انواع فرآیندهای تصفیه فاضلاب شهری

معرفی مراحل مختلف فرآیندهای تصفیه فاضلاب شهری

 فرآیند MBBR روشی نوین در فرآیندهای بیولوژیکی

فرآیند MBBR، روشی نوین در فرآیندهای بیولوژیکی به منظور تصفیه فاضلاب جوامع کوچک می باشد که بهره گیری از این تکنیک در حال گسترش می باشد که در آن به منظور افزایش رشد بیو فیلم از مدیای شناور در مخزن هوادهی استفاده می شود، در نتیجه می توان از مزایای رشد چسبیده و لجن فعال در این روش بصورت همزمان استفاده نمود.

در این فرآیند وجود پکینگ مدیا معلق و ثابت باعث می شود نسبت سطح به حجم در مخزن هوادهی زیاد شده و بنابراین حجم مخزن هوادهی کمتر خواهد شد. این کاهش حجم مخزن هوادهی سبب کاهش هزینه ساخت پکیج تصفیه فاضلاب می شود.

در بین روش های معمول تصـفیه بیولـوژیکی، روش MBBR یک روش مـوثر در تصـفیه فاضـلاب اسـت. اسـتفاده ازاین روش بـرای حـذف مـواد آلـی در فاضـلاب دارای کـارایی بالایی می باشد و فرآیند مذکور به سرعت موادآلی قابـل تجزیـه بیولوژیکی را کاهش می دهد. نیاز هر چـه بیشـتر بـه کیفیـت بالاتر برای پساب خروجی جهت حفاظت و نگـه داری آب هـای سطحی موجب گرایش هر چه بیشتر به این سیستم گشته است.

سیستم تصفیه فاضلاب MBBR که يك راكتور بيوفيلم با بستر متحرک می باشد که شامل اضافه كردن اجزای كوچک حامل به شكل استوانه از جنس تكنولوژی پلی اتيلن (دانسيته مخصوص 0.36 گرم بر سانتیمتر مکعب) در حوض هاي هوادهی يا غير هوادهی است كه به رشد بیوفیلم کمک می کند. استوانه های كوچک تقريباً 10 ميلی متر قطر و 7 ميلی متر ارتفاع همراه با اتصالاتی درون استوانه و باله هاي طولی در بيرون می باشد.

حامل های بیوفیلم در سیستم تصفیه فاضلاب MBBR

حامل های بيوفيلم با استفاده از يک صفحه سوراخدار در خروجي تانک حفظ می شود. تلاطم هوا يا اختلاط دهنده ها به نحوی بكار برده می شود كه بستر بطور پيوسته در حال گردش باشد. بستر ممكن است 25 تا 50 درصد حجم تانک ر ا اشغال كند. مساحت سطح ويژه بستر تقريباً 500 متر مربع به ازای هر متر مكعب حجم بستر حجيم می باشد. سیستم تصفیه فاضلاب MBBR به جريان لجن برگشتي يا شستشوي معكوس نياز ندارد. زلال ساز نهايي براي جامدات ته نشيني حاصل از اسلافينگ استفاده مي شود.

سیستم تصفیه فاضلاب MBBR با كاهش بارگذاری جامدات در زلال سازهای موجود، مزيتی را برای ارتقاء طرح فراهم می كند. حضور مواد بستر باعث می شود از تجهيزات هوادهی حباب ريز با بازدهی بيشتر استفاده نشود؛ زيرا نيازمند تخليه دوره ای هواده و حذف بستر برای تميز كردن ديفيورز هوادهی است.

اولين مورد كاربرد متداول سیستم تصفیه فاضلاب MBBR، طراحی برای حذف BOD، نيتريفكاسيون و دنيتريفيكاسيون می باشد. اگر قصد دارید درباره استفاده از پیل سوختی میکروبی در اندازه گیری میزان BOD فاضلاب اطلاعاتی بدست آورید، می توانید مقاله زیر را مطالعه کنید.

