تصفیه بیولوژیکی و روش های آن

آنچه در این مقاله می خوانید

تصفیه بیولوژیکی
⦁ فرآیندهای بیولوژیکی هوازی
روش های بی هوازی
- روش بی هوازی ABR و سپتیک تانک در تصفیه فاضلاب
- روش بی هوازی UASB در تصفیه فاضلاب (Up flow Anaerobic Sludge Blanket)

تصفیه بیولوژیکی

روش های بیولوژیکی : حذف آلاینده ها با استفاده از فرآینده های بیولوژیکی میسر می شود. روش های بیولوژیکی را می توان به دو دسته کلی تقسیم کرد :

⦁ فرآیندهای بیولوژیکی هوازی

از جمله روش های بیولوژیکی هوازی عبارتند از : لججن فعال – EAAS – IFAS – MBBR – FBBR – MBR

باکتریها ماده آلی را تجزیه می کنند و آن را به دی اکسید کربن تبدیل می کنند. اکسیژن در این فرآیند مورد استفاده قرار می گیرد. در این روشها از میکروارگانیسم های هوازی برای تصفیه فاضلاب استفاده می شود از جمله این فرآیندها می توان به انواع روشهای لجن فعال اشاره کرد.

کاربرد تصفیه فاضلاب به روش هوازی
با توجه به راندمان بالای حذف BOD موجود در فاضلاب و مقاومت بالای این روش در برابر تغییرات دمایی و محیطی، از روش های تصفیه فاضلاب هوازی بیشتر برای تصفیه خانه های بزرگ استفاده میشود. به عنوان مثال از جمله موارد استفاده این شیوه تصفیه فاضلاب عبارتند از:
⦁ تصفیه فاضلاب بهداشتی شهری
⦁ تصفیه فاضلاب صنعتی
⦁ تصفیه مراکز درمانی و بیمارستانی
⦁ تصفیه فاضلاب کشتارگاه ها
⦁ تصفیه فاضلاب کارخانجات تولید مواد غذایی، نساجی و داروسازی و ….

لجن فعال

لجن فعال متداول‌ترین فرآیند تصفیه بیولوژیکی است که در تصفیه خانه‌های کوچک و بزرگ استفاده می‌شود. در این روش، ابتدا فاضلاب وارد یک مخزن هوادهی می‌شود، که در آنجا اکسیژن به داخل آب تزریق می‌شود تا باکتری‌های آزاد شناور و سایر میکروارگانیسم‌ها را تغذیه کند. سپس این موجودات، مواد آلی را به جامدات بیولوژیکی تبدیل کرده و توده‌هایی به نام لخته (فلوک) را تشکیل می‌دهند. پس از آن لخته‌ها را می‌توان از طریق فرآیند ته‌نشینی از فاضلاب حذف کرد. عیب فرآیندهای لجن فعال این است که به فضای زیادی نیاز دارند و مقادیر زیادی لجن تولید می‌کنند. اما جنبه مثبت این روش این است که ساخت و نگهداری آنها در مقایسه با سایر روش‌ها ارزان است.

روش لجن فعال هوادهی گسترده (Extended Aeration Activated Sludge)

یکی از روش های تصفیه فاضلاب، بکار گیری فرایند های لجن فعال می باشد. فرایند های لجن فعال در طول تاریخ دستخوش تغییراتی بوده اند که یکی از این تغییرات بوجود آمدن سیستم تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال با هوادهی گسترده می باشد. فرایند لجن فعال با هوادهی گسترده تقریبا نزدیک به 100 سال است که مورد استقبال قرار گرفته و از دیگر فرایند های تصفیه فاضلاب کاربرد بیشتری داشته و دارد. به طور کلی در فرآیند تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال هوادهی گسترده جریان از نوع اختلاط کامل و یا نهرگونه است. مدت زمان ماند هیدرولیکی در فرایند لجن فعال به روش هوادهی گسترده(EAAS) نیز حدود 18 تا 36 ساعت میباشد. حجم لجن تولیدی در این فرآیند تصفیه فاضلاب در مقایسه با سایر فرآیندهای تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال کمتر می باشد. معمولا در سیستم های لجن فعال با هوادهی گسترده میزان لجن تولیدی برابر 2-1 درصد حجم فاضلاب ورودی به تصفیه خانه در نظر گرفته میشود. علاوه بر این لجن بدست آمده ا ز این روش تصفیه پایدار بوده و به خوبی آبگیری و خشک می گردد. همچنین زمان ماند هیدرولیکی بالا، تحمل این سیستم را نسبت به ایجاد شوک های ناشی از افزایش بار آلی، بیشتر کرده و عمل یکنواخت سازی نیز انجام می شود. در این فرآیند شرایط سن لجن حدو د 30-20 روز توصیه شده است. مزیت اصلی این سیستم عمدتاً بصورت پیش ساخته در مناطقی که دبی فاضلاب کم است مورد استفاده قرار می گیرد.

