68 55 3651 31 98+ :شماره تماس       iranUnited Kingdom

فرایندهای بی هوازی (فاضلاب صنعتی)

 تصفیه بیولوژیکی فاضلاب صنعتی

فرایندهای بی­هوازی

تصفیه بی­هوازی شامل مجموعه­ای از فرایندهای میکروبیولوژی است که ترکیبات آلی را به متان و دی اکسید کربن تبدیل می­نماید و جامدات فرار را، بسته به شرایط بهره­برداری، 35 تا 60 درصد کاهش می­دهد. هضم بی­هوازی از مدتها قبل برای تثبیت لجن فاضلاب به­کار گرفته می­شد اما در سال­های اخیر برای تصفیه فاضلاب صنعتی نیز مد نظر قرار گرفته است. دلیل این استقبال، مزایای استفاده از فرایندهای تصفیه بی­هوازی است. جدول شماره (1) مهم­ترین مزایا و معایب این سیستم­ها را به صورت خلاصه بیان می­کنند.

جدول (1): مزايا و معايب فرآيندهاي بي هوازي در مقايسه با فرآيندهاي هوازي

مزايا

انرژي مورد نياز كمتر

توليد لجن بيولوژيكي كمتر

مواد مغذي مورد نياز كمتر

توليد متان بعنوان يك منبع باالقوه انرژي

حجم كمتر راكتور مورد نياز

كاهش آلودگي هواي ناشي از گازهاي خروجي

عكس العمل سريع به سوبستراي اضافي بعد از دوره هاي طولاني بدون جريان ورودي

معايب

زمان راه اندازي طولاني تر براي تشكيل جرم سلولي مورد نياز

نياز به اضافه كردن قلياييت

نياز به تصفيه بيشتر همراه با فرآيند تصفيه هوازي براي دستيابي به استانداردهاي تخليه

عدم امكان حذف بيولوژيكي فسفر و نيتروژن

حساسيت خيلي زياد به اثرات سوء دماهاي پايين بر سرعت هاي واكنش

حساسيت بيشتر نسبت به اختلال ناشي از مواد سمي

پتانسيل توليد بو و گازهاي خورنده

در فرایند های هوازی تصفیه­ فاضلاب، هرچه با آلی ورودی به سیستم بیشتر باشد (میزان BOD و COD فاضلاب ورودی بیشتر از mg/l 1000 باشد)، میزان هوای مورد نیاز جهت تصفیه فاضلاب افزایش یافته و در نتیجه هزینه­ های مربوط به بهره­ برداری نیز افزایش می ­یابد. همچنین غلظت زیا مواد آلی سبب تولید مقدار زیادی لجن می­ شود که هضم و دفع آن می­ تواند مشکلات بهره ­برداری زیادی را به همراه داشته باشد. با توجه به اینکه در فرایندهای بی ­هوازی (به دلیل تفاوت در نوع میکروبیولوژی و سینتیک تجزیه و جذب مواد آلی نسبت به فرایندهای هوازی) میزان لجن تولیدی حدود 30-20 برابر کمتر بوده و همچنین نیازی به هوادهی سیستم نمی­ باشد، لذا استفاده از این سیستم­ ها جهت تصفیه فاضلاب­ های دارای بار آلی زیاد نظیر صنایع غذایی، سبب ایجاد راندمان بالایی در تصفیه­ فاضلاب خواهد شد.

لازم به ذکر است که در فرایندهای بی­ هوازی تصفیه­ فاضلاب کامل نشده و فقط بار آلی ورودی تا حد بسیاری کاهش می­ یابد، بنابراین استفاده از فرایندهای هوازی متعاقب سیستم بی­ هوازی جهت رسیدن به استانداردهای مورد نظر پساب خروجی ضروری است. در جدول شماره (2) تعدادی از صنایع که جهت تصفیه­ فاضلاب از سیستم­های بی ­هوازی بهره گرفته­ اند نام برده شده اند.  

جدول (2): مثالهايي از انواع فاضلابهاي تصفيه شده بوسيله فرآيندهاي بي هوازي

تقطير الكل

شيرابه زمين دفن

آبجوسازي

كاغذ و خمير كاغذ

كارخانجات مواد شيميايي

داروسازي

پروسه كردن پنير و شير

كشتارگاه و بسته بندي گوشت

فاضلاب شهري

نوشيدنيهاي غير الكلي

پردازش مواد غذايي دريايي و ماهي

پروسه كردن شكر

محدوده وسيعي از فاضلاب شامل مواردي كه در جدول فوق گزارش شده است، در فرآيند هاي بي­ هوازي تصفيه مي­ شود. فرآيندهاي بي ­هوازي گزينه­ اي مناسب بويژه براي فاضلاب هايي با قدرت زياد و درجه حرارتهاي بالا مي­ باشد؛ اما جهت بهره ­برداری صحیح بایستی ملاحظاتی مانند کنترل جريانهاي بالقوه سمي، تغييرات جريان، غلظت­ هاي مواد غيرآلي و تغيير بارهاي فصلي را مد نظر قرار داد. از جمله موارد مهم در طراحی و بهره­ برداری از سیستم­ های بی ­هوازی شامل موارد ذیل می­ باشد:

