एमबीआर झिल्ली ज्ञान का सारांश

झिल्ली बायोरिएक्टर (एमबीआर) और डुबकी अल्ट्राफिल्ट्रेशन के बीच कार्य और उपयोग में अंतर। किस स्थिति में क्या उपयोग किया जाना चाहिए?

एमबीआर को एक वायुकरण टैंक या एक माध्यमिक तलछट टैंक में रखा जाता है, जिसमें प्रवाह में बड़ी मात्रा में सक्रिय कीचड़ होता है। विसर्जन अल्ट्राफिल्ट्रेशन दबाव अल्ट्राफिल्ट्रेशन के सापेक्ष है,जो एक झिल्ली टैंक में रखा जाता है और प्रभाव की आवश्यकताओं की एक विस्तृत श्रृंखला और प्रदूषण विरोधी क्षमताओं की आवश्यकता होती हैसामान्य तौर पर, यदि बायोकेमिकल विधियों के बाद आगे के उपचार के बिना सीधे अल्ट्राफिल्ट्रेशन फिल्टरेशन का उपयोग किया जाता है, तो एमबीआर का उपयोग किया जाता है। यदि आगे के उपचार की आवश्यकता है (मुख्य रूप से सीओडी को हटाने के लिए),अंतिम चरण में विसर्जन अल्ट्राफिल्ट्रेशन का प्रयोग किया जाता है.

फायदे: एमबीआर प्रक्रिया सरल है, निवेश कम है, डुबकी अल्ट्राफिल्ट्रेशन में एक बड़ा ऑपरेटिंग फ्लक्स, उच्च वसूली दर और अच्छी पानी की गुणवत्ता है

नुकसानः एमबीआर में कम परिचालन प्रवाह होता है और एक ही मात्रा में जल उत्पादन के लिए अधिक झिल्ली की आवश्यकता होती है।विसर्जन अल्ट्राफिल्ट्रेशन प्रक्रिया जटिल है और कई परिधीय सहायक उपकरणों की आवश्यकता होती है.

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एमबीआर प्रक्रिया

अपशिष्ट जल उपचार और जल संसाधनों के पुनः उपयोग के क्षेत्र में, एमबीआर, जिसे झिल्ली बायोरिएक्टर भी कहा जाता है,एक नई जल उपचार तकनीक है जो सक्रिय दलदली प्रक्रिया और झिल्ली पृथक्करण तकनीक को जोड़ती है.

संक्षिप्त परिचय

अपशिष्ट जल उपचार और जल संसाधनों के पुनः उपयोग के क्षेत्र में एमबीआर, जिसे झिल्ली जैव रिएक्टर के रूप में भी जाना जाता है,यह एक नई जल उपचार तकनीक है जो सक्रिय दलदली प्रक्रिया को झिल्ली पृथक्करण तकनीक के साथ जोड़ती हैविभिन्न प्रकार के झिल्ली होते हैं, जिन्हें उनके पृथक्करण तंत्र के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है, जिनमें प्रतिक्रिया झिल्ली, आयन विनिमय झिल्ली, पारगम्य झिल्ली आदि शामिल हैं।झिल्ली के गुणों के अनुसार, प्राकृतिक झिल्ली (बायोफिल्म्स) और सिंथेटिक झिल्ली (कार्बनिक और अकार्बनिक झिल्ली) हैं; झिल्ली के संरचनात्मक प्रकारों के अनुसार, फ्लैट प्लेट प्रकार, ट्यूब प्रकार, सर्पिल प्रकार,और खोखले फाइबर प्रकार.

प्रक्रिया संरचना

झिल्ली बायोरिएक्टर मुख्य रूप से झिल्ली पृथक्करण घटकों और एक बायोरिएक्टर से बना होता है। आमतौर पर उल्लेखित झिल्ली बायोरिएक्टर वास्तव में तीन प्रकार के रिएक्टरों के लिए एक सामान्य शब्द हैः1 वायुकरण झिल्ली बायोरिएक्टर (एएमबीआर); 2 निष्कर्षण झिल्ली बायोरिएक्टर (ईएमबीआर); 3 ठोस/तरल अलगाव झिल्ली बायोरिएक्टर (एसएलएसएमबीआर).

वायुकरण झिल्ली

वायुकरण झिल्ली बायोरिएक्टर को पहली बार कोटे पी एट अल में देखा गया था। reported in 1988 that the use of breathable dense membranes (such as silicone rubber membranes) or microporous membranes (such as hydrophobic polymer membranes) in plate or hollow fiber modules can achieve bubble free aeration into bioreactors while maintaining gas partial pressure below the bubble pointइस प्रक्रिया की विशेषता संपर्क समय और ऑक्सीजन हस्तांतरण दक्षता में सुधार करना है,जो वायुकरण प्रक्रिया को नियंत्रित करने के लिए अनुकूल है और पारंपरिक वायुकरण में बुलबुले के आकार और निवास समय के कारकों से प्रभावित नहीं हैजैसा कि चित्र [1] में दिखाया गया है।

