كيف تعمل وسائط MBBR على تسهيل عمليات النترتة وإزالة النترتة؟

تُسهّل وسائط مفاعل الأغشية الحيوية ذات السرير المتحرك (MBBR) عمليتي النترتة ونزع النترتة من خلال تصميمها ووظيفتها في نظام معالجة مياه الصرف الصحي. وتُعدّ هذه العمليات أساسية لإزالة مركبات النيتروجين من مياه الصرف الصحي، حيث تُحوّل النترتة الأمونيا إلى نترات، وتُحوّل نزع النترتة النترات إلى غاز النيتروجين، الذي يُطلق في الغلاف الجوي دون أي ضرر.

تسهيل النترتة

١. مساحة سطحية لنمو الأغشية الحيوية: توفر وسائط MBBR مساحة سطحية كبيرة لنمو الأغشية الحيوية. تحتوي هذه الأغشية الحيوية على بكتيريا النترتة - وتحديدًا بكتيريا مؤكسدة الأمونيا (AOB) وبكتيريا مؤكسدة النتريت (NOB) - التي تُحوّل الأمونيا (NH₃) إلى نتريت (NO₂⁻) ثم إلى نترات (NO₃⁻). تتيح هذه المساحة السطحية الواسعة كثافة عالية من البكتيريا، مما يُعزز عملية النترتة.

٢. توافر الأكسجين: النترتة عملية هوائية تتطلب الأكسجين. الحركة المستمرة لوسط MBBR في المفاعل، والتي تُدار عادةً بواسطة أنظمة التهوية، تضمن إمداد الغشاء الحيوي بالأكسجين بشكل جيد، مما يعزز فعالية النترتة.

٣. الظروف المثلى لنمو البكتيريا: توفر بيئة الأغشية الحيوية على وسائط MBBR بيئةً واقيةً للبكتيريا النترتية، حيث تحميها من المواد السامة وتقلبات تركيب مياه الصرف. يدعم هذا الاستقرار نمو ونشاط البكتيريا النترتية.

تسهيل عملية نزع النتروجين

١. المناطق الخالية من الأكسجين: في الأنظمة المصممة لكلٍّ من النترتة ونزع النترتة، يمكن تجهيز مفاعلات MBBR بمناطق خالية من الأكسجين. في هذه المناطق، تدعم هذه البيئة نمو البكتيريا النازعة للنترتة التي تُحوّل النترات (NO₃⁻) إلى غاز النيتروجين (N₂) في ظل ظروف نقص الأكسجين.

٢. تباين الأغشية الحيوية: يمكن للأغشية الحيوية على وسائط MBBR أن تتطور طبقات متعددة، حيث تسود ظروف هوائية عند نقطة تلامسها مع الماء، وظروف خالية من الأكسجين في أعماقها. يسمح هذا التباين بحدوث عمليتي النترتة ونزع النترتة داخل الأغشية الحيوية نفسها، مما يعزز كفاءة إزالة النيتروجين.

٣. الإطلاق المُتحكّم به للركائز: تُسهّل حركة وسائط MBBR وبنية الغشاء الحيوي الإطلاق المُتحكّم به للكربون العضوي من الغشاء الحيوي إلى الماء المُحيط به. يُمكن لهذا الكربون العضوي أن يكون مانحًا للإلكترونات للبكتيريا المُنزِعة للنتروجين، مُعزّزًا عملية نزع النتروجين في المناطق الخالية من الأكسجين في المُفاعل أو في الأغشية الحيوية التي تتعايش فيها الطبقات الهوائية والخالية من الأكسجين.

٤. مرونة النظام: يمكن تكييف أنظمة MBBR بسهولة لتلبية احتياجات المعالجة المتغيرة، وذلك بتعديل التهوية لإنشاء مناطق ذات مستويات أكسجين مختلفة، أو بتعديل نمط التدفق. تتيح هذه المرونة للمشغلين تحسين ظروف النترتة ونزع النترتة حسب الحاجة.

بشكل عام، تُعدّ وسائط MBBR فعّالة في تكوين المجتمعات الميكروبية اللازمة لفعالية النترتة ونزع النترتة والحفاظ عليها. يدعم تصميمها أكسجة هذه المجتمعات وحمايتها واستمراريتها، مما يؤدي إلى إزالة النيتروجين بكفاءة من مياه الصرف الصحي.