تصفیه بیولوژیکی فاضلاب

فرایند تصفیه بیولوژیکی فاضلاب چگونه است؟

تصفیه بیولوژیکی فاضلاب یکی از اصلی ترین روش ها و فرآیندها برای تصفیه فاضلاب های صنعتی و بهداشتی می باشد که بر پایه حذف مواد آلی به کمک میکروارگانیسم ها بنا شده اند. راندمان بالا در حدف مواد ذائد به این روش باعث شده است تا تصفیه فاضلاب به روش بیولوژیکی یکی از سه مرحله اصلی به کار رفته در پکیج تصفیه فاضلاب صنعتی و انسانی به شمار رود. گروه صنعتی هفت؛ تولیدکننده تجهیزات تصفیه آب و فاضلاب در ادامه به معرفی کامل فرآیندهای بیولوژیکی برای تصفیه فاضلاب در تصفیه خانه های بزرگ و کوچک پرداخته و انواع روش های بیولوژیکی را شرح خواهد داد.

تصفیه بیولوژیکی فاضلاب چیست؟

به فرآیندهایی که در آن میکروارگانیسم ها و باکتری های هوازی و بی هوازی به مصرف مواد آلی موجود در فاضلاب می پردازند و منجر به حذف آنها می گردند اصطلاحا فرآیندهای بیولوژیکی تصفیه فاضلاب گفته میشود. میکروارگانیسم های موجود در طبیعت دارای ویژگی های مختلفی بوده و برای رشد در برابر اکسیژن هوا واکنش های متفاوتی را انجام می دهند. به طوریکه برخی از آنها با کمک اکسیژن هوا مواد آلی را تجزیه نموده و مصرف می کنند و از این طریق رشد و تکثیر پیدا خواهند کرد. در مقابل، گروهی دیگر از باکتری و میکروارگانیسم ها در شرایط بی هوازی با منجر به هیدرولیز شدن و تولید اسید و استات سازی و در نهایت تولید متان از مواد آلی موجود در فاضلاب خواهند شد. نوع رفتار این باکتری ها در برابر اکسیژن هوا باعث شد تا در تصفیه فاضلاب به شیوه های مختلف و تحت عنوان فرآیندهای تصفیه بیولوژیکی مورد استفاده قرار گیرند.

با توجه به نوع میکروارگانیسم های به کار رفته برای تصفیه بیولوژیک فاضلاب ، با این شیوه ها می توان آلاینده های مختلفی را حذف نمود. از اصلی ترین مواد و آلاینده های قابل حذف با روش های مختلف بیولوژیکی می توان حذف فلزات سنگین، نیتروژن، فسفر و رنگ به کار رفته در محیط های صنعتی از قبیل رنگرزی و نساجی اشاره نمود.

انواع فرآیندهای بیولوژیکی تصفیه فاضلاب

در حالت کلی و بر اساس نوع باکتری های به کار رفته برای تصفیه فاضلاب می توان روش های تصفیه بیولوژیکی را به گروه های زیر تقسیم بندی نمود:

تصفیه هوازی فاضلاب

از دیگر روش های بسیار پرکاربرد در تصفیه خانه های بزرگ صنعتی می توان به تصفیه هوازی فاضلاب اشاره نمود. در این روش با کمک لجن فعال و باکتری های هوازی می توان مواد آلی موجود در فاضلاب را تجزیه نمود و گام مهمی در جهت زلال سازی فاضلاب ورودی برداشت. اساس کار تصفیه بیولوژیکی فاضلاب به کمک باکتری های بی هوازی به این صورت است که لایه لجن در کف استخر یا تصفیه خانه در نظر گرفته شده و با تزریق هوا به داخل مخزن یا تانک فاضلاب شرایط مناسب برای تجزیه مواد آلی به کمک اکسیژن و توسط باکتری ها فراهم می گردد. به عبارت دیگر، در این روش با تجهیزاتی از قبیل هواده سطحی ثابت، هواده سطحی شناور و هواده عمقی عمل تزریق هوا به فاضلاب صورت می گیرد. در نتیجه بستر مناسب برای تجزیه مواد آلی به کمک باکتری های هوازی فراهم می شود. برخلاف روش های بی هوازی، در روش های تصفیه هوازی فاضلاب گاز متان به عنوان خروجی تولید نمی گردد.

انواع روش های هوازی تصفیه فاضلاب

در طراحی و تولید پکیج تصفیه فاضلاب بهداشتی و صنعتی که از روش های بیولوژیکی هوازی برای حذف آلاینده ها استفاده می گردد، فرآیندهای متفاوتی پیاده سازی می گردد. با توجه به نوع فاضلاب، مقدار و ظرفیت تصفیه خانه، شرایط دمایی و محیطی تصفیه خانه و غیره می توان روش های متنوعی از قبیل موارد زیر را پیاده سازی نمود:

• لجن فعال متداول با جریان پیستونی CPF
• لجن فعال اختلاط کامل CMAS
• تثبیت تماسی CSAS
• هوادهی گسترده EAAS
• رآکتور بیولوژیکی غشایی MBR
• فرآیند اوربال
• رآکترو ناپیوسته متوالی SBR

تصفیه بی هوازی فاضلاب

همان طور که از نام این گروه از روش های تصفیه فاضلاب مشخص است، اساس و پایه آنها استفاده از باکتری های بی هوازی می باشد. به عبارت دیگر، در این روش ها از باکتری هایی استفاده می گردد که در شرایط بی هوازی منجر به هیدرولیز شدن مواد آلی و تبدیل شدن آنها به متان پس از پشت سر گذاشتن چند گام میانی میشود. در طراحی و ساخت پکیج تصفیه فاضلاب بهداشتی و صنعتی که از این روش برای حذف آلاینده ها استفاده می گردد، چند مرحله مهم مد نظر قرار میگیرد که عبارتند از:

