MBBR יישומי מדיה בטיפול בשפכים עירוניים ותעשייתיים|תיאור מקרה של מלזיה

יישומים מעשיים של MBBR Media בטיפול בשפכים עירוניים ותעשייתיים

מָבוֹא

חומרי MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) נמצאים בשימוש נרחב בפרויקטים של טיפול בשפכים עירוניים ותעשייתיים ברחבי העולם בשל ביצועי הטיפול הבוגרים ויכולת ההסתגלות הטובה שלו. בתחום הטיפול בשפכים עירוניים, טכנולוגיה זו משמשת לעתים קרובות לשדרוג ושיפוץ מתקני טיהור קיימים כדי לעמוד בתקני הזרמה מחמירים יותר; בעוד שבתרחישים תעשייתיים, הוא יכול להתמודד ביעילות עם המאפיינים של הרכב מזהמים מורכב ותנודות עומס גדולות של שפכים תעשייתיים. מאמר זה יחקור את מקרי היישום המעשיים של מדיה MBBR ואת השפעות הטיפול שהושגו בתרחישים שונים, תוך התמקדות ברקע של טיפול בשפכים במלזיה ודוגמאות הנדסיות כדי להדגים את המעשיות והכלכלה של טכנולוגיה זו.

סקירה כללית של הרקע של תעשיית הטיפול בשפכים במלזיה

כמדינה בדרום מזרח אסיה, מלזיה ניחנה במשאבי מים בשפע, ואזורים מסוימים אף מייצאים מים מתוקים למדינות שכנות במשך זמן רב. עם זאת, בשנים האחרונות, מושפע מגורמים רבים כמו גידול אוכלוסין עירוני, פיתוח תעשייתי מהיר ושיפור המודעות הסביבתית, טיפול בשפכים במלזיה מתמודד עם אתגרים חמורים וצרכים דחופים. מנקודת המבט של מעמד התעשייה, בחלק מהאזורים במלזיה יש בעיות כמו הזרמה ישירה של שפכים, מתקני טיפול מיושנים ויעילות טיפול לא מספקת. ביניהם, מקומות רבים כמו ג'והור וסארוואק ראו זיהום נהר מוגבר עקב הזרמה בלתי חוקית ממפעלי החוף והזרמה בלתי מוסדרת של שפכים ביתיים על ידי תושבים, ואף משברי אספקת מים תכופים. רק בג'והור, הבזבוז היומי של מי השתייה מגיע ל-1.173 מיליארד ליטר, מה שמחריף עוד יותר את הסתירה בין היצע מים לביקוש.

כדי לשפר את איכות סביבת המים, ממשלת מלזיה שיפרה ללא הרף את החוקים והתקנות להגנת הסביבה. ביניהם, תקנות איכות הסביבה (ביוב) 2009 גיבשו תקנים מחמירים להזרמת שפכים (תקן A: BOD₅ פחות מ- או שווה ל-20 מ"ג/ליטר, COD פחות או שווה ל-50 מ"ג/ליטר, מוצקים מרחפים פחות מ- או שווה ל-50 מ"ג/ליטר), והעמידו דרישות גבוהות יותר של מתקן טיהור מי שפכים. במקביל, מלזיה הגדילה בהדרגה את ההשקעה בבנייה ושיפוץ של מתקני טיפול בשפכים. מצד אחד, היא מקדמת בניית מערכות הזרמת שפכים מרכזיות. כך למשל, קוצ'ינג השקיעה רבות בהקמת מערכת הזרמת שפכים מרכזית, המטפלת בשפכים באופן מרכזי בשלבים לפני הזרמתם לנהרות, תוך שיפור הדרגתי של מצב זיהום הנהרות. מצד שני, היא מציגה באופן פעיל טכנולוגיות יעילות לטיפול בשפכים. עם היתרונות של שטח רצפה קטן, מחזור שיפוץ קצר, יעילות טיפול גבוהה ועלות תפעול ניתנת לשליטה, טכנולוגיית MBBR הפכה לטכנולוגיה המועדפת לשדרוג ושיפוץ מכוני טיהור שפכים עירוניים במלזיה, ונמצאת בשימוש נרחב בפרויקטים אזוריים שונים של טיפול בשפכים. בנוסף, מלזיה גם מקדמת בשנים האחרונות את הטיפול בפסולת מוצקה ובזיהום פלסטיק כדי להפחית את פליטת המזהמים במקור, להקל על נטל הטיפול בשפכים וליצור מערכת ניהול מקיפה להגנת הסביבה של "בקרת מקור + סוף-טיפול בצנרת".

