تصفیه فاضلاب بی هوازی به روش EGSB

بیوراکتورهای بستر توسعه یافته لجن گرانوله ( EGSB ) امروزه به عنوان یک فناوری ارزان، قوی و محبوب‌تر ظاهر می‌شود، زیرا با استفاده از بستر سیال عمل می‌کند، که امکان افزایش بار آلی و زمان‌های ماندگاری سلولی را فراهم می‌کند و راندمان تصفیه بالاتر (تا 95٪) و انرژی تجدیدپذیر(یعنی بیوگاز، بیومتان و بیوهیدروژن) را ایجاد می‌کند.. با این وجود، کارایی این بیوراکتور عمدتاً به شرایط عملیاتی بستگی دارد. بنابراین، محتوای ارائه شده در این مقاله ادامه مقالات تصفیه فاضلاب شرکت مهندسی نیلفام بر تجزیه و تحلیل شرایط عملیاتی و عملکرد بیوراکتورهای بستر توسعه یافته لجن گرانوله برای استفاده در انواع پکیج های تصفیه فاضلاب‌ صنعتی، کشاورزی و بهداشتی (به عنوان مثال، کشاورزی، مواد غذایی، نوشیدنی، تقطیر الکل، دباغی، کشتارگاه، شیمیایی، دارویی، فاضلاب شهری و غیره). به همین دلیل، در ادامه تجزیه و تحلیل شرایط عملیاتی و نوع بستر مورد استفاده در این بیورآکتورها برای بهبود تحقیقات آینده در زمینه تصفیه فاضلاب و تولید انرژی تجدیدپذیر بررسی میشود. با توجه به بررسی، نتیجه‌گیری می‌شود که بیوراکتور EGSB یک جایگزین پایدار جدید برای تصفیه انواع مختلف فاضلاب است.

چرا از EGSB استفاده کنیم ؟

آب یک منبع طبیعی ضروری برای فعالیت های انسانی است که به طور مستقیم با جنبه های اقتصادی و همچنین بهداشت و ایمنی مرتبط است. امروزه، کمبود آب جهانی، رشد جمعیت جهان و تشدید بحران آلودگی آب، در بسیاری از مناطق آغاز شده است. منابع آب به طور فزاینده ای با کمبود مواجه هستند و ارزش محیط زیست در جهان به طور مداوم در بیشتر مناطق بدتر می شود. بنابراین، توسعه فناوری های پایدار، قابل اعتماد و کم هزینه برای تصفیه فاضلاب ضروری است. با توجه به این مشکل، بیوراکتورهای بستر توسعه یافته لجن گرانوله (EGSB)  نظر محققین بسیاری را به خود جلب کرده است، زیرا دارای مزایای متعددی از جمله سادگی طراحی، استفاده از تجهیزات ارزان، تولید لجن دانه ای بی هوازی کم (AGS)، راندمان تصفیه بالا، هزینه های عملیاتی پایین و آن است. پتانسیل تولید انرژی های تجدیدپذیر (مانند بیوگاز، بیومتان یا بیوهیدروژن) به این بیوراکتور به یک جایگزین پایدار برای کاهش بحران آلودگی آب تبدیل شده است.

مزایای بیوراکتور EGSB در مقایسه با بیوراکتور های نسل قبل

بیوراکتور EGSB  نسل جدید بیوراکتور بی هوازی لجن بالارونده (UASB) که در اواسط دهه 1980 در هلند توسعه یافت تا تماس AGS و فاضلاب را افزایش دهد و به کاهش حضور مناطق مرده، جریان ترجیحی و کوتاه کمک کند. برخی از مطالعات نشان داده اند که اختلاط داخلی در بیوراکتور UASB در مقیاس آزمایشگاهی بهینه نبوده و باعث کاهش راندمان تصفیه میشود به منظور حل این مشکل و بهره گیری از کل حجم بیوراکتور به طور موثر، توزیع نفوذی بهتر مورد نیاز بود. در نتیجه، جایگزین‌های مختلفی مورد ارزیابی قرار گرفتند، استفاده از گردش مجدد فاضلاب همراه با بیوراکتورهای بلندتر (یا نسبت ارتفاع به قطر بالا)، باعث ایجاد بیوراکتور EGSB شد. این بیوراکتور در مقایسه با بیوراکتور معمولی UASB (نسل دوم) به عنوان یک سیستم بی هوازی نسل سوم طبقه بندی شد، دو راه برای حفظ میکروارگانیسم از طریق تثبیت در لجن گرانوله با خواص ته نشینی خوب وجود دارد که به آن امکان می دهد سرعت های بالا جریان بالا تولید کند. برای مایع و گاز، این نرخ مایع بالا، همراه با عمل بالابر توسعه گاز در بستر که منجر به انبساط (متوسط) بستر لجن می شود. در نتیجه، یک تماس عالی بین AGS و فاضلاب در بیوراکتور حاکم است که منجر به کار در بار بسیار بالا می شود. در نتیجه تلاطم بیوگاز که از پایین به بالا جمع می شود و مناطق مرده را کاهش می دهد.

