تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال

 فرآیند لجن فعال چیست؟

یکی از بزرگترین مشکلات موجود در فرآیند تصفیه اب صنعتی و بهداشتی، وجود مواد آلی مضر می باشد که به عنوان یک تهدید بزرگ برای محیط زیست عمل میکنند. حذف این مواد یکی از نگرانی های فعالان محیط زیست بوده و راه حل های مختلفی در این زمینه ارائه شده است که از جمله آنها می توان به تصفیه به روش های بیولوژیکی اشاره نمود. یکی از روش های بیولوژیکی مورد استفاده در این زمینه لجن فعال (Activated Sludge) می باشد که باعث میشود باکتری ها و میکروارگانیسم ها از مواد آلی موجود در فاضلاب تغذیه نموده و منجر به حذف این مواد مضر گردند.

باکتری های هوازی برای رشد و تکثیر به غذا، آب و اکسیژن نیاز دارند که مواد آلی موجود در فاضلاب به عنوان غذا عمل نموده و با تزریق هوا به پساب های موجود در تصفیه خانه ها اکسیژن مورد نیاز برای آنها تامین می گردد. به عبارت دیگر، با فراهم کردن بستری از میکروارگانیسم ها و لجن در تصفیه خانه ها و تزریق هوا به داخل فاضلاب شرایط برای ایجاد فرآیندهای بیولوژیکی بین باکتری ها و مواد آلی فراهم میشود. با تغذیه مواد آلی توسط باکتری ها، تا حد زیادی عمل تصفیه فاضلاب انجام میشود.

یکی از بزرگترین چالش ها در روش های مختلف استفاده از دستگاه تصفیه آب صنعتی 10 متر مکعب با لجن فعال، بالا بودن مقدار ترکیبات نیتروژن دار می باشد که منجر به بروز بیماری هایی مانند هموگلوبیا خواهند شد. به همین منظور لازم است عملیات دنیتریفیکاسیون صورت میگیرد که در آن مقدار نیتروژن تخلیه شده را محدود می کند.

طرز کار تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال

برای درک بهتر مفهوم لجن فعال، ساز و کار و روش تصفیه فاضلاب با فرآیند لجن فعال را در ادامه بررسی خواهیم کرد. به منظور فراهم ساختن بستر مناسب برای استفاده از لجن فعال لازم است در تصفیه خانه چند بخش مهم در نظر گرفته شود که عبارتند از: مخزن هوادهی، مخزن ته نشینی و سیستم برگشت لجن فعال (Activated Sludge) که در هر یک فرآیندهای خاصی انجام میشود.

میکروارگانیسم ها و باکتری های هوازی و فاضلاب صنعتی یا بهداشتی برای مدت زمان مشخص در تصفیه خانه قرار گرفته و زمان کافی برای برقراری واکنش بیولوژیکی برای آنها اختصاص داده میشود. به منظور رشد باکتری ها در این مخازن، نیاز به تزریق هوا می باشد تا علاوه بر مواد آلی که نقش غذا را برای آنها ایفا خواهند کرد، اکسیژن نیز فراهم گردد.  با استفاده از تجهیزاتی از قبیل ، و ، حد مطلوبی از هوا وارد فاضلاب شده و میکروارگانیسم ها تکثیر میشوند. باکتری ها با مصرف مواد آلی موجود در فاضلاب عمل تصفیه را انجام می دهند و پساب ها وارد گام بعدی میشوند.

در گام بعدی، باکتری ها و میکروارگانیسم ها به هم متصل شده و به صورت توده های سنگین تر از وزن فاضلاب در کف مخزن ته نشینی قرار خواهند گرفت. لازم به ذکر است که پس از ته نشین شدن توده های باکتری و میکروارگانیسم های متصل به یکدیگر در کف مخزن، فاضلاب تصفیه شده از مخزن خارج میشوند و برای مصارف بعدی مورد استفاده قرار خواهند گرفت. لجن ته نشین شده در کف مخزن مجدد وارد مخزن هوادهی شده و برای تصفیه فاضلاب های ورودی استفاده میشود. به این عمل لجن فعال برگشتی گفته میشود.

انواع فرآیند لجن فعال

با توجه به تاثیر بسیار مطلوب استفاده از لجن فعال در تصفیه خانه های بزرگ صنعتی و بهداشتی، روش های مختلفی به کمک این شیوه ارائه گردید که هر یک بر اساس شرایط محیط و نوع فاضلاب مورد استفاده قرار می گیرند. از مهم ترین انواع لجن فعال می توان به گزینه های زیر اشاره نمود:

فرآیند لجن فعال با هوادهی گسترده (EAAS)

یکی از رایج ترین انواع لجن فعال می توان به EAAS یا لجن فعال با هوادهی گسترده اشاره نمود که برای تصفیه خانه های کوچک مورد استفاده قرار میگیرد. در این شیوه تصفیه ابتدا یا قرار میگیرد تا ذرات جامد بزرگ و معلق در فاضلاب جمع آوری شود. هوادهی در لجن فعال با هوادهی گسترده توسط تجهیزات مکانیکی قدرتمند از قبیل دیوفیوزر یا هوادهی شناور انجام میشود.

پس از هوادهی به فاضلاب حذف مواد آلی توسط باکتری ها، حجم زیادی از لجن در کف مخزن ته نشین می گردد که بخشی به عنوان لجن فعال برگشتی به مرحله قبل وارد شده و مابقی از مخزن تخلیه می گردد. از مهم ترین ویژگی های تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال با هوادهی گسترده می توان به سن بالای لجن (20 تا 30 روز) و مدت زمان نگهداری هیدرولیکی یا HRT حدود 24 ساعت اشاره نمود که شرایط مطلوبی را برای حذف مواد آلی از فاضلاب فراهم می کنند.