• هیدرولیز
• اسیدوژنز
• متانوژنز

به عبارت دیگر، فاضلاب ورودی به تصفیه خانه هایی که از این روش استفاده می کنند باعث میشود در مرحله اول هیدرولیز شوند. با انجام این مرحله چربی ها و کربوهیدرات ها و پروتئین به مواد محلول در فاضلاب تبدیل خواهند شد. در گام بعد مواد آلی ساده شده در مرحله هیدرولیز به اسید تبدیل شده و با انجام واکنش های شیمیایی منجر به تولید استات خوهند شد. در آخرین گام این روش بیولوژیکی تصفیه فاضلاب، گاز متان و لجن ته نشین شده در کف تصفیه خانه و فاضلاب تصفیه شده تولید خواهد شد.

انواع روش های بی هوازی تصفیه فاضلاب

روش های ارائه شده در هر یک از پکیج های تصفیه فاضلاب صنعتی و بهداشتی به کمک باکتری های بی هوازی بسیار متنوع می باشد. نکته بسیار مهم در انتخاب هر یک از این روش ها این است که به فاکتورهایی از قبیل ph، دما، نوع مواد آلاینده موجود در فاضلاب و شرایط تصفیه خانه توجه گردد. از رایج ترین روش های تصفیه بی هوازی فاضلاب می توان به موارد زیر اشاره نمود:

• تصفیه بی هوازی UASB
• رآکتور بافل دار بی هوازی ABR
• راکتور تصفیه بی هوازی UAFB

در یک مقایسه کلی می توان گفت راه اندازی تصفیه خانه با تصفیه هوازی به مدت زمان کمتری نیاز داشته و با توجه به راندمان آن در حذف مواد آلی، برای تصفیه خانه های بزرگ گزینه مناسبی می باشد. البته لازم به ذکر است که تصفیه به روش بی هوازی با توجه به تولید گاز متان و عدم نیاز به تجهیزات برای هوادهی، از نظر مصرف انرژی مقرون به صرفه تر می باشد. علاوه براین، در تصفیه هوازی میزان لجن تولیدی بیشتر از بی هوازی می باشد و می تواند به عنوان یک نقطه ضعف تلقی گردد.

تصفیه انوکسیک فاضلاب

یکی از رایج ترین مواد آلی موجود در فاضلاب های صنعتی و بهداشتی نیترات ها می باشند که حذف آنها نیاز به روش های مختلفی دارد. یکی از بهترین راهکارها برای حدف این گروه از مواد آلی، استفاده از روش های تصفیه بیولوژیکی انوکسیک می باشد. در این فرآیندها اکسیژن موجود در نیترات به عنوان اکسیژن گیرنده عمل می کند و منجر به حذف نیتروژن در آب و فاضلاب خواهد شد. با کمک این روش می توان نیتروژن و فسفر را حذف نمود که تاثیر زیادی بر کیفیت آب و سلامت آن خواهد داشت.

کاربرد تصفیه بیولوژیکی فاضلاب

تصفیه فاضلاب های صنعتی و بهداشتی در چند گام و مرحله انجام میشود که شامل تصفیه فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیک می باشند. به عبارت دیگر، مواد جامد معلق در فاضلاب با کمک آشغالگیر مکانیکی، آشغالگیر زوج توری یا دستی حذف شده و ذرات کلوئیدی و چربی موجود در آن با روش های شیمیایی منعقد و با کمک اویل اسکیمر جمع آوری می گردد. این روش ها قادر به حذف مواد آلی نمی باشند و تنها راه حل استفاده از روش های بیولوژیکی برای تصفیه فاضلاب خواهد بود. با توجه به راندمان بسیار بالای این روش ها در افزایش کیفیت فاضلاب می توان از آنها در تصفیه خانه های مختلف استفاده نمود که برخی از آنها عبارتند از:

• تصفیه فاضلاب بهداشتی شهری
• تصفیه فاضلاب کشتارگاه ها
• تصفیه فاضلاب مراکز درمانی و بیمارستانی
• تصفیه فاضلاب کارخانجات مواد غذایی و نساجی
• تصفیه فاضلاب کارخانجات تولید مواد شوینده و بهداشتی و داروسازی

مهم ترین تجهیزات در تصفیه فاضلاب به روش بیولوژیکی

در اغلب روش های تصفیه بیولوژیکی هوازی و بی هوازی، فاضلاب ورودی به تانک یا استخر تصفیه چند مرحله مهم را پشت سرخواهد گذاشت که عبارتند از: حذف ذرات جامد معلق، ته نشین شدن لجن تولید شده از پیوستن باکتری های تکثیر شده. برای انجام این کارها به تجهیزاتی از قبیل موارد زیر نیاز می باشد:

آشغالگیرهای دستی، مکانیکی و زوج توری

پل لجن روب دوار، پل ته نشینی رفت و برگشتی، نیم پل ته نشینی برای جمع آوری لجن ته نشین شده در کف تصفیه خانه

سیستم های هوادهی سطحی ثابت، شناور و دیوفیوزر یا عمقی

طراحی، تولید و ساخت پکیج تصفیه فاضلاب

با توجه به تنوع بالا در روش های تصفیه بیولوژیکی هوازی و بی هوازی و گستردگی تجهیزات برای پیاده سازی هر یک از موارد فوق و همچنین نیاز به تصفیه فیزیکی و شیمیایی در کنار این فرآیندها، استفاده از پکیج تصفیه فاضلاب صنعتی و بهداشتی می تواند بهترین گزینه باشد.