تصفیه خانه ها و استفاده از روش لجن فعال جهت بازگردانی پساب

روش های تصفیه فاضلاب صنعتی (فاضلاب شیمیایی) با توجه به تاثیرات منفی که ورود این پساب ها به محیط زیست به همراه دارند، دارای تنوع بالایی است. به طوریکه هر یک از این روش ها با توجه به نوع مواد آلاینده موجود در فاضلاب شیمیایی طراحی شده و دارای ویژگی های خاصی هستند. در تعیین بهترین روش برای تصفیه پساب های صنعتی و شیمیایی در تمام دنیا لازم است به چند فاکتور مهم توجه شود که برخی از آنها عبارتند از:

• مقدار چربی و ذرات کلوئیدی موجود در فاضلاب
• مقدار یون های سمی از قبیل روی، نیکل، کادمیوم
• مقدار مواد جامد معلق در فاضلاب و میزان بزرگی آنها
• درجه تجدید ناپذیری فاضلاب صنعتی
• پارامترهای کیفی از قبیل BOD، COD، TSS و PH
• نوع مواد آلی و غیر آلی موجود در فاضلاب
• کیفیت مورد نیاز برای فاضلاب خروجی به منظور استفاده مجدد در صنایع مختلف یا ورود به طبیعت
• مقدار فاضلاب ورودی به تصفیه خانه

بر اساس فاکتورهای فوق می توان روش های تصفیه شیمیایی فاضلاب، فیزیکی و بیولوژیکی خاصی را انتخاب نمود و تجهیزات مورد نیاز برای اجرای فرآیند تصفیه فاضلاب را تهیه کرد. بطور معمول تصفیه فاضلاب  در سه مرحله انجام می شود که عبارتند از :

تصفیه مقدماتی یا اولیه :

تصفیه اولیه شامل تصفیه فیزیکی از قبیل آشغالگیری، دانه گیری و ته نشینی اولیه است . هدف تصفیه اولیه فاضلاب شهری حذف مواد معلق (جامدات معلق و بخشی از  BODمعلق) است. این جداسازی معمولا با عملیات فیزیکی مانند آشغالگیری و ته نشینی انجام می شود. جامدات معلق در حوض دانه گیر و حوض ته نشینی از فاضلاب جدا می شوند . یک سیستم تصفیه اولیه باید تقریبا نیمی از جامدات معلق را از فاضلاب جدا کند و  مربوط به این جامدات تقریبا 30% از کل بار آلی ورودی فاضلاب است

تصفیه ثانویه یا تصفیه بیولوژیکی فاضلاب :

تصفیه ثانویه فاضلاب شامل تصفیه بیولوژیکی از قبیل هوادهی و استفاده از باکتری ها برای تصفیه فاضلاب است. هدف اصلی تصفیه ثانویه فاضلاب جداسازی مواد آلی قابل تجزیه بیولوژیکی و مواد جامد معلق است. این جداسازی از طریق تبدیل بیولوژیکی مواد آلی به لخته هایی است که در مرحله ته نشینی از فاضلاب جدا و حذف می شود. راهبری تاسیسات تصفیه  ثانویه نسبت به مرحله مقدماتی به انرژی و هزینه بیشتری نیاز دارد.

تصفیه مرحله سوم یا تصفیه پیشرفته :

کیفیت پساب خروجی از تصفیه فاضلاب از تصفیه ثانویه ممکن است که همیشه مطابق با استانداردهای پساب نباشد . این شرایط معمولا در هنگام تخلیه به نهرهای کوچک و یا هنگامی که اکوسیستم ظریف دریافت کننده پساب هستند ایجاد می شود. تصفیه پیشرفته فاضلاب شامل زلال سازی و تصفیه های تکمیلی از قبیل تکمیل عملیات نیترات زدایی، عبور فاضلاب از صافی های ماسه ای، کاربرد کربن فعال، نمک زدایی به روش تبادل یونی، حذف فسفر و نیتروژن فاضلاب و … است . در واقع هدف از تصفیه پیشرفته ، حذف آلاینده هایی است که در تصفیه اولیه و ثانویه جدا نشده اند، ولی بیشترین کاربرد آن حذف نیتروژن و فسفر و نیز مواد آلی مقاوم از فاضلاب است

فرایند تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال :

یکی از بزرگترین مشکلات موجود در پساب های 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 تصفیه 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 هوادهی سطحی شناور، هوادهی سطحی ثابت و هوادهی عمقی، 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)
• فرآیند رآکتور بیولوژیکی غشایی (MBR)
• لجن فعال با اختلاط کامل CMAS
• فرآیند رآکتور ناپیوسته متوالی (SBR)
• لجن فعال متعارفی با جریان قالبی CPFAS

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

مزایا فرآیند لجن فعال

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

روش اجرایی :

در سنجش‌ کیفیت‌ پساب و ارزیابی‌ تصفیه‌خانه‌های‌ فاضلاب معمولاً از سنجش‌ و ثبت‌ پارامترهای‌ دما (T) ، اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی‌ (BOD)، اکسیژن مورد نیاز شیمیایی‌ (COD)، کل‌ جامدات معلق‌ (TSS) و PH در خروجی‌ تصفیه‌خانه‌ و مقایسه‌ آنها با مقادیر ورودی‌ استفاده می‌شود.  نمونه‌برداری‌ از پارامترهای‌ کیفی‌ فاضلاب ورودی‌ و خروجی‌ و پارامترهای‌ حوض هوادهی‌ و داده های‌ مربوط به‌ شرایط‌ فرایندی‌ در یک‌ دوره یک‌ ساله‌، انجام می گیرد. در این‌ راستا پارامترهای‌ TSS,COD,BOD به‌ منزله‌ پارامترهای‌های‌ کیفی‌ و MLSS,MLVSS,SVI به‌ منزله‌ پارامترهای‌ حوض هوادهی‌ و T, pH به‌ منزله‌ عوامل‌ محیطی فاضلاب خام به‌ عنوان ورودی‌ و مقادیر متناظر TSS,COD,BOD در پساب خروجی‌ به‌ عنوان خروجی‌ می‌باشند. نمونه‌های‌ تهیه‌ شده به‌ آزمایشگاه انتقال یافته و پارامترهای‌ مورد نظر اندازه گیری‌ می شوند و در نهایت‌ داده های‌ بدست‌ آمده مطابق با استاندارد سازمان حفاظت محیط زیست مورد تجزیه‌ و تحلیل‌  قرار می گیرند. شاخص‌ درصد بهره وری‌ حذف ، درصد جداسازی‌ هر یک‌ از مشخصه‌های‌ کیفی‌ فاضلاب بعد از عمل‌ تصفیه‌ در ورودی و خروجی  نشان دهنده ی مزیت رقابتی این روش نسبت به سایر روش ها خواهد بود.