با توجه به معضلات کمبود آب در دنیا، تصفیه فاضلاب همواره بعنوان راه‌کاری موثر در تامین آب مورد توجه بوده و هست. این مهم باعث شده تا روش‌های مختلفی برای فاضلاب های صنعتی توسعه پیدا کنند. یکی از پارامترهای مهم در انتخاب روش مناسب تصفیه فاضلاب، آلاینده ها است.
آلاینده های فاضلاب به دو گروه مواد آلی و مواد معدنی تقسیم می‌شوند. با توجه به فعالیت صنایع پتروشیمی و صنایع غذایی در کشور، آلاینده‌های آلی سهم بسزایی در فاضلاب های صنعتی دارند. از این رو راهکارهای حذف آلاینده‌های آلی از فاضلاب های صنعتی در کشور بسیار مورد توجه هستند. عمده آلاینده‌های آلی آب عبارتند از مواد شوینده، پساب صنایع غذایی، حشره کش‌ها و علف کش‌ها و مواد نفتی.
یکی از روش‌های موثر در حذف آلاینده‌های آلی روش‌های بیولوژیکی هستند. روش‌های تصفیه بیولوژیکی انواع مختلفی دارند که شناخته‌ترین آن‌ها راکتور بیوفیلم بستر متحرک (Moving Bed Biofilm Reactor) یا MBBR است. این روش برای حذف آلاینده‌های آلی، در مقایسه با سایر روش‌ها، بسیار موثر و مقرون به صرفه است. علاوه بر صرفه اقتصادی و بازده بهتر، این روش هیچ گونه اثر مخرب زیست محیطی ندارند.
اساس این روش حذف مواد آلاینده با استفاده از واکنش بین آلاینده‌ها و تشکیل بیوفیلم بر روی یک بستر است. یکی از مهمترین عوامل تاثیر گذار در بازده روش MBBR بستر رشد بیوفیلم است. چالش‌های مختلفی برای انتخاب بستر رشد بیوفیلم وجود دارد که از آن جمله می‌توان موارد زیر را نام برد:
شرکتMulti Umwelttechnologie AG توانسته با تحقیق و توسعه فراوان بستر جدیدی معرفی کند که در مقایسه با نمونه‌های قبلی عملکرد بهتری دارند. در این مقاله به بررسی این فناوری جدید خواهیم پرداخت.
پیش نیاز اصلی برای تصفیه فاضلاب به روش MBBR تثبیت میکروارگانیسم‌ها در سطح بستر است. در این روش بازده حذف به روش بیولوژیکی با استفاده از سطح ویژه فعال بستر سنجیده می‌شود. دست یابی به سطح ویژه فعال بیشتر در بستر وابسته به دو عامل اصلی است:
اول: سطح ویژه موثر و در دسترس باید محافظ میکروارگانیسم‌ها بوده تا بتوانند در آن سطح زنده مانده و تولید مثل کنند.
دوم: این سطح باید حداکثر قابلیت انتقال جرم موادی مثل اکسیژن و محصولات متابولیک را بین میکروارگانیسم‌ها و فاضلاب فراهم کنند.
شرکت Umwelttechnologie AG توانسته با استفاده از تحقیقات گسترده با تکیه بر این دو پارامتر اصلی بستری جدید را با نام Mutag BioChip™ توسعه دهد.
شاید در نگاه اول به نظر برسد این دو عامل با هم در تناقض هستند. برای اینکه بهتر بتوانیم درک کنیم لازم است دو نکته را در نظر بگیریم.
نکته اول اینست که لزوماً سطح ویژه هر چه بیشتر باشد، بازده بهتر نخواهد شد. باید توجه داشت که تنها سطحی که در دسترس است می‌تواند عملکرد را بهبود بخشد. شما لزوماً نمی‌توانید با ساخت یک ماده با سطح ویژه بسیار زیاد و متخلخل بازدهی را افزایش دهید. سطح موثر سطحی است که در دسترس میکروارگانیسم‌ها بوده تا آن‌ها بتوانند با محیط یا همان فاضلاب تبادل جرم داشته باشند. با توجه به این مفهوم، نمی‌توان تنها با ایجاد حفره در بسترها این شرایط را فراهم کرد.
یکی از تفاوت‌های اصلی محصول Mutag Biochip™ با دیگر بسترهای رشد بیوفیلم در نظر گرفتن همین نکته مهم است. ضخامت بسیار نازک همراه با سطح باز این بستر، امکان دسترسی میکروارگانیسم‌ها به یک سطح ویژه بسیار بزرگ را فراهم می‌کند. همین امر باعث می‌شود که کولونی‌ها بتوانند در داخل فضاهای متخلخل تشکیل شده و همزمان با سیال (فاضلاب) در تماس باشند.
این طراحی موجب افزایش بازدهی محصول شرکت آلمانی شده است. سطح در دسترس Mutag Biochip™ حدود m۲/m۳۳۰۰۰ است که با استفاده از تخلخل‌های موجود در سطح بدست آمده است.
نکته حائز اهمیت دوم اینست که افزایش ضخامت بیوفیلم باعث محدود شدن تخریب زیستی می‌شود. در اثر تجمع بیش از اندازه میکروارگانیسم‌ها و همچنین ناخالصی‌های غیر بیولوژیکی در سطح بیوفیلم، واکنش تخریب کاهش پیدا کرده و حتی در بعضی از موارد به صفر می‌رسد.
مطالعات نشان داده است که حتی در شرایطی که غلظت آلودگی میکروبی بسیار بالا باشد، به گونه‌ای که بتوانند به راحتی در دسترس سطح بستر قرار گیرند، اگر هندسه و ساختار بستر مناسب نباشد، عدم انتقال جرم به لایه‌های داخلی و عمیق‌تر باعث کاهش تشکیل بیوفیلم می‌شود. همین مسئله باعث کاهش بازده تخریب زیستی در طی فرایند تصفیه بیولوژیکی می‌شود.
شکل محصول طراحی شده توسط شرکت آلمانی باعث افزایش نیروی برشی در سطح بستر شده و از این طریق یک حالت خود تمیز شوندگی بوجود می‌آید که باعث می‌شود همواره یک سطح فعال جدید وجود داشته باشد.
بستر Mutag BioCh یک قطعه متخلخل با سطح ویژه تقریبی m۲/m۳۳۰۰۰ است. این بستر نسبت به باکتری‌های نیتروژن زدا حساس بوده و در مقابل تنش‌های مکانیکی بسیار مقاوم است. طراحی این بستر به گونه‌ای انجام شده که حداکثر ضخامت تشکیل شده در هر دو سمت بستر به ۱ میلی متر برسد. این ضخامت امکان نفوذ اکسیژن و سایر اجزای واکنشی به سطح را فراهم می‌کند.
شتاب دهنده واتک به عنوان اولین مرکز تخصصی شتاب دهی در حوزه آب، بستری برای پرورش و تجاری سازی ایده‌های خلاقانه و نوآورانه حوزه آب می باشد. جهت کسب اطلاعات بیشتر با کارشناسان واتک تماس حاصل فرمایید.