מקרי יישום של MBBR Media בטיפול בשפכים עירוניים

(1) מקרה שיפוץ של מפעל עירוני לטיהור שפכים באירופה

בטיפול בשפכים עירוניים, תרחיש יישום נפוץ של מדיה MBBR הוא שדרוג ושיפוץ מתקני טיפול בבוצה פעילה. מפעלי טיהור ותיקים רבים מתמודדים עם האתגרים שמביאים דרישות מחמירות יותר ויותר להרחקת חנקן וזרחן. על ידי הוספת מדיה MBBR למיכלי אוורור קיימים, ניתן להגדיל את שימור הביומסה מבלי להרחיב את נפח הכור. לדוגמה, מפעל טיהור שפכים עירוני באירופה עם קיבולת טיפול מתוכננת של 50,000 שווי אוכלוסין (PE) אימץ מדיה MBBR לשיפוץ שיפור ניטריפיקציה. לפני השיפוץ שיעור סילוק חנקן אמוניה במפעל עמד על 75% בלבד, שלא עמד בתקן הפריקה של 5 מ"ג/ליטר; לאחר התקנת מדיה MBBR עם שטח פנים ספציפי של 800 מ"ר/מ"ר, קצב סילוק חנקן האמוניה עלה ליותר מ-95%, וריכוז חנקן האמוניה בשפכים נשלט ביציבות מתחת ל-3 מ"ג/ליטר. לפרויקט השיפוץ הייתה השבתת בנייה קצרה, ועלות התפעול עלתה רק ב-10%, מה שמשקף במלואו את הכלכלה של מדיה MBBR בשדרוג ושיפוץ מכוני טיהור שפכים עירוניים.

(2) מקרה שיפוץ של מפעל טיהור שפכים אזורי בקואלה סוואה במלזיה

עם גידול האוכלוסייה העירונית ותקנות הגנת הסביבה המחמירות יותר ויותר במלזיה, טכנולוגיית MBBR אומצה בהדרגה גם לשדרוג מתקני טיהור שפכים עירוניים. המפעל לטיהור שפכים אזורי של קואלה סוואה (RSTP) בנגרי סמבילן, המופעל על ידי Indah Water Konsortium (IWK), צריך בדחיפות לשפר את יעילות הטיפול שלו כדי לעמוד בתקני ההזרמה המחמירים בתקנות איכות הסביבה (ביוב) של מלזיה 2009. המפעל אימץ במקור תהליך חימצון של 59 מ"ר, 600 מ"ר של מי ביוב וחמצון. מ"ר בוצה צואתית ליום, המשרתת אוכלוסייה של 320,000 PE. עם זאת, השפעת סילוק החנקן שלו לא הייתה יציבה, ולעיתים קרובות אינדיקטורים של קולחין לא עמדו בתקנים בתקופות עומס שיא, דבר שלא עמד בקנה אחד עם הדרישה הדחופה לניהול סביבת מים באזור המקומי.

כדי לפתור את הבעיות הנ"ל מבלי להרחיב את שטח הרצפה הקיים (אילוץ מרכזי באזורים עירוניים), ביצע המפעל פרויקט שיפוץ מדיה MBBR בשנת 2023. חומרי MBBR 37 עם שטח פנים ספציפי של 800 מ"ר למ"ר המהווים 25% מנפח הכור נוספו לאזור האירובי של תעלת החמצון. פרויקט השיפוץ בוצע בשלבים, כאשר כל שלב הושלם תוך 10 ימים, תוך מזעור ההשפעה על התפעול. מערכת ה-MBBR שיפרה משמעותית את יכולת החזקת הביומסה, במיוחד את העשרת חיידקים מחנקים (Nitrospira spp.), שיפרה את יכולת המפעל להתמודד עם תנודות בעומס האורגני ובעומס החנקן, ופתרה ביעילות את נקודת הכאב של סילוק חנקן לא יציב של התהליך המקורי.

(3) השוואת ביצועי הטיפול לפני ואחרי שיפוץ

טבלה 1 להלן מסכמת את ביצועי הטיפול של Kuala Sawah RSTP לפני ואחרי שיפוץ MBBR, בהשוואה למגבלות הפריקה בתקן A של מלזיה.

ניתן לראות מטבלה 1 ששיפוץ MBBR שיפר משמעותית את יעילות הטיפול במפעל. כל האינדיקטורים המרכזיים עומדים ביציבות ועולים על תקני פריקת תקן A של מלזיה, ביניהם שיעור סילוק החנקן האמוניה עלה ביותר מ-20 נקודות אחוז, ופתרו לחלוטין את בעיית הקולחים הלא תקינים בתקופות עומס שיא. בנוסף, מערכת MBBR הפחיתה את ייצור הבוצה העודף ב-28%, והפחיתה את עלות סילוק הבוצה החודשית בכ-25,000 רינגיט מלזי (RM). הודות לתכנון-החוסך באנרגיה של מערכת MBBR, עלות התפעול גדלה רק ב-8%, מה שהופך אותה לפתרון חסכוני ויעיל לשדרוג ושיפוץ המפעל, וגם מספק אסמכתא אפשרית לשיפוץ מתקני טיהור שפכים ישנים אחרים במלזיה.

