فرآیندهای تصفیه فاضلاب صنعتی
تصفیه فاضلاب صنعتی
در یک تصفیهخانهی فاضلاب صنعتی، همانند یک تصفیهخانهی فاضلاب بهداشتی تصفیهی ثانویه به دنبال مراحل مقدماتی و اولیه صورت میگیرد. معمولاً مراحل مقدماتی و اولیهی تصفیه فاضلاب صنعتی قادر به تولید پساب خروجی تصفیهشدهای که بتواند از مجوزهای تخلیه برخوردار باشد نیست زیرا هدف اصلی آنها جداسازی آلایندههای شناور و قابل ته شنینی است. میتوان انتظار داشت که آلایندههای محلول و کلوئیدی از مراحل فرآیندهای اولیه و مقدماتی عبور کنند زیرا دارای ماهیت آلی بوده و قابلتجزیه بیولوژیکی هستند. ازاینرو، فاضلابهای تصفیهشدهی اولیه به تصفیه بیشتر مثل تصفیهی ثانویه نیاز دارند که اغلب یک نوع تصفیهی بیولوژیکی است. هرچند، برخلاف فاضلاب خانگی در اینجا لازم نیست فرآیندهای بیولوژیکی همیشه هوازی باشند و نیازی هم نیست که تثبیت کامل را در یک مرحله انجام دهند.
در تصفیهی فاضلاب صنعتی، فرآیندهای بیولوژیکی را میتوان برای تثبیت جزئی یا تقریباً کامل مواد قابلتجزیهی بیولوژیکی به کاربرد. نمونههای زیادی از فرآیندهای بیهوازی وجود دارند که زمینهی تثبیت جزئی قبل از تصفیهی کامل با فرآیند هوازی را فراهم میسازند. همچنین نمونههای زیادی وجود دارد که فقط از تصفیهی بیولوژیکی هوازی استفاده میکنند. دلیل تصفیهی چندمرحلهای، وجود مقدار زیاد مواد آلی در بسیاری از فاضلابهای صنعتی هست. این سطوح بالای مواد آلی، میتواند تصفیه هوازی را ازنظر فنی و اقتصادی با مشکل مواجه نماید. درنتیجه، فرآیندهای بیهوازی را میتوان برای کاهش دادن شدت مواد آلی فاضلاب قبل از تصفیهی هوازی بکار برد. این مسئله در تضاد با تصفیهخانه فاضلاب خانگی است چراکه در آنجا فرآیند بیهوازی معمولابرای هضم لجن آلی تولیدشده در طی فرآیندهای اولیه و ثانویه به کار میرود اما بهندرت پیش میآید که برای تصفیهی جریان مایع هم مورداستفاده قرار میگیرد.
انواع راکتور در فرآیندهای تصفیه فاضلاب صنعتی
در استفاده از فرآیندهای تصفیه فاضلاب صنعتی باید به این نکته توجه نمود که با توجه به اینکه تولید فاضلاب در یک روز کاری بهطور پیوسته صورت میگیرد، درمجموع فرض بر آن است که طراحی راکتورهای با جریان پیوسته بهگونهای خواهد بود که قادر باشد اینگونه جریانهای دائمی را کنترل نماید. درواقع بسیاری از راکتورهای بیولوژیکی در تصفیهخانههای فاضلاب صنعتی از نوع جریان پیوسته هستند. هرچند تعداد قابلملاحظهای وجود دارند که راکتورهای جریان پیوسته نبوده و راکتورهای منقطع میباشند. انتخاب نوع راکتورها به الگوی جریان فاضلاب و فرآیند بیولوژیکی انتخابشده و ویژگیهای این فرآیند بستگی دارد. الگوی جریان فاضلاب یک مسئله مهم و خاص است زیرا فاضلاب بهندرت با میزان جریان یکسان در طی یک روز کاری تخلیه شود.