 سيستم تصفیه فاضلاب به روش IFAS

یکی دیگر از انواع فرآیندهای تصفیه فاضلاب شهری، فرآیند IFAS است. سيستم راكتور بيولوژيكی تصفیه فاضلاب با رشد چسبيده با بكارگيری آخرين دستاوردهای بيوتكنولوژی ساخته می شود. اين سيستم دارای قابليت كاربری برای تصفيه و سموم‌ زدايی كليه فاضلاب ها و پساب‌های خانگي و صنعتی می باشد. سیستم تصفیه فاضلاب به روش (IFAS) محتوی فيلترهای ثابت و مستغرق بيولوژيكی است كه برای هر راكتور جداگانه محاسبه و طراحی می گردند.

مهمترین مزایای فرآیند IFAS

از مزایای فرآیند  IFAS می توان به موارد ذیل اشاره نمود:

-ميانگين ميزان كاهش BOD₅ و COD، 95درصد می باشد.

– عدم نياز به لجن برگشتی در مقايسه با سيستم‌های متعارف.

– راكتور بيولوژيكی IFAS ( تصفیه فاضلاب) به نحوی طراحی شده است كه در مقابل هر يک مترمكعب حجم راكتور (حجم فاضلاب) بيش از 150 مترمربع مساحت بيولوژيكي برای تماس باكتری ها با فاضلاب و در نتيجه قدرت پاكسازی بيشتر ايجاد می نمايد.

–اين سيستم در بسياری از كشورهای توسعه يافته دنيا مورد استفاده قرار می گيرد.

– زمان ماند فاضلاب در راكتور IFAS با توجه به غلظت آن حدود 6-4 ساعت است.

– سيستم تصفیه فاضلاب به روش IFAS نسبت به سيستم ­های قديمی و متعارف نياز به فضای بسيار كم دارد. برای مثال فضای لازم برای نصب راكتوری كه بتواند 100 مترمكعب فاضلاب در روز را پاكسازی نمايد، كمتر از 10 مترمربع می باشد در حالي كه در سيستم متعارف حدود 35 مترمربع می باشد.

– هوادهی سيستم تصفیه فاضلاب IFAS به روش عمقی و از طريق پخش‌ كننده‌ هاب مخصوص (ديفيوزرها) كه در كف راكتور وجود دارد انجام می گيرد و لذا در مقايسه با سيستم ­های هوادهی سطحي با مشكلات راهبری و نگهداری كمتری مواج است.

– در اين راكتورها از هيچگونه دستگاه ­های پيچيده مكانيكی و الكترومكانيكی استفاده نمی شود.

– هزينه نگهداری سيستم‌های راكتوربيولوژيكی با رشد چسبيده ثابت ( IFAS ) بسيار ناچيز بوده و كل زمان مورد نياز برای انجام امر نگهداری يک راكتور در شرايط عادی كمتر از 30 دقيقه در روز می باشد.

فرآیند لجن فعال با هوادهی گسترده EAAS

فرآیند لجن فعال با هوادهی گسترده (Extended Aeration Activated Sludge) یکی از انواع فرآیندهای تصفیه فاضلاب شهری اصلاح شده فرآیند لجن فعال است که در آن برای کاهش میزان لجن تولید شده، اصلاحاتی در این روش تصفیه صورت گرفته است در اين اصلاحات واحد ته نشینی اولیه حذف گردیده است و برای جلوگیری از ورود ذرات خارجی به هوادهی و سایر واحدهای تصفیه خانه آشغالگیر به آن افزوده گردیده است.

در ضمن حجم مخزن هوادهی حدود دو تا چهار برابر بزرگتر شده و به تبع آن زمان ماند هیدرولیکی (HRT) و عمر لجن (SRT) افزایش یافته است که این تغییرات باعث کاهش قابل توجه مقدار لجن دفعی و افزايش مقاومت سیستم نسبت به شوک های احتمالی کمی و کیفی فاضلاب در مقایسه با فرآیند لجن فعال گردیده است. انعطاف پذيري و پايداري اين سيستم سبب شده است كه از اين روش براي تصفية انواع فاضلاب هاي بهداشتي و صنعتي استفاده شود.

این سیستم معمولاً داراي 7 واحد زیر می­ باشد:

آشغالگیری – متعادل سازی – ایستگاه پمپاژ اولیه – هوادهی – ته نشینی – گندزدایی – هاضم لجن

البته با توجه به کیفیت فاضلاب ممکن است لازم باشد واحدهاي دیگري نیز به این مجموعه افزوده شوند. به عنوان نمونه اگر فاضلاب حاوي مقادیر زیادي روغن وچربی باشد (مانند فاضلاب رستورانها و صنایع لبنی) استفاده از یک واحد چربیگیري ضروري است.

