لجن فعال

فرآیند لجن فعال پروسه ای برای تصفیه فاضلاب و پساب های صنعتی با استفاده از هوا و فلاک های بیولوژیکی متشکل از باکتری و تک یاخته (protozoa) می باشد.

در تصفیه خانه های فاضلاب (یا پساب های صنعتی) از فرآیند بیولوژیکی لجن فعال برای دستیابی به اهداف زیر استفاده می شود: اکسید نمودن مواد آلی، اکسید کردن مواد دارای نیتروژن علی الخصوص آمونیوم و نیتروژن موجود در مواد بیولوژیکی و حذف مواد مغذی (نیتروژن و فسفر).

مبانی کلی یک فرآیند تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال برای حذف مواد آلی شامل مراحل زیر می باشد:
– تانک هوادهی که در آن هوا (و یا اکسیژن) به مخلوط لجن تزریق می شود.
– مخزن ته نشینی (که معمولاٌ با عنوان زلال ساز یا مخزن ته نشینی ثانویه نیز شناخته می شود) که در آن فلاک های بیولوژیکی (پتوی لجن) ته نشین می شود و جداسازی لجن بیولوژیکی از آب زلال تصفیه شده انجام می گیرد.

تصفیه مواد نیتروژنی یا فسفاته شامل مراحل دیگری می باشد که در آن مخلوط لجن در شرایطی غیرهوازی قرار داده می شود (به بیان دیگر در این شرایط هیچ گونه اکسیژن محلولی وجود نخواهد داشت).

راکتور بیولوژیکی و زلال ساز نهایی

این فرآیند شامل وارد کردن هوا یا اکسیژن به مخلوطی از فاضلابی با تصفیه اولیه و آشغال گیری شده یا یک پساب صنعتی (پساب) همراه با میکروارگانیسم ها، جهت بسط دادن فلاک های بیولوژیکی، که باعث کاهش محتوای آلی لجن می شود، می باشد. این مواد که در لجن بی خطر دارای فلاکی قهوه ای رنگ می باشند، عمدتاٌ شامل باکتری ای با نام saprotrophic بوده اما هم چنین دارای فلور تک یاخته ی مهمی بوده که غالباٌ از آمیب ها، spirotrichها و مقادیری از سایر گونه های فیلتر کننده تشکیل شده است.

سایر ترکیبات مهم حاوی روتیفرهای جنبنده و ساکن می باشند. در مواردی که لجن فعال به درستی راهبری نشده باشد دسته ای از باکتری های رشته ای لعاب دار رشد کرده که منجر به تولید لجنی با خواص ته نشینی ضعیف شده و می تواند منجر به فرار پتوی لجن از روی سر ریزهای حوض ته نشینی و آلوده نمودن خروجی نهایی یا پایین آوردن کیفیت آن گردد. این مواد عموماٌ با نام قارچ فاضلابی شناخته می شوند اگرچه وجود این توده های قارچی نسبتاٌ غیر معمول می باشند.

ترکیب پساب (فاضلاب) و توده زیستی (بیومس) معمولاٌ با عنوان مخلوط لجن شناخته می شود. در تمامی تصفیه خانه های لجن فعال هنگامی که پساب به مقدار کافی تصفیه گردید، مخلوط لجن مازاد به مخزن ته نشینی تخلیه شده و لایه ی شناور تصفیه شده ی رویی برای انجام تصفیه تکمیلی قبل از تخلیه به مرحله ی بعدی تصفیه جاری می شود. قسمتی از لجن های ته نشین شده به ابتدای فرآیند هوادهی جهت افزایش راندمان تجزیه بیولوژیکی فاضلاب ورودی به تانک برگردانده می شود. این بخش از فلاک، لجن فعال برگشتی (R.A.S) نامیده می شود.

فضای مورد نیاز برای یک تصفیه خانه فاضلاب لجن فعال را می توان با استفاده از قرار دادن یک راکتور بیولوژیکی ممبرانی قبل از سیستم لجن فعال که برای کاهش بار آلودگی استفاده می شود، کاهش داد. این کار منتج به تولید پسابی غلیظ تر شده که در ادامه می توان آن را با فرآیند لجن فعال تصفیه نمود.

