بررسی عملکرد بيورآکتور غشايي بستر ثابت در حذف آنتی بیوتیک¬ها از فاضلاب صنایع دارویی و بهينه¬سازي مبانی طراحی سیستم فوق (مطالعه موردی آزیترومایسین و ناپروکسن)

چکیده يکي از جديدترين فرايندهايي که توسط سازمان محيط‌زيست آمريکا پيشنهاد شده‌است بيوراکتورهاي غشايي مي¬باشد که اولين بار توسط اسميت و همکارانش در حدود 30 سال پيش مورد استفاده قرار گرفت. در واقع در اين بيوراکتورها، يک واحد فرايندي جايگزين روش‌هاي مرسوم که شامل تانک هوادهي و مخازن ته‌نشيني و فيلتراسيون بودند، مي‌شود که داراي معايب روش‌هاي متداول نمي باشد. در واقع اين سيستم‌ها از تلفيق يک فعاليت زيستي با يک فرايند جداسازي غشايي تشکيل شده‌اند. اما استفاده از آنها در تصفیه فاضلاب بدلایل مختلف از جمله گرفتگی غشایی مستمر (گرفتگی زیستی) با محدودیت مواجه است. بنابراین در این پژوهش، سیستم هیبریدی بیوراکتور غشایی همراه با بستر متخلخل ثابت (FBMBR) برای ارتقای سیستم‌های متعارف بیوراکتور غشایی معرفی شده‌است. برای بررسی عملکرد این سیستم دو پایلوت هرکدام به حجم 140 لیتر از جنس پلکسی‌گلاس بصورت مشابه، یکی بصورت MBR و دیگری بصورت FBMBR ساخته شد. این دو پایلوت بصورت موازی در شرایط محیطی (کنترل شده) برای مدت بیش از 6 ماه بهره‌برداری شده و با فاضلاب تولیدی صنعت داروسازی در تصفیه‌خانه فاضلاب شهرک اکباتان تهران تغذیه شده‌اند. در این پایلوت‌ها، هرکدام 4 غشای تخت با سطح 1.4 مترمربع و در FBMBR از بستر پرکننده با سطح مخصوص 4400 مترمربع در واحد حجم استفاده شده است. هر یک از پایلوت‌ها از طریق 4 دیفیوزر هوادهی شده و با سه سناریو در شرایط بارگذاری آلی برابر 86/0، 14/1 و 92/1 kgCOD/m3.d و در دو حالت هوادهی با غلظت اکسیژن محلول mg/lit 8/3 و mg/lit 9/1 (زمان ماند هیدرولیکی بین 6 تا 48 ساعت) و در دو حالت هوازی و انوکسیک بهره‌برداری شده است. نتایج مطالعات نشان داده است که سیستم FBMBR بدلیل وجود محیط مناسب برای رشد بیوفیلم، می‌تواند عملکرد بهتری نسبت به MBR در حذف مواد مغذی، آلی و دارویی فاضلاب بویژه زمانی‌که اکسیژن محلول بیوراکتور کم (آنوکسیک) باشد داشته باشد. بعنوان مثال، در این شرایط راندمان حذف آمونیاک از 26% تا 49% و فسفات از 53% تا 86% می‌تواند افزایش یابد. همچنین سیستم FBMBR در شرایط زمان ماند کم (6 ساعت) نسبت به MBR عملکرد مناسب‌تری در حذف BOD و COD دارد و کمتر تحت تاثیر شوک بار آلی وارده ناشی از آن می‌شود. همچنین نرخ گرفتگی غشایی در سیستم FBMBR در یک دوره بهره‌برداری نسبت به MBR بین 1.5 تا 2 برابر کاهش می‌یابد. تمامی این موارد نشان می‌دهد استفاده از بستر ثابت در بیوراکتور غشایی می‌تواند ظرفیت این سیستم را در حذف آلاینده‌ها از فاضلاب صنعت داروسازی افزایش داده و موجب کاهش نسبی گرفتگی غشایی شود. در این حالت پیشنهاد می‌شود زمان ماند بین 6 تا 8 ساعت بوده و شرایط هوازی – آنوکسیک برای جلوگیری از افزایش نرخ گرفتگی بصورت متناوب عملیاتی شود