מקרי יישום של MBBR Media בטיפול בשפכים תעשייתיים

(1) מקרה לטיפול בשפכים של מפעל לעיבוד חלב בצפון אמריקה

בתחום התעשייתי, מדיית MBBR יושמה בהצלחה בטיפול בסוגים שונים של שפכים תעשייתיים. לדוגמה, שפכים לעיבוד מזון מכילים בדרך כלל ריכוזים גבוהים של חומרים אורגניים (COD עד 10,000 מ"ג/ליטר) ושומנים, שקשה לטפל בהם ביעילות בתהליכים מסורתיים. מפעל לעיבוד חלב בצפון אמריקה אימץ מערכת MBBR לטיפול בשפכי הייצור שלו. הכור היה מלא בנפח 30% של מדיה MBBR גלילית, וזמן השמירה ההידראולי נשלט על 8 שעות. תוצאות הפעולה הראו ששיעור הסרת ה-COD הגיע ל-92% ושיעור ההסרה של BOD₅ הגיע ל-94%, שהיה טוב משמעותית מהביצועים של תהליך הבוצה הפעילה המקורית (שיעור הרחקת COD של 78%); במקביל, ייצור הבוצה העודף הופחת ב-30%, מה שמפחית למעשה את עלות סילוק הבוצה ואיזון בין השפעת הטיפול לחיסכון.

(2) מקרה לטיפול בשפכים של מפעל תרופות באסיה

תרחיש יישום טיפוסי נוסף הוא טיפול בשפכים פרמצבטיים. שפכים כאלה מכילים תרכובות אורגניות רעילות ועמידות, שקשה לטפל בהן. מפעל תרופות באסיה אימץ מערכת משולבת של מדיה MBBR ותהליכי חמצון מתקדמים (AOPs) לטיפול בשפכים. MBBR שימש כיחידת טיפול קדם- להסרת חומר אורגני מתכלה, הפחתת עומס הטיפול של ה-AOPs הבאים והימנעות מהשפעה של חומרים רעילים על התהליכים הבאים. כור MBBR השיג שיעור הסרת COD של 65% עבור שפכי תרופות. לאחר טיפול בתהליך המשולב, ריכוז ה-COD הסופי של הקולחין היה מתחת ל-50 מ"ג/ליטר, ועומד בתקני ההזרמה המקומיים. היישום של מדיה MBBR גם שיפר את יציבות מערכת הטיפול, החליש את ההשפעה של חומרים רעילים על תהליך הטיפול, והבטיח את הפעולה היציבה לטווח ארוך של מערכת הטיפול.

השוואה של ביצועי מערכת MBBR בתרחישי יישומים שונים

טבלה 2 להלן משווה את הביצועים של מערכות MBBR בתרחישי יישומים שונים המתוארים במאמר זה, מדגישה את הרבגוניות וההתאמה של טכנולוגיה זו, ומספקת התייחסות לבחירה טכנית של סוגים שונים של פרויקטים לטיפול בשפכים.

מַסְקָנָה

מקרי היישום המעשיים לעיל מראים שמדיה MBBR היא טכנולוגיה אוניברסלית ויעילה המתאימה לטיפול בשפכים עירוניים ותעשייתיים כאחד. יש לו את היתרונות של נשיאת עומס אורגני גבוה, עמידות חזקה בעומס זעזועים, ויכולת לשתף פעולה ולהשתלב עם תהליכי טיפול אחרים, מה שהופך אותו לפתרון המועדף לפתרון בעיות מורכבות של טיפול בשפכים. במיוחד במלזיה, בשילוב עם צורכי הרקע המקומיים של טיפול בשפכים-יש דחיפות לשדרוג מתקנים ישנים, אילוצי סטנדרטי שחרור קפדניים, והצורך לאזן בין שטח הרצפה ועלות התפעול-יישום טכנולוגיית MBBR פתר ביעילות את נקודות הכאב של טיפול בשפכים מקומי, סיפק תמיכה טכנית יעילה וחסכונית בטיפול בסביבת מים, וסיפק גם ניסיון מעשי בטיפול בסביבת מים, פרויקטים באזורים דומים.

אל תהסס ליצור קשר עם רחל כדי לדון יותר!

WhatsApp:+86 137 9555 6548

דוא"ל:[email protected]