در بسیاری از تصفیه خانه های فاضلاب از پمپ های محوری برای انتقال مخلوط فاضلاب نیتریفای شده از بخش هوادهی به قسمت غیرهوازی برای انجام عملیات دی نیتریفیکاسیون استفاده می شود که نام دیگر این تجهیز پمپ های داخلی بازیافت مخلوط لجن (IMLR) می باشد. فاضلاب خام، RAS و مخلوط فاضلاب نیتریفای شده توسط میکسرهای مستغرق در بخش های غیرهوازی برای انجام عمل دی نیتریفیکاسیون باهم مخلوط می گردند.

تولید لجن

به مواد بیولوژیکی فعال تولید شده در تصفیه خانه لجن فعال، لجن فعال Activated Sludge گفته می‌شود. لجن مازاد یا لجن فعال اضافی در جهت ثابت نگه داشتن نسبت بیومس به فاضلاب ورودی، از سیستم تصفیه فاضلاب با روش لجن فعال خارج می گردد. این لجن معمولاٌ با لجن اولیه ی حاصل از زلال سازهای اولیه مخلوط شده و برای انجام تصفیه های بعدی لجن مانند هضم بی هوازی، آبگیری، تهیه کمپوست و… انتقال می یابد.

میزان لجن فاضلاب تولیدی طی فرآیند لجن فعال به طور مستقیم متناسب با مقدار پساب تصفیه شده است. مقدار کلی لجن تولیدی شامل مجموع لجن اولیه ی حاصل از مخازن ته نشینی اولیه بعلاوه لجن فعال اضافی راکتورهای بیولوژیکی می باشد. فرآیند لجن فعال چیزی در حدود kg/ML 70-100 لجن فعال مازاد تولید می‌کند. علاوه بر آن در حدود kg/ML 170-110 از لجن اولیه نیز در تانک های ته نشینی اولیه که در اکثر پیکربندی های فرآیندهای لجن فعال وجود دارند، تولید می شوند.

کنترل فرآیند لجن فعال

روش اصلی کنترل فرآیند پایش محل قرارگیری پتوی لجن، شاخص حجمی لجن (SVI)، متوسط زمان ماند سلولی (MCRT)، نسبت مواد غذایی به میکرو ارگانیسم ها (F/M)، سن لجن، DO، نیتروژن، فسفات، BOD و COD می باشد.

در سیستم های راکتور/هواده + سیستم زلال سازی:
– پتوی لجن از کف زلال ساز تا جامدات ته نشین شده در ستون آب زلال ساز اندازه گیری می‌شود، این کار را در تصفیه خانه های بزرگ تا سه بار در روز می توان انجام داد.
– SVI حجم اشغال شده توسط یک گرم لجن خشک جامد ته نشین شده بعد از گذشت 30 دقیقه از زمان ته نشینی در یک استوانه مدرج 1000 میلی لیتری می باشد.
– MCRT مجموع جرم جامدات معلق مخلوط لجن (MLSS) در هواده و زلال ساز بر روی دبی جرمی ذرات جامد معلق مخلوط لجن خارج شده از سیستم تصفیه فاضلاب می باشد.
– F/M نسبت مواد غذایی داده شده به میکروارگانیسم ها در هر روز به میزان میکروارگانیسم های موجود در هوادهی می باشد.

با توجه به این روش های کنترلی میزان جامدات ته نشین شده در مخلوط لجن را می توان با توجه به لجن فعال مازاد (WAS) یا لجن فعال برگشتی تغییر داد.

طراحی و پیکربندی تصفیه خانه های لجن فعال بسیار متنوع بوده و شامل مواردی همچون پکیج تصفیه فاضلاب، چاهک اکسیداسیون، تصفیه توسط شفت عمیق/عمودی، حوض هوادهی سطحی، راکتور ناپیوسته متوالی (SBR) می باشد.