فرآیند تصفیه فاضلاب به روش هوادهی گسترده نوعی از فرآیند لجن فعال می باشد که در آن تصفیه بیولوژیکی برای حذف مواد آلی زیست تخریب پذیر، تحت شرایط هوازی اتفاق می افتد. اکسیژن مورد نیاز برای باقی ماندن فرآیند در حالت بیولوژیکی هوازی، توسط ادوات مکانیکی یا دیفیوزرهای هوادهی تامین می گردد. در راستای فراهم نمودن میزان تماس مناسب میکروارگانیسم های میکروبی با مواد آلی محلول، عمل مخلوط نمودن می بایست توسط هوادهی یا تجهیزات مکانیکی انجام گیرد. علاوه بر این برای بهینه سازی فرآیند بیولوژیکی، pH باید به طور مدوام کنترل شده و برای تسهیل رشد بیولوژیکی و تداوم تجزیه بیولوژیکی، مواد مغذی ضروری نیز می بایست در سیستم حضور داشته باشند.
همانطور که در شکل بالا نیز نشان داده شده است، فاضلاب وارد سیستم تصفیه فاضلاب به روش هوادهی گسترده شده و معمولاً در اولین گام آشغال گیری شده تا ذرات جامد معلق بزرگ، ذرات قابل ته نشینی و جامدات شناور که می توانند موجب بروز اختلال در تجهیزات و فرآیندهای پایین دست شوند، از سیستم خارج شود. سپس ممکن است فاضلاب برای کاهش میزان مواد بزرگ موجود در فاضلاب که توسط آشغال گیر جدا نشده است، از خردکن عبور نماید.
اگر فرایند هوادهی گسترده نیاز به تنظیم جریان داشته باشد، جریان فاضلاب پس از مراحل بالا وارد حوضچه های متعادل ساز شده و جریان فاضلاب در آن ها تنظیم خواهد شد. پس از آن فاضلاب وارد مخزن هوادهی شده که در آنجا عملیات اختلاط و اکسیژن رسانی به میکروارگانیسم ها صورت می گیرد. سپس مایع مخلوط به زلال ساز یا مخزن ته نشینی پمپاژ شده و در این مرحله بخش عمده ی میکروارگانیسم ها در کف زلال ساز ته‌نشین شده و قسمتی از آن نیز به فاضلاب ورودی در ابتدای سیستم بازگردانده می گردد. به این مواد برگشتی، لجن فعال برگشتی (RAS) می گویند. موادی که برگشت داده نمی شوند، لجن فعال مازاد (WAS)، نیز برای تصفیه بیشتر یا دفع از سیستم خارج می گردند.
پس از این مراحل، فاضلاب زلال شده با عبور از یک سرریز، قبل از ورود به واحد گندازدایی، درون یک کانال جمع آوری ریخته می شود. یک پکیج هوادهی گسترده شامل مخزنی فلزی می باشد که دارای بخش های متعادل ساز جریان، هوادهی، زلال ساز، گندزدایی و هضم/مدیریت لجن هوادهی شده می باشد. معمولاً از سیستم های هوادهی گسترده برای تصفیه فاضلاب هایی با دبی در بازه ی 7 تا 380 مترمکعب در روز استفاده می کنند. همچنین ممکن است در ابعاد بزرگ از مخازن بتنی نیز استفاده شود.
در اکثر مواقع برای راه اندازی سیستم های هوادهی گسترده از بذر لجن سایر تصفیه خانه ها استفاده می کنند و پایدار شدن سیستم ممکن است چیزی در حدود 2 تا 4 هفته پس از استفاده از بذرها به طول بیانجامد.
کاربردهای پکیج های تصفیه فاضلاب به روش هوادهی گسترده
این پکیج تصفیه فاضلاب، معمولاً در شهرهای کوچک، حومه ی شهرهای بزرگ، مجتمع های بزرگ و سایر اماکنی که جریان فاضلاب آن ها کمتر از 380 مترمکعب در روز می باشد، استفاده می شود. همچنین این سیستم ها در مواردی که نیاز به نیتریفیکاسیون وجود دارد بسیار کاربردی می باشند.
