اهمیت تصفیه پساب های صنعتی
اهمیت تصفیه پساب های صنعتی ، آب ، شرط وجود حیات میباشد و تقریبا اکثر واکنشهای شیمیایی در محیط آبی صورت می‌گیرد.
آب به علت داشتن برخی خصوصیات ویژه اساسی نقش تنظیم کننده ای در طبیعت داشته و آن را در برابر تغییرات ناگهانی دما و سایر پارامترها حفظ می‌کند. آب بعد از مصارف گوناگون (خانگی ، کشاورزی و صنعتی و …) تبدیل به فاضلاب و پساب می‌شود. جهت جلوگیری از آلودگی آب وآلودگی محیط زیست توسط این فاضلاب ها و پساب ها، تصفیه و استفاده مجدد از پساب های صنعتی اهمیت پیدا می کند، لذا باید راهکار مناسب جهت تصفیه و استفاده مجدد از پساب های صنعتی اتخاذ گردد.
طبقه بندی پساب ها و آبهای آلوده
پساب ها و آبهای آلوده‌ای که پس از تصفیه دوباره می‌توان استفاده کرد، به شرح زیر می باشند:
1. پساب ها و آبهای آلوده‌ای که در کارخانجات و مراکز صنعتی تولید شده ، به‌شدت سمی هستند و نمی‌توان برای مصارف کشاورزی، صنعتی و خانگی استفاده کرد و بازیافت پساب و بازگرداندن دوباره آن به محیط زیست، اهمیت خاصی پیدا می کند و تصفیه و پساب های صنعتی باید به‌صورت کامل تصفیه شوند.
2. آبهایی که مصارف خاصی داشته اند، بدون تصفیه و بازیابی فاضلاب ها و پساب ها قابل استفاده مجدد نمی‌باشند. مانند آبهای صنایع -نوشابه سازی
فاضلابهای صنعتی (پساب های صنعتی)
فاضلابهای صنعتی(پساب های صنعتی)، فاضلابهایی هستند که از صنایع مختلف حاصل می‌شوند و این پساب ها نسبت به نوع صنایع، ترکیبات شیمیایی مختلفی دارند و وقتی وارد دریاها و محیط زیست می‌شوند، باعث آلودگی آب و مرگ آبزیان می‌گردتد، لذا بازیافت پساب و بازگرداندن دوباره آن به محیط زیست، اهمیت خاصی پیدا می کند.
مواد شیمیایی موجود در فاضلابهای صنعتی
بسته به نوع کارخانه‌ها و محصولات تولیدی آنها ، ترکیبات شیمیایی و درصد آنها در پساب های صنعتی و فاضلاب های صنعتی متفاوت است. اما از مهمترین این ترکیبات می‌توان به آرسنیک ، سرب ، کادمیم و جیوه اشاره کرد. این مواد از طریق پساب صنعتی (فاضلاب صنعتی) کارخانجات تهیه کاغذ ، پلاستیک ، مواد دفع آفات نباتی ، استخراج معادن وارد آبهای جاری و محیط زیست می‌شود.
از مهمترین فجایع آلودگی محیط زیست با فاضلاب های صنعتی و پساب هلی صنعتی با جیوه به فاجعه آلودگی آب رودخانه میناماتا در ژاپن با ترکیبات ارگانومرکوریک که به‌عنوان کاتالیزور در کارخانه پلاستیک‌سازی استفاده می‌شود، می‌توان اشاره کرد که طی آن مردم اطراف رودخانه به مرض اسرار آمیزی مبتلا شدند که ناشی از وجود جیوه فراوان در بدن آنها بود و هزاران نوزاد ناقص‌الخلقه و فوت تعدادی از مردم ، نتیجه آلودگی آب با پسابصنعتی یا فاضلاب صنعتی این کارخانه بود.
فاضلابهای کشاورزی
در این فاضلابهای کشاورزی ، سموم کشاورزی مانند هیدروکربنهای هالوژنه ، DDT ، آلودین ، ترکیبات فسفردار نظیر پاراتیون وجود دارد. مخصوصا ترکیبات هالوژنه بسیار خطرناک هستند و هنگامی که توام با آب کشاورزی در لایه‌های زمین نفوذ نمایند یا به بیرون از محیط کشاورزی هدایت شوند، باعث ایجاد فاضلابهای کشاورزی فوق‌العاده خطرناک می‌شوند. ، به همین دلیل بازیافت پساب و بازگرداندن دوباره آن به محیط زیست، اهمیت خاصی پیدا می کند.
فاضلابهای شهری
فاضلاب شهری و پساب های شهری از مصرف خانگی آب حاصل می‌شود. در این پسابها انواع موجودات ریز، میکروبها و ویروس‌ها و چند نوع مواد شیمیایی معین وجود دارد که عمده‌ترین آن آمونیاک و نیز مقداری اوره میباشد. این فاضلابها باید از مسیرهای سر بسته به محل تصفیه هدایت گردند. جهت خنثی سازی محیط قلیایی این فاضلابها که محیط مناسب برای رشد و نمو میکروبهاست، از کلر استفاده می‌شو، به همین دلیل. بازیافت پساب و بازگرداندن دوباره آن به محیط زیست، اهمیت خاصی پیدا می کند.
انواع آلاینده‌های موجود در فاضلاب های صنعتی و پساب های شهری
• آلاینده بیولوژیکی در فاضلاب های صنعتی و پساب های شهری
از دفع پسابهای بیمارستانی و مراکز بهداشتی شهری وپساب های صنعتی ناشی می‌شود.
• آلاینده‌های شیمیایی در فاضلاب های صنعتی و پساب های شهری
بیشتر آلاینده های شیمیایی از دفع پسابهای خانگی شامل مصرف شوینده‌هاست که روز به روز مصرف آنها بیشتر می‌شود. این آلاینده‌ها به‌علت وجود عامل حلقوی در ساختمان مولکول شوینده (ABS) ، غیر قابل تجزیه بیولوژیکی در تصفیه‌خانه‌ها هستند.
فرمول عمومی: LABS): linear Alkgl Benzo Sulturic acid = RŔ/ (C6 M5) SO3H)
امروزه در کشور ژاپن و آمریکا ، شوینده حلقوی را تبدیل به خطی نموده‌اند که قابل تجزیه بیولوژیکی در تصفیه‌خانه‌ها است. ولی در اکثر کشورها به‌علت ارزان بودن (LABS) هنوز هم از این ماده در صنعت شوینده‌ها استفاده می‌شود، به همین دلیل، بازیافت پساب و بازگرداندن دوباره آن به محیط زیست، اهمیت خاصی پیدا می کند.
• سایر آلوده کننده‌ها پساب صنعتی و اهمیت تصفیه پساب صنعتی
مواد جامد و رسوبات ، مواد رادیواکتیو ، مواد نفتی و آلوده کننده های حرارتی مثل نیروگاهها.
آلودگی آب درجهان و اهمیت تصفیه پساب های صنعتی
حدود 69 % آب مصرفی جهان ، صرف کشاورزی و عموما آبیاری می‌شود. 23 % به مصرف صنایع می‌رسد و مصارف خانگی تنها حدود 8 % را شامل می‌شود. در کشورهای توسعه یافته ، کشاورزی و صنایع ، بیشترین مصرف آب را داشته ، بالاترین نقش را در آلودگی آبها دارد، لذا به همین دلیل. بازیافت پساب و بازگرداندن دوباره آن به محیط زیست، اهمیت خاصی پیدا می کند.