الف)نسبت مواد آلي غيرمحلول: تركيب فاضلاب بر حسب نسبتهاي محلول و ذره­اي آن بر نوع راكتور بي­هوازي انتخاب شده و طراحي آن اثر مي­گذارد . فاضلابهايي با غلظت زياد جامدات در راكتورهاي رشد معلق بطور مناسب­تري نسبت به راكتورهاي رشد ثابت با جريان روبه بالا يا رو به پايين تصفيه شده است .

ب)قليائيت فاضلاب: در حضور مقدار زياد دي اكسيدكربن (معمولاً در محدوده 50-30درصد ) در گاز توليدي تصفيه بي­هوازي، معمولاً مقادير قليائيت در محدوده mg/l4000 -2000 بر حسب كربنات كلسيم مورد نياز است كه براي حفظ pH درحالت خنثي يا نزديك به حالت خنثي مي­باشد. مقدار قليائيت مورد نياز به ندرت در فاضلاب ورودي در دسترس است؛ اما ممكن است در بعضي موارد بوسيله تجزيه پروتئين و اسيدهاي آمينه توليد شود (مانند فاضلابهاي بسته­بندي گوشت). نياز به خريد مواد شيميايي براي كنترل pHمي تواند اثر مهمي بر اقتصادي بودن تصفيه بي­هوازي داشته باشد.

 

ج)مواد مغذي: با وجود اينكه فرآيندهاي بي­هوازي لجن كمتري توليد مي­كنند و در نتيجه فسفر و نيتروژن كمتري براي رشد جرم سلولي نياز دارند، خيلي از فاضلابهاي صنعتي فاقد مواد مغذي كافي مي باشد؛ بنابراين ممكن است اضافه نمودن نيتروژن و يا فسفر مورد نياز باشد .

د)زمان ماند جامدات: زمان ماند جامدات يك پارامتر بهره برداري و طراحي اصلي در تمام فرآيندهاي بي­هوازي است. بطور معمول براي عملكرد موثر تصفيه، مقادير SRTبزرگتر از 20 روز در فرآيندهاي بي­هوازي با دماي°C30 مورد نياز است كه در دماهاي پايين­تر، مقادير SRT خيلي بيشتر مي­باشد.

انواع فرایندهای بی­هوازی

فرایندهای بی­هوازی مانند فرایندهای تصفیه هوازی، در 2 گروه اصلی فرایندهای رشد ثابت و معلق قرار می­گیرند. در ادامه به برخی از پرکاربردترین این فرایندها اشاره شده است.

فرایندهای رشد معلق:

1)لايه لجن بي­هوازي با جریان رو به بالا (Up flow Anaerobic Sludge Blanket = UASB) 

كليات راكتور UASB در شكل شماره (1) توصيف شده است.

 watermarked bihavazi1

 

شكل شماره (1): نمودار كلي راكتور UASB و برخي از تغييرات آن: الف) فرآيند UASB اوليه ب) راكتور UASBبا تانك ته نشيني و برگشت لجن ج) راكتور UASBبا بستر داخلي براي رشد چسبيده فيلم ثابت كه در بالاي لايه لجن قرار دارد.

در این فرایند فاضلاب ورودي از كف راكتور UASBتوزيع مي­شود و از ميان لايه لجن بصورت جريان رو به بالا عبور مي­كند. پارامترهاي اصلي طراحي راكتور UASBسيستم توزيع جريان، ورودي، جداكننده جامدات از گاز و طراحي تخليه پساب خروجي است. تغييرات داده شده در طرح UASB اوليه شامل اضافه كردن يك تانك ته نشيني (شكل 1- الف) يا استفاده از مواد آكنده در بالاي راكتور مي باشد (شكل 1- ج). هر دو تغيير به منظور گرفتن بهتر جامدات در سيستم مي­باشد و از افت مقدار زياد جامدات در راكتورUASB جلوگيري مي­كند كه بدليل اختلال در فرآيند يا تغيير در دانسيته و مشخصات لايه لجن UASBمي­باشد. استفاده از سيستم بيروني گرفتن جامدات براي جلوگيري از كاهش زياد جرم سلولي سيستم توسط اسپيس (1996) به شدت توصيه شده است.

