تصفيه فاضلاب به روش هوازی

مقاله ها

معمول ترین روش این تصفیه هوازی، فرآیند لجن فعال میباشد که خود انواع متفاوتی دارد. این فرآیند در رده اصلی ترین روش های تصفیه فاضلاب های بهداشتی انسانی قرار میگیرد. شاید برایتان جالب باشد که بدانید این فرآیند توسط دو مهندس بریتانیایی در سال 1913 کشف شد.

با وجود انواع متفاوتی از روش های این فرآیند تصفیه، اما اساس شیوه تصفیه تمام آنها یکی است و آن، از دست دادن 50 تا 70 درصد کل جامدات معلق بعد از ورود به تصفیه خانه م باشد. عدم استفاده از مواد شیمیایی در این روش باعث برتری دائمی آن بر سایر روش های تصفیه فاضلاب میباشد. پارامترهای مختلفی در طراحی فرآیند های لجن فعال وجود دارد که شامل زمان ماند هیدرولیکی (HRT)، زمان ماند سلولی (SRT)، و نسبت غذا به میکروارگانیسم (F/M) می شوند.

اجزای اصلی فرآیند  لجن فعال، استخر هوا دهی و استخر ته نشینی میباشد. در استخر هوا دهی فاضلاب ورودی با توده میکروبی به طور کامل مخلوط میشود و به آن mixed liquor میگویند. در این قسمت اکسیژن مورد نظر با کمپرسور هوا دهی تامین میشود. این مایع باید 5 الی 7 ساعت در استخر باقی بماند تا به لجنی شناور تبدیل شود و ذرات معلق آن به استخر هوا دهی برگشت داده شود و مابقی به واحد تصفیه لجن ارسال گردد. فرآیند لجن فعال انواع متفاوتی دارد که به ذکر برخی از آنها میپردازیم.

فرآیند فعال متعارف

از میان تمام انواع فرآیندهای لجن فعال، فرآیند لجن فعال متعارفی با جریان قالبی بیشترین کاربرد را در تصفیه انواع فاضلاب ها و به خصوص فاضلاب شهری دارد. در این روش قبل از مخزن هوا دهی از یک واحد ته نشینی اولیه استفاده میشود و نیز در مخزن هوا دهی دیوار هایی تعبیه میگردد که به کمک آنها مخزن هوا دهی به صورت یک کانال با عرض کم و طول زیاد در می آید. طی این فرآیند فاضلاب از ابتدای این کانال وارد شده و پس از گذر از کل طول کانال وارد مخزن ته نشینی ثانویه میشود. در واقع جریان در فرآیند لجن فعال متعارفی،  ترکیبی از فرآیند اختلاط کامل و قالبی است.

فرآیند فعال با هوادهی گسترده (Extended Aeration)

این فرآیند برای تصفیه فاضلاب های صنعتی که اغلب دارای مواد آلی محلول پیچیده هستند به کار میرود. طراحی تجهیزات هوا دهی بر اساس میزان اختلاط لازم انجام میگیرد. از مزایای این فرآیند میتوان به زمان ماند طولانی در حوضچه هوا دهی، و یکنواخت سازی اشاره کرد که سیستم از شوک های بار آلی در امان میماند. به دلیل هضم تعدادی از باکتری ها، لجن کمتری نیز تولید میشود که از این روش در حوض ته نشینی اولیه استفاده نمیشود.

فرآیند هوادهی تدریجی

سیستم هوا دهی تدریجی بسیار مشابه تصفیه خانه های فاضلاب است. در این روش که میزان تزریق هوا در ابتدای حوض بیشتر از انتهای آن است، امکان ایجاد شرایط بی هوازی در ابتدای حوض کمتر خواهد بود. در این روش شدت هوا دهی به فاضلاب را در طول استخر کاهش میدهند چرا که فاضلاب در ابتدا به اکسیژن بیشتری نیاز داشته و با کاهش آلودگی نیاز به اکسیژن نیز در آن کاسته میشود. این روش برای جوامع تا ۱۰۰ هزار نفر مناسب تر بوده و شرایط بهینه تری را فراهم میکند. زمان ماند در حوض هوادهي معمولا 4 تا 8 ساعت و هوادهي با استفاده از ديفيوز است.

فرآیند اختلاط کامل (Complete Mixed Activated Sludge)

در این روش فاضلاب ورودی بلافاصله با اکسیژن و باکتری‌ های درون حوضچه هوادهی مخلوط می‌شوند و بار آلی، غلظت MLSS و اکسیژن در سرتاسر راکتور یکنواخت میگردد. در این سیستم، فاضلاب ته نشین شده و لجن فعال برگشتی از چند نقطه وارد حوض هوادهی میشود. بهره برداری این فرآیند نسبتا ساده بوده و غلظت مواد آلی در آن پایین است. جريان در این روش مستمر و توام با بهم زني مايع مخلوط است و زمان ماند هوادهي 3 تا 5 ساعت ميباشد.

فرآیند تثبیت تماسی (Contact Stabilization)

در این روش از دو تانک جداگانه هوادهی برای تصفیه فاضلاب استفاده میشود. بخشی از لجن فعال پس از تثبیت مواد محلول و ذره ای، با فاضلاب ورودی مخلوط شده و در درون حوضچه تماس، تحت عمل هوادهی قرار میگیرد. زمان ماند در حوضچه تماس، نسبتاً کوتاه است و میکرو ارگانیسم ها در این حوضچه محلول را سریعا حذف نموده و مواد آلی ذره ای و کلوئیدی در فلاک های لجن فعال باقی میمانند و اکسید میشوند. لخته های بیولوژیکی پس از ته نشینی در حوضچه ثانویه، از سیستم خارج میشوند و به قسمت دیگر حوض تثبیت باز میگردند.

فرآیند کراس

فرآیند کراس، شکل تغییر یافته فرآیند هوادهی مرحله ای برای فاضلاب های با کمبود نیتروژن است. در این روش که از لجن و مایع رویی هاضم غیرهوازی برای بهبود کیفیت ته نشینی فلاک های بیولوژیکی و تأمین نیتروژن مورد نیاز استفاده میگردد، قسمتی از لجن برگشتی حوضچه ته نشینی ثانویه، در یک راکتور نیتریفیکاسیون با مایع رویی هاضم غیرهوازی مخلوط میشود. این لجن برگشت داده شده، به راکتور اصلی هوادهی با جریان پیستونی برمیگردد.

فرآیند اکسیژن خالص

استفاده از یک راکتور سربسته 3 یا 4 مرحله ای در این فرآیند بارز ترین ویژگی این روش است. فاضلاب ورودی، لجن فعال برگشتی و اکسیژن خالص به مرحله اول اضافه میشوند. گاز روی سطح مایع و مایع مخلوط از مرحله ای به مرحله دیگر در یک جهت جریان مییابند. فشار جزئی اکسیژن در فضای بالای سطح مایع در مرحله اول حدود40 تا 60 درصد و در مرحله آخر حدود 20 درصد میباشد.

توانایی انجام نیتریفیکاسیون در فرآیند اکسیژن خالص محدود است. این کاهش به دلیل تجمع دی اکسید کربن در هوای فضای بالای مایع که منجر به کاهش PH مایع مخلوط میشود، رخ میدهد. این سیستم زمان ماند هیدرولیکی کوتاه تر و بارگذاری حجمی بالاتری دارد و میزان اکسیژن رسانی 2 تا 3 برابر بیشتر از سیستم های هوادهی متداول است. از مزایای مهم این روش میتوان به کاهش فضا و مقدار گازهای خروجی در صورت لزوم کنترل بو و VOC اشاره کرد.