مهم ترین مزایا و معایب پکیج های هوادهی گسترده
مزایا
- راحتی بهره برداری سیستم، چرا که در بسیاری از موارد سیستم نهایتاً دو تا سه ساعت در روز مورد استفاده قرار می گیرد.
- فرآیندهای هوادهی گسترده معمولاً برای کنترل نوسانات موجود در جریان و میزان بارگذاری مواد آلی مناسب تر می باشند، چرا که مدت زمان ماند در آن ها بالاتر بوده و میکروب ها زمان کافی را برای مصرف مواد مغذی در اختیار دارند.
- نصب آسان سیستم، در اغلب مواقع این سیستم به صورت یکپارچه بوده که همین امر موجب سادگی حمل و نقل و نصب آن می گردد.
- بدون بو بودن سیستم، می توان در اکثر مناطق آن را نصب نموده و فضای زیادی را نیاز نخواهد داشت.
- سیستم های تصفیه فاضلاب به روش هوادهی گسترده معمولاً دفع لجن کمی داشته (به دلیل سن زیاد لجن) و می توان آن را به گونه ای طراحی نمود که نیتریفیکاسیون نیز صورت گیرد و نیازی به زلال ساز اولیه ندارد.
معایب
- سیستم های هوادهی گسترده بدون استفاده از واحدهای تکمیلی قادر به دی‌نیتریفیکاسیون و حذف فسفر نیستند.
- میزان انعطاف پذیری هوادهی گسترده پایین بوده و نمی توان تغییرات زیادی در خروجی آن ایجاد کرد.
- هوادهی بیشتر در سیستم های تصفیه فاضلاب به روش هوادهی گسترده مستلزم استفاده از انرژی بیشتر می باشد.
ویژگی های ساختاری و طراحی پکیج تصفیه فاضلاب به روش هوادهی گسترده
جنس پکیج تصفیه فاضلاب با روش هوادهی گسترده غالبا از آهن و یا بتن می باشد. اگر سیستم به اندازه ی کافی کوچک باشد، تمام سیستم به صورت یک واحد مجتمع و آماده به نصب ارسال خواهد شد. در صورتی که سیستم بزرگتر باشد، ممکن است زلال ساز، مخزن هوادهی و مخزن کلر به صورت واحدهای جداگانه ارسال گردند که در محل مونتاژ خواهند شد.
اجزای کلیدی داخلی پکیج های هوادهی گسترده شامل این موارد می باشند: پمپ های جابجایی برای انتقال فاضلاب بین مناطق متعادل سازی و هوادهی، آشغال گیر و خردکن برای کاهش اندازه ی جامدات، سیستم هوادهی شامل بلوئرها و دیفیوزرها برای قسمت های متعادل سازی، هوادهی و مدیریت لجن، پمپ ایرلیفت برای برگشت لجن، اسکیمر و سرریز برای زلال ساز و هیپوکلریت مایع، قرص یا UV برای واحد گندزدایی. در اغلب مواقع بلوئرها و تابلو برق که شامل چراغ ها، کلیدها و استارت موتورها می باشد نیز در پایین یا یک طرف از پکیج نصب می‌گردند.
برای تولید خروجی با کیفیت قابل قبول، موجودات زنده ی موجود در سیستم نیاز به مدت زمان کافی برای تماس با مواد آلی دارند. مدت زمان معمول تماس در پکیج های هوادهی گسترده در حدود 18 الی 24 است. مدت زمان تماس، دبی روزانه جریان، پارامترهای جریان ورودی و پارامترهای جریان خروجی عواملی هستند که اندازه مخزن هوادهی (که در آن از هوا برای مخلوط نمودن فاضلاب به جهت تامین اکسیژن و بهبود رشد بیولوژیکی استفاده می شود) توسط آن ها تعیین می شود.
اندازه پکیج هوادهی گسترده بر مبنای میانگین فاضلاب تولیدی در 24 ساعت محاسبه می شود. همچنین ممکن است برای جلوگیری از بارگذاری بیش از حد بر روی سیستم در ساعات اوج تولید فاضلاب (مانند صبح و شب) استفاده از سیستم‌های متعادل ساز ضروری باشد. متعادل ساز ها باعث می شوند تا جریان با دبی قابل کنترلی وارد سیستم شوند.