سه نوع راکتور وجود دارد که عمدتاً در تصفیهی فاضلاب صنعتی کاربرد دارند. دو نوع از این راکتورها دارای جریان پیوسته هستند. راکتور جریان پیوستهی مخلوط (CFSTR)، راکتور جریان نهرگونه و نوع سوم راکتور منقطع هست. (CFSTR)، عمل اختلاط را در راکتور کامل میکند. این کار دو ویژگی مهم به راکتور میبخشد. آلایندههای ورودی به داخل راکتور، رقیقشده و غلظت آنها به غلظت MLSS میرسد، ضمن اینکه غلظت آلایندهها در پساب خروجی راکتور نیز مشابه غلظتهای موجود در MLSS میشود. در راکتورهای نهرگونه چگونگی کاهش غلظت آلایندهها مستقیماً به طول راکتور بستگی دارد. این بدان معنی است که تأمین سیستمهای پشتیبانی از قبیل سیستم هوادهی در داخل راکتور باید یکدست باشد که ازاینجهت نسبتاً ساده است.
درهرحال مشکلی که در مورد این وضعیت وجود دارد این است که اکثر IWTP ها ورودیهای متفاوت دریافت میکنند و این تغییرات میتوانند نسبتاً سریع رخ دهد. ازآنجاییکه پساب خروجی تصفیهشده باید همواره از مجوزهای تخلیه برخوردار باشد، لذا این فرایند باید برای ماکزیمم میزان بارگذاری طراحی گردد. در اکثر موارد این حالت یکی از شرایط برای رسیدن به پایداری بهمنظور طراحی فرآیند بوده و به همین دلیل تغییرات باید نسبتاً کند باشد. بسط این موضوع، نیازمند داشتن زمانهای ماند هیدرولیکی نسبتاً طولانی و ازاینرو راکتورهای با حجم بزرگ است. ساختار واحد CFSRT بهطورمعمول دایرهای یا مربعی بوده و مدلهای مختلف این فرایند با داشتن اختلاط کامل شامل هوادهی با اختلاط کامل و هوادهی ممتد هست.
فرآیندهای تصفیه فاضلاب صنعتی
فرآیند رشد معلق و رشد پیوسته
اجتماع میکروبی در راکتورها که در قسمت بالا توضیح داده شد میتواند به شکل رشد معلق یا چسبیده باشد. راکتورها اغلب دارای یکی از دو حالت هستند، اما گاهی اوقات میتوانند ترکیبی از دو حالت رشد بیولوژیکی را داشته باشند. در سیستمهای رشد معلق، جرم میکروبی بهصورت لختههایی به نام فلوک در مایع مخلوط راکتور معلق است. این فلوک ها همراه باهم زدن از طریق میکسرهای مکانیکی یا تزریق گاز، به حالت معلق نگهداری میشنود. به هم خوردن از طریق گاز، معمولاً در سیستمهای هوازی یا در سیستمهای بیهوازی بیوگاز اتفاق میافتد. در سیستمهای بیوفیلم، میکروبها بهصورت یکلایهی نازک به یک بستر میچسبند.
بیوفیلم ممکن است به شکل یک بستر ثابت یا بستر متحرک باشد. بسترهای ثابت یا غیر متحرک معمولاً از اشکال پلاستیکی قالبگیری شده یا شن تشکیلشدهاند درحالیکه بسترهای متحرک میتوانند از کربن فعال دانهای یا دانههای ماسه تشکیلشده باشند. این بسترها ممکن است در مایع مخلوط، در حین بهرهبرداری از راکتور معلق بوده یا بهطور متناوب در معرض هوا و فاضلاب قرار گیرند.
قسمت عمدهی سیستمهای هوازی مورداستفاده در تصفیهخانه فاضلاب صنعتی سیستمهای رشد معلق هستند. نمونههایی از اینها شامل برکههای تثبیت هوادهی شده، روش متعارف تصفیهی لجن فعال، کانال اکسیداسیون و راکتور منقطع سری میباشند. گاهی مواقع اینگونه سیستمهای هوازی ممکن است بیوفیلم ها را با رشد معلق یکی کنند. این راکتورها هر دو حالت معلق و چسبیده رابین مواد غذایی و میکروبها فراهم میسازند. بیوفیلم ها میتوانند بهصورت بسترهایی از یک ماده پلاستیکی توری شکل تشکیل شوند. بیوفیلم ها همچنین میتوانند بهطور آزادانه روی بسترهای معلق که از ذرات کوچک یا اشکال پلاستیکی ساختهشده است، درست شوند. نمونهای از یک ماده که بهعنوان بستری معلق برای رشد چسبیده استفاده شود، پودر کربن فعال است.