این روش دارای مزایای ذیل نسبت به سایر روش های لجن فعال بشرح زیر می باشد:

⦁ شوک پذیری بیشتر نسبت به بار آلی و هیدرولیکی ورودی

⦁ تولید لجن کمتر

⦁ تولید لجن تثبیت شده تری نسبت به لجن فعال متعارف

⦁ کیفیت بهتر پساب خروجی

⦁ طراحی و بهره برداری ساده و غیر پیچیده و راهبری و نگهداری آسانتر

⦁ مقاومت بیشتر نسبت به تغییرات کیفیت و کمیت فضلاب ورودی و مواد سمی

⦁ آبگیری و خشک کردن راحت تر لجن

جهت تماشای روند تصفیه فاضلاب با روش EAAS به آپارات ما مراجعه کنید

تصفیه فاضلاب به روش (IFAS Integrated Fixes Film Activated Sludge)

تصفیه فاضلاب به روش IFAS (Integrated Fixed film Activated Sludge) یکی از روش های بیولوژیکی بر پایه لجن فعال می باشد که در آن از روش رشد چسبیده نیز استفاده می شود. حوضچه ها و تصفیه خانه هایی که تصفیه IFAS را پیاده سازی می کنند، علاوه بر سیستم و تجهیزات هوادهی عمقی، از صفحات لاملا یا پکینگ مدیا ثابت یا معلق تشکیل شد اند که به صورت عمودی درون نصب می گردند. میکرو ارگانیسم های موجود در پساب ها بر روی این صفحات چسبیده و با تجزیه مواد آلی و اکسیژن موجود در آب به سرعت رشد پیدا نموده و روند حذف آلاینده ها افزایش پیدا خواهد کرد. پکینگ مدیاهای در نظر گرفته شده برای تصفیه فاضلاب به روش IFAS از جنس پلی اتیلن یا PP و پی وی سی بوده و وزن سبکی داشته و شرایط برای رشد زیست توده ها به خوبی در آنها فراهم میشود.
در حالت کلی IFAS شباهت زیادی با تصفیه فاضلاب به روش MBBR دارد و تنها تفاوت در نوع پکینگ مدیاهای مورد استفاده در آنها می باشد. در MBBR بیومس های کوچک در سراسر حوضچه پراکنده شده، اما در IFAS از صفحات عمودی ثابت یا معلق برای این منظور استفاده میشود.
روند تصفیه در IFAS شامل سه مرحله اصلی است:
تصفیه فیزیکی فاضلاب ورودی که همان حذف مواد جامد و معلق در پساب ها به کمک آشغالگیر دستی و مکانیکی است.
سپس پساب ها به منظور متعادل سازی وارد حوضچه های متعادلساز شده و با پمپ و دیگر تجهیزات کیفیت فاضلاب را در تمام بخش ها یکسان می کند. از اینجا وارد حوضچه هوادهی می شوند.
صفحات پکینگ مدیا که درون حوضچه های هوادهی قرار دارد و به کمک دیفیوزر ها هوادهی عمقی انجام می شود. در این مرحله اکسیژن مورد نیاز برای رشد و تکثیر میکروارگانیسم ها تامین شده و روی پکینگ مدیا به مرور توده ها ایجاد می گردد. قرار گرفتن این صفحات در بخش های مختلف حوضچه یا معلق بودن آنها باعث میشود تا مواد آلی تا حد بسیار زیادی توسط میکروارگانیسم ها تجزیه شده و کیفیت فاضلاب با روش IFAS بهبود پیدا کند.
پس از رشد زیاد میکروارگانیسم ها بخش هایی از این توده ها از روی پکینگ مدیا جدا می شود و چون وزن سنگینی دارند در کف حوضچه های ته نشینی قرار میگیرند. بخشی از این لجن های تولید شده در این حوضچه مجدد وارد حوضچه هوادهی و به عنوان لجن برگشتی استفاده شده و مابقی تخلیه می گردند.
در آخرین مرحله لازم است گندزدایی و کاهش مواد شیمیایی و سموم موجود در فاضلاب با تکنیک های تصفیه شیمیایی فاضلاب انجام گیرد.
مزایای استفاده از این روش عبارتند از:
⦁ افزایش ظرفیت سیستم تصفیه لجن فعال متداول در همان حجم با روش IFAS
⦁ کاهش میزان لجن تولیدی نسبت به سایر روش ها
⦁ راندمان بالا در تصفیه فاضلاب ها
⦁ سرعت و راندمان بالا در نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون
⦁ کاهش اندازه مخزن هوادهی و صرفه جویی در هزینه های راه اندازی تصفیه خانه
⦁ مقاومت بسیار بالای روش IFAS در برابر شوک های هیدورلیکی و آلی
⦁ قابلیت حذف ازت در مراحل تصفیه بدون نیاز به تجهیزات و مواد شیمیایی جانبی
⦁ طراحی آسان در کمترین زمان
⦁ توسعه آسان بدون نیاز به ایجاد تغییر در ساختار مخزن هوادهی

