فرایند های هوازی و بی هوازی تصفیه فاضلاب چیست؟
فاضلاب چیست؟تصفیه فاضلاب به چه روش هایی انجام می شود؟
فاضلاب به مجموعه آب هایی گفته می شود که کیفیت آن ها تحت تاثیر عوامل مصنوعی و طبیعی قرار گرفته و دیگر برای بهترین مصرف که همانا آشامیدن است، مناسب نمی باشند، که از طریق منابع مختلف شهری، تجاری، صنعتی، کشاورزی تولید می شود و اثرات مخربی بر محیط زیست و سلامت انسان و سایر جانداران دارد. انواع مختلف فاضلاب دارای خصوصیات متفاوتی هستند و در نتیجه برای کاهش اثرات مخرب آن ها می بایست روش های تصفیه فاضلاب مختلفی بر روی آن ها اعمال شود. به طور کلی فرایند های تصفیه فاضلاب به دو دسته کلی فرایند های هوازی و بی هوازی طبقه بندی می شوند. کلیه این فرایندها دارای دو زیر مجموعه فرایندهای رشد معلق و رشد چسبیده تقسیم بندی می شوند که هر یک کاربرد ویژه ای دارند.
فرایند تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال
واژه لجن فعال به لجن هوازی معلق مشتمل بر لخته هایی از باکتری های فعال اطلاق می گردد که ترکیبات آلی قابل تجزیه بیولوژیکی موجود در فاضلاب آشغال گیری شده یا پیش ته نشین شده را از طریق اکسیداسیون بیولوژیکی هوازی، تجزیه یا مصرف می کنند. سیستم تصفیه لجن فعال قادر به تصفیه آب سیاه (فاضلاب حاصل از سرویس بهداشتی و شستشو)، آب خاکستری (فاضلاب حاصل از شستشو)، لجن حاصل از مدفوع و حتّی فاضلاب صنعتی که حاوی مواد قابل تجزیه بیولوژیکی باشد، می باشد. این فرایند دارای اصلاحات مختلفی از جمله لجن فعال متداول، هوادهی گسترده، نهرهای اکسیداسیون، سیستم شفت عمیق، SBR، IFAS، MBBR، MBR، UASB و …. می باشد.
شرکت تصفیه هوشمند آویسا با در اختیار داشتن نیروهای مجرب و متخصص و اشراف کامل بر علم روز آب و فاضلاب، اقدام به ارائه خدمات مشاوره ای، طراحی، ساخت و بهره برداری از سیستم های تصفیه فاضلاب اعم از بهداشتی و صنعتی می نماید. این شرکت از پیشتازان هوشمندسازی و پایش آنلاین سیستم های تصفیه فاضلاب و آب در کشور است.
لجن فعال متعارف
در این سیستم، فاضلاب آشغالگیری و دانه گیری شده پس از عبور از واحد ته نشینی اولیه، وارد واحد هوادهی می شود و پس از آن به منظور جداسازی لخته های بیولوژیکی تشکیل شده، به واحد ته نشینی راه می یابد و بخشی از لجن ته نشین شده به منظور تامین بیومس سلولی در واحد هوادهی مجدداً به این واحد برگشت داده می شود. این فرایند معمولاً برای فاضلاب های با قدرت کم استفاده می شود و زمان ماند در این سیستم ها معمولاً کوتاه می باشد.
فرایند هوادهی گسترده
فرایند هوادهی گسترده یکی از پرکاربردترین و موثرترین از اصلاحات لجن فعال است که زمان ماند طولانی و تثبیت نسبتاً کامل جامدات آلی از ویژگی های بارز این سیستم می باشد. این سیستم در ابتدا برای تصفیه جریان فاضلاب تولیدی جوامع کوچک مسکونی مورد استفاده قرار می گرفت. مدت زمان هوادهی در این سیستم بین 18 تا 36 ساعت می باشد و مقدار لجن حاصل از این فرایند کم و از نظر کیفیت بیولوژیکی تثبیت شده تر نسبت به فرایندهای مشابه می باشد.
فرایند نهر اکسیداسیون
یک نهر اکسیداسیون اصلاحیه ای از فرایند لجن فعال با زمان ماند جامدات بسیار بالا برای حذف موثر ترکیبات آلی بیولوژیکی است. سیستم تصفیه نهر اکسیداسیون به طور معمول دارای پیکره بندی مشتمل بر یک یا دو کانال است که به صورت استخر حلقه ای، بیضوی یا نعل اسبی ساخته می شود. تجهیزات هوادهی و اختلاط به منظور هوادهی و برقراری اختلاط در این کانال به گونه ای قرار گرفته اند که فاضلاب به صورت مخالف جهت یکدیگر جریان می یابد. از این سیستم برای تصفیه فاضلاب تولیدی جوامع مسکونی کوچک تا متوسط استفاده می شود.