غالباً در تصفیهخانههای فاضلاب صنعتی کمتر از سیسیتم های بیوفیلم هوازی که بهعنوان صافی چکنده و تماس دهندهی بیولوژیکی دوار(RBC) شناختهشدهاند، استفاده میشود. ممکن است در تصفیهی فاضلاب بهداشتی از RBC استفاده شود، در آسیا بهندرت در تصفیهی فاضلاب صنعتی به چشم میخورند.
صافیهای چکنده که بستر غیر معلق و ثابت دارند، بهطور نسبی بیشتر مورداستفاده قرارگرفتهاند که بازهم در مقایسه با سیستمهای هوازی رشد معلق کمیاب هستند. صافیهای چکنده، برای تصفیه مقدماتی فاضلابهای دارای بار آلی زیاد بهکاربرده شدهاند. ازاینرو صافی چکنده بهعنوان یک صافی پیشتصفیه عمل میکند.
فرآیندهای بیهوازی
فرآیند بیهوازی از یک سری مراحل وابسته به هم تشکیلشده است. ابتدا ترکیبات آلی پیچیده از قبیل لیپیدها، پروتئینها و کربوهیدراتها به مواد آلی سادهتر هیدرولیز میشوند. سپس، لیپیدها به کمک باکتریهای اسیددوست به اسیدهای چرب فرار تخمیر میشوند. متداولترین نوع اسیدهای چرب اسید اتانوئیک است. هرچند، پروپانوئیک، بوتانوئیک و اسیدهای پنتانوئیک نیز ممکن است بسته به پایداری فرآیند به مقادیر مختلف وجود داشته باشند. با توجه به تولید اسیدها توسط این فرآیند، این سیستم باید بهقدر کافی خنثی شود تا از کاهش PH جلوگیری شود زیرا ممکن است اثر معکوس بر پیشرفت فرآیند داشته باشد. باکتریهای اسیددوست شامل باکتریهای بیهوازی اختیاری و اجباری هستند. تا رسیدن به این نقطه از فرآیند، کل مقدار مادهی آلی موجود در فاضلاب بهطور چشمگیری تغییر نکرده است، اگرچه نوع و پیچیدگی ترکیبات آلی میتوانست به مقدار زیاد تغییر کند.
محصول جانبی گازی حاصل از واکنشهای مرحله اسیدی، دیاکسید کربن است. پس از مرحلهی اسیدی مرحله متانی است. باکتریهای متان دوست، بیهوازی های اجباری هستند و اسیدهای چرب حاصله از مرحله قبل را به متان و دیاکسید کربن تبدیل میکنند. این امر منجر به کاهش قابلتوجه مقدار ماده آلی در فاضلاب منجر میگردد. متان تولیدشده راهی برای بازیافت انرژی هست.
فرآیند بیهوازی فرآیند پیچیدهای است و شرایط خاصی برای آن وجود دارد تا به حالت ناپایدار درآمده و سرانجام با شکست مواجه گردد. در میان شرایط محیطی مهم که باید موجود باشد فقدان اکسیژن مولکولی است.
یکی از فرآیندهای شکست فرآیند بیهوازی، کاهش PH است. باکتریهای متان دوست نسبت به PH حساس هستند و درصورتیکه PH به کمتر از 6.2 برسد، رشدشان متوقف خواهد شد؛ بنابراین کنترل PH یک موضوع مهم در بهرهبرداری از سیستمهای بیهوازی به شمار میرود.
باکتریهای بیهوازی دارای سرعت رشدنسبتا آهستهای هستند و در هضم لجن این یک ویژگی مطلوب است به معنی تولید کم مواد جامد است، این بازدهی کم به این معنی است که نیاز به نوترینت ها در یک فرآیند بیهوازی کمتر از فرآیند هوازی است. همچنین این سرعت رشد آهسته به معنی نیاز به زمان ماند هیدرولیکی طولانی خواهد بود.
