ما هي الكرات الحيوية المستخدمة في معالجة مياه الصرف الصحي؟
معالجة مياه الصرف الصحيتعد معالجة مياه الصرف الصحي من أهم إجراءات حماية البيئة في المجتمع الحديث، والتي تهدف إلى إزالة المواد الضارة والملوثات الموجودة في مياه الصرف الصحي لحماية البيئة والصحة العامة. في عملية معالجة مياه الصرف الصحي، تعد تقنية المعالجة البيولوجية طريقة مستخدمة على نطاق واسع، ومن بينها الكرات الحيوية ذات الوسائط الحيوية التي جذبت الكثير من الاهتمام بسبب كفاءتها العالية واقتصادها.
إذن، ما هي الكرة الحيوية؟ وما هو دورها في معالجة مياه الصرف الصحي؟ وكم مرة يجب علينا استبدال الكرة الحيوية؟ ستتناول هذه المقالة هذا الموضوع بالتفصيل.
ما هي الكرة الحيوية الإعلامية؟
تُعرف الكرات الحيوية أيضًا باسم الكرات الحيوية، وهي مادة حاملة للترشيح البيولوجي، وتُستخدم بشكل أساسي في معالجة مياه الصرف الصحي، وترشيح أحواض الأسماك، والأراضي الرطبة الاصطناعية وأنظمة أحواض السمك. عادةً ما تكون الكرات الحيوية مصنوعة من مواد بلاستيكية أو سيراميكية، مع ثقوب أو أخاديد صغيرة على السطح، ومساحة سطحية عالية ونفاذية جيدة.
الهيكل والمادة:
يركز التصميم الهيكلي للكرات الحيوية على زيادة مساحة السطح لتوفير مساحة أكبر لالتصاق الأغشية الحيوية. عادة ما يكون مظهر الكرات الحيوية كرويًا، بقطر يتراوح من بضعة ملليمترات إلى بضعة سنتيمترات. من حيث المواد، فهي في الغالب من البلاستيك عالي الكثافة أو السيراميك لضمان المتانة والاستقرار الكيميائي في بيئة المياه.
وظيفة الكرات الحيوية:
الوظيفة الرئيسية للكرات الحيوية هي توفير مساحة للكائنات الحية الدقيقة للالتصاق والنمو. في نظام معالجة مياه الصرف الصحي، تتشكل طبقة من الأغشية الحيوية على سطح الكرات الحيوية، ويمكن للكائنات الحية الدقيقة الموجودة على الأغشية الحيوية تحلل الملوثات العضوية في الماء، مثل النيتروجين الأمونيا والنترات والفوسفات وما إلى ذلك. وبهذه الطريقة، تلعب الكرات الحيوية دورًا في تصفية وتنقية عملية معالجة مياه الصرف الصحي.
تكوين ووظيفة الأغشية الحيوية:
عندما تمر مياه الصرف الصحي عبر الكرات الحيوية، تبدأ الكائنات الحية الدقيقة في الارتباط والتكاثر على سطح الكرات، وتشكل تدريجيًا غشاء حيويًا. تشمل المجتمعات الميكروبية في الغشاء الحيوي البكتيريا والفطريات والطحالب وما إلى ذلك، والتي تمتص وتحلل الملوثات العضوية في الماء لتحقيق غرض تنقية جودة المياه. تتميز طريقة المعالجة البيولوجية هذه بالكفاءة العالية والتكلفة المنخفضة والتشغيل البسيط، وهي مستخدمة على نطاق واسع في أنظمة معالجة مياه الصرف الصحي المختلفة.
ما هي تطبيقات الكرات الحيوية في معالجة مياه الصرف الصحي؟
بفضل أدائها الممتاز، تُستخدم الكرات الحيوية على نطاق واسع فيمعالجة مياه الصرف الصحياعتمادًا على سيناريو التطبيق، يمكن استخدام الكرات الحيوية في أنواع مختلفة من أنظمة المعالجة، مثل المرشحات اللاهوائية، والمرشحات الهوائية، وخزانات الأكسدة التلامسية البيولوجية، وما إلى ذلك.
نظام المعالجة البيولوجية الهوائية:
في أنظمة المعالجة البيولوجية الهوائية، تُستخدم الكرات الحيوية بشكل أساسي لتوفير حاملات للكائنات الحية الدقيقة الهوائية للالتصاق والنمو. تعتمد هذه الكائنات الحية الدقيقة الهوائية على الأكسجين لتحلل الملوثات العضوية في مياه الصرف الصحي في بيئة غنية بالأكسجين. يمكن أن تعمل بنية المسام على سطح الكرة الحيوية على تحسين كفاءة نقل الأكسجين بشكل فعال وتعزيز نشاط الكائنات الحية الدقيقة، وبالتالي تحسين كفاءة معالجة مياه الصرف الصحي.
نظام المعالجة البيولوجية اللاهوائية:
في أنظمة المعالجة البيولوجية اللاهوائية، توفر الكرات الحيوية بيئة مغلقة نسبيًا للكائنات الحية الدقيقة اللاهوائية، مما يعزز تحللها للمواد العضوية في مياه الصرف الصحي في ظل ظروف خالية من الأكسجين أو اللاهوائية. وبالمقارنة مع المعالجة الهوائية، يمكن للمعالجة اللاهوائية إزالة الطلب الكيميائي الحيوي للأكسجين (الطلب على العضوية) والطلب الكيميائي للأكسجين (سمك القد) في مياه الصرف الصحي بشكل فعال، وإنتاج منتجات ثانوية مثل الغاز الحيوي من خلال التمثيل الغذائي الميكروبي.