فرآیند رآکتور بیولوژیکی غشایی (MBR)

در تصفیه فاضلاب با روش لجن فعال MBR، از نوعی سیستم ممبران در مخزن هوادهی استفاده میشود که در نهایت منجر به حذف واحد ته نشینی در روش معمول لجن فعال می گردد. در این روش از ممبران های رشته ای یا لوله ای مستغرق در فاضلاب استفاده میشود. با انجام عمل هوادهی در فاضلاب و انجام فرآیندهای بیولوژیکی میان باکتری و میکروارگانیسم ها و مواد آلی و تشکیل توده های به هم چسبیده لجن در فاضلاب شناور می باشند. با عبور فاضلاب از ممبران ها از ورود ذرات معلق در آنها جلوگیری شده و عمل زلال سازی پساب ها صورت میگیرد. این روش لجن فعال فضای کمتری را اشغال نموده و راندمان بالاتری دارد و لجن کمتری نیز تولید میکند.

لجن فعال با اختلاط کامل CMAS

لجن فعال با اختلاط کامل یا CMAS یکی از روش های تصفیه فاضلاب با کمک لجن فعال می باشد که در ساختار کلی آن چند ویژگی مهم به چشم میخورد. در این روش فاضلاب ابتدا وارد حوضچه های ته نشینی شده و بخش زیادی از ذرات جامد معلق در آن در کف مخزن انباشته میشوند. استفاده از این مخزن باعث میشود به مخازن هوادهی فشار کمتری وارد شود. در گام بعد همزن های بزرگ در کنار عمل هوادهی، تمام پساب موجود در مخزن را به صورت مرتب با هم مخلوط می کنند.

این عمل باعث میشود غلظت مواد در تمام بخش ها با هم یکسان باشد. پس از انجام واکنش های بیولوژیکی میان باکتری ها و مواد آلی، پساب ها وارد مخزن ته نشینی ثانویه میشوند. در این مرحله بخش زیادی از لجن به عنوان لجن فعال برگشتی وارد مرحله قبل شده و مابقی تخلیه می گردد و فاضلاب زلال و تصفیه شده نیز برای مصارف بعدی از مخزن خارج میشوند.

فرآیند رآکتور ناپیوسته متوالی (SBR)

از دیگر انواع روش های تصفیه فاضلاب با لجن فعال می توان به SBR اشاره نمود که با نام رآکتور ناپیوسته متوالی شناخته شده می باشند. این روش دارای دو رآکتور و مخزن پر شونده و خالی شونده می باشد که در مجموع فرآیندهایی از قبیل تغذیه یا پر شدن رآکتور، هوادهی، ته نشینی، تخلیه و سکون در آنها به صورت متوالی انجام میشود. در حالت کلی می توان گفت تمام عملیات صورت گرفته در روش لجن فعال در این روش نیز انجام میشود با این تفاوت که تمام آنها در دو مخزن خالی و پر شونده و متوالی صورت می گیرند.

لجن فعال متعارفی با جریان قالبی CPFAS

با توجه به راندمان بالا در حذف مواد آلی موجود در پساب ها و نیاز به مصرف انرژی کمتر، روش لجن فعال متعارفی با جریان قالبی یا CPFAS در تصفیه خانه های شهری کاربرد گسترده ای پیدا کرده است. این روش در واقع همان روش اختلاط کامل می باشد، با این تفاوت که پس از مرحله ته نشینی اولیه، مخزنی با عرض کم و طول زیاد قرار میگیرد. استفاده از مخزن با این ویژگی ظاهری باعث میشود تا نیاز به تجهیزات جانبی برای همزدن فاضلاب در مرحله هوادهی وجود نداشته باشد.

پارامترهای طراحی فرایندهای لجن فعال

به منظور طراحی هر یک از روش ها و فرآیندهای لجن فعال و به منظور دریافت بالاترین خروجی و راندمان، لازم است پارامترهای متعددی مد نظر قرار گیرند. از جمله این فاکتورها می توان به سن لجن، زمان ماند هیدرولیکی، F/M یا نسبت غذا به میکروارگانیسم ها، MLSS و بارگذاری حجمی اشاره نمود. به عنوان مثال در روش هوادهی گسترده EAAS بهتر است لجن حدود 20 تا 40 روز سن داشته و F/M آن در بازه 0.04 تا 0.01 در نظر گرفته شود.

کاربرد تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال

• استفاده از روش لجن فعال در تصفیه خانه های شهری
• استفاده از روش لجن فعال در شهرک های صنعتی
• تصفیه فاضلاب های بیمارستانی و مراکز درمانی
• تصفیه فاضلاب و پساب های کارخانجات تولید مواد غذایی، نساجی، تولید کاغذ و مقوا
• تصفیه فاضلاب کشتارگاه ها
• تصفیه فاضلاب بهداشتی در مجتمع های مسکونی، کمپ های نظامی، آموزشی و کارگاه های پروژه های بزرگ عمرانی

مزایای فرآیند لجن فعال

از اصلی ترین دلایل کاربرد گسترده روش لجن فعال در عمل تصفیه فاضلاب های صنعتی و بهداشتی می توان به مزایای زیاد آن اشاره نمود. از اصلی ترین مزایا فرآیند لجن فعال می توان به موارد زیر اشاره نمود:

• راندمان و بازدهی بالا در حذف مواد آلی
• مقرون به صرفه بودن از نظر هزینه های اقتصادی
• قابل استفاده در شرایط مختلف با درجه دمایی و PHهای گوناگون

برگرفته از : indiamart