بايو راکتور غشايي Membrane Bioreactor MBR
راکتورهاي بيولوژيکي MBR که از يک راکتور بيولوژيکي (بيوراکتور) با بيومس معلق و ممبرانهاي ميکروفيلتراسيون با قطر منافذ 4-1 ميکرون جهت جداسازي جامدات تشکيل شده اند داراي کاربردهاي زيادي در تصفيه فاضلاب هستند. سيستمهاي MBR ممکن است با بيوراکتورهاي داراي بيومس معلق هوازي يا بي‌هوازي استفاده شوند. سيستمهاي ممبران مي توانند فاضلاب خروجي را به کيفيت فاضلاب خروجي حاصل از ترکيب ته نشيني ثانويه و ميکروفيلتراسيون برسانند. MBR ها براي تصفيه فاضلاب‌هاي بهداشتي و صنعتي و استفاده مجدد آب کاربرد دارند.
در واقع سيستمهايMBR عمليات ميکروفيلتراسيون و تصفيه بيولوژيکي را در يک واحد فرآيندي انجام مي دهند. بنابراين به عنوان يک واحد کمکي براي ته نشيني ثانويه و فيلتراسيون هستند و يا کلاً نياز به اين واحد ها را برطرف مي نمايند. توانايي حذف ته نشيني ثانويه و عملکرد در غلظت MLSS بالاتر مزاياي زير را به همراه دارد:
1- بارگذاري حجمي بالاتر و بنابراين زمان ماند هيدروليکي کوتاهتري مي تواند اعمال گردد.
2- زمان ماند سلولي (SRT) بالاتري با کاهش توليد لجن رخ مي دهد.
3- عملکرد در DO هاي پايين و امکان نيتريفيکاسيون – دي نيتريکاسيون همزمان در طرح‌هاي با SRT بالا
4- جريان خروجي با کيفيت بالا در پارامترهاي کدورت، باکتري، TSS وBOD
5- فضاي کمتري براي تصفيه فاضلاب مورد نياز است.
مضرات MBR ها شامل هزينه سرمايه گذاري بالا، عمر کوتاه ممبران، هزينه بالاي تعويض پريوديک ممبرانها، هزينه هاي انرژي بالاتر و نياز به کنترل گرفتگي (Fouling) ممبران مي باشد.
سيستمهاي MBR دو شکل کلي دارند:
1- ممبران در داخل بايوراکتور غوطه ور است.
2- ممبران خارج از بايوراکتور قرار مي گيرد.
در نوع اول، ممبران ميکروفيلتراسيون مستقيماً درون راکتور لجن فعال قرار دارد. مدول‌هاي ممبران شامل ممبرانها، ساپورت آنها، اتصالات ورودي و خروجي خوراک و يک ساپورت اصلي مي باشد. ممبرانها در معرض يک خلاء (کمتر از 50 کيلو پاسکال) قرار مي گيرند که آب صاف را از درون ممبرانها بيرون مي کشد در حاليکه جامدات در راکتور باقي مي مانند. براي حفظ TSS درون راکتور و براي تميز نگه داشتن سطح خارجي ممبرانها، هواي فشرده در پايه مدول ممبران توزيع مي شود، همانطور که حباب‌هاي هوا به سطح حرکت مي کنند، شستشوي سطوح ممبران رخ مي دهد، هوا همچنين اکسيژن کافي را براي تامين شرايط هوازي تامين مي کند.
در MBR هاي نوع دوم، لجن فعال از بيوراکتور به ممبران پمپ مي شود و موادجامد درون ممبران باقي مانده و فاضلاب صاف خارج مي شود. نيروي محرک فشاري است که بوسيله سرعت بالا درون ممبران ايجاد مي شود. جامدات باقيمانده در ممبران مجدد به راکتور لجن فعال برگردانده مي شوند. ممبرانها براي جدا شدن جامدها بطور پريوديک Back wash شده و به صورت شيميايي براي جلوگيري از افت فشار تميز مي شوند.
با جايگزين کردن اين نوع جداسازي بجاي ته نشيني ثانويه، ممبران مشکلات تورم لجن و ديگر مشکلات مربوط به ته نشين‌هاي ثقلي را بر طرف مي کنند. سيستمهاي MBR مي تواند در MLSS هاي بسيار بالاتر از راکتورهاي لجن فعال (15000-25000) ميليگرم در ليتر عمل کنند. اگر چه غلظت هاي فوق قابل دسترسي است، ولي عملاً غلظت‌هاي بيش از 8000-10000 ميلي گرم ليتر بسيار هزينه بر خواهد بود.
فلاکس ممبران که سرعت حجم يا جرم جريان عبوري از سطح ممبران(ليتر بر متر مربع در ساعت) است يک فاکتور مهم در طراحي است که بر اقتصاد طراحي نيز بسيار تاثير گذار است. فلاکس‌هاي کمتر، منجر به غلظت‌هاي بالاتر MLSS مي شود.