بررسی پساب خروجی از این سیستم نشانگر درصد بالایی از حذف COD ورودی (94%-80%) در صنایعی نظیر قند و شکر، فرآوری سیب­زمینی و شیر بوده است. با توجه به کارایی و راندمان مناسب این سیستم، مهندسین آب و فاضلاب بر پایه این فرایند، فرایندهای دیگری با جریان رو به بالا ابداع نموده­اند. از جمله این ابداعات می­توان به موارد ذیل اشاره نمود:

1-1) سیستم UAFB ( Up flow Anaerobic Fixed Bed) نوعی سیستم با بستر لجن بی­هوازی رو به بالا است که در آن به­جای گازگیر از مدیای ثابت جهت جلوگیری از فرار لجن استفاده می­­گردد.

2-1) UABR (Up flow Anaerobic Baffled Reactor) راکتوری بی­هوازی که در آن ردیف­هایی از بافل­ها قرار گرفته­اند تا باعث حرکت جریان فاضلاب از پایین بافل­ها باشند.

3-1) سیستم UAFBR(Up flow Anaerobic Fixed Bed Baffled Reactor) این سیستم­ها در واقع همان رآکتورهای UABR می­باشند که یک سوم حجم مخازن آن جهت افزایش راندمان با مدیا پر شده­است.

2)راكتور بافل­دار بي­هوازي .Anaerobic Baffled Reactor(ABR)

watermarked bihavazi2

 

 

شكل(2): تصاوير نمودار كلي فرآيندهاي لايه لجن الف) راكتور بافل دار بيهوازي ( ABR)ب) راكتور لايه متحرك بيهوازي (AMBR)

در فرآيند راكتور بافل­دار بي­هوازي مطابق با آنچه در شكل 2- الف نشان داده شده است، بافل­ها براي تنظيم جريان فاضلاب بصورت جر يان رو به بالا از ميان يكسري راكتورهاي لايه لجن مورد استفاده قرار مي­گيرند. لجن داخل راكتور بالا مي­آيد و همراه با توليد گاز و جريان به سمت بالا صعود مي­كند؛ اما داخل راكتور با سرعت كمي حركت مي­كند.

تغييرات متعددي در فرآيند ABR براي بهبود عملكرد داده شده است. اين تغييرات شامل:

1) تغييرات در طرح بافل

2 ) راكتورهاي تركيبي كه در آن يك ته­نشين­كننده براي به دام انداختن و برگشت جامدات مورد استفاده است.

3) قرارگرفتن بستر آكنده در بالاي هر محفظه براي گرفتن جامدات.

اگرچه لجن گرانوله براي فعاليت و بهره برداري فرآيند ABR ضرورتاً مورد توجه نمي­باشد؛ اما در فرآيند ABR مشاهده شده است. تعداد زيادي از مطالعات با فرآيند ABR در مقياس پايلوت و آزمايشگاهي براي محدوده وسيعي از فاضلاب و دماهاي مختلف به مقدار كم( °C 13) انجام گرفته است .خلاصه مفيدي از اين مطالعات شامل مقادير بارگذاري آلي، دما و درصد حذف COD توسط باربر و استاكي تهيه شده است. تعداد زيادي از اين مطالعات در زمان ماند هيدروليكي 6 تا 24 ساعت بهره برداري مي­شود. غلظت جامدات فرار راكتور از g/l 20-4 متغير است. مزاياي بيان شده براي فرآيند ABR شامل موارد زير است:

1- سادگي يا به عبارتي نداشتن مواد بستر آكنده، نداشتن روش خاصي براي جداسازي گاز، نداشتن قسمتهاي متحرك، نداشتن اختلاط مكانيكي و احتمال گرفتگي كم

2- امكان SRT طولاني همراه با زمان ماند هيدروليكي كم

3- عدم نياز به ويژگي خاص جرم سلولي

4- فاضلابهايي با تنوع گسترده اي از ويژگيهاي تركيبات تصفيه مي شود

5- بهره برداري مرحله اي براي بهبود سينتيك ها

6- مقاوم بودن نسبت به بارهاي بيش از حد

فرآيندهاي بي­هوازي رشد ثابت:

1) راكتور رشد ثابت بي­هوازي بستر انبساط يافته با جريان رو به بالا (Anaerobic expanded-bed reactor )

watermarked bihavazi3

شكل(3): راكتور تصفيه با رشد ثابت و جريان رو به بالا الف) راكتور بستر آكنده بيهوازي با جريان رو به بالا