برکه تثبیت بیهوازی
ازآنجاکه همه مدلهای برکهها تثبیت به زمین زیادی نیاز دارند، بهندرت در تصفیهی فاضلاب صنعتی در نواحی شهری به کار میروند. برخلاف بینش عمومی، برکههای تثبیت بیهوازی دارای مشکل بوی جدی نیستند، اگرچه مقداری بو قابلانتظار است. مورد استثناء زمانی خواهد بود که فاضلاب حاوی مقدار زیادی سولفات باشد. با توجه به شرایط فضا و احتمال مسئلهی بو، برکههای تثبیت بیهوازی معمولاً دور از نواحی شهری یافت میشوند و این بدان معنی است که این دستگاهها اغلب مربوط به فاضلابهای کشاورزی و کشت و صنعت میباشند. در آسیا، برکههای تثبیت بیهوازی غالباً برای تصفیهی پساب خروجی کارخانهی روغن نخل به کار میرود و این فاضلاب دارای شدت آلودگی آلی بسیار زیادی است. به شور معمول، برکههای تثبیت دارای ساختار خاکی هستند.
برکههای تثبیت بیهوازی معمولاً بدون پوشش بوده و در ارتباط با انواع دیگری از راکتورهای بیهوازی مورداستفاده قرارگرفته و بهرهبرداری میشوند. ممانعت از ورود اکسیژن توسط لایه رویی که بر روی سطح مایع مخلوط تشکیل میشود، حاصل میگردد. در فاضلابهایی مانند POME و فاضلاب پردازش گوشت، O&G موجود در فاضلاب به تشکیل لایه رویی کمک میکنند. نیاز به لایه رویی مانع از کاربرد گسترده برکههای تثبیت بیهوازی شده، بهطوریکه سلولهای پاییندست جریان ممکن است در تشکیل لایه رویی مناسب دچار مشکل شوند، زیرا O&G بهتدریج از بین میروند. برکههای تثبیت بیهوازی دوسلولی سری شده بهطورمعمول با این وضعیت مواجه میشوند.
از خاک برداشتهشده در خاکبرداری برکه در ساخت سدهای خاکی و دیواره آن استفاده میگردد. فرسایش سدهای خاکی یک مشکل تلقی میگردد و این امر در نواحی گرمسیری که بارندگیهای شدید در دورههای کوتاهمدت اتفاق میافتد اهمیت بیشتری دارد. فرسایش سد خاکی منجر به ورود موارد فرسایش یافته به برکه تثبیتشده و ازاینرو سبب کاهش یافتن گنجایش هیدرولیکی طراحیشده در برکه تثبیت میگردد. سدهای خاکی فرسایش یافته، رواناب سطحی را از برکهی تثبیت دور نمیکنند. درنتیجه، ظرفیت هیدرولیکی طراحی برکهی تثبیت ممکن است در طی وقوع اینگونه بارشها بیشتر شده و منجر به شستشو و ناپایداری احتمالی و شکست نهایی گردد. دریچههای ورودی و خروجی برکهی تثبیت در امتداد طولی آن قرار دارند.
در غیاب بادشکنها، سلولهای برکهی تثبیت سری شده تا جایی که ممکن باشد، نباید جهتدار باشند چون مسیر جریان فاضلاب در برکه تثبیت همان مسیر بادهای موجود در منطقه است. این امر برای کاهش دادن وقوع میانبر زدن است. به همین دلیل جریان ورودی فاضلاب در سطح یک برکهی تثبیت نیست، بلکه نزدیک به عمق آن خواهد بود. ترتیب قرارگیری همچنین باعث میشود که فاضلاب ورودی در تماس با پوشش لجن انباشتهشده در کف برکه تثبیت قرار گیرد. جریان سرریز خروجی برکهی تثبیت هم از سطح نخواهد بود بلکه در فاصلهی کوتاهی از سطح و در زیر لایهی رویی است. این کار جهت اجتناب از خارج شدن لایه رویی است.
برکههای تثبیت بیهوازی تلاطمی ندارند مگر برای تلاطم ایجادشده از طریق رها شدن بیوگاز، یا الگوی خاص جریان ورودی و خروجی، در کاربرد برکههای تثبیت بیهوازی، بیوگاز تولیدشده.