پروژه GEMS و اهمیت تصفیه پساب و بازگرداندن دوباره آن به محیط زیست
نزدیک به سه دهه است که سازمان بهداشت جهانی و برنامه محیط زیست سازمان ملل ، تحت پروژه‌ای به نام GEMS (سیستم مراقبت زیست محیطی ازجهان) ، کیفیت محیط زیست را از نظر اندازه گیری کیفیت هوا ، آب ، آلودگی مواد غذایی و شاخصهای بیولوژیکی مورد مراقبت قرار می‌دهند. برای جمع آوری اطلاعات در مورد کیفیت آب و بازیابی فاضلاب ها و تصفیه پساب های صنعتی ، بیش از 50 پارامتر انتخاب شده است که مهمترین آنها عبارتنداز:
– Do اکسیژن محلول جهت بازیابی فاضلاب ها و تصفیه پساب های صنعتی
– BoD اکسیژن مورد نیاز واکنشهای بیوشیمیایی جهت بازیابی فاضلاب ها و تصفیه پساب های صنعتی
– CoD اکسیژن مورد نیاز واکنشهای شیمیایی جهت بازیابی فاضلاب ها و تصفیه پساب های صنعتی
– میزان کلروفرمها و نیتراتها و فلزات سنگین جهت بازیابی فاضلاب ها و تصفیه پساب های صنعتی میباشد.
تصفیه آب و فاضلاب ها و پساب های صنعتی
آب و فاضلابها برای استفاده و برای برگشت به محیط زیست یا استفاده مجدد از فاضلاب و پساب صنعتی نیاز به تصفیه دارند. روشهای مختلفی برای تصفیه آبها، فاضلاب ها و پساب ها وجود دارد که بسته به مصارف آب و نوع آلودگی جهت بازیابی فاضلاب ها و تصفیه پساب های صنعتی از این روشها استفاده می‌شود و به همین دلیل، بازیافت پساب و بازگرداندن دوباره آن به محیط زیست، اهمیت خاصی پیدا می کند.
عمده‌ترین روشهای تصفیه فاضلاب های تصفیه پساب صنعتی عبارت‌اند از:
1. تصفیه مکانیکی فاضلاب صنعتی یا تصفیه مکانیکی پساب صنعتی
2. تصفیه شیمیایی فاضلاب صنعتی یا تصفیه مکانیکی پساب صنعتی
3. تصفیه فاضلاب صنعتی یا تصفیه مکانیکی پساب صنعتی به روش اسمز معکوس
4. تصفیه بیوشیمیایی فاضلاب صنعتی یا تصفیه مکانیکی پساب صنعتی
5. فیلتراسیون فاضلاب صنعتی یا تصفیه مکانیکی پساب صنعتی
فاضلاب های خانگی و اهمیت تصفیه فاضلاب ها و پساب های خانگی
فاضلاب های خانگی يا پساب بهداشتی خالص از فاضلاب دستگاه های بهداشتی خانه‌ها مانند توالت ها، دستشویی ها، حمام ها، ماشين های لباسشویی و ظرفشویی، پساب آشپزخانه‌ها و يا فاضلاب بدست آمده از شستشوی قسمت های گوناگون محل سكونت تشکیل شده اند. خواص اين فاضلاب ها در سطح يك كشور تقريباً يكسان و تنها غلظت آن ها بسته به مقدار مصرف سرانه آب در شهرهای صنعتی تغيير می‌كند.
خصوصیات فاضلاب صنعتی و اهمیت تصفیه فاضلاب ها ی صنعتی و پساب های صنعتی
1. رنگ فاضلاب صنعتی و پساب های صنعتی و اهمیت تصفیه پساب های صنعتی
رنگ فاضلاب خانگی یا پساب صنعنی معمولاً نشان دهنده عمر آن است. فاضلاب تازه، رنگ خاكستری دارد و پس از مدتي كه فاضلاب گنديده و كهنه شد رنگ آن تيره و سياه می گردد. طرح شبکه فاضلاب صنعتی یا پساب صنعتی باید به گونه ای باشد که فاضلاب تازه به محل تصفیه خانه برسد و فرآیندهای بیولوژیک درون لوله های شبکه روی ندهد.
2. بوی فاضلاب صنعتی و پساب های صنعتی و اهمیت تصفیه پساب های صنعتی
بوی فاضلاب خانگی یا پساب صنعنی ناشی از گازهایی است كه در اثر متلاشی شدن مواد آلی موجود در فاضلاب خانگی یا پساب صنعنی به وجود می‌آيد. بوی فاضلاب تازه قابل تحمل‌تر از فاضلاب كهنه است. بوی فاضلاب كهنه بيشتر ناشی از گاز هيدروژن سولفيت ميباشد كه در اثر فعاليت باكتری های بی هوازی و در نتيجه احيای سولفات ها به سولفيت ها توليد می‌گردد. در صورتی كه به فاضلاب هوا و اكسيژن كافی برسد باكتري های بی هوازی از فعاليت باز ايستاده و به جای آن ها باكتری های هوازی مواد آلی فاضلاب شهری و یا پساب صنعتی را تجزيه می‌كنند و گاز كربنيك مهم ترين گازی است كه از كار اين باكتری ها توليد مي‌شود. از اين رو مانند آنچه در تصفيه‌خانه‌های فاضلاب رخ مي‌دهد، اگر اكسيژن كافي به فاضلاب دميده شود فاضلاب بی بو مي گردد، لذا بازیافت پساب و بازگرداندن دوباره آن به محیط زیست، اهمیت خاصی پیدا می کند.
3. درجه اسيدی فاضلاب صنعتی و پساب های صنعتی و اهمیت تصفیه پساب های صنعتی
فاضلاب های خانگي و پساب صنعتی خالص و تازه معمولاً حالتی خنثی و يا متمايل به قليایی دارند و تنها در اثر ماندن و گنديدگی گازهای اسيدی ( هيدروژن سولفوره ) توليد مي‌كنند.
4. دمای فاضلاب فاضلاب صنعتی و پساب های صنعتی و اهمیت تصفیه پساب های صنعتی
درجه گرمای فاضلاب معمولاً بيشتر از درجه گرمای آب در همان محيط است. درجة گرمای فاضلاب در سردترين روزهاي زمستان غالباً از ده درجة سانتی گراد كمتر نمی گردد. در روزهاي معمولی درجه گرمای فاضلاب شهری و پساب صنعتی در حدود 20 درجه سانتی گراد است.
5. مواد خارجی فاضلاب صنعتی و پساب های صنعتی و اهمیت تصفیه پساب های صنعتی
مواد خارجی در فاضلاب های خانگی و صنعتی و پساب های صنعتی به صورت های آلی و معدنی می‌باشند. نسبت مواد آلی به مواد معدنی در فاضلاب های شهری، فاضلاب های خانگی و صنعتی و پساب های صنعتی پيرامون 50 درصد میباشد. از نقطه نظر آميختگی آن ها، پيرامون 70 درصد مواد خارجي به صورت محلول و 30 درصد به صورت مواد معلق در فاضلاب ظاهر می‌گردند. به طور معمول مجموع مواد خارجي موجود در فاضلاب های شهری بين 150 تا 180 گرم به ازای هر نفر در شبانه روز میباشد. از مقدار مذكور حدود 40 تا 50 گرم بصورت مواد معلق و بقيه بصورت مواد محلول نمودار می‌گردد.