لاگون های هوادهی شده
این فرایند از حوضچه های خاکی بزرگی تشکیل می شود که در آن اکسیداسیون بیولوژیکی مواد آلی با هوادهی مصنوعی از طریق هواده های مکانیکی و یا عمقی، تسریع می شود. در این سیستم بر خلاف فرایند هوادهی گسترده برگشت لجن وجود ندارد. از نظر جمعیت میکروبی این فرایند تا حد زیادی مشابه فرایند هوادهی گسترده می باشد. این فرایند معمولاً زمانیکه زمین در دسترس برای احداث تصفیه خانه فراوان است و یا به عنوان پیش تصفیه فاضلاب مورد استفاده قرار می گیرد.
تثبیت تماسی
دو واحد هوادهی مجزا و یا یک واحد هوادهی دو قسمتی در این فرایند برای تثبیت بیولوژیکی مواد آلی مورد استفاده قرار می گیرد. این فرایند دارای دو منطقه بیولوژیکی تماس و تثبیت می باشد. در منطقه تماس، فاضلاب ورودی با لجن فعال تثبیت شده تماس می یابد. زمان ماند در این منطقه کوتاه بوده و تنها BOD محلول با تجزیه پذیری بالا در این مرحله تثبیت می شود. در مرحله بعدی یعنی منطقه تثبیت، لجن فعال ورودی از مرحله قبل با لجن فعال برگشتی اختلاط می یابد و با اعمال زمان ماند یک تا دو ساعت و هوادهی و اختلاط کامل، مواد آلی کلوییدی و ذره ای نیز تثبیت می شوند.
بیولاک
سیستم انحصاری بیولاک با هدف ایجاد زمان ماند طولانی در استخرهای خاکی به همراه هوادهی مستغرق ابداع گردید. این سیستم به دلیل زمان ماند هیدرولیکی بالا، فرایندی قابل اعتماد در برابر انواع نوسانات هیدرولیکی و آلی محسوب می شود. هوادهی در این فرایند توسط زنجیره های طولانی هوادهی متحرک و مجهز به دیفیوزرهای حباب ریز انجام می شود که علاوه بر هوادهی، اختلاط کامل لجن فعال را نیز به همراه دارد. سیستم هوادهی در این فرایند منحصر به فرد بوده و با تنظیم سیکل های منظم و با تناوب مناسب، امکان دستیابی به نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون قابل قبول وجود دارد.
اوربال
این فرایند در واقع توسعه نهرهای اکسیداسیون استاندارد می باشد که در آن کانال های موجود، ساختاری شبیه بیضی یا دوایر متحدالمرکز دارند. فاضلاب آشغالگیری شده وارد خارجی ترین کانال شده و به سمت کانال مرکزی جریان می یابد. هوادهی در این فرایند، از طریق دیفیوزرهای حباب ریز عمقی صورت می پذیرد. با ایجاد تغییراتی در اجرای هوادهی در مسیر کانال، امکان دستیابی به نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون علاوه بر تثبیت مواد آلی نیز وجود دارد.
بیوراکتورهای غشایی
این فرایند به طور کلی شامل یک فرایند لجن فعال متعارف و یک واحد جداسازی غشایی برای حفظ بیومس موجود در سیستم است. اندازه منافذ این غشاء می تواند کمتر از 10 میکرون باشد لذا پساب تولیدی بسیاز زلال بوده و ازنظر بیماری زایی تا حد زیادی ایمن می باشد. این فرایند بیومس را نیز تغلیظ می کند بنابراین حجم تانک مورد نیاز را کاهش و راندمان فرایند را نیز افزایش می دهد. در این فرایند بدلیل اینکه فرایند ته نشینی حذف می شود و فرایند غشایی جایگزین آن می شود، دبی جریان عبوری از این سیستم تصفیه فاضلاب تاثیری در این فرایند ندارد.
راکتور ناپیوسته متوالی
این فرایند به صورت راکتور اختلاط کامل منفردی است و به صورت پر و خالی شونده عمل می نماید. تمامی مراحل تصفیه فاضلاب تنها در یک راکتور و به صورت مرحله ای انجام می پذیرد. پس از پر شدن راکتور، مرحله هوادهی آغاز می شود و پس از آن به لخته های تشکیل شده در مرحله ته نشینی اجازه ته نشینی داده می شود. امکان کنترل کامل فرایند در این سیستم وجود دارد و پساب با کیفیت بالا از جمله مزایای این فرایند می باشد. با برقراری سیکل های مختلف کاری در این سیستم امکان حذف کامل نیتروژن به روش بیولوژیکی در این سیستم نیز وجود دارد.
