MBR+BNR זו הצלחה של מתקן להשבת מים

Alan Plummer Associates, Inc., Josh Berryhill, PE, Enprotec / Hibbs & Todd, and Louis LeBrun, PE, Pinnacle Ozone Solutions, LLC

Biological Nutrient Removal ) BNR ) הוא תהליך סילוק ניוטריאנטים המאפשר למתקני השבת מים לקבל מים שעברו טיפול באיכות גבוהה ביותר. יחד עם זאת, לגבי מספר יישומים, גם תהליכי BNR מתקדמים ביותר אינם יכולים להתגבר על שאריות חומרים אורגניים, חומרים פרמצבטיים והורמונים (.EDCs). הדבר נכון במיוחד לגבי השבת קולחים. בעיירה בשם אבילין (Abilene) במדינת טקסס, ארה"ב, החלו בפרויקט השבת קולחים על מנת להשיג מים באיכות גבוהה במיוחד.

באביב 2015, העיר השלימה את שדרוג מתקן השבת הקולחים שלה, באופן שיגדיל את ספיקת השיא מ-7
Million Gallon per Day ) MGD ) ל-9 MGD. האיכות הנדרשת של המים המושבים מושגת בתהליך המשלב
Membrane BioReactor ) MBR+ BNR ) עם פיצול הזרימה של תוצרי השלב הראשון לשני תהליכים מקבילים, הראשון: RO (Reverse Osmosis) והשני Biologically Activated Carbon ) BAC ) + אוזון (Q3). באמצעות טיפול זה מושגת עלות תפעול מינימאלית ואיכות התוצר גבוהה ביותר.

רקע

העיירה אבילין נמצאת בדרום-מרכז טקסס, באזור מוכה בצורת, אשר גרמה לדלדול מאגרי המים העיליים מאז 2009. על מנת להבטיח אספקת מים לטווח הארוך, השיקה הנהלת העיריה בשנת 2012 פרויקט להשבת מי שפכים. הפרויקט כלל הרחבה ושדרוג של המתקן הקיים לטיפול בשפכים והעלאת הספיקה של מים מושבים עד 9 MGD שתאפשר גם להשיב לקדמותה את רמת המים במאגר העילי העירוני. שדרוג המפעל הקיים חייב הכנסה לפעולה של תהליך מתקדם לטיפול בשפכים, כדי להימנע מן האפשרות של ירידת איכות המים במאגר בטווח הארוך. הטיפול בשפכים והשבת הקולחים מופרד לשני שלבים על מנת להגיע לתהליך גמיש ובמחיר סביר.

גישה

שפכים הנכנסים אל מתקן ההשבה מטופלים בשלב הראשון בתהליכי BNR+MBR כדי להשיג איכות גבוהה של הקולחים אחרי הטיפול. בערך 60% מהזורמים אשר טופלו בתהליך הביולוגי, מועברים אל שלב האוסמוזה ההפוכה (RO). למרות שתכנית טיפול זו תוכננה מראש עבור כל הפרויקט, היא לא מומשה במלואה עקב עלויות התפעול הגבוהות של ה- RO והצורך בייצוב הקולחים המטופלים. מסיבות אלה, נבחר תהליך מקביל O3+BAC .

בערך 40% מהקולחים המטופלים (כ-3.6 MGD ספיקת שיא) מטופלים ב-BAC+O3 אשר נבחר בהתבסס על נתונים מניסויים קודמים, אשר נערכו בדוגמאות שנלקחו מהאתר. בדוגמאות נבדקה ואושרה היכולת לסילוק נוטריאנטים, עקבות חומרים אורגניים ו EDCs. למרות שכיום מטפלים בשיטה זו רק ב-2.8 MGD, עם צפי להעלאת הספיקה ל-3.6 MGD, המערכת תוכננה להעביר 4.2 MGD כדי לשמור על גמישות התהליך.

המחשבה לגבי הכנסת תהליך Advanced Oxidation Process ) AOP ) מבוסס קרינת UV נפסלה, מכיוון שהתולכה המוגבלת של השפכים המטופלים בתחום UV ועלות מי-החמצן (H2O2) גרמו לכך שעלויות ההפעלה היו חריגות. מעבר לשיקולי העלויות, בדיקות מעבדה גילו כי טיפול BAC+03 משיג תוצאות מעולות מבחינת סילוק חומרים אורגניים ו- EDCs.

בעוד שתהליך מבוסס אוזון גם מחטא את הזורמים המטוהרים, המתקן עדיין לא משתמש בכך אלא דוחה זאת לשלב יותר מאוחר. בין היתרונות העיקריים של תהליך משולב BNR+MBR+O3+BAC נמנית גם עלות התהליך הנמוכה ביחס לשלב לתהליך הכולל RO.

קולחים מתהליך BNR+MBR+RO ומתהליך BNR+MBR+O3+BAC מעורבבים לפני היציאה מהמתקן עד בערך 9 MGD של זרמים מטופלים הנשאבים למאגר המים העירוני והעודפים מוזרמים החוצה לשפך המים העיליים.

תוצאות

הקמת מתקן השבת המים הושלמה בראשית 2015 והמערכת הייתה אמורה להתחיל לפעול באמצע אפריל. האחראים על פרויקט ההקמה מקווים להצליח לבקר תהליכי NBR+MBR+RO ו- BNR+MBR+O3+BAC הפועלים במקביל, ובמיוחד להעריך את עלות התפעול הנדרשת לסילוק חומרים פרמצבטיים, הורמונים- EDCs ושאריות חומרים אורגניים בשני התהליכים.

בדיקות נוספות ובקרה מנוטרת מפותחות ומתוכננות ליישום בקיץ 2015.