مقدار مواد خارجی دفع شده از هر نفر در يك شبانه روز با افزايش مصرف آب زياد می‌شود در حالی كه غلظت فاضلاب نسبت به مواد خارجی با افزايش مصرف آب كاسته می‌شود، زيرا مواد خارجی نامبرده بجز آنچه از دستگاه های بهداشتی ساختمان ها حاصل می‌شوند، شامل موادی مانند ماسه، چوب، كاغذ و پارچه نيز می‌باشند كه در ضمن شستشوی زمين ها، در شبكه مجزا وارد كانال های جمع آوری فاضلاب خانگی می‌گردند.
6. موجودات زنده موجود در فاضلاب صنعتی و پساب های صنعتی و اهمیت تصفیه پساب های صنعتی
بجز مواد خارجی آلی و معدنی، هميشه فاضلاب صنعتی و پساب های صنعتی مقدار زيادی موجودات زنده ذره‌بينی مانند ويروس ها و ميكروب ها ( باكتری ها ) به همراه دارد. تنها بخش كمی از اين موجودات زنده ممكن است بيماری زا باشند، مانند باسيل حصبه، اسهال و وبا كه جزء باكتری های انگلی هستند. دو گروه از اين موجودات زنده به نام باكتری های هوازی و باكتری های بی هوازی حتی در تصفيه فاضلاب نقشی مثبت و كمك كننده دارند.
آب های سطحی ( فاضلاب های سطحی )
آب های سطحی ناشی از بارندگی و ذوب يخ ها و برف های نقاط بلند هستند. اين آب ها به علت جريان در سطح زمين و تماس با آشغال ها و كثافت های روی زمين و شستن سطح خيابان ها و پشت بام ها آلوده شده و مقداری مواد آلی و معدنی در آن ها وارد می‌گردد. از اين رو در آغاز بارندگی درجه آلودگی آب های سطحی زياد بوده و می توان آنها را فاضلاب های سطحی ناميد. پس از پاك شدن سطح‌های بارش مقدار آلودگی آن ها كاسته می شود و تصفیه فاضلاب صنعتی و پساب های صنعتی و اهمیت تصفیه پساب های صنعتی بسیار ضروریست.
بيشترين قسمت مواد خارجی را در آب های سطحی مواد معدنی مانند ماسه و شن تشكيل مي دهند كه در اثر شستشوی خيابان ها وارد آب های سطحی می‌شوند. بجز آن پس مانده ذرات گياهی و حيوانی و مواد نفتی و قسمت های ديگر مواد خارجي، آب های سطحی را تشكيل می دهند.
فاضلاب های صنعتی یا پساب های صنعتی
خواص فاضلاب های صنعتی و پساب صنعتی كارخانه‌ها كاملاً بستگی به نوع فرآورده‌های كارخانه دارد. با توجه به اين موضوع، مهم ترين تفاوتی كه فاضلاب كارخانه‌ها می توانند با فاضلاب های خانگی داشته باشند عبارتند از:
– امكان وجود مواد و تركيب های شيميایی سمی در فاضلاب كارخانه‌ها بيشتر است.
– خاصيت خورندگی و درجه اسيدی بيشتری دارند.
– امكان وجود موجودات زنده در آنها كمتر است.
در پساب صنعتی یا فاضلاب های صنعتی برخی از كارخانه‌ها مانند كارخانه‌های بهره‌برداری از معادن، كارخانه‌های فولاد سازی و كارخانه‌های شيميایی، بيشتر مواد خارجی را مواد معدنی تشكيل می‌دهند. در صورتی كه در برخی ديگر از كارخانه‌ها مانند كارخانه‌های تهيه مواد غذایی و كارخانه‌های نشاسته سازی بيشتر مواد خارجی در فاضلاب صنعتی (پساب صنعتی) مواد آلی هستند. بنابر اين بررسی در مقدار مواد خارجي موجود در فاضلاب های صنعتی یا پساب های صنعتی بايد در هر مورد با توجه به مشخصات كارخانه به عمل آيد. درجه آلودگی اين گونه فاضلاب های صنعتی یا پساب های صنعتی مي‌تواند ميان چند گرم تا چند هزار گرم BOD5 در متر مكعب تغيير كند. آميختن فاضلاب های صنعتی با فاضلاب های شهری بسته به نوع كارخانه ممكن است در فرآيند تصفيه اثر منفی بگذارد. لذا اهمیت تصفیه پساب های صنعتی امری ضروریست.
با توجه به مشكلات ايجاد شده در بسياری از كشورهای صنعتی شبكه جمع آوری مجزایی برای فاضلاب های صنعتی می سازند. فاضلاب های صنعتی را به وسيله اين شبكه‌ها برای تصفيه به تصفيه‌خانه‌های ويژه‌ای می‌فرستند.
روش های مختلف تصفيه فاضلاب و تصفیه پساب صنعتی
فرايندهاي تصفيه فاضلاب صتعتی و تصفیه پساب صنعتی به سه گروه ذيل تقسيم مي شود:
– فرايندهاي فيزيکي تصفيه فاضلاب صتعتی و تصفیه پساب صنعتی
– فرايندهاي شيميايي تصفيه فاضلاب صتعتی و تصفیه پساب صنعتی
– فرايندهاي بيولوژيکي تصفيه فاضلاب صتعتی و تصفیه پساب صنعتی
– فرايندهاي طبيعي تصفيه فاضلاب صتعتی و تصفیه پساب صنعتی
– فرايندهاي تلفيقي شيميايي و بيولوژيکي تصفيه فاضلاب صتعتی و تصفیه پساب صنعتی
مهمترين بخش هر تصفيه خانه فاضلاب و تصفیه خانه پساب بخش تصفيه بيولوژيك و گندزدايي مي باشد. در ذيل روش هاي مختلف تصفيه بيولوژيك تشريح شده است:
1- فرآيند رشد معلق جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی
1-1- فرآيند لجن فعال جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی
يکي از سيستم هاي تصفيه هوازي با رشد معلق فرايند لجن فعال ميباشدکه مخلوطي از ميکرو ارگانيزم ها (لجن فعال) براي اکسايش مواد آلي موجود در فاضلاب بکار مي رود. حضور لخته هاي ميکروبي باعث بهبود ته نشيني مواد جامد آلي در حوض ته نشيني مي گردد. بطور کلي قطر معمول اين فلوکها mm 1-1/0 مي باشد .
پساب صنعتی یا پساب شهری حاصل از ته نشيني، به واحدهاي بعدي فرستاده مي شود و لجن ته نشين شده در حوض ته نشيني ثانويه دوباره به حوض هوادهي لجن فعال برگشت داده مي شود، مخلوط زيست توده (Biomass) و فاضلاب صنعتی، پساب صنعتی (که مايع مخلوط ناميده مي شود) با ايجاد تلاطم هاي مکانيکي در حوض هوادهي بصورت سوسپانسيون يکنواختي نگهداري مي شود. عمل هوادهي در لجن فعال و اهمیت تصفیه پساب های صنعتی به دو منظور صورت مي گيرد.
• رساندن اکسيژن به باکتري ها براي تجزيه مواد آلي موجود در فاضلاب صنعتی یا شهری و پساب صنعتی
• ايجاد اختلاط مناسب در حوض هوادهي جهت تصفیه فاضلاب صنعتی یا شهری و پساب صنعتی
عمل هوادهي در راکتورهاي لجن فعال با استفاده از هوادهي هاي مکانيکي يا ديفيورزي انجام مي گيرد.
