فرآیند لجن فعال
تاریخچه فرآیند لجن فعال
سابقه فرایند لجن فعال به اوایل دهه 1880 میلادی برمی‌گردد که در آن دکتر اسمیت تحقیقاتی را بر روی هوادهی فاضلاب در یک تانک و تأثیر آن بر تسریع اکسیداسیون مواد آلی انجام داد. در ادامه این امر تحقیقات مختلفی بر روی هوادهی فاضلاب انجام شد تا اینکه در سال 1910 میلادی Black & Phelps گزارش کردند که با تزریق هوا در مخزن فاضلاب می‌توان به‌طور قابل‌ملاحظه‌ای از فساد فاضلاب جلوگیری کرد.
در خلال سال‌های 1913-1912 میلادی Clark & Gage در مرکز پژوهشی Lawrence به این نتیجه رسیدند که با هوادهی فاضلاب می‌توان توده میکروارگانیسم‌ها در بطری کشت کرد و این پدیده در تانک نیز تا حدودی با تشکیل یک‌لایه یک اینچی مجزا روی سطح فاضلاب اتفاق افتاده که نقش قابل‌توجهی در تصفیه فاضلاب دارد. نتایج برجسته این پژوهش باعث شد که Dr.Fowler از دانشگاه منچستر انگلستان پیشنهاد تحقیقات مشابهی را در این خصوص بر روی سیستم فاضلاب شهر منچستر بدهد.
در سال 1914 و درنتیجه این پژوهش‌ها Arden & Lockett دریافتند که لجن به‌دست‌آمده طی هوادهی فاضلاب نقش بسیار مهمی را در تصفیه فاضلاب به عهده دارد. Arden & Lockett نام این فرایند را “لجن فعال” گذاشتند چراکه این نام بیانگر تولید یک توده فعال از میکروارگانیسم‌هایی بود که می‌توانستند باعث تثبیت هوازی مواد آلی موجود در فاضلاب شوند.
فرآیند لجن فعال
فرآیند لجم فعال غالباً برای تصفیه فاضلاب شهری به کار می‌رود و کارآمدترین و مؤثرترین فرآیند تصفیه فاضلاب است. تصفیه فاضلاب به‌صورت بیولوژیکی فرآیندی است که در آن ارگانیسم‌های میکروسکوپی برای تجزیه یا حذف مواد زائد استفاده می‌شود. ساده‌ترین شکل این فرآیند شامل یک حوضچه ته‌نشینی و یک حوض زلال‌ساز است.
در فرآیند لجن فعال از یک یا چند تانک (تانک هوادهی) به شکل سری برای تجزیه یا اکسید نمودن فاضلاب استفاده می‌شود و به‌عنوان یک راکتور بیولوژیکی یا تقویت‌کننده است. در این راکتور تعداد نسبتا زیادی از باکتری‌ها به همراه اکسیژن محلول و پساب حاوی مواد زائد نیتروژن دار و کربن دار وجود دارند. در حضور اکسیژن محلول، باکتری‌ها مواد زائد کربن دار و نیتروژن دار را تجزیه می‌کنند.
اکسیداسیون فاضلاب به‌واسطه اختلاط فاضلاب با هوا و حضور غلظت‌های بالای باکتری در زمان‌ماند مناسب انجام می‌گیرد. اکسید شدن فاضلاب سبب تولید بیشتر باکتری‌ها می‌شود. ابن باکتری‌ها به شکل ذرات فلوک از حوض هوادهی وارد زلال‌ساز می‌شوند و در کف زلال‌ساز ته‌نشین شده و برای تجزیه بیشتر به حوض هوادهی و یا برای حذف از فرآیند، برگشت داده می‌شوند.به دلیل هوادهی لجن و فعال شدن باکتری‌ها در طول هوادهی اصلاح لجن فعال برای شرح فرآیند به کار می‌رود؛ یعنی فرآیندی که باکتری‌ها در پالایش فاضلاب در داخل تانک هوادهی فعال هستند.
یون‌های آمونیوم تولیدشده در سیستم فاضلاب‌رو و تانک هوادهی جزو مواد غذایی موردنیاز باکتری‌ها است که طی هیدرولیز یا آمین زدایی، نیتروژن را به فرم یون آمونیوم اکسید می‌کنند. اکسیداسیون یون‌های آمونیوم به‌وسیله باکتری‌ها، نیتریفیکاسیون نامیده می‌شود. باکتری‌ها با اکسید کردن یون‌های آمونیوم در تانک هوادهی سبب آزاد شدن یون‌های نیتریت می‌شوند.
وجود ترکیبات نیتروژن دار یا مواد زائد حاوی نیتروژن در پساب خروجی از فرآیند لجن فعال می‌تواند اثر نامطلوبی بر کیفیت آب‌های پذیرنده داشته باشد. مهم‌ترین ترکیبات نیتروژن دار که سبب آلودگی آب‌های پذیرنده می‌شوند ترکیباتی با باره‌ای مثبت و منفی شامل یون‌های آمونیوم، نیتریت و نیترات می‌باشند. از مهم‌ترین اثرات نامطلوب گزارش‌شده از حضور مواد زائد نیتروژن دار، کاهش اکسیژن محلول، سمیت، اوتریفیکاسیون می‌باشد.
انواع فرآیند لجن فعال
پس از اثبات کارایی بسیار خوب فرآیند لجن فعال در تصفیه انواع فاضلاب‌ها، اصلاحات و تغییرات مختلفی بر روی فرآیند انجام‌گرفته و انواع مختلفی از فرآیند لجن فعال بکار گرفته شد. درواقع تمامی این تغییرات برای سازگار کردن این فرآیند با نیازمندی‌های مختلف از سیستم تصفیه بود بطوریکه امروزه از این فرآیند حتی برای تصفیه انواع فاضلاب‌های صنعتی که قابلیت تصفیه بیولوژیکی دارند، استفاده می‌شود.
لجن فعال متعارف، هوادهی گسترده و USBF و SBR و MBBR و تثبیت تماسی، اکسیژن خالص، تغذیه مرحله‌ای و نهر اکسیداسیون همگی شکل‌های مختلفی از فرآیند لجن فعال هستند.