خزان الأكسدة بالتلامس البيولوجي:
خزان الأكسدة بالتلامس البيولوجي هو طريقة معالجة تجمع بين تقنية الحمأة المنشطة والأغشية الحيوية، حيث يتم استخدام الكرات الحيوية كحاملات للأغشية الحيوية. تدور مياه الصرف الصحي في المسبح وتلامس سطح الكرات الحيوية لتحلل الملوثات. يتميز هذا النظام ببنية بسيطة وكفاءة معالجة عالية، وهو مناسب لمشاريع معالجة مياه الصرف الصحي الصغيرة والمتوسطة الحجم.
كم مرة يجب عليك استبدال الكرات الحيوية؟
تلعب الكرات الحيوية دورًا مهمًا في عملية معالجة مياه الصرف الصحي، ولكن أداء الكرات الحيوية قد يتراجع تدريجيًا بمرور الوقت. ما مدى تكرار الحاجة إلى استبدال الكرات الحيوية؟ تعتمد إجابة هذا السؤال على عدة عوامل.
تتمتع الكرات الحيوية عالية الجودة عمومًا بعمر خدمة طويل، عادةً من 5 إلى 10 سنوات أو حتى أطول. قد تتلف الكرات الحيوية منخفضة الجودة أو غير المتينة أو تتدهور في فترة زمنية قصيرة وتحتاج إلى استبدالها بشكل متكرر. لذلك، عند اختيار الكرات الحيوية، يجب إعطاء الأولوية لمتانة المواد وعملية الإنتاج. ومع ذلك، مع زيادة وقت الاستخدام، قد يتم سد المسام الموجودة على سطح الكرات الحيوية بواسطة الأغشية الحيوية الزائدة أو الرواسب غير العضوية، مما يؤثر على التدفق السلس للمياه والنشاط الميكروبي. في هذه الحالة، إذا لم يتمكن التنظيف من استعادة أدائها، فمن الضروري استبدال الكرات الحيوية بأخرى جديدة. بشكل عام، يوصى بالتحقق من حالة الكرات الحيوية كل عام إلى عامين وتحديد ما إذا كان يجب استبدالها حسب الاقتضاء.
ثانيًا، في الأنظمة ذات الأحمال العالية للعلاج، تحمل الكرات الحيوية حمولة ملوثة كبيرة وقد تتراكم الرواسب أو الأغشية الحيوية بسرعة أكبر. بالنسبة للأنظمة ذات الأحمال العالية، قد تحتاج الكرات الحيوية إلى التنظيف أو الاستبدال بشكل متكرر للحفاظ على كفاءة العلاج. أثناء الاستخدام طويل الأمد للكرات الحيوية، سوف تتكاثف الأغشية الحيوية على السطح وتفقد نشاطها تدريجيًا، مما يؤثر على تأثير العلاج. يعد التنظيف المنتظم للكرات الحيوية إجراءً مهمًا للحفاظ على أدائها. بشكل عام، يمكن أن يؤدي التنظيف كل ستة أشهر إلى عام واحد إلى إطالة عمر خدمة الكرات الحيوية. ومع ذلك، إذا كانت الكرات الحيوية لا تزال غير قادرة على استعادة أداء العلاج بعد عمليات التنظيف المتعددة، فيجب التفكير في الاستبدال.
بالإضافة إلى ذلك، أثناء التشغيل على المدى الطويل، قد تتعرض الكرات الحيوية لأضرار مادية مثل التمزق والتشوه بسبب تآكل المياه والاهتزاز الميكانيكي وما إلى ذلك. في هذه الحالة، يجب استبدال الكرات الحيوية التالفة في الوقت المناسب لتجنب التأثير على تأثير العلاج الإجمالي.
ما هي الاحتياطات اللازمة لاستبدال الكرة الحيوية؟
أولاً، قم بصياغة دورة استبدال معقولة للكرات الحيوية بناءً على الوضع الفعلي للنظام. يوصى بإجراء تقييم شامل بناءً على عوامل مثل اختبار جودة المياه وتأثير المعالجة وحالة الكرات الحيوية لتجنب الاستبدال مبكرًا جدًا أو متأخرًا جدًا. من أجل الحفاظ على استقرار نظام معالجة مياه الصرف الصحي، يوصى باستبدال الكرات الحيوية على دفعات بدلاً من استبدالها دفعة واحدة. يمكن أن يؤدي الاستبدال على دفعات إلى تجنب التقلبات الكبيرة في المجتمع الميكروبي في النظام، وبالتالي ضمان استمرارية تأثير المعالجة.
ثانيًا، بعد استبدال الكرة الحيوية الجديدة، يستغرق الأمر بعض الوقت حتى تلتصق الكائنات الحية الدقيقة مرة أخرى وتشكل غشاء حيويًا جديدًا. خلال هذه العملية، يمكن الاحتفاظ ببعض الكرات الحيوية القديمة للمساعدة في تسريع استعمار الكائنات الحية الدقيقة على الكرات الحيوية الجديدة. عند الاستبدال، يجب عليك اختيار الكرات الحيوية التي تتوافق مع النظام الأصلي لضمان تأثير العلاج والتشغيل الطبيعي للنظام. قد يكون للكرات الحيوية من نماذج ومواد مختلفة خصائص مختلفة مثل المسامية ومساحة السطح، ويجب شراؤها وفقًا لاحتياجات محددة.