निष्कर्षण झिल्ली

निष्कर्षण झिल्ली बायोरिएक्टर, जिसे EMBR (Extractive Membrane Bioreactor) के नाम से भी जाना जाता है। उच्च अम्लता या जीवों के लिए विषाक्त पदार्थों की उपस्थिति के कारण,कुछ औद्योगिक अपशिष्ट जल को सूक्ष्मजीवों के प्रत्यक्ष संपर्क में नहीं आना चाहिए; यदि अपशिष्ट जल में वाष्पीकरणीय विषाक्त पदार्थ होते हैं, तो यदि पारंपरिक एरोबिक जैविक उपचार प्रक्रियाओं का उपयोग किया जाता है, तो प्रदूषकों को वायुकरण वायु प्रवाह के साथ वाष्पित होने की प्रवृत्ति होती है,जिसके परिणामस्वरूप गैस की निकासी होती हैइन तकनीकी चुनौतियों से निपटने के लिए, ब्रिटिश विद्वान लिविंगस्टन ने ईएमबी पर शोध किया और विकसित किया।अपशिष्ट जल और सक्रिय दलदली को एक झिल्ली द्वारा अलग किया जाता है, और अपशिष्ट जल झिल्ली के अंदर बहता है, जबकि कुछ विशेष बैक्टीरिया युक्त सक्रिय कीचड़ झिल्ली के बाहर बहता है। अपशिष्ट जल सीधे सूक्ष्मजीवों के संपर्क में नहीं आता है,और कार्बनिक प्रदूषक चुनिंदा रूप से झिल्ली से गुजर सकते हैं और दूसरी तरफ सूक्ष्मजीवों द्वारा विघटित हो सकते हैंनिकासी झिल्ली के दोनों ओर स्थित बायोरिएक्टर इकाइयों और अपशिष्ट जल परिसंचरण इकाइयों की स्वतंत्र प्रकृति के कारण, प्रत्येक इकाई के जल प्रवाह का एक दूसरे पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है।बायोरिएक्टर में पोषक तत्वों और सूक्ष्मजीवों के रहने की स्थिति अपशिष्ट जल की गुणवत्ता से प्रभावित नहीं होती है, जिसके परिणामस्वरूप स्थिर जल उपचार दक्षता होती है।अधिकतम प्रदूषक अपघटन दर को बनाए रखने के लिए इष्टतम सीमा के भीतर नियंत्रित किया जा सकता है.

ठोस-तरल पृथक्करण झिल्ली

ठोस तरल पृथक्करण झिल्ली बायोरिएक्टर जल उपचार के क्षेत्र में झिल्ली बायोरिएक्टर का सबसे व्यापक और गहराई से अध्ययन किया गया प्रकार है।यह एक जल उपचार तकनीक है जो पारंपरिक सक्रिय कीचड़ प्रक्रिया में माध्यमिक तलछट टैंक की जगह झिल्ली पृथक्करण प्रक्रिया का उपयोग करती हैपारंपरिक अपशिष्ट जल जैविक उपचार प्रौद्योगिकी में, मलजल जल पृथक्करण माध्यमिक तलछट टैंक में गुरुत्वाकर्षण द्वारा पूरा किया जाता है,और इसकी पृथक्करण दक्षता सक्रिय दलदली के जमाव के प्रदर्शन पर निर्भर करती है. ज्यों अच्छा ढलता है, उतनी ही अधिक सुई जल पृथक्करण दक्षता होती है। सुई का ढलता गुण वायुकरण टैंक की परिचालन स्थितियों पर निर्भर करता है,और कीचड़ के जमाव गुणों में सुधार करने के लिए वायुकरण टैंक के संचालन की स्थिति का सख्त नियंत्रण करना आवश्यक है, जो इस पद्धति की प्रयोज्यता को सीमित करता है। माध्यमिक तलछट टैंक में ठोस-तरल पृथक्करण की आवश्यकता के कारणवायुकरण टैंक में कीचड़ एक उच्च एकाग्रता बनाए नहीं रख सकता, आम तौर पर लगभग 1.5-3.5 मिलीग्राम/एल, जो जैव रासायनिक प्रतिक्रिया दर को सीमित करता है।

हाइड्रोलिक रिटेन्शन टाइम (एचआरटी) और स्लाड आयु (एसआरटी) परस्पर निर्भर हैं, और बढ़ते वॉल्यूमेट्रिक लोड और कम होने वाले स्लाड लोड अक्सर एक विरोधाभास पैदा करते हैं।प्रणाली भी संचालन के दौरान अवशिष्ट कीचड़ की एक बड़ी मात्रा उत्पन्न करता है, और इसके निपटान की लागत सीवेज ट्रीटमेंट प्लांट की परिचालन लागत का 25% से 40% है। पारंपरिक सक्रिय sludge उपचार प्रणाली भी sludge विस्तार के लिए प्रवण हैं,जिसके परिणामस्वरूप अपशिष्ट जल में अवरोधित ठोस पदार्थ होते हैं और पानी की गुणवत्ता बिगड़ती है.