بهترین حالت برای اطمینان از راحتی بهره برداری و تعمیر و نگهداری سیستم، نصب سیستم به گونه ای می باشد که دیواره های مخزن در حدود 15 سانتی متر بالاتر از سطح زمین قرار گیرند. این کار باعث عایق نمودن سیستم در فصول سرد، جلوگیری از نفوذ جریانات سطحی به سیستم و سرویس سریع سیستم می شود. اگر سیستم در زیر زمین گردد، باید با تقویت دیواره ها و استفاده از محافظ های مناسب از عدم ورود جریانات سطحی به سیستم اطمینان حاصل نمود. در صورت نصب سیستم در بالای زمین نیز، عایق نمودن سیستم در فصول سرد و تعبیه ی مسیرهایی برای تعمیر و بررسی سیستم از مهم ترین پارامترها می باشند.
کارایی پکیج روش هوادهی گسترده
عملکرد پکیج های تصفیه فاضلاب در کل می تواند تحت تاثیر عوامل متعدد راهبری و پارامترهای موجود در طراحی قرار گیرد.
- تغییرات ناگهانی و شدید دما
- راندمان حذف چربی و کف از زلال ساز اولیه (به جز برکه های اکسیداسیون که از زلال ساز اولیه استفاده نمی کنند)
- جریان های بسیار کم که طراحی و ساخت کانال ها و مجاری خودشویی را بسیار مشکل می‌کند
- وجود لخته در جریان، بارگذاری BOD و سایر پارامترهای ورودی
- شوک در بارگذاری هیدرولیکی یا وجود لخته های بسیار بزرگ در جریان حاصل از جوامع کوچک
- کنترل مناسب میزان تامین هوا
هوادهی گسترده در اغلب مواقع کارکرد بسیار مناسبی داشته و استانداردهای خروجی مورد نیاز را برآورده می نماید.
اگر استفاده از مواد شیمیایی به درستی صورت گیرد، میزان فسفر کلی (TP) به کمتر از 2 میلی‌گرم در لیتر نیز خواهد رسید. در برخی موارد خروجی سیستم های هوادهی گسترده دارای TSS کمتر از mg/L 10 نیز می باشند.
تعمیر و نگهداری
الزامات بهره برداری بسته به نیازهای موجود برای پکیج های تصفیه فاضلاب متفاوت می باشد. الزامات بهره برداری برای این سیستم ها معمولاً کمتر از 8 ساعت در روز می باشد. هر نوع سیستم، روندهای بهره داری مختص به خود را دارا بوده که برای عملکرد مناسب سیستم باید به دقت انجام گیرد. صاحبان این تجهیزات نیز برای اطمینان از به حداقل رساندن هزینه های مربوط به نیازهای تعمیر و نگهداری می بایست تمام دستورالعمل های ارائه شده توسط سازنده را به کار گیرند. برآوردهای مربوط به زمان و نحوه ی انجام تعمیرات و نگهداری های مورد نیاز باید با نظر مستقیم سازنده تجهیز صورت گیرد.
روش های عملیاتی برای هوادهی گسترده شامل انجام آزمایشات مربوط به اندازه گیری میزان کلیفرم مدفوعی در خروجی برای اطمینان از گندزدایی کافی و انجام بازرسی های منظم بر روی میزان اکسیژن محلول (DO) و غلظت MLSS در بخش هوادهی می باشد.
برای آنالیز میزان ته نشینی لجن، آزمایشات مربوط به اندازه گیری شاخص حجم لجن (SVI) در زلال ساز نیز باید صورت گیرد. سایر نمونه گیری ها و آنالیزها بر اساس استانداردهای مورد نیاز انجام خواهد شد.
مراحل معمول مربوط به تعمیر و نگهداری در سیستم های هوادهی گسترده شامل بررسی موتورها، بلوئرها و پمپ ها و اطمینان از روغن کاری و عملکرد مناسب آن ها می باشد. انجام بازرسی های دوره ای مطابق با توصیه ها و پیشنهادات سازنده نیز بسیار مهم است.