برکههای تثبیت بیهوازی، مانند هر فرآیند بیهوازی دیگر، نسبت به PH هستند. در طی راهاندازی یا هنگامیکه یک برکهی تثبیت بار ناگهانی فاضلاب با شدت آلودگی زیاد دریافت کرده است، PH ممکن است کاهش یابد زیرا امکان دارد باکتریهای متان دوست قادر نباشند از عهده شرایط اسیدی برآیند، بنابراین باید آهک، سودا یا خاکستر سودا را به برکه تثبیت اضافه کرد تا PH رو به بالا تنظیم شود. علاوه بر این ممکن است لازم باشد که تنظیم PH تا زمانی ادامه یابد که تعداد کافی از باکتریهای متانی در برکه تثبیت انباشته شوند که بتوانند اسیدهای چرب فرار تشکیلشده توسط باکتریهای اسیددوست را از بین ببرند. بار عادی ورودی به برکههای تثبیت بیهوازی بین 300-400 گرم BOD در مترمکعب است. کم بودن بار یک برکه تثبیت بیهوازی، به دلیل پیشتصفیه احتمالی خوب، نیز میتواند مشکلاتی را بروز گردد. بار BOD کم و مقدار O&G کم هم ممکن است به این امر منجر شود که شرایط بیهوازی در عمق برکه تثبیت توسعه نیابد. این نتایج، در برکههای تثبیت اختیاری مجزا یا سری بهعنوان مشکل جدی بو شناختهشدهاند.
در صورت عمل کردن، تخلیهی لجن برکههای تثبیت بیهوازی میتوانند در مقایسه با سیستمهای دیگر برکهی تثبیت مانند برکههای تثبیت هوازی و اختیاری یک فعالیت نسبتاً عادی باشد.
این به دلیل آن است که برکهی تثبیت بیهوازی بهطورمعمول قویترین جریان ورودی در چرخهی تصفیه را دریافت میکند. علاوه بر بیهوازی ها، مواد جامد معلق فاضلاب نیز از طریق تهنشینی، از بین می رند. تخلیهی لجن ممکن است با استفاده از ماشینهای خاکبرداری انجام گیرد. روش معمولیتر بهخصوص در مورد فاضلابهای کشاورزی و کشت و صنعت مانند POME، انتقال فاضلاب به برکهی تثبیت جدید دیگری است که امکان خشک شدن برای برکهی تثبیت قبلی را فراهم میسازد. یک برکهی تثبیت بیهوازی که لجن آن تخلیه گردیده، یا حدود نیمی از آن از لجن پرشده برای خشک شدن بسته میشود.
هاضم بیهوازی
هاضمهای با اختلاط کامل مرسوم گاهی مواقع برای تصفیهی فاضلابهای بسیار قوی به کار میروند. این هاضمها بهعنوان راکتوهای یک مرحلهای عمل کرده و زمانماند هیدرولیکی (HRT) آنها با زمانماند سلولی (CRT) برابر است. محدود کردن HRT زمانی حاصل میشود که باکتریهای متانی سریعتر از آنکه بتوانند مجدداً تولید و جایگزین تعداد ازدسترفته شوند از سیستم خارج گردند. HRT بهطورمعمول 30 روز یا بیشتر است. فاضلاب ممکن است بهطور مداوم یا متناوب داخل هاضم شده و پساب خروجی فاضلاب هم بهطور همزمان تخلیه شود. یکلایه بندی در هاضم در قسمت بالای لایهی رویی آن رخ میدهد و سپس لجناب و لایههای لجن در حال هضم و در کف آن لایه لجن هضم شده قرار میگیرد.
اختلاط را میتوان توسط میکسرهای مکانیکی یا تزریق گاز از طریق لولههای گاز ولولههای مکش انجام داد. تجربه ب استفاده از میکسرهای مکانیکی، در تصفیه فاضلابهای صنعتی در آسیا، در اکثر موارد در مقایسه با روش تزریق گاز، با توجه به مسائل اقتصادی و مصرف سوخت چندان رضایتبخش نبوده است. اختلاط، علاوه برافزایش دادن سطح تماس بین مواد غذایی و جمعیت میکروبی، به تشکیل لایه رویی نیز کمک میکند. برخلاف برکههای تثبیت بیهوازی که در آن لایه رویی ویژگی مطلوب به شمار میرود، این لایه در هاضمها نامطلوب است زیرا در بهرهبرداری از راکتور دخالت کرده و باید از بین رود.