2-1- تئوري فرايند لجن فعال جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی
فاضلاب صنعتی یا پساب صنعتی ورودي به تصفيه خانه بعد از گذراندن مراحل اوليه تصفيه، بيشتر جامدات معلق و مقداري از BOD (اکسيژن مورد نياز بيوشيميايي) خود را از دست مي دهد. واحد هايي که معمولاً قبل از واحد لجن فعال قرار دارند شامل دانه گيري و ته نشيني اوليه مي باشد. واحد ته نشيني اوليه قادر است که 40% – 25% از BOD و 70% ـ 50% از کل جامدات ورودي را حذف نمايد.
بعد از گذراندن مراحل اوليه تصفيه، فاضلاب صنعتی یا پساب صنعتی وارد حوض هوادهي لجن فعال مي گردد. مايع مخلوط حوض هوادهي شامل مخلوطي از ميکرو ارگانيزم هاي مختلف است. اکثر اين ميکروارگانيزم ها را باکتريهاي هتروتروفيک تشکيل مي دهد. با رساندن مواد غذايي و اکسيژن کافي به داخل حوض هوادهي جمعيت اين باکتري ها در مايع مخلوط غالب مي گردد.
باکتري ها از مواد آلي و ترکيبات مغذي موجود در فاضلاب براي رشد و تکثير استفاده مي کنند. بدين ترتيب غلظت مواد آلي موجود در فاضلاب صنعتی یا پساب صنعتی کاسته شده و بر غلظت توده جرم سلولي فعال (زيست توده ميکروبي) افزوده مي گردد.
در حقيقت آلودگي از شکل مواد غذايي آلي به شکل زيست توده ميکروبي تبديل مي گردد. بعد از حوض هوادهي، فاضلاب صنعتی یا پساب صنعتی وارد حوض ته نشيني مي گردد و با ايجاد شرايط سکون مناسب توده سلولي به شکل لجن در حوض ته نشيني از پساب صنعتی جدا مي گردد. پساب صنعتی خروجي براي تصفيه بيشتر به واحدهاي بعدي انتقال مي يابد. مقداري از لجن ته نشين شده، براي حفظ غلظت مناسب از توده ميکروبي به داخل حوض هوادهي برگشت داده مي شود و باقيمانده آن حذف مي گردد. حذف لجن براساس ايجاد سن مناسب لجن در فرايند انجام مي گيرد.
– مزايا و معايب فرآیند لجن فعال جهت تصفیه فاضلاب صنعتی یا پساب صنعتی
الف- مزايا فرآیند لجن فعال جهت تصفیه فاضلاب صنعتی یا پساب صنعتی
1- بازده بالا در حذف مواد آلي قابل تجزيه بيولوژيک جهت تصفیه فاضلاب صنعتی یا پساب صنعتی
2- راهبري ساده تصفیه فاضلاب صنعتی یا پساب صنعتی
3- طراحي آسان تصفیه فاضلاب صنعتی یا پساب صنعتی
4- عدم رشد و نمو حشرات مزاحم در صورت راهبري صحيح از سيستم جهت تصفیه فاضلاب صنعتی یا پساب صنعتی .
5- حساسيت کمتر در مقابل تغييرات درجه حرارت در فصول تابستان و زمستان جهت تصفیه فاضلاب صنعتی یا پساب صنعتی
ب- معايب فرآیند لجن فعال جهت تصفیه فاضلاب صنعتی یا پساب صنعتی
1- نياز به تجهيزات برقي و مکانيکي نسبتاً زياد و در نتيجه افزايش واردات و ارزبري در مقايسه با بقيه فرايندهاي تصفيه جهت تصفیه فاضلاب صنعتی یا پساب صنعتی
2- نياز بيشتر به نيروي متخصص و پرسنل با مهارت جهت تعمير و نگه داري نسبت به بيشتر سيستم هاي تصفيه جهت تصفیه فاضلاب صنعتی یا پساب صنعتی
3- بالا بودن هزينه هاي راهبري بواسطه مصرف انرژي بيشتر در طول سال هاي بهره برداري جهت تصفیه فاضلاب صنعتی یا پساب صنعتی
4- مشکلات بهره برداري جهت تصفیه فاضلاب صنعتی یا پساب صنعتی
4-1- ايجاد کف جهت تصفیه فاضلاب صنعتی یا پساب صنعتی که مي تواند حتي تا حوض ته نشيني هم کشيده شود.
4-2- حجيم شدن لجن (Bulking ) جهت تصفیه فاضلاب صنعتی یا پساب صنعتی
4-3- بالا آمدن لجن (Rising) جهت تصفیه فاضلاب صنعتی یا پساب صنعتی
4-4- رشد پراکنده فلوک ها جهت تصفیه فاضلاب صنعتی یا پساب صنعتی
4-5- عدم تجزيه بيولوژيک مواد آلي در صورت ورود مواد سمي و بازدارنده به سيستم تصفیه فاضلاب صنعتی یا پساب صنعتی
5- بالا بودن هزينه هاي تعميرات و نگهداري جهت تصفیه فاضلاب صنعتی یا پساب صنعتی
5-1- سوختن پمپ هاي لجن برگشتي و الکتروموتورهاي هوا دهي جهت تصفیه فاضلاب صنعتی یا پساب صنعتی
5-2- خرابي پل لجن روب جهت تصفیه فاضلاب صنعتی یا پساب صنعتی
5-3- گرفتگي خطوط ارتباطي حوض هوا دهي و ته نشيني جهت تصفیه فاضلاب صنعتی یا پساب صنعتی
6- نياز به اراضي بيشتر براي احداث تصفيه خانه جهت تصفیه فاضلاب صنعتی یا پساب صنعتی
7- بازدهی سيستم تصفیه فاضلاب صنعتی یا پساب صنعتی براي پذيرش بارهاي بيشتر مواد آلي و هيدروليکي با محدوديت روبروست.
8- عدم توانايي در حذف مواد آلاينده نظير نيتروژن و فسفر که نقش بسزايي در آلودگي محيط زيست دارند. .
9- حجم لجن توليدي تصفیه فاضلاب صنعتی یا پساب صنعتی در اين سيستم زياد ميباشد و بايد با حذف هزينه هاي سنگين و احداث تاسيسات دفع لجن نسبت به تصفيه و دفع آن اقدام نمود.
10- شوک هاي بار مواد آلي و هيدروليکي جهت تصفیه فاضلاب صنعتی یا پساب صنعتی مي توانند باعث از کار افتادگي سيستم و اختلال در فرايند لجن فعال شوند.
3-1- راکتورهاي ناپيوسته متوالي (SBR) جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی
راکتورهاي منقطع متناوب ( SBR ) يک سيستم پر و خالي شونده لجن فعال براي تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی است. در اين سيستم، ضلاب صنعتی و پساب صنعتی به يک راکتور منقطع منفرد افزوده شده و پس از حذف ترکيبات نامطلوب، تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی صورت می گیرد و سپس تخليه مي گردد. در اين سيستم متعادل سازي، هوادهي و زلال سازي ميتوانددر يک راکتور منقطع منفرد با هم انجام شود. براي بهينه سازي اجراي سيستم از دو يا چند راکتور منقطع به صورت بهره برداري متناوب تصفیه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی استفاده مي گردد.