ب)راكتور بيهوازي با بستر انبساط يافته ج) راكتور بي هوازي با بستر سيال

مواد بستر در فرآيند (AEBR) راكتور بي هوازي رشد ثابت بي هوازي بستر انبساط يافته با جريان رو به بالا (شكل3-ب) معمولاً ماسه سيليكا با قطرmm 5/0-2/0 و جرم مخصوص 65/2 است. براي بهره برداري با انبساط تقريباً 20 درصد بستر، از سرعت جريان رو به بالا m/h 2 استفاده مي­شود. مواد كوچكتر بستر، مساحت سطح بيشتري را بازاي هر واحد حجم فراهم مي­كند كه به لحاظ تئوري مساحت سطح ويژه بزرگتري را براي رشد بيولوژيكي ايجاد مي­كند .نسبت فضاي خالي بستر در هنگام انبساط 50 درصد و مساحت سطح ويژه در حدود m2/m3 1000 مي­باشد. در بهره­برداري بستر انبساط يافته با وجود چنين حجم فضاي كوچك و دانه­بندي ريز بستر، جلوگيري از گرفتگي لازم است .بدليل اينكه سيستم با بستر انبساط يافته، كاملاً سيال نيست، مقداري از جامدات به دام مي­افتد و تا حدودي تجزيه جامدات صورت مي گيرد. بيشتر كاربردهاي فرآيند تصفيه AEBR براي تصفيه فاضلاب شهري مي­باشد. اخيراً كولين و همكارا نش (1998) كاربرد فرآيند AEBR را براي تصفيه فاضلاب شهري در حرارتهاي پايين مورد بررسي قرار داده است .

2) راكتور بي­هوازي رشد ثابت با بستر سيال .Fluidized-bed reactor 

راكتور بي هوازي رشد ثابت با بستر سيال (FBR) از نظر طرح فيزيكي مشابه راكتور بستر انبساط يافته با جريان رو به بالا مي باشد( شكل 3-ج). اندازه دانه بندي بستر( 3/0 ميلي متر ماسه) مشابه راكتور با بستر انبساط يافته است؛ اما فرآيند FBRدر سرعت هاي جريان مايع رو به بالاي بيشتر حدود m/h 20 بهره برداري مي­شود و تقريباً 100 درصد انبساط بستر را فراهم مي كند. برگشت پساب خروجي براي فراهم كردن سرعت كافي رو به بالا مورد استفاده مي­باشد .عمق راكتور در محدوده بين 6-4 متر است. علاوه بر ماسه ساير مواد بستر كه براي استفاده در FBRمورد توجه قرار گرفته است؛ شامل سنگهاي دياتومه و رزين هاي آنيوني و كاتيوني و كربن فعال مي باشد. با وجود اينكه غلظت بيومس بيشتري در بسترخاكي دياتومه با خلل و فرج زياد تشكيل مي­شود، عملكرد بهتري نسبت به ماسه بدست نيامده است .محدوديت نفوذ به داخل بيومس در اطراف ساختار متخلخل بستر ممكن است توجيه كننده عدم بهبود بازده تصفيه باشد. كربن فعال در تعداد زيادي از فرآيندهاي FBR بي­هوازي براي تصفيه جريانهاي مواد زائد صنعتي و خطرناك مورد استفاده قرار گرفته است. قطر متوسط ذرات گرانوله كربن فعال 8/0-6/0 ميليمتر و سرعتهاي جريان رو به بالاي m/h24-20 مورد استفاده مي­باشد .محدوديت اصلي كربن فعال، هزينه زياد آن مي­باشد؛ اما استفاده از كربن فعال براي انواع خاص جريانهاي مواد زائد خطرناك و صنعتي ضروري است .به دام افتادن جامدات در FBRبي هوازي

بدليل اختلاط زياد و تشكيل بيوفيلم نازك، حداقل مي­باشد .با گير افتادن كمتر جامدات، اين فرآيند براي فاضلاب­هايي با COD عمدتاً محلول مناسب­تر مي­باشد .جامدات تخليه شده در خروجي كه ناشي از رها شدن بيوفيلم (اسلافينگ) است، با كنترل بيوفيلم موجود در راكتور به حداقل مي رسد .همزمان با تجمع بيومس بر روي مواد بستر FBR ، دانسيته خالص ذرات كاهش مي­يابد و ذرات به بالاي راكتور حركت مي­كند . حذف دوره اي اين جامدات مي تواند اسلافينگ بيوفيلم را كنترل كند و غلظت TSSخروجي را به حداقل برساند. ذرات حذف شده كه بصورت مكانيكي براي جدا شدن جرم ماسه پردازش می­شود به FBR برگشت داده مي­شود.

 جهت کسب اطلاعات بیشتر با کارشنان ما تماس بگیرید

از کارشناس بپرسید

آدرس

آدرس:
اصفهان ، سپاهان شهر ، بلوار غدير ، مجتمع اداري عقيق 4
تلفن:
68 55 3651 31 (98)+
   
52 93 3651 31 (98)+
فکس:
81 89 3651 31 (98)+
ایمیل:
این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید
Website:
www.absanco.com

 

جستجو

iranUnited Kingdom