تصفیهی POME که در قسمت قبل در برکههای تثبیت بحث شد، غالباً با هاضمهای بیهوازی انجامشده است و در این حالت هاضمها معمولاً بهصورت هاضمهای با سرعتبالا طراحی میشوند. در اینگونه هاضمها، CRT از HRT جدا میشود و این امر با داشتن یک مخزن تهنشینی و هاضم بیهوازی با یک شیوهی مشابه فرآیند لجن فعال در سیستمهای هوازی امکانپذیر است. یک تفاوت مهم و اساسی قرار دادن یک واحد گاز زدایی بین هاضم بیهوازی و مخزن تهنشینی است. این واحد که در شرایط خلأ بهرهبرداری میشود برای گرفتن مایع بیهوازی از بیوگاز قبل از اینکه به مخزن تهنشینی برسد ضروری است و درصورتیکه جداسازی مایع از جامد با موفقیت انجام نگیرد تهنشینی مواد جامد ضعیف خواهد بود. تفاوت مهم دیگر این است که اینگونه مخازن تهنشینی برای ایجاد تغلیظ بیشتر نسبت به زلالسازها در سیستمهای لجن فعال طراحی میشوند.
این مخازن تهنشینی، برای ایجاد تغلیظ بیشتر نسبت به زلالسازها در سیستمهای لجن فعال طراحی میشوند. این مخازن تهنشینی، مایع را همراه با 10000-30000 از SS دریافت میکنند. هاضمها دارای سقفهایی هستند که ثابت یا شناورند. درجایی که تعداد زیادی از هاضمها بهرهبرداری میشوند، هاضمها ممکن است به خاطر هزینه زیاد ب اسقف ثابت نصب شوند. گاز جمعآوریشده از هاضمها به یک مخزن ذخیره با سقف شناور منتهی میشود. این مخزن ذخیره از آب پر میشود تا آببندی آن کنترل شود. سقف مجهز به وزنههای متعادلکنندهای است که میتواند در مسیر عمودی بهآرامی حرکت کند و بهاینترتیب گاز به درون یا بیرون مخزن کشیده میشود. این نکته اهمیت دارد که از ایجاد فشارهای منفی اجتناب شود، این گاز بهعنوان سوخت سوزاننده شده یا در دیگهای بخار و توربینهای گازی جهت تولید بخار و الکتریسیته استفاده میشود. فشارهای منفی باعث ورود هوا به درون هاضمها میشود. اکسیژن موجود در هوا میتواند مانع فرآیند بیولوژیکی شده و همچنین احتمال انفجار مخلوط هوا-متان وجود دارد.
راهاندازی هاضمهای بیهوازی ممکن است مشکل باشد. این امر به این دلیل است که تعادل بین باکتریهای اسیدی و متانی به هم میخورد. بهطور ایده آل، تغذیهی تودهی بیولوژیکی باید از یک هاضم بیهوازی صورت گیرد که فاضلاب مشابهی را تصفیه میکند اما اگر توده بیولوژیکی با این مشخصات در دسترس نبود، لجن حاصل از یک هاضم بیهوازی که در یک تصفیهخانهی فاضلاب دیگر وجود دارد بهکاربرده میشود. در مناطق شهری که دسترسی به لجن هاضم بیهوازی نیست. شیوه معمول این است که هاضم با فاضلابی که باید تصفیه شود پر گردد و سپس 20-50 مترمکعب لجن فعال و لجن بیهوازی به آن اضافه گردد. این هاضم سپس با مقادیر افزایشی تدریجی با فاضلاب تغذیه میشود و این کار باید طی 4-6 هفته عملی گردد.