فرآيندهاي منقطع پر و خالي شونده همچون SBR يک پيشرفت تازه نيست. بين سالهاي 1920 ـ 1914، چندين سيستم پر و خالي شونده در مقياس بزرگ مورد بهره برداري قرار گرفته است. بهره برداري از SBR در قبل از سال 1950 انجام شده و در سال 1960 با تجهيزات و فن آوري جديد توسعه يافته است. ارتقاء سيستم هوادهي و کنترل در SBR به طور موفقيت آميزي با سيستم هاي لجن فعال متعارف تکميل گرديده است.
واحدهاي فرآيندي SBR و سيستم لجن فعال متعارف مشابه هم مي باشند. در سال 1983 ، سازمان حفاظت محيط زيست آمريکا( USEPA ) طي گزارشي عنوان کرد که SBR چيزي بيشتر از يک سيستم لجن فعال که در شرايط يکسان بهره برداري مي شود، نيست اختلاف بين اين دو فناوري آن است که در SBR متعادل سازي، تصفيه بيولوژيکي و ته نشيني ثانويه در يک مخزن با استفاده از سيستم کنترل متناوب زماني انجام مي شود. و اين در حالي است که در يک سيستم لجن فعال متعارف، اين فرآيندها بايد در مخازن مجزا انجام شوند. مدل اصلاح شده SBR، سيستم هوادهي ممتد با سيکل متناوب ( ICEAS ) است. در سيستم ICEAS، جريان هاي فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی ورودي به راکتور به صورت پيوسته است. از يک ديواره راهبند مي توان در ICEAS به عنوان حائل اين جريان پيوسته استفاده کرد. روش طراحي ICEAS و SBR خيلي شبيه هم هستند.
مزايا و معايب راکتورهاي ناپيوسته متوالي (SBR) جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی
الف- مزايا راکتورهاي ناپيوسته متوالي (SBR) جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی
– يکنواخت سازي ، زلال سازي اوليه ( در بيشتر موارد ) ، تصفيه بيولوژيکي و زلال سازي ثانويه جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی را مي توان در درون يک راکتور انجام داد.
– کنترل و انعطاف پذيري بهره برداري از فرآيند، جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی
– حداقل نياز به زمين مورد نياز جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی
– صرفه جوئي در هزينه هاي سرمايه گذاري از طريق حذف زلال سازها و ساير تجهيزات جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی
ب- معايب راکتورهاي ناپيوسته متوالي (SBR) جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی
– در مقايسه با سيستم هاي متعارف تصفيه فاضلاب به ويژه اگر سيستم هاي SBR مورد نياز باشد، پيچيدگي و تخصص بالاتري براي واحدهاي راهبري و کنترل سيستم تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی مورد نياز مي باشد.
– در مقايسه با سيستم هاي متعارف تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی ، در سيستم هاي SBR براي سيستم هاي پيچيده کنترل کليدهاي خودکار و شيرهاي اتوماتيک، به تعميرات و نگهداري بيشتري مورد نياز است.
– در طول دوره زماني تخليه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی در سيستم SBR احتمال تخليه لجن شناور يا ته نشين شده همراه با جريان خروجي وجود دارد.
– در طول دوره هاي بهره برداري از سيستم به تجهيزات هوادهي بسته به نوع و مشخصات سيستم هوادهي تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی مورد استفاده نياز است.
– احتمالاً نياز به يکنواخت سازي پس از SBR بستگي به فرآيندهاي پایين دست جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی دارد.
4-1- انواع فرايندهاي با رشد چسبيده جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی
فرايند هاي تصفيه بيولوژيکي با رشد چسبيده بر حسب نوع جريان و نحوه قرارگيري بستر به انواع مختلفي تقسيم مي شوند. جريان ورودي به راکتور تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی ممکن است رو به بالا، رو به پایين و يا به صورت افقي باشد و بستر ممکن است به صورت ثابت (پکيج) و يا شناور باشد.
1-4-1- صافي چکنده جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی
اين واحدها بصورت استوانه هاي قطوري هستند که داخل آنها با موادي مانند سنگ يا پوکه پر شده است. تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی از طريق توزيع کننده ها بر روي آنها پخش مي گردد. و در هنگام عبور از ميان بستر مواد آلي توسط باکتري ها حذف مي گردد. جريان در آنها رو به پایين بوده و بستر به صورت ثابت مي باشد.صافي هاي چکنده بر اساس بارگذاري به انواع مختلفي تقسيم بندي مي گردند.
تصوير1- نمايي از يك صافي چكنده
2-4-1- فرايند لايه لجن بي هوازي با جريان رو به بالا (UASB) جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی
فرايند UASB به صورت بي هوازي جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی بسيار آلوده به کار گرفته مي شود. و فاضلاب صنعتی و پساب صنعتی از کف راکتور وارد مي شود و به سمت بالا از ميان لايه لجن عبور مي کند. اين لايه لجن مرکب از گرانول هاي بيولوژيکي مي باشد. ميکرو ارگانيزم هاي قرار گرفته در اين گرانول ها عمل تجزيه را انجام مي دهند بنابراين در اين راکتورها جريان راکتورها جريان رو به بالاست و نيز بستر به صورت شناور مي باشد. در فرآيند بستر لجن بي هوازي با جريان روبه بالا (UASB) پساب به كف راكتور هدايت و در آنجا بصورت يكنواخت پخش مي شود. پساب از ميان يك بستر بيولوژيكي متشكل از مواد بيولوژيكي گرانوله مي گذرد و در همين حين گرانول ها مواد آلي فاضلاب صنعتی و پساب صنعتی را مصرف مي كنند. حباب هاي گاز متان و دي اكسيد كربن بالا رفته و در گازگيرها گرفته مي شود. مايع به سمت بخش ته نشيني راكتور كه جداسازي مايع – جامد در آن صورت مي گيرد مي رود. بعد از خروج مايع از سرريز، جامدات به منطقه بستر برمي گردد.
در راهبري اين فرآيند تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی تشكيل و نگه داري گرانول ها بسيار اهميت دارد. طبق نظريه Palns و همكاران توليد گرانول هاي مناسب نياز به يك ساختار جريان قالبي در راكتور pHخنثي منطقه اي با فشار جزئي بالاي H2 . يك منبع نامحدود NH3-N و يك منبع محدود Cysteine و ماده اي كه H2 را بعنوان يك ماده قليائيت بر حسب CaCo3 به ازاي هرگرم COD ورودي است كه مي تواند pH را بالاي 6/6 ببرد GUIOT و همكاران در يافتند كه افزودن فلزات, كم مقدار فعاليت بيولوژيكي را بالا مي برد. براي اينكه بستر به صورت معلق بماند, جريان رو به بالا ft/h 3-2 (m/h 9/0 –6/0 ) بوده است. اگر غلظت جامدات لجن تا بستر g/l 150-100 بالا برود. پساب در حين عبـــور از روي بستـــــر لجن تثبيت مي شود. براي فاضلاب صنعتی و پساب صنعتی خاص بارگــــذاري آلي kg COD/(m3.d) 10 و HRT معادل h 4، به 80 درصد راندمان حذف دست يافت.
