أن يدوم لسنوات عديدة. تُعد الصيانة الدورية والتأكد من صحة الميكروبات مفتاحًا لحياته الطويلة.