جهت تماشای روند تصفیه فاضلاب با روش IFAS به آپارات ما مراجعه کنید

روش رآکتور بیوفیلمی با بستر متحرک (Moving Bed Biofilm Reactor)

تصفیه فاضلاب به روش MBBR در واقع همان روش لجن فعال هوادهی گسترده می باشد که برای افزایش سطح تماس و به دنبال آن افزایش جمعیت میکروارگانیسم ها در حوض هوادهی که منجر به افزایش راندمان تصفیه فاضلاب و همچنین کاهش حجم و فضای اشغالی تصفیه خانه، داخل حوض هواهی از پکینگ مدیا استفاده می گردد تا روش لجن فعال به روش MBBR تغییر فاز دهد. روش تصفیه فاضلاب MBBR از انواع فرآیندهای رشد معلق از نوع چسبیده می باشد که درصدی از حوض هوادهی با توجه به طراحی سیستم با پکینگ مدیا پر می شود و میکروارگانیسم ها به راحتی می توانند بر روی این پکینگ های معلق رشد یابند و اکسیژن مورد نیاز خود را نیز از هواده های موجود در تصفیه خانه تامین می کنند تا تکثیر یابند و از طریق تغذیه از مواد آلی موجود در فاضلاب و واکنش بیولوژیکی این مواد را مصرف کنند و باعث تصفیه فاضلاب و کاهش BOD و نیترات و سایر آلاینده های موجود در فاضلاب گردند. ظرفیت سیستم تصفیه فاضلاب به روش MBBR به راحتی با تغییر میزان پکینگ مدیا در حوض هوادهی قابل تغییر است و این موضوع باعث می شود تا در طراحی بتوان با تغییر بر روی حجم هوادهی، میزان مدیا و ظرفیت تصفیه خانه به سادگی تعادل برقرار کرد.

ویژگی های پکیج تصفیه فاضلاب به روش MBBR عبارت اند از:

⦁ راندمان بسیار بالا در تصفیه فاضلاب بهداشتی و سایر فاضلاب های با بار آلودگی بالا

⦁ کاهش حجم مخزن هوادهی و به دنبال آن کاهش حجم پکیج تصفیه فاضلاب

⦁ شوک پذیری نسبت به تغییرات کمی و کیفی فاضلاب

⦁ کیفیت بسیار مناسب پساب خروجی از پکیج تصفیه فاضلاب

⦁ لجن دفعی کمتر به دلیل هضم مناسب لجن

⦁ کاهش مشکلات فرار لجن و همچنین عدم نیاز به برگشت لجن

⦁ بهره برداری بسیار ساده و عدم نیاز به اپراتور تمام وقت

جهت تماشای روند تصفیه فاضلاب با روش MBBR به آپارات ما مراجعه کنید

⦁ روش A2O برای تصفیه فاضلاب

فرآیند A2O در واقع ارتقا یافت همان فرآیند لجن فعال یا هوادهی گسترده می باشد که در آن برای حذف نیتروژن و فسفر دو واحد بی هوازی و آنوکسیک به آن اضافه شده است و برگشت لجن نیز از مخزن ته نشینی به واحد بی هوازی می باشد و از واحد هوادهی نیز یک لاین برگشت به آنوکسیک تانک خواهیم داشت.

حذف نیتروژن و فسفر در تصفیه فاضلاب زمانی اهمیت پیدا می کند که منبع پذیرنده پساب تصفیه شده دریا، اقیانوس، رودخانه، دریاچه و یا به بیان عام آبهای سطحی باشد چرا که با ورود ترکیبات حاوی نیتروژن و فسفر به آبهای سطحی که منبع تغذیه مناسبی برای جلبک ها و خزه ها هستند باعث رشد جلبک ها و خزه ها شده و این گیاهان آبزی با مصرف اکسیژن محلول در آب باعث کاهش اکسیژن محلول در آب و مرگ آبزیان خواهد شد.