– مزايا و معايب فرايند لايه لجن بي هوازي با جريان رو به بالا (UASB) جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی
• مزايا فرآيند لايه لجن بي هوازي با جريان رو به بالا (UASB) جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی
– در فضاهاي کمي با راندمان بالا کار مي کند چون بارگذاري آن 10 برابر روش هوازي است. لذا آن زمين نياز خواهد داشت.
– روش UASB مولد انرژي قابل مصرف به صورت 75 درصد متان است که مي توانددر صنايع يا گرم کردن فاضلاب يا هر دو به کار رود.
– UASB در تصفيه تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی با COD حدود 1500 تا 50000 ميلي گرم در ليتر به کار مي رود.
– 95 درصد COD تبديل به گاز قابل مصرف و 5 درصد آن تبديل به سلول هاي جديد خواهد شد. اين ارقام حدود 10 درصد مواردي است که این روش به دست مي دهد. کمي لجن هاي توليدي نياز به مواد غذايي را کاهش مي دهد، بطوري که در روش هاي بي هوازي ميزان ازت و فسفر مورد نياز بر حسب COD عبارتند از:
500:5:1 تا 350:5:1
– UASB مولد لجن زائد پايدار است از اينرو توليد بو و جلب حشرات در حين تخليه لجن ناچيز است.
– UASB لجن هاي گرانول شبيه ذغال فعال و خاويار توليد مي نمايد که قدرت ته نشيني خوبي دارند. قدرت ته نشيني اين لجن ها 20 تا 80 متر درساعت است.
– باکتري هاي بي هوازي را براي مصارف بعدي مدت نسبتاً طولاني مي توان در يک محل نگه داشت، مثلاً در صنايع قندسازي که فقط 3 تا 4 ماه مغول کار هستند لجن ها را 8 تا 9 ماه براي بهره برداري بعدي مي توان نگه داري نمود.
– روش بي هوازي نياز به انرژي ندارد مخصوصاً نياز به تزريق هوا که توليد آن هزينه زيادي دربردارد نخواهد داشت، ممکن است تنها انرژي مصرفي آن پمپاژ فاضلاب صنعتی و پساب صنعتی به داخل راکتور بوده يا انرژي مصرفي براي ثابت نگه داشتن حرارت بين 30 تا 38 درجه سانتي گراد باشد.
– پيشرفت تصفيه فاضلاب هاي صنعتی و تصفیه پساب صنعتی مخصوصاً فاضلاب هاي با آلودگي خيلي زياد به روش بي هوازي به قدري سريع بوده که در سال 1990 تعداد واحدهاي صنعتي استفاده کننده از UASB براي تصفيه فاضلاب به 205 واحد با ظرفيت تصفيه معادل 339000 مترمکعب رسيده است.
تصوير2- فرايند لجن بي هوازي با جريان رو به بالا.
5-1- فرايندهاي با بستر انبساط يافته جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی
فرايند بستر انبساط يافته يک فيلتر با جريان رو به بالا است که بستر در آن فاضلاب صنعتی و پساب صنعتی به صورت شناور مي باشد. جمعيت بالايي از ميکرو ارگانيزم ها در اين سيستم ايجاد مي گردد و براي تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی هاي بسيار قوي بکار مي رود. براي جلوگيري از شستشوي جامدات زيستي از يک راکتور بي هوازي، انواع مختلفي از اجزاء بکار مي رود.
تصوير3- فرايند تصفيه بي هوازي از طريق بستر انبساط يافته
6-1- ديسک هاي بيولوژيکي دوار(RBC) جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی
تماس دهنده هاي بيولوژيکي دوار شامل رديف هايي از صفحات پلاستيکي دوار هستند که در هر رديف به يک شفت متصل شده اند و به آرامي حرکت مي کنند. 40% از قطر اين ديسک ها هميشه در فاضلاب صنعتی و پساب صنعتیغوطه ور است و با چرخش ديسک نقاط مختلف آن به ترتيب با فاضلاب صنعتی و پساب صنعتیو هوا تماس مي يابد. ميکرو ارگانيزم ها بر روي اين صفحات رشد کرده و تشکيل فيلم هاي بيولوژيکي را مي دهند. تماس دهنده هاي بيولوژيکي دوار به دو دسته هوازي و بي هوازي طبقه بندي مي شوند.
تصوير4- ديسک بيولوژيکي همراه با متعلقات آن
7-1- راکتور هاي بيولوژيکي با بستر شناورجهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی
اين راکتورهاي بيولوژيکي، شامل سيستم هاي بيوفيلمي هستند که در آنها بستر حاوی فاضلاب صنعتی و پساب صنعتی به صورت دائم در حال حرکت است. حرکت اين بسترها بواسطه هواي زياد، سرعت بالاي جريان آب و يا بواسطه تکان دهنده هاي مکانيکي مي باشد. در اين راکتورها بيوفيلم رشد بهتري مي يابد و گرفتگي آن کمتر مي باشد.
8-1- راکتورهاي زيستي با رشد چسبيده و بستر مستغرق جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی
فاضلاب صنعتی پساب صنعتی به راکتور بيولوژيکي وارد مي شود ميکرو ارگانيزم ها بر روي زمينه به صورت چسبيده رشد مي کنند و مواد آلي محلول فاضلاب صنعتی و پساب صنعتیرا جذب مي کنند. در اين راکتورها جريان ممکن است رو به بالا و يا رو به پایين و يا حتي به صورت افقي باشد. بيشتر اين راکتورها بدون سيستم جدا سازي جامدات و برگشت جريان کار مي کنند.
تصوير5- فيلترهاي بي هوازي با رشد چسبيده و جريان روبه بالا
9-1- راكتورهاي زيستي با رشد متصل مستغرق(SAGB) جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی
فرايندهاي رشد متصل براي تصفيه هوازي فاضلاب های صنعتی و پساب های صنعتی در طي قرن اخير استفاده مي شده است، و در ابتدا به شكل صافي ها چكيده و تماس دهنده هاي بيولوژيكي دوار عمل مي كردند. به هرحال، در طي دو دهه گذشته نکات زيادي درباره مكانيزم عمل فرايندها شناخته شده است كه منجر به توسعه راكتورهاي زيستي جديد، مانند راكتورهاي بيولوژيكي با بستر شناور (FBBR) گرديده است.
1-9-1- توصيف فرايند راكتورهاي زيستي با رشد متصل مستغرق(SAGB) جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی
بعضي ازسيستم هاي SAGB به صورت ويژه اي توسعه داده شده اند و براي سيستم هاي هوازي جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی به کار برده مي شوند.
معمولاً علاقه به سيستم هاي رشد متصل مستغرق مربوط به غلظت بالاي بيومسي است كه مي تواند در سيستم به دست بيايد، اين عمل باعث كاهش زمان ماند هيدروليكي (HRT) در مقايس با سيستم هاي داراي رشد معلق كه داراي زمان سلولي برابر (SRT) هستند مي گردد. اين نتايج بواسطه استفاده از بستري ( مديا ) است که داراي سطح ويژه بالاست.
HRT پایين باعث کاهش حجم سيستم مي گردد و هنگامي كه زمين براي ساخت تصفيه خانه فاضلاب صنعتی یا پساب صنعتی محدود است مي تواند به صورت يك مزيت مهم باشد. اين سيستم هاي فشرده شده از بسترهاي مستغرق استفاده مي كنند كه در آن ها جريان مي تواند رو به بالا يا رو به پایين باشد. سيستم هاي تركيبي رشد معلق و چسبيده كه درآن ها بستر مستغرق به يك سيستم داراي رشد معلق اضافه مي شود، اخيراً مورد توجه قرار گرفته است .
