68 55 3651 31 98+ :شماره تماس       iranUnited Kingdom

فرایندهای تصفیه بیولوژیکی

اهداف تصفیه فاضلاب و فرآیندهای تصفیه بیولوژیکی

از اصلی ترین اهداف تصفیه بیولوژیکی فاضلاب خانگی می توان به چهار مورد اشاره کرد:

1. تبدیل ترکیبات محلول و ذرات معلق قابل تجزیه بیولوژیکی به محصولات نهایی

2. به دام انداختن ذرات کلوئیدی و غیر قابل ته نشین شدن در لخته بیولوژیکی

3. تبدیل یا حذف نوترینت ها مانند نیتروژن و فسفر

4. در برخی موارد حذف ترکیبات آلی مقاوم خاص

یکی از اهداف تصفیه فاضلاب های صنعتی حذف و یا کاهش غلظت ترکیبات آلی یا غیر آلی است، چون برخی از ترکیبات موجود در این فاضلاب ها برای میکروارگانیسم ها سمی هستند و علاوه بر این علت حذف نوترینت ها به ویژه نیتروژن و فسفر رشد گیاهان آبزی می باشد.

فرآیندهای اصلی تصفیه بیولوژیکی فاضلاب را با توجه به کارکردهای متابولیک آنها می توان به فرآیندهای هوازی، فرآیندهای بی­ هوازی، فرآیندهای انوکسیک(غیر هوازی)، فرآیندهای اختیاری و فرآیندهای ترکیبی طبقه بندی نمود. همچنین فرآیند های اصلی مورد استفاده برای تصفیه فاضلاب را نیز می­توان به فرآیندهای رشد معلق، رشد چسبیده و یا فرآیندهای مرکب از این دو طبقه بندی نمود.

تعاریف اصطلاحات متداول در فرآیندهای تصفیه بیولوژیکی

1.فرآیند هوازی:

فرآیند تصفیه بیولوژیکی در حضور اکسیژن.

2.فرآیند بی­هوازی:

فرآیند تصفیه بیولوژیکی در غیاب اکسیژن.

3.فرآیند انوکسیک:

فرآیندی که در آن نیترات در غیاب اکسیژن به طور بیولوژیکی به گاز نیتروزن تبدیل می­ شود و همچنین این فرآیند به دنیتریفیکاسیون معروف است.

4.فرآیندهای اختیاری:

ارگانیزم ها در این فرآیند می توانند در حضور یا غیاب اکسیژن ملکولی فعالیت های مربوط به تصفیه بیولوژیکی را انجام دهند.

5. فرآیند های ترکیبی:

این فرآیندها ترکیب مختلفی از فرآیندهای هوازی، انوکسیک و بی­هوازی می باشند که برای دستیابی به اهداف ویژه تصفیه با هم به کار برده می شوند.

6. فرآیند رشد معلق:

در این فرآیند میکروارگانیزم های مسوول تبدیل مواد آلی و دیگر مواد موجود در فاضلاب به گازها و سوسپانسیون مایع، با انجام اختلاط مناسب در مخزن تصفیه به صورت معلق نگه داشته می شوند. فرآیند رشد معلق در بسیاری از موارد در غلظت مناسب اکسیژن بهره برداری می شود (هوازی) ولی در مواردی نظیر فاضلاب های صنعتی با غلظت های بالای مواد آلی یا لجن های آلی از واکنش های بی هوازی (نه بدون اکسیژن) رشد معلق استفاده می شود. فرآیند لجن فعال یکی از متداول ترین فرآیندهای رشد معلق مورد استفاده در تصفیه فاضلاب شهری می­ باشد. لجن فعال به یک جرم فعال میکروبی با قابلیت تجزیه مواد در شرایط هوازی گویند که عمل تصفیه را انجام می­ دهد.

7. فرآیند رشد چسبیده:

در این فرآیند میگروارگانیزم هایی که مواد آلی و دیگر مواد موجود در فاضلاب را به گازها و بافت سلولی تبدیل می­ کنند به برخی بستر های خنثی می چسبند. این فرآیند، فرآیند فیلم ثابت نیز نامیده می شود. از جمله مواد مورد استفاده در این بستر ها می­ توان به سنگ، شن، ماسه، تکه های چوب، طیف گسترده ای ازپلاستیک ها و دیگر مواد مصنوعی اشاره نمود. این فرآیند نیز مانند فرآیند رشد معلق هم به صورت هوازی و هم به صورت بی ­هوازی بهره برداری می­ شود. متداول ترین فرآیند هوازی مورد استفاده در رشد چسبیده، صافی چکنده است که در آن فاضلاب از بالا وارد شده و از طریق لوله هایی بر روی بستر پخش می­ شود. فاضلاب ورودی بر روی بستر پخش شده همانند یک مایع غیر یکنواخت از میان این لایه چسبیده عبور می کند. لایه بیولوژیکی از سطح بستر کنده شده و برای جداسازی فاز مایع از جامد به زلال سازی نیاز دارد تا پسابی با غلظت قابل قبول مواد معلق ایجاد شود.