در ضمن زمانی که منبع پذیرنده پساب تصفیه شده چاه جاذب باشد نیز حذف نیترات و فسفات اهمیت پیدا می کند چرا که با ورود این ترکیبات بر روی کیفیت آبهای زیرزمینی اثر گذاشته و باعث مسمومیت زا شدن آب و شیوع بیماری بر اثر مصرف آب می گردد. بر اثر بوجود آمدن این دو مشکل در آبهای زیر زمینی و آبهای سطحی، سازمان حفاظت محیط زیست محدوده استانداردی از غلظت این آلاینده ها در پساب تصفیه شده در نظر گرفته تا تخلیه پساب تصفیه شده تاثیرات منفی در منابع پذیرنده نگذارد. زمان ماند فاضلاب در رآکتور بی هوازی حداکثر 4 ساعت و در ناحیه آنوکسیک حداکثر دو ساعت می باشد.

⦁ مزایای تصفیه فاضلاب به روش A2O:

⦁ حذف همزمان نیتروژن و فسفر علاوه بر حذف BOD و COD و سایر آلاینده های فاضلاب

⦁ مصرف انرژی بسیار پایین (چرا که در ناحیه آنوکسیک و بی هوازی هیچ انرژی مصرف نمی شود).

⦁ بهره برداری آسان در مقایسه با سیستم های تصفیه فاضلاب پیشرفته

⦁ راندمان بسیار بالا در تصفیه فاضلاب بهداشتی

⦁ قابلیت حذف ناحیه بی هوازی و آنوکسیک و تبدیل به فرآیند لجن فعال در فصولی که به آب برای کشاورزی نیاز است.

⦁ تولید لجن تثبیت شده بدون نیاز به تصفیه و تغلیظ لجن

⦁ کاربرد سیستم تصفیه فاضلاب به روش A2O :

⦁ هتل ها و رستوران های کوهستانی که فاضلاب خود را در رودخانه ها تخلیه می کنند.

⦁ نیروگاه هایی که معمولا در کنار رودخانه ها احداث می شوند و پساب خود را نیز به رودخانه تخلیه می کنند.

⦁ مجتمع های تفریحی و پلاژ های که در ساحل قرار دارند و پساب خود را به دریا تخلیه می کنند.

⦁ در مناطقی که پساب خود را به چاه تخلیه می کنند و باعث آلوده شدن سفره آب های زیر زمینی می شوند.

⦁ و هر مکان دیگری که قصد تخلیه پساب خود را به چاه جاذب و آب های سطحی داشته باشد.

جهت تماشای روند تصفیه فاضلاب با روش A2O به آپارات ما مراجعه کنید

روش های بی هوازی

فرآیند های که در غیاب اکسیژن محلول توسط میکروارگانیسم ها اتفاق می افتد فرآیند های بی هوازی می گویند .

در این روش ها تبدیل زایدات آلی به گاز متان رخ می دهد که در غیاب اکسیژن فرآیند ها صورت می گیرد . تبدیل اسید های آلی فاضلاب به گاز متان انرژی تولید می کند بنابراین سرعت رشد پایین و سنتز ارگانیزم ها نیز کم است . هم سرعت سینیتیکی حذف و هم تولید لجن بسیار پایین تر از لجن فعال است . در تصفیه اکثر مواد جامد موجود در فاضلاب حذف می کند اما بعضی از مواد مغذی حل شده مثل نیتروژن و فسفر ممکن است باقی بماند . از جمله روش های بیولوژیکی بی هوازی می توان به : سپتیک تانک – ABR – UABR – UASB اشاره کرد .

روش بی هوازی ABR و سپتیک تانک در تصفیه فاضلاب

مجموعه ای از فرآیند های تصفیه فاضلاب بیولوژیکی است که طی آن میکروارگانیسم ها در اثر عدم وجود اکسیژن، مواد تجزیه پذیر را تجزیه می کنند. باکتری ها برای ادامه ی حیات خود نیاز به اکسیژن و غذا دارند. در محفظه هایی که هوا وجود ندارد باکتری ها اکسیژن مورد نیاز خود را از تجزیه برخی مواد آلی و معدنی موجود در فاضلاب می گیرند که در نتیجه مواد آلی پایدار به نمک های معدنی پایدار تجزیه و گازهایی مانند هیدروژن سولفید (H2S)، متان (CH4)، کربن دی اکسید (CO2) و گاز N2 تولید می شود.
از گاز متان تولید شده می توان به عنوان یک منبع انرژی پاک استفاده کرد و به طور کلی تجزیه بی هوازی نسبت به تجزیه هوازی بسیار مقرون به صرفه تر می باشد بنابراین در راکتورهای ABR از تجزیه ی بی هوازی جهت تصفیه فاضلاب ها استفاده می شود.

