فرآیند با رشد چسبنده در تصفیه فاضلاب

فرآیند با رشد چسبنده در تصفیه فاضلاب

یکی دیگر از روش های موثری که در پکیج تصفیه آب و فاضلاب بکار می رود فرآیندهای با رشد چسبنده می باشد. در این فرآیند میکروب ها به سطوح پکینگ مدیامتصل شده و با عبور فاضلاب از میان مدیا مواد آلی را جذب و تصفیه می کنند. قسمت اصلی در فرآیندهای با رشد چسبنده مدیا می باشد. مدیا جسمی است که در داخل راکتور قرارداده می شود ودر واقع به عنوان یک تکیه گاه برای حفظ و نگهداری میکروب و همچنین فضای تماس بین میکروب و مواد آلی محسوب می گردد. در فرآیندهای با رشد چسبنده از مدیا ثابتاستفاده می شود که از طریق گیج های مخصوص در داخل راکتور ثابت می گردد.

در یک فرآیند بیولوژیکی با فیلم ثابت، میکروارگانیسم ها به یک ماده جامد، جایی که به آنها غلظت نسبتاً بالایی از مواد آلی می رسد، می چسبند و تشکیل یک لایه زیستی به نام بیوفیلم می دهند. مواد نگهدارنده شامل : شن ، سنگ ، پلاستیک ، ماسه یا ذرات کربن فعال است. تصفیه خانه فاضلاباز طریق میکروارگانیسم هایی که در لایه بیوفیلم قرار گرفته اند، انجام می شود.

اجزایی که بر روی یک بستر قرار می گیرد تا یک بیو فیلم را تشکیل دهد بصورت زیر می باشد:

بستر (مدیا) – بیوفیلم – فیلم مایع- لایه حجمی مایع

دو فاکتور مهمی که روی رشد میکروبی بر روی مدیا تاثیر می گذارند ، عبارتند از :

1)      دبی جریان

2)      اندازه وشکل ذرات

ضخامت بیوفیلم براساس شرایطی که در بالا بیان گردید 100 میکرومتر تا 10 میلی متر می باشد. یک لایه مایع بی حرکت، بیوفیلم را از لایه حجمی مایع  که از روی سطح بیو فیلم جریان دارد یا در خارج از فیلم ثابت است، جدا می کند.

ماده غذایی، اکسیژن و نوترینت از میان لایه مایع ثابت به بیوفیلم می رسند و محصولات حاصل تجزیه بیولوژیکی از بیوفیلم وارد لایه حجمی شده واز آن خارج می گردند.

در یک بیوفیلم اجزای زیر ممکن است دیده شود:

1) میکروارگانیسم ها ( که با سرعت رشد نسبتاً پایین ، مانند متانوژن ها گسترش می یابند)

2) ذرات معدنی یا آلی

3) پلیمرهای خارج سلولی

غلظت ماده غذایی در سطح بیوفیلم با عمق بیوفیلم، به دلیل مصرف ماده غذایی و پراکندگی آن در داخل لایه های بیوفیلم، نسبت عکس دارد. غلظت اکسیژن محلول در داخل فیلم کمتر ازلایه حجمی مایع و با عمق بیوفیلم و سرعت مصرف ماده غذایی تغییر می کند. لایه بیوفیلم در حقیقت یک ساختار غیر یکنواخت بسیار پیچیده است که اعتقاد براین است، این لایه دارای منافذ عمودی وافقی زیادی است که آب از آن ها عبور می کند. بیومس در بیوفیلم بسیار متراکم  می باشد و در اعماق بیشتر این تراکم بیشتر می گردد.عامل مهمی که در طراحی وراهبری واحدهای دارنده بیوفیلم با رشد ثابت به کار می رود. فلاکس جریان  می باشد. با افزایش میزان فلاکس جریان ضخامت بیوفیلم کاهش می یابد.