उपरोक्त मुद्दों के जवाब में, एमबीआर पारंपरिक जैविक उपचार प्रौद्योगिकी के साथ झिल्ली पृथक्करण प्रौद्योगिकी को जोड़ती है।एमबीआर की वजह से स्लैड रिटेंशन टाइम और हाइड्रोलिक रिटेंशन टाइम अलग हो जाते हैं।, ठोस-तरल पृथक्करण दक्षता में काफी सुधार।वायुकरण टैंक में सक्रिय दलदली की एकाग्रता में वृद्धि और दलदली में विशिष्ट बैक्टीरिया (विशेष रूप से प्रमुख बैक्टीरिया समूह) के उद्भव के कारण, जैव रासायनिक प्रतिक्रिया की दर बढ़ जाती है। साथ ही, एफ / एम अनुपात को कम करके अतिरिक्त कीचड़ की मात्रा को कम करने के लिए (यहां तक कि शून्य तक),पारंपरिक सक्रिय दलदली प्रक्रियाओं में मौजूद कई प्रमुख समस्याओं को मूल रूप से हल किया गया है.

सक्रिय कीचड़ को बाहर निकाला जाता है और फिर बाहरी दबाव के तहत झिल्ली के माध्यम से फ़िल्टर किया जाता है।झिल्ली बायोरिएक्टर का यह रूप मिश्रित तरल परिसंचरण प्रणाली की आवश्यकता को समाप्त करता है और पानी की सक्शन पर निर्भर करता है, जिसके परिणामस्वरूप अपेक्षाकृत कम ऊर्जा की खपत होती है; यह एक अलग प्रकार की तुलना में अधिक स्थान लेता है और अधिक कॉम्पैक्ट है, और हाल के वर्षों में जल उपचार के क्षेत्र में विशेष ध्यान प्राप्त किया है।हालांकि, झिल्ली प्रवाह आम तौर पर अपेक्षाकृत कम होता है, जिससे झिल्ली की गंदगी होने की संभावना होती है और गंदगी होने के बाद सफाई और प्रतिस्थापन करना मुश्किल होता है।

मिश्रित झिल्ली बायोरिएक्टर भी एकीकृत झिल्ली बायोरिएक्टर के अंतर्गत आता है,अंतर यह है कि एक समग्र झिल्ली बायोरिएक्टर बनाने के लिए बायोरिएक्टर के अंदर भराव के जोड़ के साथ, जो रिएक्टर की कुछ विशेषताओं को बदल देता है।

प्रक्रिया की विशेषताएं

कई पारंपरिक जैविक जल उपचार प्रक्रियाओं की तुलना में, एमबीआर में निम्नलिखित मुख्य विशेषताएं हैंः

1、 उच्च गुणवत्ता और स्थिर अपशिष्ट जल की गुणवत्ता

झिल्ली के कुशल पृथक्करण प्रभाव के कारण, पृथक्करण दक्षता पारंपरिक तलछट टैंकों की तुलना में बहुत बेहतर है।निलंबित ठोस और शून्य के करीब धुंधलापन के साथबैक्टीरिया और वायरस को काफी हद तक हटा दिया जाता है, और अपशिष्ट की गुणवत्ता निर्माण मंत्रालय द्वारा जारी किए गए घरेलू विविध जल गुणवत्ता मानक (CJ25.1-89) से बेहतर है।इसे सीधे गैर पीने योग्य नगरपालिका विविध जल के रूप में पुनः उपयोग किया जा सकता है.

साथ ही झिल्ली पृथक्करण से बायोरिएक्टर में मौजूद सूक्ष्मजीवों को भी पूरी तरह से रोक दिया जाता है जिससे सिस्टम में सूक्ष्मजीवों की उच्च सांद्रता बनी रहती है।यह न केवल प्रतिक्रिया उपकरण द्वारा प्रदूषकों के समग्र हटाने की दक्षता में सुधार करता हैएक ही समय में, रिएक्टर में इनपुट लोड (पानी की गुणवत्ता और मात्रा) में विभिन्न परिवर्तनों के लिए अच्छी अनुकूलन क्षमता है, यह सदमे के भार के प्रतिरोधी है,और स्थिर रूप से उच्च गुणवत्ता वाले अपशिष्ट गुणवत्ता प्राप्त कर सकते हैं.

2、 अतिरिक्त कीचड़ का कम उत्पादन

यह प्रक्रिया उच्च मात्रा भार और कम दलदली भार के तहत काम कर सकती है, कम अवशिष्ट दलदली उत्पादन के साथ (सैद्धांतिक रूप से शून्य दलदली रिहाई प्राप्त करना), दलदली उपचार लागत को कम करना।

3、 छोटे पदचिह्न, सेटिंग स्थान द्वारा सीमित नहीं

बायोरिएक्टर माइक्रोबियल बायोमास की उच्च सांद्रता बनाए रख सकता है, उपचार उपकरण पर उच्च आयतन भार और एक बड़े पदचिह्न के साथ, जिसके परिणामस्वरूप महत्वपूर्ण लागत बचत होती है।यह प्रक्रिया सरल है, संरचना में कॉम्पैक्ट है, और एक छोटे से क्षेत्र पर कब्जा कर लेता है। यह स्थापना के स्थान से सीमित नहीं है और किसी भी अवसर के लिए उपयुक्त है। इसे जमीन, अर्ध भूमिगत और भूमिगत प्रकारों में बनाया जा सकता है।.