پتوی لجن با جریان بالارونده
فرایند USBF از یک فیلتر بستر لجن با جریان رو به بالا که به صورت خاصی طراحی و ابداع شده است بهره می گیرد که به شکل ذوزنقه ای بوده و جریان مایع مخلوط از کف آن وارد شده و این ورودی به تدریج در جهت جریان رو به بالا وسیع و بزرگتر میشود، سرعت جریان هیدرولیک بسیار کاهش می یابد و به راحتی امکان ته نشینی ذرات لخته شده در بستر لجن فراهم می گردد.
سطح فوقانی این زلال ساز به گونه ای طراحی می شود که بار سطحی بستر لجن برای متوسط جریان روزانه فاضلاب حدود 6 تا 10 متر مکعب به ازاء هر متر مربع در روز باشد. فیلتر بستر لجن دارای یک قیف خاص می باشد که امکان تخلیه لجن از کف آن را فراهم می نماید. همچنین طراحی برداشت لجن از کف فیلتر بستر لجن به گونه ای است که گردش جریان داخلی بین واحد هوازی و واحد آنوکسیک امکان پذیر می باشد.
بیوفیلتر
این فرایند محیط واسطی از جنس دانه های شن، دانه های کربن فعال و … دارد که علاوه بر محیّا نمودن محیطی برای رشد بیولوژیکی، قادر به حذف ذرات درشت و متوسط موجود در فاضلاب ورودی می باشد. از این فرایند به عنوان پیش تصفیه فاضلاب و به صورت گسترده به منظور تصفیه و بازگردش آب در پرورش ماهی مورد استفاده قرار می گیرد.
صافی چکنده
صافی چکنده یک فرایند بیولوژیک رشد چسبیده است. فاضلاب معمولاً توسط یک توزیع کننده چرخان بر روی صافی پخش می شود و فاضلاب در حین عبور به سوی کانال جمع آوری خروجی روی ماده محیطی فرو می چکد. بستر صافی فضایی را ایجاد می کند تا باکتری های هوازی و ارگانیزم های دیگر به یک دیگر بچسبند و با تغذیه از فاضلاب در حال عبور تکثیر یابند.
فرایند تغذیه از فاضلاب یا همان تصفیه مواد زائد دقیقاً همان فرایندی است که هنگام تخلیه فاضلاب در آب اتفاق می افتد. تفاوت در این است که ارگانیزم ها به جای اکسیژن محلول در نهر، اکسیژنی را مصرف می کنند که از هوای اطراف وارد فاضلاب می شود. پس فضای خالی بین دانه های محیطی باید به اندازه ای باشد که هوای در جریان بتواند اکسیژن مورد نیاز آنها را تأمین کند. امروزه این فرایند بیشتر به عنوان مرحله پیش تصفیه و یا تصفیه تکمیلی در برخی مناطق مورد استفاده قرار می گیرد.
تماس دهنده های بیولوژیکی چرخان
فرایند RBC متشکل از دیسک هایی گردان است که لایه بیولوژیکی در اثر تماس با فاضلاب بر روی آن ها تشکیل شده است و این لایه بیولوژیک اکسیژن مورد نیاز خود را از طریق گردش دیسک ها و تماس با هوای اطراف تامین می نماید و مواد آلی موجود در فاضلاب را تجزیه و تصفیه می نماید. این فرایند همانند سایر فرایند های رشد چسبیده مقاومت خوبی در برابر انواع شوک بار آلی و هیدرولیکی داراست و در تصفیه برخی از فاضلاب های صنعتی نیز کاربرد فراوان دارد. در این سیستم معمولاً حدود 40 % قطر دیسک ها در فاضلاب مستغرق هستند. این دیسک های گردان پلاستیکی هستند و قطر بین 2 تا4 متر و ضخامت حدود 10 میلمتر دارند.
راکتور بیولوژیکی با بستر معلق
فرایند MBBR یکی از اصلاحیه های سیستم لجن فعال می باشد که در آن به منظور افزایش سطح فعال رشد باکتریایی از مدیای معلق استفاده می شود. جنس این مدیا معلق HDPE با دانسیته 0.95 گرم بر سانتیمتر مکعب می باشد و سطح نسبتاً بالایی برای تشکیل بیوفیلم ایجاد می نماید و ظرفیت تصفیه بیولوژیکی را تا حد بالایی افزایش می دهد. این فرایند در برابر شوک بارهای آلی و هیدرولیکی مقاوم می باشد و در تصفیه انواع فاضلاب های شهری و صنعتی کاربرد گسترده ای دارد. در این فرایند برگشت لجن وجود ندارد و معمولاً از واحد هوادهی حداقل دو قسمتی برای کاهش موادآلی و نیتریفیکاسیون استفاده می گردد.
