لجن مخلوطی از زائدات جامد و آب بوده، بنابراین آن را معمولاٌ به روش های فیلتراسیون یا ته نشینی آبگیری می‌کنند. روش های بیولوژیکی و شیمیایی تصفیه آن عمدتاً شامل فرآیندهایی از جمله انعقاد (کوآگولاسیون)، انباشتگی به کمک میکروب ها و … می باشد.
ما در این بخش به بررسی و مرور آخرین پیشرفت ها و توانایی های حاصل شده در زمینه فرآیند تصفیه لجن خواهیم پرداخت.
• مروری بر فرآیندهای تصفیه لجن در حال حاضر
• تکنولوژی های جدید جهت حذف لجن از فاضلاب
– تصفیه توسط واکنش ایستا شیمی اتوماتیک (ACT)
– استفاده از فرآیند KemiCond
– چشم اندازی به فرآیندهای پیش تصفیه لجن و موانع آن
– جداسازی پلیمرهای خارج سلولی از لجن فعال با استفاده از زرین تعویض کاتیون (EPS)
فرآیندهای تصفیه لجن در حال حاضر
لجن جمع آوری شده در فرآیند تصفیه فاضلاب را می بایست تصفیه نموده و به روشی مطمئن و موثر دفع کرد. هدف اصلی تصفیه لجن، کاهش میزان مواد آلی و تعداد میکروارگانیزم های بیماریزا موجود در جامدات می باشد. رایج ترین گزینه ها در تصفیه شامل هضم بی هوازی، هضم هوازی و کمپوست سازی می باشد. سوزاندن نیز یکی دیگر از روش های مورد استفاده است، که به ندرت استفاده می شود.
انتخاب روش تصفیه جامدات فاضلاب وابسته به میزان مواد جامد تولیدی و سایر شرایط تصفیه خانه است. هر چند که در مقیاس کوچک پکیج تصفیه فاضلاب معمولاً کمپوست سازی و استفاده از هاضم هوازی و در تصفیه خانه های بزرگ، هاضم بیهوازی توصیه می گردد.
تصفیه توسط واکنش ایستا شیمی اتوماتیک (ACT)
این فرآیند که اولین بار توسط BPC معرفی گردید روشی منعطف، ادغام پذیر، تمام اتوماتیک، قابل تنظیم و کنترل و بسیار پر بازده تر از شیوه های فعلی می باشد. خروجی حاصل از آن تقریباٌ آبی بدون لجن بوده که می توان مستقیماٌ آن را به محیط زیست برگردانده و یا مورد پردازش های بیشتر قرار داد.
مفاهیم علمی نهفته در ACT شامل کاربرد مخلوطی از باکتری های مناسب برای نمونه آب آلوده و استفاده از واکنش ایستا می باشد. فرآیند در حالتی متعادل از رشد باکتریایی و تخریب ترکیبات آلی نگه داشته می شود. به دلیل غلظت کم سلول های باکتریایی هیچ گونه توده ای تشکیل نشده و هر باکتری به عنوان یک سلول منفرد عمل کرده که این امر موجب افزایش سطح موجود برای انجام فرآیند و انجام پروسه تجزیه بیولوژیکی با راندمانی بالاتر می گردد.
روش ACT معرفی شده توسط BPC مانند راکتوری با جریان پیوسته بدون استفاده از لجن فعال عمل می کند. بنابراین راکتور بیولوژیکی را می توان با استفاده همزمان از زیر ساخت موجود در تصفیه خانه با قابلیت انعطاف پذیری بالا بهره برداری کرده و صرفه جویی قابل توجهی در هزینه های راهبری و نگهداری ایجاد می کند.
برخی مزایا:
• ACT به وسیله کاهش لجن بیولوژیکی و استفاده از مواد شیمیایی و هم چنین کاهش تولید لجن سیاه موجب سادگی فرآیند می شود.
• به دلیل انعطاف پذیری و ماژولار بودن ACT امکان مدیریت و کاربرد در مواردی با حجم و آلودگی کم و زیاد برای استفاده در آب های شور و شیرین وجود داشته و هم چنین اعمال تغییرات و افزایش حجم نیز امری ساده می باشد.