4、 अमोनिया नाइट्रोजन और अव्यवस्थित करने में कठिन कार्बनिक पदार्थ को हटा सकता है

बायोरिएक्टर में सूक्ष्मजीवों के पूर्ण अवरोध के कारण, यह धीमी गति से बढ़ते सूक्ष्मजीवों जैसे नाइट्राइफायर बैक्टीरिया के प्रतिधारण और वृद्धि को सुविधाजनक बनाता है,इस प्रकार प्रणाली की नाइट्रिफिकेशन दक्षता में सुधारसाथ ही, यह सिस्टम में कुछ प्रतिरोधक कार्बनिक यौगिकों के हाइड्रोलिक प्रतिधारण समय को बढ़ा सकता है,जो अवरोधक कार्बनिक यौगिकों के अपघटन दक्षता में सुधार के लिए फायदेमंद है.

5、 सुविधाजनक संचालन और प्रबंधन, स्वचालित नियंत्रण प्राप्त करने के लिए आसान

यह प्रक्रिया हाइड्रोलिक रिटेंशन टाइम (एचआरटी) और स्लाड रिटेंशन टाइम (एसआरटी) को पूरी तरह से अलग करती है, जिससे ऑपरेशन नियंत्रण अधिक लचीला और स्थिर हो जाता है।यह एक नई तकनीक है जिसे अपशिष्ट जल उपचार में लागू करना आसान है और माइक्रो कंप्यूटर स्वचालित नियंत्रण प्राप्त कर सकता है, जिससे परिचालन प्रबंधन अधिक सुविधाजनक हो।

6、 पारंपरिक शिल्प कौशल से परिवर्तन करना आसान है

यह प्रक्रिया पारंपरिक अपशिष्ट जल उपचार प्रक्रियाओं के लिए एक गहरी उपचार इकाई के रूप में कार्य कर सकती है,और शहरी द्वितीयक अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों से अपशिष्ट जल के गहरे उपचार जैसे क्षेत्रों में व्यापक अनुप्रयोग संभावनाएं हैं (इस प्रकार शहरी अपशिष्ट जल के बड़े पैमाने पर पुनः उपयोग को प्राप्त करना).

झिल्ली वाले बायोरिएक्टरों में कुछ कमियां भी होती हैं, जो मुख्य रूप से निम्नलिखित पहलुओं में प्रकट होती हैंः

झिल्ली की उच्च लागत के परिणामस्वरूप पारंपरिक अपशिष्ट जल उपचार प्रक्रियाओं की तुलना में झिल्ली बायोरिएक्टरों के लिए अधिक बुनियादी ढांचा निवेश होता है।

झिल्ली में फफूंदी होने की संभावना है, जिससे संचालन और प्रबंधन में असुविधा होती है।

उच्च ऊर्जा की खपतः सबसे पहले, एमबीआर कीचड़ पानी पृथक्करण प्रक्रिया को एक निश्चित झिल्ली ड्राइविंग दबाव बनाए रखना चाहिए। दूसरा, एमबीआर टैंक में एमएलएसएस सांद्रता बहुत अधिक है।पर्याप्त ऑक्सीजन हस्तांतरण दर बनाए रखने के लिए, वायुकरण की तीव्रता को बढ़ाना आवश्यक है। झिल्ली प्रवाह को बढ़ाने और झिल्ली की गंदगी को कम करने के लिए, प्रवाह दर को बढ़ाना और झिल्ली की सतह को फ्लश करना आवश्यक है,पारंपरिक जैविक उपचार प्रक्रियाओं की तुलना में एमबीआर की उच्च ऊर्जा खपत के परिणामस्वरूप.

प्रसंस्करण फिल्म

झिल्ली को विभिन्न सामग्रियों से तैयार किया जा सकता है, जिसमें तरल चरण, ठोस चरण और यहां तक कि गैस चरण भी शामिल हैं। वर्तमान में उपयोग किए जाने वाले अधिकांश अलगाव झिल्ली ठोस चरण के झिल्ली हैं।विभिन्न छिद्रों के आकार के अनुसार, इसे माइक्रोफिल्ट्रेशन झिल्ली, अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्ली, नैनोफिल्ट्रेशन झिल्ली और रिवर्स ऑस्मोसिस झिल्ली में विभाजित किया जा सकता है।यह अकार्बनिक झिल्ली और कार्बनिक झिल्ली में विभाजित किया जा सकता हैअकार्बनिक झिल्ली मुख्य रूप से माइक्रोफिल्ट्रेशन ग्रेड झिल्ली है। झिल्ली समरूप या विषम हो सकती है, और चार्ज या विद्युत तटस्थ हो सकती है।अपशिष्ट जल उपचार में व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले झिल्ली मुख्य रूप से कार्बनिक बहुलक सामग्री से तैयार ठोस-राज्य असममित झिल्ली हैं.