مزایای فرآیند لجن فعال با هوادهی گسترده (EAAS)

–         راندمان بسيار بالایی در تصفيه فاضلاب دارد.

–         به علت بالا بودن سن لجن (زمان ماند زیاد) و نسبت F/M پایین، لجن تولیدی بسیار کمتر می ­باشد.

–         لجن دفعی کاملا تثبیت شده و نیاز به هضم ندارد و به تجهیزات جانبی برای هضم لجن نیاز نیست.

–         كيفيت فاضلاب تصفیه شده در اين سیستم بسیار بالاست و قابلیت استفاده در مصارف کشاورزی و آبیاری فضای سبز را دارا می باشد.

–         کمترین نیاز به اپراتور را دارد و بهره برداری از آن بسیار ساده می باشد.

–         حذف آلاینده های فاضلاب از جمله BOD,COD,TSS

–         این سیستم پرتابل می باشد و قابلیت جابجایی حتی پس از نصب و راه اندازی را دارد.

–         زمان بسیار کم طراحی و اجرای این سیستم

–         عدم انتشار بو در کلیه مراحل تصفیه

–         امکان هر گونه تغییر در طول دوران بهره برداری از این سیستم

–         با شرایط آب و هوایی تمام نقاط کشور سازگار می باشد

–         چنانچه فاضلاب حاوی مواد سمی و شیمیایی با مقادیر بالا نباشد، این روش بطور موثري قابلیت کاربرد را برای طراحی پکیج تصفیه فاضلاب دارد.

–         به دلیل حجم زیاد مخزن هوادهی، این سیستم در مقابل شوكهای آلی ناشی از حجم زياد فاضلاب و آلاينده های آلی بيش از حد معمول فاضلاب، بسيار مقاوم است.

از جمله معايب روش هوادهی گسترده می توان به موارد زير اشاره كرد:

–         مصرف انرژی تجهیزات هوادهي این سیستم بالاست.

–         حجم زیاد مخزن هوادهی این سیستم باعث افزایش هزینه ساخت آن می گردد.

تصفیه فاضلاب به روش MBR

تصفیه فاضلاب به روش MBR یکی از انواع فرآیندهای تصفیه فاضلاب شهری است. این نوع تصفیه فاضلاب در واقع همان فرآیند لجن فعال است که برای ته نشینی و جداسازی لجن از واحد ته نشینی استفاده نمی شود و این عمل بوسیله یک سیستم غشایی و بوسیله فیلتراسیون انجام می گردد و به صورت مستغرق در مخزن هوادهی قرار داده می شود و می تواند ذرات با قطر بیشتر از 1/0 و 4/0 میکرومتر را می تواند حذف کند که در تصفیه انواع فاضلاب های بهداشتی – انسانی و تصفیه فاضلاب صنعتی که قابلیت تصفیه بیولوژیکی را دارند کاربرد دارد.

فرآيند تصفیه فاضلاب MBR يكی از انواع فرآيند لجن فعال رشد معلق است كه با يک سيستم ممبران ( معمولاً از نوع ممبران های رشته اي تو خالی Hollow fiber يا نوع لوله ای (Tubular) ترکیب گردیده است. در اين روش تصفیه، سيستم ممبرانی جانشین واحد ته نشيني (زلال سازي) در زلال سازی و تفکیک جامدات موجود در پساب در سيستم لجن متعارف را بعهده دارد .در اين فرآيند به کمک یک پمپ مكنده، با مصرف مقدار بسیار کمی انرژی، استخراج پساب تصفيه شده از درون ممبران ها به بيرون را به همراه دارد.

فرآیند MBR در عمل شبیه به فرآیند لجن فعال است که از سه قسمت اصلی هوادهی، جداسازی لجن و سیستم برگشت لجن تشکیل گردیده است. در این فرآیند ابتدا فاضلاب به واحد هوادهی وارد می شود و در این واحد تجزیه بیولوژیکی مواد به انجام می رسد. سپس فاضلاب و توده بیولوژیکی میکروارگانیسم ها و باکتری ها جهت جداسازی وارد یک غشاء ممبرانی جهت فیلتراسیون می گردد که یک پمپ نیروی لازم جهت عبوردادن آب از غشاء فیلتر تأمین می کند.