طی دورهی راهاندازی، آهک یا مقداری قلیلی دیگر برای حفظ PH اضافه میگردد. عدم موفقیت در انجام این کار میتواند به افت شدید PH منجر گردد که برای توسعه باکتریهای متانی بسیار مضر است و ازاینرو تکمیل راهاندازی را به تأخیر میاندازد. افزودن غیرعادی قلیا، به نوسانات PH منجر شده و میتواند زیانآور باشد. پایش عملکرد هاضم، شامل اندازهگیری تولید گاز در مقابل بارگذاری ماده آلی و تعیین کیفیت گاز با توجه به دیاکسید کربن و متان تولیدی است. مقدار دیاکسید کربن اولیه میتواند به بیشتر از متان باشد اما باید هنگامیکه این فرآیند تثبیت میگردد و مقدار متان به 55-70 درصد میرسد، کاهش یابد. بازده تولید گاز، از 250 تا 900 BOD P ف نشده، بوده است. مقدار تولید گاز به فاضلابی که تصفیه میشود و اینکه هاضم چقدر خوب عمل کرده بستگی دارد. دامنهی بار هاضم معمولی بین 1 تا 2.5 کیلوگرم مواد جامد فرار در است اما این مقدار میتواند در انواع خاص فاضلاب خیلی بیشتر از این باشد. برای مثال در تصفیهی POME بار مواد جامد فرار 5 کیلوگرم در غیرعادی نیست.
UASB فرآیند
توصیفهای گذشته در مورد برکهی تثبیت بیهوازی و هاضم، وجود یک ابر لجن را معرفی کردند. تشکیل چنین لایهای از لجن در راکتورهای بیهوازی بهدشواری آنچه پیشبینی میشود نیست. این بدان دلیل است که لجن بیهوازی بهطور ذاتی لخته میشود و بنابراین بهخوبی تهنشین میگردد. البته، بهشرط آنکه شرایط فیزیکی و شیمیایی موردنیاز در محیط اجرا موجود باشند. در UASB (که یکی از فرآیندهای تصفیه فاضلاب صنعتی نیز می باشد) از ویژگی لخته شدن لجن بیهوازی استفاده میشود. یک راکتور UASB دارای سه ناحیه است. ابر لجن، بستر لجن و ناحیهی جداسازی گاز و رسوبات.
ازنظر پیکربندی، راکتور UASB دارای سه بخش متمایز است: اتاقک هضم، باید در زیر جداکنندهی گاز- جامد و تهنشین کننده در بالای آن خواهد بود. جداکننده گاز – جامد، حبابهای بیوگاز را از مواد جامد در حال عبور از ابر لجن جدا میکند. مهم این است که اگر مواد جامد مجدداً به سمت پایین حرکت کنند، توسط تهنشین کننده به سمت اتاقک هضم برمیگردند. عملکرد جداساز گاز – جامد زمانی از اهمیت ویژه برخوردار میگردد که سرعت بارگذاری در راکتور UASB زیاد باشد. یک راکتور UASB همچنین دارای یک سیستم ورودی و تغذیه است که تلاش میکند فاضلاب ورودی را بهطور مساوی در کف راکتور توزیع کند. این امر مانع کانالیزه شدن جریان میشود.
تعداد ورودیهای تغذیهی نصبشده برای انجام این کار میتواند از 1 به ازای هر یک مترمکعب تا 1 به ازای هر 5 مترمربع از ناحیهی کف راکتور متفاوت باشد. این امر خیلی بهسرعت بارگذاری بستگی دارد، هرچه سرعت بارگذاری بیشتر باشد، ورودیهای تغذیه کمتر است زیرا بیوگاز تولیدشده به اختلاط کمک کرده و ازاینرو خطر کانالیزه شدن در بستر و ابر لجن را کاهش میدهد. کانالیزه شدن، میتواند عملکرد تصفیه را بهسرعت کاهش دهد. غلظت تودهی بیولوژکی یا بیومس در بستر لجن باید 40 تا 70 گرم در باشد، درحالیکه ابر لجن بالای آن دارای غلظتی برابر 20 تا 40 گرم است.