شرایط محیطی:

شرایط محیطی مانند دما و pH اثرات مهمی بر بقا و رشد میکرو ارگانیزم ها دارد. باکتری ها بر حسب گستره دمایی که در آن بهترین کارکرد را دارند به انواع سرمادوست، میانه دوست و گرما دوست طبقه بندی می­ شوند.pH  محیط یک عامل کلیدی در رشد میکروارگانیز ها است. اکثر باکتری ها نمی توانند pH بالاتر از 9/5 و کمتر از 1/4 را تحمل کنند. به طور کلی pH بهینه برای رشد باکتری ها بین 7/5-6/5 می باشد.

شناسایی و طبقه بندی میکروارگانیزم ها:

در گذشته روش های شناسایی باکتری ها مبتنی بر خصوصیات فیزیکی و متابولیکی آن ها بود اما امروزه با استفاده از ابزار های پیشرفته زیست شناسی ملکولی، شناسایی باکتری ها بر اساس اطلاعات ژنتیکی سلولی انجام می­ شود. گونه هایی که دارای یک یا چند ویژگی مشترک باشند در یک گروه طبقه بندی شده و جنس نامیده می ­شوند.

منابع کربن و انرژی برای رشد میکروبی:

هرموجود زنده برای تولید مثل و عملکرد مناسب نیاز به انرژی و کربن و همچنین عناصر معدنی مثل نیتروژن، فسفر، گوگرد، پتاسیم، کلسیم و منیزیم برای سنتز مواد سلولی جدید دارد.

منابع کربن:

میکروارگانیزم ها کربن مورد نیاز خود را یا از مواد آلی و یا از دی اکسید کربن تامین می کنند. ارگانیزم های هتروتروف از کربن آلی برای تولید بافت سلولی استفاده نموده و میکروارگانیزم هایی که از دی اکسید کربن استفاده میکنند را اتوتروف گویند. تبدیل دی اکسید کربن به ترکیبات کربنه بافت سلولی به یک فرآیند احیا نیاز دارد که خود نیازمند انرژی است. بنابراین ارگانیزم های اتوتروف در مقایسه با ارگانیزم های هتروتروف باید بیشتر انرژی خود را صرف سنتز کرده که منجر به کاهش سرعت رشد و تولید بافت سلولی کم تر می شود.

منابع انرژی:

انرژی مورد نیاز برای سنتز سلول یا از نور خورشید و یا از واکنش اکسیداسیون شیمیایی تامین می شود. ارگانیزم هایی که از نور برای تامین انرژی استفاده می کنند را فتوتروف و آنهایی که از واکنش های شیمیایی برای تامین انرژی استفاده میکنند را شیمیوتروف گویند.

انواع فرآیندهای­ لجن فعال

1.جریان قالبی:

این جریان بیشترین کاربرد در تصفیه فاضلاب را داراست. این فرآیند را لجن فعال متعارف نیز می ­نامند. در این فرآیند همانند فرآیند اختلاط کامل قبل از مخزن هوادهی از یک واحد ته­ نشینی اولیه استفاده می­ کنند. در مخزن هوادهی دیوار هایی تعبیه می­ شود که به کمک آنها مخزن هوادهی به صورت یک کانال با عرض کم و طول زیاد در می ­آید. پس به همین دلیل جریان در مخزن هوادهی از اختلاط کامل به قالبی تبدیل می­ شود. مزیت این روش مصرف انرژی کم و هزینه کمتر در جهت تامین تجهیزات به دلیل عدم نیاز به تاسیسات در جهت اختلاط کامل مخزن هوادهی می ­باشد.

2.سیستم اختلاط کامل:

این سیستم از نوع اختلاط کامل با جریان مداوم است. تفاوت عمده این سیستم با سیستم متعارف این است که رژیم هیدرولیکی اختلاط کامل می­ باشد و غلظت میکروارگانیزم ها در تمام نقاط حوض هوادهی یکسان است. به همین دلیل قابلیت تحمل نوسان و شوک در این سیستم بیشتر می­ باشد.