• میزان لجن در خروجی تقریباٌ صفر بوده و حتی با سختگیرانه ترین استانداردهای دفع نیز مطابقت دارد.
• این فرآیند پیشگام “سبز” به سادگی قابل انطباق بوده و در صنایع متعددی از جمله پالایشگاه های نفت، انبارهای نفت، حفاری و… قابل استفاده می باشد.
سیستم تمام اتوماتیک شامل تعداد زیادی سنسورهای خطی بوده که پارامترهای مختلفی مانند میزان TPH، نیتروژن، اکسیژن محلول، TOC و دما را در اختیار واحد کنترل قرار می دهد. سیستم فرمان نیز از ایجاد شرایط مناسب و متعادل میان نرخ جریان، رشد باکتریایی، تجزیه بیولوژیکی ترکیبات آلی برای انجام فرآیند اطمینان حاصل می کند.
فرآیند KemiCond
این فرآیند را می توان به دو قسمت تقسیم کرد: اسید سازی، اکسیداسیون و لخته سازی. ایده ی اصلی در این فرآیند بهبود بخشیدن آبگیری توسط شکستن ساختارهای آبی تشکیل شده در لجن می باشد. اسید سازی، درست قبل از آبگیری لجن فاضلاب توسط اسید سولفوریک در PH کمتر از 5 انجام می گیرد که این کار موجب حل شدن نمک های معدنی مانند فسفات آهن و کلسیم کربنات می گردد.
حل شدن نمک ها موجب کاهش حجم لجن می شود. اکسیداسیون با اضافه کردن آب اکسیژنه H2O2 که اکسید کننده ای بسیار قوی می باشد صورت می گیرد. به خاطر وجود فلزات واسطه متنوع آب اکسیژنه به رادیکال های هیدروکسیل تجزیه شده و از پتانسیل بسیار بالای اکسید کنندگی این رادیکال در روش KemiCond استفاده می شود. آهن (II) به آهن (III) اکسید شده که این تبدیل موجب ته نشینی فسفر محلول می گردد، این عمل باعث تسهیل روند آبگیری و حذف فسفر می شود. کلسیم محلول بوسیله فیلتر از لجن حذف شده و بنابراین خاکستر موجود در آن کاهش می یابد.
مواد پلیمری خارج سلولی (EPS)، مواد آلی چسبناک تولید شده توسط میکروارگانیزم ها، نیز اکسید می گردند که این رخداد باعث تغییر ساختار لجن می شود. این ساختار جدید در لجن موجب می شود تا کنترل و نگهداری لجن هم در تصفیه خانه و هم در هنگام حمل و نقل برای دفع ساده باشد. علاوه بر آن، مزیت مهم دیگری که افزودن آب اکسیژنه ایجاد می کند، کاهش بوی نامطبوع از طریق اکسید نمودن مواد آلی مانند مرکاپتان ها و سولفیت‌ها، می باشد. آخرین مزیت ایجاد شده نیز بی خطر سازی لجن توسط رادیکال های هیدروکسیل می باشد. لخته سازی سومین و آخرین فاز در روش KemiCond می باشد.
جداسازی پلیمرهای خارج سلولی از لجن فعال با استفاده از یک زرین تعویض کاتیون
این روش بر پایه تبادل کاتیونی با استفاده از یک رزین تعویض کاتیون (CER) می باشد. لجن فعال حاصل از دو تصفیه خانه ی متفاوت واکنشی بسیار مشابه به این روش دادند. بازدهی این روش (EPS) توسط افزایش شدت اختلاط، افزایش میزان CER و افزایش زمان استخراج، بهبود می یابد. مواد جداسازی شده طی این فرآیند اغلب شامل پروتئین، ترکیبات آلی، کربوهیدرات ها و اسیدهای ارونیک بوده اند. میزان مواد استخراجی و نسبت کسری ترکیبات خاص شدیداٌ وابسته به نحوه ی انجام این فرآیند می باشد. نسبت میان پروتئین و کربوهیدرات در حدود 1/5-9/3 و وابسته به زمان پروسه می باشد.