تصوير 6، دياگرامي از يك SAGB معمولي را نشان مي دهد اجزاي اوليه آن شامل راكتور ، بستري براي رشد بيوفيلم ، سيستم توزيع جريان ورودي و سيستم تخليه جريان فاضلاب تصفیه شده صنعتی خروجي مي باشد . يك سيستم انتقال اكسيژن ممكن ست تهيه گردد . فاضلاب ورودي به راكتور زيستي اضافه ميگردد و ميكروارگانيسم بر روي مديا بصورت متصل رشد مي كنند و مواد آلي محلول را حذف مي كنند با ازت آمونياكي را اكسيد مي كنند . انواع ميكروارگانيسم هايي كه رشد مي كنند وابسته به خصوصيات فاضلاب و شرايط محيطي غالب در راكتور دارد . جهت جريان ممكن است رو به بالا و رو به پائين يا بصورت افقي باشد و نوع مدياي مصرفي ممكن است شامل انواع بسيار زيادي باشد.
همانطور كه بيان گرديد مديا ممكن است به صورت آكنده يا مستغرق باشد. براي حفظ دبي جريان مد نظر ممكن است مقداري از جريان خروجي به داخل راكتور برگشت داده شود. نكته مهم درباره کاربرد مديا در SAGB ، سطح ويژه آن است كه مهم تر از سطح ويژه صافي هاي چكنده است.
تصوير6- فرايند هوازي رشد متصل مستغرق
در نتيجه آنها بيومس بيشتري را حمل مي كنند و باعث كاهش SRT مي گردند .
بيشتر SAGB ها بدون سيستم جداسازي جامدات و برگشت جريان فاضلاب صنعتی كار مي كنند.در اين راكتورها، HRT كمتر از حداقل SRT مورد نياز براي رشد ميكروبي به ازاي سوبسترات حذف شده است.
با اين عمل رشد ميكروارگانيسم هاي معلق در فاغضلاب صنعتی یا پساغب صنعتعی به حداقل مقدار خود مي رسد و رشد ميكروارگانيسم هاي متصل به حداكثر خود مي رسد. براي اين سيستم ها، راهي براي حذف كنترل شده بيومس متصل بايد ايجاد گردد. راه ويژه مشخص شده با نوع سيستم تغيير مي كند.SAGB هاي ديگر، هم از رشد معلق بيومس استفاده مي كنند و هم از رشد متصل آن. اين سيستم هاي داراي رشد تركيبي معلق و چسبيده (CSAG) در شکل7 نشان داده شده است. بخش رشد معلق بيومس با عبور جريان خروجي از بخش جداسازي جامد – مايع به دست مي آيد و در آنها بيومس جداسازي شده مشابه با لجن فعال به سيستم برگشت داده مي شود. بيومسي كه بر روي بستر ثابت رشد مي كند به صورت مرتب ريزش مي كند و به بيومس معلق مي پيوندد. بيومس اضافي توليد شده از سيستم به صورت لجن اضافي حذف مي گردد.
تصویر7-فرايند ترکيبي رشد معلق و چسبيده
اگر مواد آلي قابل تجزيه در فاضلاب صنعتی یا پساب صنعتی ورودي وجود داشته باشند، ميكرو ارگانيسم هاي هتروتروفيك در سيستم رشد مي كنند اما نوع متابوليسم آنها وابسته به گيرنده هاي الكترون موجود مي باشد. اگر اكسيژن کافي در سيستم تأمين بگردد متابوليسم هوازي غالب مي گردد و چنانچه اكسيژن محلول تامين نگردد و ازت نيتراتي در سيستم وجود داشته باشد، نيترات زدايي هم انجام مي گيرد.
اگر شرايط مناسب محيطي در SAGB ايجاد گردد تركيبات ازت در فاضلاب مي تواند تغيير بيابد. اگر اكسيژن كافي تأمين گردد و بارگذاري آلي كل (TOL) به حد كافي براي رشد باکتري هاي نيترات ساز پایين باشد، N آمونياكي ورودي تبديل به نيترات مي گردد. اگر اكسيژن از محيط خارج گردد و مواد آلي در دسترس باشد، Nنيتراتي ورودي مي تواند نيترات زدايي شود. توسعه يك اجتماع ميكروبي براي حذف فسفر از طريق بيولوژيكي براي حداقل يك راكتور شناخته شده است. بنابراين دامنه وسيعي از تبديل هاي ميكروبي مي تواند در اين راكتورها ايجاد گردد.
10-1- راكتورهاي زيستي با بستر آكنده و جريان رو به پایين (DFPB) جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی
تصوير 8- شماي مشخصي از يك راكتور زيستي با بستر آكنده و جريان رو به پایين جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی را نشان مي دهد (DFPB). فاضلاب صنعتی یا پساب صنعتی از قسمت بالا وارد مي گردد و از ميان بستر به سيستم جمع آوري جريان خروجي وارد مي شود.
تصوير8- راکتورهاي زيستي با بستر آکنده و جريان روبه پایين
بستر بکار رفته در راکتور از كنده شدن و انتقال لخته ها جلوگيري مي كند. اين خصوصيات باعث مي شود راكتورهاي DFPB به صورت فيلترها عمل كنند و ذرات معلق فاضلاب را حذف كنند. در نتيجه اين راكتورهاي زيستي هم تصفيه بيولوژيكي را انجام مي دهند و هم فيلتراسيون.
بواسطه اينكه جامدات معلق موجود در فاضلاب صنعتی یا پساب صنعتی در راكتور تجمع مي يابند، بايد به صورت مرتب با عمل شستشوي معكوس حذف بگردند. شستشوي معكوس همچنين ميكروارگانيزم هايي را كه در ميان بستر رشد كرده اند، حذف مي كند و غلظت بيومس را كنترل مي كند. براي ايجاد سيستم شستشوي معكوس نياز به سيستم زهكش براي جمع آوري جريان خروجي توزيع جريان شستشوي معكوس از كف بستر مي باشد. در اين حالت تسهيلات جمع آوري شستشوي معكوس مورد نياز است.
راكتورهاي زيستي با بستر آكنده و جريان رو به پایين براي اكسيداسيون مواد كربنه، اكسيداسيون تركيبي كربن و نيترات سازي و نيترات سازي مجزا استفاده مي گردد. اكسيژن براي تكميل نيترات سازي بايد به سيستم اضافه شود و اغلب در سيستم هاي اكسيداسيون كربنه تأمين مي گردد. اين عمل با اضافه كردن هوا از ميان يك سيستم توزيع كه در ارتفاع 3/2 متري راكتور قرار گرفته است انجام مي گيرد. بواسطه عبور متلاطم حباب هاي هوا از ميان بستر، انتقال اكسيژن به صورت كامل انجام مي گيرد. اضافه كردن هوا به راكتور زيستي تصفیه فاضلاغب صنعتیث یا تصفیه ساب صنعتعی باعث ايجاد 2 ناحيه در راكتور مي گردد.
11-1- راكتورهاي زيستي با بستر آكنده و جريان رو به بالا (UFPB) جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی
راكتور زيستي جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی با بستر آكنده و جريان رو به بالا (UFPB) ، درشکل زیر نمايش داده شده است. اين واحد مشابه با واحد BAF توضيح داده شده در بالا است، بجز اينكه جريان به سمت بالاي راكتور مي باشد. ابعاد مشابه مديا و سرعت هاي حد مشابه با بالا مورد استفاده قرار مي گيرد. عمق بستر بين 2 تا 4 متر مي باشد.