वर्गीकरण मानदंड और झिल्ली का वर्गीकरण:

1、 एमबीआर झिल्ली सामग्री

1पोलीमर कार्बनिक फिल्म सामग्रीः पॉलीओलेफिन, पॉलीएथिलीन, पॉलीएक्रिलोनिट्रिल, पॉलीसुल्फोन, सुगंधित पॉलीआमाइड, फ्लोरोपोलिमर आदि।

कार्बनिक झिल्ली की लागत अपेक्षाकृत कम है, यह सस्ती है, इसमें परिपक्व विनिर्माण प्रक्रियाएं, विविध छिद्रों के आकार और रूप हैं और इसका व्यापक उपयोग किया जाता है।वे संचालन के दौरान प्रदूषण के लिए प्रवण हैं, कम शक्ति है, और एक छोटी सेवा जीवन है।

2अकार्बनिक झिल्ली: यह एक प्रकार का ठोस-राज्य झिल्ली है जो धातुओं, धातु ऑक्साइड, सिरेमिक, छिद्रित कांच, ज़ियोलाइट्स,अकार्बनिक बहुलक सामग्रीआदि।

एमबीआर में वर्तमान में उपयोग किए जाने वाले अकार्बनिक झिल्ली ज्यादातर सिरेमिक झिल्ली हैं, जिनके पास पीएच = 0-14 के वातावरण में उपयोग करने में सक्षम होने के फायदे हैं, दबाव पी < 10 एमपीए, और तापमान < 350 °C।इनका प्रवाह उच्च होता है और ऊर्जा की खपत अपेक्षाकृत कम होती है।, उच्च सांद्रता वाले औद्योगिक अपशिष्ट जल के उपचार में उन्हें अत्यधिक प्रतिस्पर्धी बनाते हैं।और फिल्म के प्रसंस्करण और तैयारी में कठिनाई.

2、 एमबीआर झिल्ली छिद्रों का आकार

एमबीआर तकनीक में आम तौर पर इस्तेमाल होने वाले झिल्ली माइक्रोफिल्ट्रेशन झिल्ली (एमएफ) और अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्ली (यूएफ) हैं, जिनमें से ज्यादातर 0.1-0.4 माइक्रोन मीटर के पोर आकार के होते हैं।जो ठोस-तरल पृथक्करण प्रकार के झिल्ली रिएक्टरों के लिए पर्याप्त है.

माइक्रोफिल्ट्रेशन झिल्ली के लिए आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली पॉलिमर सामग्री में पॉलीकार्बोनेट, सेल्युलोज एस्टर, पॉलीविनाइडीन फ्लोराइड, पॉलीसुल्फोन, पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन, पॉलीविनाइल क्लोराइड,पॉलीएथेरिमाइड, पॉलीप्रोपाइलीन, पॉलीएथरएथरकेटोन, पॉलीआमाइड आदि।

अल्ट्राफिल्ट्रेशन के लिए सामान्य पॉलिमर सामग्री में पॉलीसुल्फोन, पॉलीएथरसुल्फोन, पॉलीआमाइड, पॉलीएक्रिलोनिट्रिल (पीएएन), पॉलीविनिलिडेन फ्लोराइड, सेल्युलोज एस्टर, पॉलीएथरएथरकेटोन, पॉलीएमिड,पॉलीएथेरामाइडआदि।

3、 एमबीआर झिल्ली मॉड्यूल

औद्योगिक उत्पादन और स्थापना की सुविधा के लिए, झिल्ली दक्षता में सुधार, और प्रति इकाई आयतन अधिकतम झिल्ली क्षेत्र को प्राप्त करने के लिए,झिल्ली आमतौर पर किसी भी रूप में एक बुनियादी इकाई उपकरण में इकट्ठा किया जाता है, और एक निश्चित प्रेरक बल के तहत, मिश्रित तरल में विभिन्न घटकों का अलगाव पूरा हो जाता है। इस प्रकार के उपकरण को झिल्ली मॉड्यूल कहा जाता है।

उद्योग में झिल्ली घटकों के पांच आम तौर पर उपयोग किए जाने वाले रूप हैंः

प्लेट और फ्रेम मॉड्यूल, सर्पिल वेल्ड मॉड्यूल, ट्यूबलर मॉड्यूल, खोखले फाइबर मॉड्यूल और कैपिलरी मॉड्यूल। पहले दो फ्लैट फिल्म का उपयोग करते हैं, जबकि बाद के तीन ट्यूबलर फिल्म का उपयोग करते हैं।परिपत्र ट्यूब झिल्ली व्यास> 10 मिमी; केशिका प्रकार -0.5~10.0 मिमी; खोखले फाइबर प्रकार <0.5 मिमी>।

