1. مقدمة
تمثل المعالجة الثانوية لمياه الصرف الصحي في ظل ظروف درجات الحرارة المنخفضة تحديات كبيرة للعمليات البيولوجية التقليدية بسبب انخفاض النشاط الميكروبي. توفر مفاعلات الأغشية الحيوية ذات الطبقة المتحركة (MBBR) حلاً واعدًا من خلال توفير نمو الأغشية الحيوية المرفقة على الناقلات، مما يعزز الاحتفاظ بالميكروبات واستقرار العملية. تركز هذه الدراسة على تقييم أداء MBBR لإزالة النيتروجين والمواد العضوية في معالجة مياه الصرف الصحي البلدية ذات درجات الحرارة المنخفضة، واستكشاف المعلمات التشغيلية التي تؤثر على كفاءة المعالجة، وفهم ديناميكيات تطوير الأغشية الحيوية في ظل الظروف الباردة.
2. المواد والأساليب
تم تشغيل أنظمة MBBR ذات النطاق التجريبي في درجات حرارة تتراوح من 5 درجات إلى 15 درجة لمحاكاة الظروف المناخية الباردة. قدمت الناقلات البلاستيكية مساحة سطحية عالية لنمو الأغشية الحيوية، وتراوحت أوقات الاستبقاء الهيدروليكي (HRT) من 6 إلى 12 ساعة. تم الحفاظ على مستويات الأكسجين المذاب عند 2-4 ملغم/لتر، وشملت الخصائص المتدفقة النفايات السائلة الثانوية البلدية النموذجية بتركيزات معتدلة من BOD وCOD وتركيزات الأمونيوم.
3. النتائج
حققت أنظمة MBBR إزالة مستقرة للـ BOD تزيد عن 90% وإزالة إجمالية للنيتروجين بنسبة 70-85% في ظل ظروف درجات الحرارة المنخفضة. كشف تحليل الأغشية الحيوية عن استعمار تدريجي للبكتيريا الآزوتية على الأسطح الحاملة، مع الاحتفاظ الكافي بها حتى أثناء فترات البرد. يعمل الخلط الحامل المتقطع على تحسين نقل الأكسجين وتقليل المناطق الميتة داخل المفاعل.
4. المناقشة
تؤكد الدراسة أن تقنية MBBR فعالة في المعالجة الثانوية في المناخات الباردة، مع الحفاظ على نسبة عالية من BOD وإزالة النيتروجين على الرغم من انخفاض النشاط الميكروبي. توفر حاملات الأغشية الحيوية موطنًا مستقرًا للبكتيريا الآزوتية وغيرية التغذية، مما يخفف من التأثير السلبي لدرجات الحرارة المنخفضة.
5. الاستنتاج
تُظهر أنظمة MBBR أداءً عاليًا في معالجة مياه الصرف الصحي الثانوية في ظل ظروف درجات الحرارة المنخفضة، مما يؤدي إلى إزالة BOD والنيتروجين بشكل فعال مع الحفاظ على استقرار العملية. تعمل حاملات الأغشية الحيوية والاستراتيجيات التشغيلية المُحسّنة على تمكين المرونة ضد انخفاض النشاط الميكروبي الناتج عن درجات الحرارة.