کاربرد های تصفیه فاضلاب بی هوازی به روش EGSB

جالب توجه است که هنگام استفاده از بیوراکتور EGSB، بسیاری از انواع فاضلاب را می توان تصفیه کرد که  بیوراکتور UASB معمولی قادر به تصفیه آن نیستند مانند:

• فاضلاب هایی که حاوی مواد مقاوم یا بسیار سمی هستند، اما ترکیبات زیست تخریب پذیر هستند، مانند آفت کش ها، متانول، فنل و فرمالدئید
• پساب های سرد حتی کمتر از 10 درجه سانتیگراد و رقیق (نیاز به (COD) کمتر از یک گرم در لیتر) یعنی زمانی که تولید بیوگاز ناچیز است و بیوگاز مخلوط نمی شود.
• فاضلاب های صنعت نساجی که حاوی رنگ‌ها و سایر ترکیبات کمکی سمی مانند Na₂SO₄، فنل‌ها و حلال‌های کلردار هستند می‌توانند بدون اثرات بازدارنده بر AGS، تصفیه شده و با موفقیت به انرژی تجدیدپذیر تبدیل شوند.
• فاضلاب های حاوی چربی ها و اسیدهای چرب با زنجیره بلند. فاضلاب های چرب به طور کلی منجر به مشکلات گرفتگی (بستر لجن) در بیوراکتور UASB می شود.
• تصفیه کارآمد فاضلاب های دارای مشکلات کف در بیوراکتور UASB (به عنوان مثال، چربی ها، لیپیدها، پروتئین ها)

صنایع هدف تصفیه فاضلاب بی هوازی به روش EGSB

• کشتارگاه ها

کشتارگاه ها اهداف مناسبی برای فرآیندهای کم سرعت و بی هوازی هستند زیرا معمولاً دارای COD پایین و سطوح O&G بالا هستند. همچنین ممکن است بتوان تصفیه فاضلاب بی هوازی به روش EGSB را به عنوان سیستم های رقابتی و با نرخ بالاتر طراحی کرد.

• ضایعات مرکبات

تصفیه فاضلاب بی هوازی به روش EGSB بهترین گزینه برای فاضلاب مرکبات است. تا حدی می توان پیکربندی های با سرعت بالا مانند UASB ها و EGSB ها و همچنین راکتورهای کم سرعت را برای این صنعت در نظر گرفت.

• فاضلاب صنایع دارویی

به طور کلی، قبل از تصمیم گیری در مورد بهترین روش تصفیه، باید در مورد این فاضلاب بیشتر بدانید. در ابتدا تصور می شد که به دلیل استحکام بالا و در نتیجه نیاز به نرخ بازیافت بالا، علاوه بر نگرانی در مورد بو، ممکن است کاندید مناسبی برای تصفیه TF به نظر نرسد و تصفیه بی هوازی بسیار بهتر است، اما فاضلاب های دارویی اغلب حاوی آنتی بیوتیک ها و سولفات هایی هستند که می توانند درمان بی هوازی را دشوار کنند. به دلیل ماهیت فاضلاب، یک آزمایش قابلیت تصفیه باید برای بررسی ویژگی های واقعی و تعیین اینکه آیا اجزایی وجود دارد که باعث ایجاد مشکل در تصفیه بی هوازی می شود، انجام شود.

• صنایع قند

زیست توده حاصل از فاضلاب قند به راحتی گرانول تشکیل می دهد، بنابراین خطر کمی برای استفاده از راکتورهای UASB/EGSB وجود دارد. برای این نوع فاضلاب، فرآیندهای UASB/EGSB بسیار بهتر از فرآیندهای رشد پیوسته، فرآیندهای بی هوازی مانند HAFs هستند. ضایعات قند زیست توده زیادی تولید می کند که می تواند در محیط انباشته شود، باعث شناور شدن و آسیب به راکتور شود. راه‌هایی برای جلوگیری از این مشکلات وجود دارد، مانند نصب سیستم‌های تصفیه گاز برای بیرون راندن مواد جامد اضافی، اما هر پروژه/طراحی نمی‌تواند شرایط لازم برای این HAF را برای فاضلاب اسید استیک و پروتئینی که حاوی مواد جامد معلق کمی هستند، بسیار بهتر کند.