तालिकाः विभिन्न झिल्ली घटकों के लक्षण

एमबीआर प्रक्रिया में आम तौर पर उपयोग किए जाने वाले झिल्ली मॉड्यूल रूपों में प्लेट फ्रेम प्रकार, गोल ट्यूब प्रकार और खोखले फाइबर प्रकार शामिल हैं। प्लेट और फ्रेम प्रकारः

यह एमबीआर तकनीक में उपयोग किए जाने वाले सबसे शुरुआती झिल्ली मॉड्यूल रूपों में से एक है, जिसमें एक नियमित प्लेट और फ्रेम फिल्टर प्रेस के समान उपस्थिति है।सुविधाजनक संचालन, आसान रखरखाव, सफाई और प्रतिस्थापन। नुकसान हैंः जटिल सील, उच्च दबाव हानि, और कम पैकिंग घनत्व।

गोल ट्यूब प्रकारः

यह एक झिल्ली और एक झिल्ली समर्थन से बना है, और दो संचालन मोड हैंः आंतरिक दबाव प्रकार और बाहरी दबाव प्रकार।जहां पाइप के अंदर से इनलेट पानी बहता है और पाइप के बाहर से पारगम्यता बहती है. झिल्ली का व्यास 6-24 मिमी के बीच है। गोलाकार ट्यूब झिल्ली के फायदे हैंः फ़ीड तरलता अशांत प्रवाह को नियंत्रित कर सकती है, ब्लॉक करना आसान नहीं है, साफ करना आसान है, और कम दबाव हानि है।नुकसान यह है कि पैकिंग घनत्व कम है.

खोखले फाइबर प्रकारः

बाहरी व्यास आम तौर पर 40-250 μm है, और आंतरिक व्यास 25-42 μm है। फायदे उच्च संपीड़न शक्ति और विरूपण प्रतिरोध हैं।घटक अक्सर दबाव वाहिकाओं की आवश्यकता के बिना सीधे रिएक्टर में रखा जाता हैआम तौर पर यह एक बाहरी दबाव झिल्ली घटक है। फायदे हैंः उच्च पैकिंग घनत्व; अपेक्षाकृत कम लागत; लंबे जीवनकाल,स्थिर भौतिक और रासायनिक गुणों और कम पारगम्यता के साथ नायलॉन खोखले फाइबर झिल्ली का उपयोग किया जा सकता है; झिल्ली का दबाव प्रतिरोध अच्छा होता है और उसे समर्थन सामग्री की आवश्यकता नहीं होती है।और प्रदूषण और एकाग्रता ध्रुवीकरण झिल्ली के अलगाव प्रदर्शन पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है.

एमबीआर झिल्ली मॉड्यूल के डिजाइन के लिए सामान्य आवश्यकताएंः

झिल्ली के लिए पर्याप्त यांत्रिक समर्थन प्रदान करें, चिकनी प्रवाह चैनलों को सुनिश्चित करें, और मृत कोनों और स्थिर पानी के क्षेत्रों को समाप्त करें;

कम ऊर्जा की खपत, एकाग्रता ध्रुवीकरण को कम से कम करना, पृथक्करण दक्षता में सुधार करना और झिल्ली के मलबे को कम करना;

अधिकतम संभव पैकिंग घनत्व, आसान स्थापना, सफाई और प्रतिस्थापन;

O पर्याप्त यांत्रिक शक्ति, रासायनिक और थर्मल स्थिरता है।

झिल्ली के घटकों के चयन में उनकी लागत, पैकिंग घनत्व, अनुप्रयोग परिदृश्य, सिस्टम प्रक्रियाएं, झिल्ली की गंदगी और सफाई, सेवा जीवन आदि को व्यापक रूप से ध्यान में रखा जाना चाहिए।

आवेदन क्षेत्र
1990 के दशक के मध्य से अंत तक झिल्ली बायोरिएक्टरों ने विदेश में व्यावहारिक अनुप्रयोग चरण में प्रवेश किया था।सबसे पहले एक अल्ट्राफिल्ट्रेशन ट्यूबलर झिल्ली बायोरिएक्टर लॉन्च किया और इसे शहरी अपशिष्ट जल उपचार में लागू किया।ऊर्जा की खपत को बचाने के लिए कंपनी ने डूबे हुए खोखले फाइबर झिल्ली मॉड्यूल भी विकसित किए हैं।कंपनी द्वारा विकसित झिल्ली बायोरिएक्टर को संयुक्त राज्य अमेरिका सहित दस से अधिक स्थानों पर लागू किया गया है, जर्मनी, फ्रांस और मिस्र, 380m3/d से 7600m3/d तक के पैमाने के साथ। मित्सुबिशी रेयोन दुनिया में डूबने वाले खोखले फाइबर झिल्ली का एक प्रसिद्ध प्रदाता भी है,और एमबीआर के अनुप्रयोग में वर्षों का अनुभव संचित किया हैयह जापान और अन्य देशों में कई वास्तविक एमबीआर परियोजनाओं का निर्माण किया है। जापान में कुबोटा कॉर्पोरेशन झिल्ली बायोरिएक्टरों के व्यावहारिक अनुप्रयोग में एक और प्रतिस्पर्धी कंपनी है,उच्च प्रवाह दर जैसी विशेषताओं वाले प्लेट झिल्ली का उत्पादनकुछ घरेलू शोधकर्ता और उद्यम भी एमबीआर के व्यावहारिक अनुप्रयोग में प्रयास कर रहे हैं।