لجن فعال با رشد چسبیده
فرایند IFAS یکی دیگر از اصلاحیه های سیستم لجن فعال می باشد که از نظر نوع جمعیت میکروبی به فرایند MBBR و هوادهی گسترده شباهت های بسیاری دارد. در این سیستم بر خلاف سیستم MBBR برگشت لجن وجود دارد. این روش بیشتر برای ارتقاء تصفیه خانه های هوادهی گسترده موجود، بدون افزایش ابعاد استفاده می شود. با توجه به سخت گیرانه شدن استانداردهای زیست محیطی این فرایند به طور گسترده ای در حال رشد می باشد. این سیستم مقاومت بالایی در برابر شوک ها از خود نشان می دهد و راهبری ساده و عملکرد بسیار مناسبی دارد.
پتوی لجن بی هوازی با جریان رو به بالا
فرایند بیهوازی UASB، شامل راکتوری کاملاً عایق است که در آن فاضلاب از قسمت پایین وارد راکتور می شود و به سمت بالا جریان می یابد، نکته کلیدی در طراحی و راهبری این سیستم، سرعت بالا روی فاضلاب است که معمولاً بین 0.5 تا 1 متر بر ساعت می باشد و باعث تشکیل پتویی از لجن داخل راکتور می شود. مواد آلی موجود در فاضلاب درون این لایه لجن به دام افتاده و تجزیه می شوند. نکته ای مهم در بهره برداری این سیستم حفظ درجه حرارت مزوفیلیک (30 تا 40 درجه سانتیگراد)، کنترل درجه اسیدیته و تخلیه و جمع آوری گاز متان تولیدی در راکتور است. از این فرایند برای پیش تصفیه فاضلاب های با قدرت آلی بسیار بالا که معمولاً در برخی صنایع وجود دارد، استفاده می شود.
راکتور بافل دار بی هوازی و راکتور بافل دار هیبریدی
فرایند ABR سیستم بیهوازی است که در واقع نوعی سپتیک تانک توسعه یافته است که از راکتوری طویل با بافل هایی میانی تشکیل شده و گاهاً به منظور افزایش سطح بیولوژیک در آن ها پکینگ مدیای ثابت استفاده می شود. زمان ماند لجن در این سیستم بسیار بالاست. در طراحی این فرایند، سیستم جمع آوری گاز متان تعبیه می شود و گاز جمع آوری شده را می توان به منظور تولید انرژی به کار گرفت. از این سیستم برای پیش تصفیه انواع فاضلاب به خصوص فاضلاب های صنعتی استفاده می شود. برخی اوقات به منظور افزایش کارایی تصفیه فاضلاب و کاهش بیشتر بار آلی از چند سیستم ABR متوالی استفاده می گردد و پساب خروجی برای تصفیه بیشتر به واحد دیگری منتقل می شود که این سیستم تحت عنوان HABR نیز شناخته می شود.
راکتور بی هوازی بستر سیال یا متحرک
این سیستم شباهت زیادی به فرایند MBBR و FBBR دارد با این تفاوت که این سیستم بیهوازی بوده و اختلاط و گردش مدیا از طریق میکسرهای مستغرق صورت می پذیرد. در این فرایند جمعیت میکروبی بیهوازی بر روی مدیاهای معلق تشکیل می شوند و بیوفیلم مذکور عمل تصفیه فاضلاب را انجام می دهد. این فرایند به کنترل پارامترهای مختلفی از جمله درجه حرارت، درجه اسیدیته و میزان بار آلی ورودی نیاز دارد که بهره برداری ویژه ای را طلب می کند. نوعی از این فرایند به صورت انوکسیک بهره برداری می شود و بدنبال فرایند MBBR اجرا می شود و عمل دینیتریفیکاسیون و نیترات زدایی را انجام می دهد.
لاگون های بی هوازی
لاگون های بیهوازی همانند همتایان هوازی خود، مخازن انسان ساز خاکی بزرگی هستند که بر خلاف لاگون های هوازی عمق زیادی دارند. این سیستم معمولاً در مناطقی که دور از مناطق مسکونی هستند و زمین در دسترس فراوان است استفاده می شود. کاربرد این فرایند معمولاً پیش تصفیه فاضلاب بهداشتی و یا انسانی است و دارای زمان ماند بسیار بالایی می باشد.