ویژگی های فرآیند MBR

– زلال سازی فاضلاب با کیفیت بسیار عالی و جداسازی کامل لجن از آب تمیز و تصفیه شده

– راندمان بسیار بالا در تصفیه فاضلاب و جلوگیری از خروج لجن با دقت بسیار بالا

– عدم نیاز به واحد ته نشینی

– کوچک شدن ابعاد مخزن هوادهی به دلیل غلظت MLSS بالا

– فضای اشغالی کمتر نسبت به سایر فرآیندهای لجن فعال

معایب فرآیند MBR عبارتند از

– قیمت بسیار زیاد ممبران های فیلتراسیون و قیمت بسیار زیاد سیستم تصفیه

– مشکلات بهره برداری ناشی از گرفتگی غشاء فیلتراسیون

– نیاز به یک اپراتور متخصص و با مهارت کافی

– معایب فرآیند MBR در کفه سنگین ترازو نسبت به مزایای آن قرار می گیرد و به همین دلیل از این روش به ندرت استفاده می شود.

فرآیند SBR نوعی فرآیند بیولوژیکی هوازی تصفیه فاضلاب

فرآیند(Sequence Batch Reactor) نوعی فرآیند بیولوژیکی هوازی تصفیه فاضلاب است که در آن تمام واحدهای تصفیه بیولوژیکی شامل هوادهی، ته نشینی، نیتریفیکاسیون و هضم لجن در یک مخزن انجام می شود. به این روش Fill & Draw یا روش پر و خالی نیز گفته می شود و گزینه مناسبی برای تصفیه انواع فاضلاب های صنعتی و فاضلابهای بهداشتی با جمعیت کم محسوب می شود.

راکتور SBR نوعی راکتور ناپیوسته (Batch) است که در آن جریان فاضلاب به طور متناوب وارد راکتور می شود و پس از طی عملیات تصفیه، فاضلاب تصفیه شده نیز در مدت معینی از راکتور خارج می شود. بنابراین اگر جریان فاضلاب بصورت دائمی وجود داشته باشد باید از دو یا چند واحد SBR بطور موازی و یا مخزن ذخیره پساب ورودی استفاده شود.

یک سیستم SBR ممکن است شامل یک یا چند مخزن باشد. در تصفیه بیولوژیکی فاضلاب هر مخزن دارای پنج مرحله مجزا می باشد. هر یک از این مراحل بر حسب عملی که انجام می دهند نام گذاری می شوند.

مراحل سیستم SBR

1- مرحله پرکردن (Fill) مرحله ورود فاضلاب خام به راکتور

2- مرحله واکنش (React) مرحله انجام واکنش های بیولوژیکی

3- مرحله ته نشینی (Settle) مرحله جدا شدن میکرواورگانیسم ها از پساب تصفیه شده و ته نشینی

4- مرحله تخلیه (Draw) مرحله خروج فاضلاب تصفیه شده از راکتور

5- مرحله استراحت یا خارج از دست رس (Idle) مرحله بعد از تخلیه و قبل از پر کردن مجدد راکتور

در هر سیکل کامل باید مرحله پرکردن و تخلیه وجود داشته باشد. اما سایر موارد ممکن است بر حسب نیاز در موارد خاص حذف شوند.

مزایای مهم سیستم SBR

–         قابل انعطاف بودن فرآیند تصفیه

–         عدم نیاز به مخزن ته نشینی

–         عدم نیاز به سیستم برگشت لجن

–         حجم کمتر راکتور در مقایسه با سیستم اختلاط کامل

–         راندمان بالای حذف مواد آلی و مواد موجود در فاضلاب های صنعتی

–         خصوصیات ته نشینی لجن در این سیستم مطلوب است

کلام آخر

همان طور که در این مقاله درباره انواع فرآیندهای تصفیه فاضلاب شهری توضیح دادیم، با کمک هر یک از این فرآیندها می توانید با راندمان بسیار بالا عمل تصفیه فاضلاب ها را انجام دهید. علاوه بر این نوع فرآیندها از سایر تجهیزات دیگر از جمله سپتیک تانک به عنوان بخشی از سیستم های تصفیه فاضلاب منزل نیز استفاده می شود.