वर्तमान में झिल्ली बायोरिएक्टरों का प्रयोग निम्नलिखित क्षेत्रों में किया गया हैः
1、 शहरी अपशिष्ट जल उपचार और भवन जल पुनः उपयोग

एमबीआर तकनीक का उपयोग करने वाला पहला अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र 1967 में अमेरिकी कंपनी डोर ओलिवर द्वारा बनाया गया था, जिसने अपशिष्ट जल के 14m3/d का उपचार किया था।जापान में एक ऊंची इमारत में एक सीवेज रीयूज सिस्टम का प्रयोग किया गया1980 में, जापान ने क्रमशः 10m3/d और 50m3/d की प्रसंस्करण क्षमता वाले दो एमबीआर उपचार संयंत्रों का निर्माण किया। 1990 के दशक की शुरुआत में, जापान में ऐसे 39 कारखाने कार्यरत थे,500m3/d की अधिकतम प्रसंस्करण क्षमता के साथ, और 100 से अधिक ऊंची इमारतों ने अपशिष्ट जल के उपचार और मध्यवर्ती जलमार्गों में पुनः उपयोग के लिए एमबीआर का उपयोग किया।एक दैनिक प्रसंस्करण क्षमता 2000 m3 के साथ1999 में, वेसेक्स ने स्वानेज, डोरसेट में 13000 m3/d एमबीआर संयंत्र भी बनाया।
मई 1998 में, Tsinghua विश्वविद्यालय द्वारा आयोजित एकीकृत झिल्ली बायोरिएक्टर पायलट प्रणाली ने राष्ट्रीय प्रमाणन पारित किया।त्सिंगहुआ विश्वविद्यालय ने अस्पताल के अपशिष्ट जल के उपचार के लिए बीजिंग के हैडियन टाउनशिप अस्पताल में एक व्यावहारिक एमबीआर प्रणाली का निर्माण कियायह परियोजना जून 2000 में पूरी और उपयोग में लाई गई थी और वर्तमान में सामान्य रूप से चल रही है।प्राध्यापक यांग ज़ोयान और उनके शोध दल ने तियानजिन विश्वविद्यालय से तियानजिन न्यू टेक्नोलॉजी इंडस्ट्रियल पार्क में पुचेन बिल्डिंग में एमबीआर प्रदर्शन परियोजना पूरी कीइस प्रणाली में प्रतिदिन 25 टन सीवेज का उपचार किया जाता है, जिसका उपयोग शौचालयों को फ्लश करने और हरित स्थानों को छिड़कने के लिए किया जाता है। यह प्रणाली 10 वर्ग मीटर के क्षेत्र को कवर करती है और 0.7 किलोवाट · घंटा ऊर्जा प्रति टन अपशिष्ट जल.

2औद्योगिक अपशिष्ट जल उपचार

1990 के दशक के बाद से एमबीआर के उपचार के उद्देश्यों का लगातार विस्तार किया गया है।एमबीआर को औद्योगिक अपशिष्ट जल उपचार में भी व्यापक ध्यान दिया गया है।, जैसे कि खाद्य उद्योग के अपशिष्ट जल, जलीय प्रसंस्करण अपशिष्ट जल, जलीय कृषि अपशिष्ट जल, सौंदर्य प्रसाधन उत्पादन अपशिष्ट जल, रंग अपशिष्ट जल और पेट्रोकेमिकल अपशिष्ट जल,जिनमें से सभी ने अच्छे उपचार प्रभाव प्राप्त किए हैं1990 के दशक की शुरुआत में, संयुक्त राज्य अमेरिका ने ओहायो में एक ऑटोमोबाइल विनिर्माण संयंत्र से औद्योगिक अपशिष्ट जल के उपचार के लिए एक एमबीआर प्रणाली का निर्माण किया।और प्रणाली का कार्बनिक भार 6 तक पहुंच गया.3kgCOD/m3 · d. सीओडी हटाने की दर 94% थी और तेल और वसा का विशाल बहुमत खराब हो गया था। नीदरलैंड में,एक वसा निष्कर्षण और प्रसंस्करण संयंत्र अपने उत्पादन अपशिष्ट जल का उपचार करने के लिए पारंपरिक ऑक्सीकरण खदान अपशिष्ट जल उपचार तकनीक का उपयोग करता हैउत्पादन के पैमाने के विस्तार के कारण, कीचड़ सूज जाता है और अलग करना मुश्किल होता है। अंत में, तलछट टैंकों के बजाय ज़ेनॉन झिल्ली मॉड्यूल का उपयोग किया जाता है, और संचालन प्रभाव अच्छा होता है।