تصوير9- راکتور زيستي با بستر آکنده و جريان روبه با بالا
هوادهي مشابه با راكتورهاي زيستي BAF با جريان رو به پایين مي باشد، كه در اين حالت توليد ناحيه زيستي هوازي در قسمت بالا و ناحيه فيلتراسيون در كف بستر مي گردد. اگر كل بستر هوازي باشد، هوادهي مي تواند از كف انجام بگيرد. راكتورهاي زيستي UFPB براي اكسيداسيون موادكربنه، اكسيداسيون تركيبي مواد كربنه و نيترات سازي، نيترات سازي مجزا و نيترات زدايي فاضلاب صنعتی یا پساب صنعتی بكار مي روند.
12-1-فرآیند جدید MBR جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی
1-12-1- مقدمه و روند تاریخی فرآیند جدید MBR جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی
در سال 1748 یک فیزیکدان فرانسوی به نام Jean Antonie Nollet برای اولین بار پدیده اسمز معکوس را کشف نمود، دویست سال بعد محققان اولین سیستم اسمز معکوس را ساختند، در سال 1950 غشاهای MF(میکرو فیلتراسیون) و UF(اولترافیلتراسیون) به صورت تجاری تولید شد، در سال 1970 توسعه تکنولوژی مدل بستر خارجی MBR(بیورآکتور غشایی) توسعه یافت. در سال 1986غشاهای MF/UF با ظرفیت های 1.5mgd تولید شد. در سال 1987 تصفیه خانه keystone در Colorado از سیستم MF با ظرفیت 0.06mgd استفاده نمود. در سال 1990 توسعه تکنولوژیMBR مستغرق صورت گرفت. در سال1999 تصفیه خانه هایی در فلوریدا با سیستم MBR ، با ظرفیت 0.5-0.9mgd ساخته شد. در سال 2002 سیستم MF/UF/MBR با ظرفیت های 500mgd ساخته شد. در سال 2003 در کالیفرنیا سیستم MBR با ظرفیت 0.6mgd راه اندازی گردید. در سال 2004 در میشیگان تصفیه خانه ای با 8.5mgd با بکارگیری سیستم بیو رآکتور غشایی شروع به کار نمود و هم اکنون هزاران تصفیه خانه در دنیا از سیستم MBR برای تصفیه فاضلاب های شهری و تصفیه فاضلاب صنعتی و بازیاغبی پسابد صنعتی استفاده می کنند و روند رو به رشد استفاده از این تکنولوژی در اکثر کشورها قابل پیش بینی می باشد.
2-12-1- توصیف سیستم MBR جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی:
سیستم بیورآکتور غشایی(Membrane Bio Reactor) ترکیبی از تصفیه بیولوژیکی جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی رشد معلق لجن فعال و تجهیزات فیلتراسیون غشایی می باشد، در این سیستم معمولا از غشاهایی با فشار پایین (میکروفیلتراسیونMF ] [یا در مواردی از اولترافیلتراسیون [UF])استفاده می شود.
سیستم های متداول جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی شامل یک تانک هوادهی، تانک ته نشینی ثانویه و در صورت امکان فیلترهایی برای تصفیه ثالثیه فاضلاب صنعتی یا پساب صنعتی می باشند ولی در سیستم بیورآکتور غشایی تانک ته نشینی ثانویه و فیلترهای نهایی حذف می شوند. دو نوع کلی از سیستم های غشایی که در MBR بکار می روند که عبارتند از : Immersed membrane technologiesکه فیلتر غشایی در داخل بیو رآکتور قرار می گیرد و نوع دوم مرسوم به External membrane technologies که فیلتر غشایی در خارج از بیو رآکتور قرار می گیرد، نوع اول که در آن از غشاهای hollow-fiber یاflat-sheet استفاده می کنند بدلیل راهبری در فشارهای پایین قابلیت تطابق با انواع جامدات یافت شده در بیو رآکتور لجن فعال را دارد و باعث پایین آمدن هزینه های تأمین غشاها می شود.
Figure 1: Ismmersed membrane technologie
Figure 2: External membrane technologies
جداول 1 و 2 اطلاعات تکنیکی را در مورد غشاهای مورد استفاده در این رآکتورها جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی را نشان می دهد.
جدول 3: کیفیت پساب خروجی از MBR
2- مقايسه روش پيشنهادي با روشهاي متداول جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی
کیفیت پساب خرتصفیه شده صنعتی وجی بی نظی جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی
– بدلیل باقی ماندن کل بایومس در داخل سیستم کیفیت پساب صنعتی تصفیه شده خروجی از نظر غلظت جامدات در حد بسیار بالایی قرار دارد.(TSS<1mg/L)
– در مقایسه با سیستم های متداول لجن فعال ،کیفیت پساب تصفیه شده خروجی سیستم MBR کمتر به غلظت MLSS (جامدات معلق مایع مخلوط) و خصوصیات ته نشینی لجن بستگی دارد.
نیاز به فضای بسیار کم:
– بدلیل حذف زلال سازهای ثانویه و فیلترهای خروجی، فضای مورد نیاز برای تأسیس تصفیه خانه جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی کاهش خواهد یافت.
– بدلیل قابلیت دستیابی به غلظت های بالای MLSS، حجم مورد نیاز برای طراحی تانک هوادهی جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی کاهش خواهد یافت.
– قابلیت دستیابی بهSRT (زمان ماند جامدات) بالا در یک فضای بسیار کمتر، در نتیجه تولید لجن برابر سیستم های هوادهی گسترده است اما در مساحتی که بسیار کمتر از سیستم متداول لجن فعال جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی خواهد بود، قابل انجام می باشد.
راهبری موثق و قوی جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی
– این سیستم قابلیت راهبری در دامنه وسیعی از SRT را دارد که باعث افزایش قابلیت انعطاف و بهینه سازی سیستم جتصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی می شود.
– این سیستم قابلیت راهبری در غلظتهای بالایMLSS جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی را دارا می باشد که به افزایش انعطاف پذیری برنامه های دفع لجن کمک خواهد نمود.
– این فرایند جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی به سادگی مکانیزه شده و باعث کاهش تجهیزات راهبری، نیروی انسانی و کاهش هزینه های مدیریت دفع لجن خواهد شد.
کاهش تجهیزات گندزدایی پساب خروجی از سیستم جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی
– این سیستم یک مکانیزم فیزیکی جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی را برای حذف پاتوژن ها فراهم می آورد.
– کدورت بسیار پایین پساب خروجی (<0.2NTU) باعث کاهش تجهیزات گندزدایی جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی می شود. (ترانسمیتانس بالای پساب باعث کاهش انرژی مورد نیاز برای گندزدایی با UV وکاهش کلر مورد نیاز می شود)
وجود سیستم های پیش ساخته جهت تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی
– این سیستم ها قابلیت توسعه و انعطاف در ساخت دارند و این امتیاز آنها را گزینه ای مطلوب برای جایگزینی سیستم های تصفيه فاضلاب صنعتی و تصفیه پساب صنعتی قدیمی ساخته است.