هر جا که امکان داشته باشد، برای راهاندازی راکتور جدید UASB باید با لجن آورده شده از یک راکتور UASB دیگر بارگذاری شود. این امر تضمین میکند که مادهی تغذیهکننده ماهیتاً دانهای بوده و فعالیت مخصوص بالایی دارد. در زمان راهاندازی انجام عملیات شستشو تا جایی که مادهی قابل تهنشینی و میکروبهای رشتهای پراکنده از بین بروند مطلوب است. این کار به این دلیل است که اطمینان حاصل شود لجن سنگینتر و ازاینرو قابلیت تهنشینی بیشتر شده است. برای دستیابی به این نتیجه، درصورتیکه فاضلاب خیلی قوی باشد، ممکن است بازگرداندن پساب خروجی یا رقیقسازی فاضلاب لازم باشد. بارگذاری آلی باید کمکم اضافه شود بهطوریکه شرایطی ایجاد نکند که باعث به هم خوردن تعادل بین باکتریهای اسیدی و متانی شود.
علاوه بر این افزایش رشد و تجمع باکتریهای نوع متانونریکسس بر روی باکتریهای نوع متانو سارسینا نیز مطلوب است. باکتری متانو سار سینا نامطلوب است و این امر به دلیل فعالیت نسبتاً کم آن در زمان پایین بودن غلظت استات است، درحالیکه این حالت باید در شرایطی اتفاق بیفتد که راکتور در شرایط پایدار است. نتیجه اینکه در زمان راهاندازی، این نکته اهمیت دارد که تضمین شود شرایط رشد باکتری نوع متانوسارسینا مانند شرایط رشد در غلظتهای استات بالای 500 میلیگرم در لیتر و PH زیر 6.5 نیست. باکتریهای نوع متانو تریکس میلهای شکل بوده و بهصورت دانههای کروی شکل با قطر حدوداً 1 تا 3 میلیمتر تجمع پیدا میکند.
UASB ها که یکی از انواع فرآیندهای تصفیه فاضلاب صنعتی می باشند نسبت به شوکهای هیدرولیکی حساس میباشند. اگر فاضلاب در حال تصفیه شدن مقادیر زیادی مواد ریز معلق باشد ممکن است باعث از دست رفتن بیومس یا جابجایی آن در UASB گردد. جابجایی بیومس ممکن است باعث انباشته شدن آن در راکتور شده و کاهش حجم مؤثر راکتور را به دنبال داشته باشد.
SBR فرآیند
SBR بیهوازی (که یکی از فرآیندهای تصفیه فاضلاب صنعتی نیز می باشد) ازنظر مفهوم خیلی شبیه SBR هوازی است. ازجمله تفاوتهای اصلی، عبارتاند از عدم وجود هوادهی و وجود یک پوشش غیرقابل نفوذ هوا در SBR بیهوازی. تفاوت اصلی میان SBR بیهوازی و سایر فرآیندهای بیهوازی موردبحث در این فصل این است که یک فرآیند منقطع است. بهطورمعمول 5 فاز در هر دورهی بهرهبرداری راکتور وجود دارند. پر کردن (FILL)، واکنش دهی (REACT)، تهنشینی (SETTLE)، تخلیه کردن (DECANT) و دوره استراحت (IDLE). در طی پر شدن، فاضلاب توسط راکتور دریافت میشود و در ادامه همراه با لجن نگهداشته شده از قبل، یکبخشی از حجم راکتور اشغال و چرخهی تصفیه شروع میگردد.
مرحلهی FILL زمانی است که حداکثر حجم راکتور از آب پر میشود و میتواند کار کند و یا حداکثر زمانی است که برای پرشدن راکتور سپریشده است. مرحله واکنش دهی، ازاینجا به عبد شروع میشود و این مرحله تنها مرحله در کل چرخه است که در آن اختلاط مکانیکی انجام میشود. اختلاط مکانیکی را میتوان از طریق پمپاژ مایع مخلوط حاصل از بخش بالایی راکتور و برگرداندن آن از طریق یک شبکهی توزیع به کف راکتور از طریق تعدادی از ورودیها انجام داد. شکل و شمایل این ورودیها شبیه معیارهای مربوط به UASB است. در پایان مرحله REACT، اختلاط مکانیکی متوقف میگردد و مرحلهی بعدی یعنی SETTLE آغاز میشود.
برای مطالعه بیشتر به لینک های زیر مراجعه نمائید
فرآیندهای تصفیه فاضلاب صنعتی 1
فرآیندهای تصفیه فاضلاب صنعتی 2