فلاکس جریان = ( میزان کل ماده غذایی ) / ( واحد سطح بیوفیلم )

چندین پدیده محدود کننده نرخ رشد در بیوفیلم وجود دارد.دهنده الکترون وگیرنده الکترون باید درداخل بیوفیلم ها انتشار بیابند ومحصولات واکنش باید به خارج از بیوفیلم منتقل گردند.

انواع فرآیندهای با رشد چسبنده

فرآیند با رشد چسبنده در تصفیه فاضلاب به دو دسته تقسیم بندی می شوند:

1- فرآیندهای با فیلم ثابت

2- فرآیندهای با فیلم متحرک

در فرآیندهای با فیلم ثابت مدیا در داخل حوضچه به صورت ثابت قرار گرفته و باکتری بر روی آن قرار می گیرد. با عبور فاضلاب از میان مدیا موادآلی توسط باکتری گرفته شده ومورد تصفیه قرار می گیرد. مشکل عمده ای که در این حالت وجود دارد، گرفتگی مدیا و سطح تماس پایین می باشد.

 فرآیندهای با رشد تلفیقی معلق و چسبیده

راکتورهای بیولوژیکی با بستر شناور

در این فرآیند جریان فاضلاب ورودی شامل مخلوطی از فاضلاب خام و جریان برگشتی می باشد که از  کف راکتور واز طریق یک سیستم زهکش وارد می گردد. ورود جریان از کف راکتور سبب شناور شدن وحرکت مدیا می گردد. مدیای مورد استفاده در این فرآیند متنوع است ودر بازارهای موجود انواع و اقسام مختلفی از مدیای شناور توسط کارخانه های داخلی وخارجی عرضه شده است. مدیای مورد استفاده ممکن است از گرانول های کربن فعال ، سیلیس و پلیمری تشکیل شده باشند.

مدیای شناور با قطرکوچک سطح ویژه بزرگی رابرای رشد بیوفیلم ایجاد می کند. چنانچه قطر مدیا افزایش بیابد چگالی آنها کاهش می یابد (در صورتی که بیوفیلم برروی مدیا رشد کند) و در نتیجه سرعت ته نشینی آنها کاهش می یابد. کاهش وزن مخصوص سبب تحرک بیشتر مدیا ودر نتیجه برخورد بیشتربا مدیای دیگر می گردد. این عمل سبب جداشدن و کنده شدن بیوفیلم از روی مدیا می گردد. بنابراین جرم بیومس در راکتورهای زیستی با حذف منظم بیوفیلم از روی مدیا کنترل می گردد.

در این فرآیند برگشت لجن وجود ندارد و تنها ممکن است قسمتی از جریان خروجی به منظور حفظ شرایط یکنواخت و انبساط مناسب مدیا به داخل راکتور برگشت داده شود.

راکتورهای بیولوژیکی با بسترشناور برای اکسیداسیون مواد کربنه، اکسیداسیون ترکیبی مواد کربنه ونیترات زائی ، نیترات زائی تک مرحله ای، نیترات زدایی وتصفیه بیهوازی بکار می روند. در کاربردهای هوازی از طریق دیفیوزر هواددهی قرارگرفته درکف راکتور اکسیژن تامین میگردد در صورتیکه درکاربردهای آنوکسیک فرایند اکسیژنی تامین نمی گردد (هر چند که دهنده الکترون یا باید از طریق فاضلاب ورودی ویا با افزودن موادی مانند متانول تامین گردد. ) برای یک فاضلاب شامل موادآلی قابل تجزیه وازت  آمونیاکی ، نیترات زدایی می تواند  انجام بگیرد که این کار نیازمند دو راکتور MBBR بصورت سری می باشد.

لازم به ذکر است فرایند FBBR نوعی از فرایند MBBR است که در آن نوع مدیا ریزتر شده واز طرف دیگر نوع هوادهی وجریان برگشتی متفاوت می باشد. در این فرایند انبساط مدیا بیشتر از فرایندMBBR می باشد.

برای اطلاعات بیشتر درباره این مقاله می توانید مقاله ی فرایند لجن فعال تلفیقی با رشد چسبیده(IFAS)را مطالعه نمائید.