3.سیستم هوادهی تدریجی:

این سیستم مشابه سیستم متعارف برای تصفیه خانه های فاضلاب می­ باشد با این تفاوت که هوای داده شده بر حسب ضرورت در طول حوض هوادهی متغیر است. به این ترتیب میزان هوادهی در ابتدای حوض بیشتر از انتهای حوض است و در نتیجه امکان ایجاد شرایط بی هوازی در ابتدای حوض کمتر است.

4.سیستم تغذیه مرحله ای:

این سیستم هم مشابه سیستم متعارف است با این تفاوت که فاضلاب ورودی از چند نقطه وارد حوض هوادهی می­ شود پس قابلیت تحمل شوک سیستم افزایش می­ یابد.

5.سیستم هوادهی اصلاحی:

این سیستم مانند سیستم متعارف از نوع نهرگونه است ولی زمان هیدرولیکی آن نسبت به سایر سیستم ها کمتر ونسبتF/M   آن بزرگتر انتخاب شده است و در نتیجه راندمان حذف BOD در این سیستم نسبت به سایر سیستم لجن فعال کمتر است.

6.سیستم تثبیت تماسی:

نام دیگر این سیستم، سیستم هوادهی لجن برگشتی می­ باشد. قبل از ورود لجن برگشتی به حوض هوادهی آن را در یک حوض هوادهی دیگری به طور جداگانه هوادهی می ­کنند.

7.سیستم هوادهی ممتد:

مدل جریان فاضلاب در هوادهی ممتد به صورت جریان قالبی بوده و از هواده مکانیکی برای سیستم هوادهی آن می­ توان استفاده کرد. این حالت از هوادهی برای اجتماعات کوچک کاربرد دارد و در مقابل بارگذاری ناگهانی انعطاف پذیر است.

ملاحظات طراحی فرآیندهای بیولوژیکی

در راکتور اختلاط کامل، از SRT  به عنوان پارامتر اصلی موثر بر کارایی تصفیه و عملکرد فرآیند لجن فعال استفاده شده است. علاوه بر این، دو پارامتر مهم دیگر نیز وجود دارند که شامل نسبت غذا به میکروارگانیزم و میزان بارگذاری آلی می ­باشد. نسبت غذا به میکروارگانیزم به عنوان میزان BOD  و COD وارد شده بر واحد حجم مایع مخلوط تعریف می­ شود. SRT min حداقل زمان ماند جامدات را نشان می­ دهد. برای مدل سازی می ­توان از اشکال مختلف لجن فعال استفاده نمود. ویژگی بارز سیستم باز چرخش لجن این است که رژیم هیدولیکی راکتور از نوع جریان پیستونی می­ باشد. در مدل جریان پیسونی همه ذرات ورودی به راکتور به مدت مساوی در راکتور باقی می ­ماند. کارایی سیستم بازچرخش لجن در تثبیت زائدات محلول بیشتر از سیستم اختلاط کامل با برگشت لجن فعال است.

فرآیند لجن فعال

در تصفیه بیولوژیکی فاضلاب چندین فرآیند وجود دارد که شامل فرآیند رشد معلق، فرآیند رشد چسبیده هوازی، بی­ هوازی وترکیبی می­ باشد. فرآیند رشد معلق به منظور حذف BOD ونیتریفیکاسیون و همچنین جهت حذف نیتروژن و فسفر به کار برده می شود. فرآیند لجن فعال به طور معمول برای تصفیه بیولوژیکی فاضلاب شهری و صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. هوادهی باعث تسریع فرآیند اکسیداسیون مواد آلی و کاهش فساد پذیری می­ شود. منظور از لجن فعال، جرم میکروبی فعال با قابلیت تثبیت هوازی مواد آلی موجود در فاضلاب می ­باشد. اجزای اصلی فرآیند تصفیه لجن فعال شامل

1.راکتور هوادهی

2.جداسازی جامدات از طریق حوضچه ته نشینی

3.سیستم برگشت جامدات می باشد. 