مزایای راکتورهای بافل‌دار بی ‌هوازی ABR و سپتیک تانک

ساخت	بیومس	عملکرد
طراحی ساده بدون قطعات متحرک بدون ترکیب مکانیکی بدون نیاز به انرژی الکتریکی هزینه پایین در اجرا، نصب و.. طول عمر بالا نیاز به فضای کم (می تواند به صورت دفنی هم کار شود) میزان گرقتگی و انسداد پایین	زمان ماند بالای جامدات در راکتور(SRT) بدون نیاز به جداسازی گازهای تولیدی حفظ بیومس بدون نیاز به مدیا و بخش ته‌نشینی	میزان تولید لجن به مقدار کم (لجن تثبیت شده) کاهش شدید BOD مقاومت در برابر بارهای آلی و شوک هیدرولیک زمان ماند هیدرولیکی پایین (HRT) محافظ در برابر مواد سمی وارد شده در راکتور

روش بی هوازی UASB در تصفیه فاضلاب (Up flow Anaerobic Sludge Blanket)

در روش تصفیه فاضلاب با راکتور بی هوازی UASB به اکسیژن محلول نیاز ندارد بلکه حضور اکسیژن آزاد و محلول برای فعالیت آنها زیان آور است. این باکتریها با تبدیل موادآلی و آلوده کننده فاضلاب به گازمتان که قابل مصرف در تولید انرژی است ، نه تنها به انرژی برای فعالیت های خود در تصفیه فاضلاب نیاز ندارد بلکه با تولید متان قادر به تولید مقادیر قابل توجهی انرژی نیز هستند.

در تکنولوژی UASB با بکارگیری یک روش بی هوازی با جریان رو به بالا در یک بستر لجن که در یک مخزن منشوری یا قیفی شکل قرار گرفته، نرخ جداسازی سرعت داده شده است. ترکیبی از سلول های میکروبی و فاضلاب از پایین راکتور وارد مخزن می شود و ضمن حرکت رو به بالا، سرعت آنها کاهش می یابد تا جاییکه لخته هایی از سلول ثابت و ساکن می شوند.

این لخته ها تشکیل یک بستر کیک مانند لجن داده و به طور موثری ذرات کلوئیدی و دیگر ذرات ریز را فیلتر می نمایند. هنگامی که لخته ها سنگین و بزرگ می شوند، در قسمت پایینی مخزن ته نشین می شوند. گاز متان تولید شده در روش بی هوازی منبع مفیدی برای تامین انرژی محسوب می شود. لجن بی هوازی تولید شده می تواند به مدت یکسال یا بیشتر حفظ شده و دوباره مورد استفاده قرار گیرد.
سیستم تصفیه بی هوازی فاضلاب UASB یا راکتورهای بی هوازی با جریان رو به بالا سیستمی بی هوازی و مطمئن برای تصفیه فاضلاب های صنعتی با میزان بار آلی بالا است.

این سیستم قادر به حذف مواد آلی تا راندمان 80% بوده و فاضلابی مناسب جهت ورود به سیستم های هوازی را مهیا می سازد. در ضمن به دلیل عدم نیاز به اکسیژن دارای هزینه بهره برداری اندک است اما باید توجه داشت که به دلیل حساس بودن میکروارگانیسم های بی هوازی شرایط فاضلاب ورودی باید نسبتا پایدار و یکنواخت باشد.

مزایای سیستم بی هوازی UASB در تصفیه فاضلاب
⦁ راندمان بالا در حذف BOD و COD
⦁ راندمان بالا در استحصال گازهای متان و غیره
⦁ سطح اشغال شده پایین نسبت به روش های مشابه
⦁ امکان جمع آوری مناسب گازهای تولیدی و جلوگیری از انتشار بو

معایب سیستم UASB بی هوازی تصفیه فاضلاب
⦁ حساس بودن راهبری
⦁ حساسیت بیشتر نسبت به شوک های بار آلی و دما در مقایسه با سیستم تصفیه هوازی
⦁ کیفیت پساب خروجی از فرآیند تصفیه بی هوازی، عموما فاقد استانداردهای لازم برای تخلیه در آب های سطحی

کاربرد فرآیند بی هوازی UASB
⦁ تصفیه فاضلاب صنعتی صنایع نساجی
⦁ تصفیه فاضلاب صنایع چوب و کاغذسازی
⦁ تصفیه فاضلاب صنایع غذایی و نوشیدنی
⦁ تصفیه فاضلاب صنایع تولید و تخمیر الکل