3、 सूक्ष्म प्रदूषित पेयजल शुद्धिकरण

कृषि में नाइट्रोजन उर्वरकों और कीटनाशकों के व्यापक उपयोग के कारण पीने का पानी भी विभिन्न स्तरों पर प्रदूषित हो गया है।लियोनेज़ डेस ईओक्स ने 1990 के दशक के मध्य में एमबीआर प्रक्रिया विकसित की थी।1995 में कंपनी ने डौशी में एक कारखाना बनाया,पीने के पानी की दैनिक उत्पादन क्षमता 400m3 के साथ फ्रांसअपशिष्ट में नाइट्रोजन सांद्रता 0.1mg/L NO2 से कम है और कीटनाशक सांद्रता 0.02 μg/L से कम है।

4、 मल के अपशिष्ट जल का उपचार

मल अपशिष्ट जल में कार्बनिक पदार्थ की मात्रा अधिक होती है और पारंपरिक विघटन उपचार विधियों के लिए उच्च मात्रा में कीचड़ की आवश्यकता होती है। ठोस-तरल पृथक्करण अस्थिर होता है,जो तृतीयक उपचार की प्रभावशीलता को प्रभावित करता हैएमबीआर के उद्भव ने इस समस्या को प्रभावी ढंग से हल कर दिया है और बिना पतला किए सीधे मल अपशिष्ट जल का उपचार करना संभव बना दिया है।

जापान ने एक मल और मूत्र उपचार तकनीक विकसित की है जिसे एनएस प्रणाली के रूप में जाना जाता है,जिसमें मुख्य घटक एक सपाट झिल्ली उपकरण और एक एरोबिक उच्च सांद्रता सक्रिय कीचड़ बायोरिएक्टर का एक संयोजन हैएनएस प्रणाली का निर्माण 1985 में जापान के सैतामा प्रांत के एचिगो शहर में किया गया था, जिसकी उत्पादन क्षमता 10kL/d थी।नागासाकी प्रान्त और कुमामोतो प्रान्त में नयी सीवेज ट्रीटमेंट सुविधाएं बनाई गईंएनएस प्रणाली में फ्लैट फिल्म को दर्जनों समूहों के साथ समानांतर में स्थापित किया जाता है, जिनमें से प्रत्येक का क्षेत्रफल लगभग 0.4m2 होता है, ताकि एक फ्रेम डिवाइस बनाया जा सके जो स्वचालित रूप से खुल सकता है और फ्लश कर सकता है।झिल्ली सामग्री एक पॉलीसुल्फ़ोन अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्ली है जिसका कटाफ आणविक भार 20000 हैरिएक्टर में कीचड़ की सांद्रता 15000-18000mg/L के दायरे में बनी रहती है। 1994 तक जापान में 40 मिलियन से अधिक लोगों के मल अपशिष्ट जल के उपचार के लिए 1200 से अधिक एमबीआर सिस्टम का उपयोग किया गया था।

5、 लैंडफिल/कंपोस्ट लिकचैट उपचार

लैंडफिल/कंपोस्ट लीचेट में प्रदूषकों की उच्च सांद्रता होती है और इसकी जल गुणवत्ता और मात्रा जलवायु और परिचालन स्थितियों के अनुसार भिन्न होती है।एमबीआर तकनीक का उपयोग 1994 से पहले कई सीवेज ट्रीटमेंट प्लांट्स द्वारा इस प्रकार के अपशिष्ट जल के उपचार के लिए किया जाता था।एमबीआर और आरओ प्रौद्योगिकी का संयोजन न केवल एसएस, कार्बनिक पदार्थ और नाइट्रोजन को हटा सकता है, बल्कि नमक और भारी धातुओं को भी प्रभावी ढंग से हटा सकता है। Envirogen Corporation in the United States developed an MBR for the treatment of leachate from landfills and built a device with a daily processing capacity of 400000 gallons (approximately 1500m3/d) in New Jerseyइस एमबीआर में प्राकृतिक रूप से मौजूद मिश्रित बैक्टीरिया का उपयोग हाइड्रोकार्बन और क्लोरीकृत यौगिकों को विघटित करने के लिए किया जाता है।और इसके उपचारित प्रदूषकों की एकाग्रता पारंपरिक अपशिष्ट जल उपचार उपकरणों की तुलना में 50-100 गुना हैइस उपचार प्रभाव को प्राप्त करने का कारण यह है कि एमबीआर कुशल बैक्टीरिया को बनाए रख सकता है और 50000 मिलीग्राम/एल की बैक्टीरियल एकाग्रता प्राप्त कर सकता है।प्रभावशाली सीओडी कई सौ से 40000 तक था, और प्रदूषकों की निकासी दर 90% से अधिक हो गई।

मुख्य अनुप्रयोग क्षेत्र और एमबीआर की घरेलू और विदेशी प्रतिशत दरेंः

अपशिष्ट जल के प्रकारों का प्रतिशत (%)

औद्योगिक अपशिष्ट जल 27 शहरी अपशिष्ट जल 12

निर्माण अपशिष्ट जल 24 कचरा 9

घरेलू सीवेज 27