ویژگی های بیوراکتور EGSB

بیوراکتور EGSB ویژگی های بیوراکتور UASB و بیوراکتور بستر سیال (FBR) را ترکیب می کند. از یک بستر منبسط شده (ارتفاع بستر لجن تا 60 درصد ارتفاع کل بیوراکتور) و یک ناحیه جداکننده سه فاز GLS (جامد گاز-مایع) (که به آن منطقه ته نشینی نیز گفته می شود) تشکیل شده است که امکان جداسازی فاضلاب تصفیه شده را فراهم می کند. AGS و گاز؛ این ناحیه در قسمت بالایی بیوراکتور قرار دارد و دارای قطری تا 3 برابر بزرگتر از ناحیه هاضم است. منطقه هاضم (بستر گسترش یافته بیوراکتور) ناحیه ای است که در آن یون تبدیل شیمیایی آلاینده های موجود در فاضلاب (حذف حداکثر 90 درصد آلاینده های موجود در فاز مایع) با کمک کنسرسیوم های میکروبی انجام می شود. در AGS از سوی دیگر، یکی از ویژگی‌هایی که آن‌ها را از بیوراکتورهای UASB متفاوت می‌کند، وجود گردش مجدد محیط است که به رقیق کردن مواد بازدارنده و سمی زیست تخریب‌پذیر که ابتدا در فاضلاب وجود دارند کمک می‌کند.

عوامل موثر بر عملکرد بیوراکتور

بسیاری از عواملی که می توانند بر عملکرد بیوراکتور تأثیر بگذارند

 ویژگی های فاضلاب

فاضلاب های مختلف (خانگی، صنعتی و کشت و صنعت) از نظر جریان و ترکیب شیمیایی فیزیکی بسیار متغیر هستند، بنابراین دانستن نوع فاضلابی که قرار است در یک بیورآکتور EGSB تصفیه شود، ضروری است، زیرا به دلیل ویژگی ها یا ترکیب آن، این فاضلاب ها می توانند عملکرد آن را تحت تاثیر قرار دهد.

پتانسیل هیدروژن pH

pH یک بیوراکتور بی هوازی EGSB از اهمیت ویژه ای برخوردار است زیرا بر عملکرد بیوراکتور، پیشرفت هضم و محصولات مستقیماً تأثیر می گذارد. بنابراین، حفظ محدوده pH بهینه مهم است. مطالعات زیادی گزارش شده است که محدوده pH بهینه برای بیوراکتورهای بی هوازی 6.7-7.4 است.

درجه حرارت

 دما عاملی است که در طی فرآیند بی هوازی با استفاده از فناوری EGSB نقش کلیدی ایفا می کند. به طور و قابل توجهی بر رشد و بقای میکروارگانیسم ها تأثیر می گذارد. اگر دما مناسب نباشد، برخی از جنبه های عملیاتی می تواند در بیوراکتور تأثیر بگذارد، مانند تبدیل، سینتیک، پایداری، کیفیت پساب، و در نتیجه، راندمان حذف مواد آلی و تولید انرژی تجدیدپذیر (بیوگاز یا بیومتان) کاهش می یابد.

زمان ماند

زمان ماند میانگین زمانی است که در آن یک سیال در یک فرآیند پیوسته در یک حجم معین باقی می ماند. با سرعت رشد میکروبی مرتبط است و ممکن است به عواملی مانند دما، OLR و نوع فاضلاب بستگی داشته باشد. دو نوع مهم زمان ماند  وجود دارد: SRT و HRT. اولی مربوط به میانگین زمانی است که میکروارگانیسم ها (جامدها) در بیوراکتور سپری می کنند و دومی مربوط به زمان ماندن فاضلاب در بیوراکتور است.

نتیجه گیری

استفاده از بیورآکتورهای EGSB برای تصفیه انواع فاضلاب های صنعتی، کشاورزی و صنعتی امکان پذیر هستند. به منظور طراحی و استفاده از بیورآکتورهای EGSB در پکیج سیستم تصفیه فاضلاب شهری یا صنعتی و غیره با آن، می توانید از خدمات گروه صنعتی کاشفان نیلفام استفاده کنید. کارشناسان این مجموعه آماده ارائه مشاوره در این زمینه می باشند.