بیشتر واحدهای لجن فعال فاضلاب خروجی از حوضچه ته نشینی اولیه را دریافت می­ کنند. ته نشینی اولیه بیشترین بازدهی را در حذف جامدات قابل ته نشینی دارد، در حالی که فرآیند های بیولوژیکی برای حذف مواد آلی محلول، کلوئیدی و معلق، نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون بیولوژیکی و حذف بیولوژیکی فسفر ضروری هستند. در مناطقی از جهان با آب و هوای گرم اغلب از تصفیه اولیه به دلیل مشکلات بوی منتشر شده از حوضچه های ته نشینی اولیه ولجن اولیه صرف نظر می­شود. با گذر زمان و پیدایش مفهوم لجن فعال دلایلی برای ارائه طرح های مختلف از این سیستم ارائه شده است که شامل این موارد می­ باشد:

1. ابتکار های مهندسی در پاسخ به نیاز های دست یابی به کیفیت بالاتر پساب خروجی در واحد های تصفیه خانه های فاضلاب

2. پیشرفت های فنی در تجهیزات وکنترل فرآیند

3. افزایش دانش در مورد فرآیند میکروبی

4. نیاز مستمر به کاهش هزینه های سرمایه گذاری و بهره برداری برای شهرداری ها و صنایع.

فرآیند لجن فعال علاوه بر حذف مواد آلی و نیتریفیکاسیون، به حذف بیولوژیکی نیتروژن یا فسفر نیز می­ پردازد. در این فرآیند تعدادی راکتور به طور سری و تحت شرایط هوازی و بی­ هوازی و انوکسیک استفاده می­ شود و ممکن است درآن ها از پمپ های بازچرخش داخلی استفاده شود. با ورود فاضلاب صنعتی به فاضلاب خانگی، استفاده از فرآیند جریان پیستونی به دلیل اثرات سمی با مشکل مواجه می­ شود. بنابراین راکتور اختلاط کامل توسعه داده شد، چون حجم بزرگتر امکان رقیق سازی بیشتر را فراهم می ­کند. به دلیل استاندارد آمونیاک که به مقدار زیادی سخت گیرانه شده است فرآیندهای یک مرحله ای لجن فعال اختلاط کامل CMAS)) در اروپا مورد استقبال قرار نگرفته است. در مواردی برای نیتریفیکاسیون از سیستم دو مرحله ای استفاده می­شود که مرحله اول برای حذف BOD و مرحله دوم برای نیتریفیکاسیون طراحی می­ گردد. راکتور ناپیوسته متوالی (SBR)  برای جوامع کوچک تر و صنایع دارای جریان فاضلاب متناوب استفاده می­ شود که این راکتور از نوع پر و خالی شونده می­ باشد و همچنین از نوع اختلاط کامل بوده که تمام فرآیند لجن فعال در آن رخ می­ دهد و مایع مخلوط شده در تمام مراحل راکتور باقی می ­ماند و در نتیجه نیاز به حوضچه ته نشینی برطرف می­ گردد. الگوی اختلاط کامل و جریان پیستونی تفاوت زیادی باهم دارند. در فرآیند اختلاط کامل غلظت اجزای موجود در مایع مخلوط، مواد محلول و جامدات معلق کلوئیدی در همه نقاط داخل حوضچه هوادهی یکسان است. فرآیند جریان پیستونی دارای حوضچه های هوادهی بلند و باریک است به طوری که غلظت مواد محلول، جامدات معلق ، ذرات کلوئیدی و طول راکتور متفاوت می­ باشد. لازم به ذکر است که جریان پیستونی به صورت حقیقی وجود ندارد و با توجه به جانمایی راکتور و کینتیک واکنش ها، جریان پیستونی می ­تواند به صورت تعداد راکتور اختلاط کامل نصب شده به صورت سری نشان داده ­شود. برای نیتریفیکاسیون استفاده از یک راکتور هوازی مرحله ای در مقایسه با فرآیند CMAS باعث استفاده موثر تر از کل حجم راکتور می­ شود. امروزه به علت پیشرفت در طراحی غشاها به ویژه در زمینه تصفیه آب، فن آوری غشایی کاربردهای زیادی برای افزایش جداسازی جامدات به منظور استفاده مجدد آب و اخیرا برای استفاده در راکتور های رشد معلق در تصفیه فاضلاب پیدا کرده است. طراحی فرآیند لجن فعال نیازمند تعیین 1. حجم حوضچه هوادهی 2. مقدار لجن تولیدی 3. مقدار اکسیژن مورد نیاز 4. غلظت اجزای موجود در پساب می­ باشد. مهم ترین مرحله در طراحی درست یک فرآیند لجن فعال،شناسایی و تعیین مشخصات فاضلاب می­ باشد. اجزای مهم فاضلاب در طراحی فرآیند لجن فعال شامل

1.مواد کربنه

2. ترکیبات نیتروژن دار

3. ترکیبات فسفر دار

4. جامدات معلق کل و فرار

5. قلیاییت هستند. 

 

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