فرآیند رشد ثابت در تصفیه فاضلاب

فرآیند رشد ثابت در تصفیه فاضلاب

فرآیند رشد ثابت در تصفیه فاضلاب به سه دسته اصلی تقسیم بندی می شود

• گروه اول شامل فرآیند رشد ثابت غیر مـستغرق
• گروه دوم شامل فرآیند رشدمعلق با بستر فیلم ثابـت
• گروه سوم شامل فرآینـد هـوازی رشـد ثابـت مـستغرق است که پیشرفت هرکدام از فرآیندها مختص فرآیند خاص خود بوده و ویژگی های مربوط به خود را دارد. در زیر به اختصار به شرح فرآیند رشد ثابت در تصفیه فاضلاب می پردازیم

۱- فرآیند رشد ثابت غیر مستغرق

صافیهای چکنده ای که  بستر آن ها سنگی هستند ،دارای یک فرآیند متـداول و با انرژی کم می باشد که برای تصفیه ثانویه است که مورد استفاده قرار گرفته می شود. صـافی چکنده ، یک راکتور بیولوژیکی فیلم ثابت غیر مستغرق با استفاده از بـستر پلاسـتیکی یـا سـنگی است که فاضلاب از بالا بصورت پیوسته توزیع می گردد. تصفیه همزمان با عبور مایع از بـالای بیـوفیلم ثابت انجام می شود. صافی هی چکنده اوایل حوضچه های ضد آب بوده اند که بـا سـنگهای صـخره ای پـر و بصورت چرخه ای بهره برداری می شد. بستر از بالا با فاضلاب پر و فاضلاب در یک دوره زمـانی کوتـاه با بستر تماس داشت. سپس بستر شستشو داده می شد و قبل از اینکه چرخه تکـرار شـود، در مرحلـه سکون قرار می گرفت. یک چرخه معمول ۱۲ساعت زمان نیاز داشت (۶ساعت برای بهره بـرداری و ۶ ساعت برای سکون) محدودیت های صافی تماسی شامل احتمال نـسبتاً زیـاد گرفتگـی، دوره سـکون طولانی مورد نیاز، افت فشار و بارگذاری مورد استفاده نسبتاً کم است. بدلیل مشکلات گرفتگـی، دانـه بندی بزرگتر استفاده شد و اندازه سنگ به ۵۰-۱۰۰میلی متر (۲-۴اینچ) افـزایش یافـت.طرح های عملیاتی برای تمـاس دهنـده هـای بیولـوژیکی چرخـان RBC شکل گرفت که یک فرآیند رشد ثابت متناوب را فراهم می کرد و بستر در مقایسه بـا پمپـاژ و کـاربرد فاضلاب در بالای بستر ثابت، در تانک تصفیه فاضلاب می چرخید. هر دو فرآیند صافی های چکنـده و RBC همانند فرآیندهای رشد ثابت هوازی برای حذف BOD تنها، حـذف BOD و نیتریفیکاسـیون بصورت ترکیبی و برای نیتریفیکاسیون ثالث بعد از تصفیه ثانویه توسط فرآیندهای رشد ثابت یـا رشـد معلق مورد استفاده می باشد. مزایای اصلی ذکر شده برای این فرآیندهای رشد ثابـت هـوازی در برابـر فرآیند لجن فعال به صورت زیر است:

انرژی مورد نیاز کمتر

بهره برداری ساده تر بدون مشکلات مربوط به دفع لجن و کنترل مایع مخلوط موجود

عدم وجود مشکلات بالکینگ لجن در زلال سازهای ثانویه

مشخصات بهتر تغلیظ لجن

نیاز کمتر به نگهداری تجهیزات

مقاومت بهتر در برابر بارهای شوک مواد سمی

در مقایسه با فرآیند لجن فعال، اغلب معایب ذکر شده برای صافی هـای چکنـده ماننـد کیفیـت بـدتر پساب خروجی برحسب غلظت BOD و ، TSSحساسیت بیشتر در دماهای کمتر، تولید بو و اتفاقات مربوط به کنده شدن جامدات (اسلافینگ) به صورت کنترل نشده، بیشتر مربوط به طراحی زلال سـاز نهایی و فرآیندهای خاص در مقایسه با توانایی واقعی فرآیند می باشد.بطـور معمـول، محدودیت های واقعی فرآیندها شـامل زیر است :

انجـام حـذف بیولـوژیکی فـسفر و نیتـروژن در مقایـسه بـا طرحهای رشد معلق برای حذف بیولوژیکی مواد مغذی بصورت لجن واحد مشکل می باشـد

پـساب خروجی با کدورت بیشتری نسبت به تصفیه لجن فعال حاصل می شود. صافی هـای چکنـده و RBC در فرآیندهای ترکیبی نیز با لجن فعال مورد استفاده می باشد تا از مزایای هر دو فرآیند شامل صـرفه جویی در انرژی و کیفیت پساب خروجی استفاده شود.

۲- فرآیندهای رشد معلق با بستر فیلم ثابت:

تاریخچه قرار دادن مواد بستر در تانک هوادهی فرآیند لجن ، بـه دهه ۱۳۴۰ در فرآیندهای گریفیت و هایس می رسد. در طرح هایی که امروزه مورد استفاده قرار می گیرد، بیشتر از بسترهای مهندسی شامل مواد دانه بندی شده استفاده می شود که در تانک هـوادهی همـراه مایع مخلوط بصورت معلق است و یا مواد دانه بندی شده ثابت که در بخشی از تانک هوادهی علاوه بر  RBC مستغرق قرار دارد. مزایای ذکر شده برای توسعه این نـوع از فرآینـد لجـن فعـال بـصورت زیـر است:

افزایش ظرفیت تصفیه

ثبات بیشتر فرآیند

تولید لجن کمتر

قابلیت ته نشینی بیشتر لجن

کاهش بارگذاری جامدات بر روی زلال ساز ثانویه

عدم افزایش هزینه های نگهداری و بهره برداری

۳- فرآیند رشد ثابت مستغرق:

دسته تازه ای از فرآیندهای رشد ثابت هوازی بعنوان راه حلی برای تصفیه بیولوژیکی فاضلاب تحقق پیدا کرد. اینها شـامل راکتورهای بستر سیال و راکتورهای بستر آکنده با جریان رو به پایین و جریان رو به بالا می باشند که زلال ساژ ثانویه استفاده نمی کنند. مزایای منحصر به فرد آنها شامل فضای کم و سطح مورد نیازی که بخشی از سطح مورد نیاز برای تصفیه به روش لجـن فعـال اسـت. اگرچـه آنهـا دارای تـراکم بیشتری هستند، هزینه های سرمایه گذاری آنها معمولاً نسبت بـه تـصفیه لجـن فعـال بـالاتر اسـت. فرآیندهای

رشد ثابـت مـستغرق، عـلاوه بـر حـذف BOD بـرای نیتریفیکاسـیون و دنیتریفیکاسـیون پیشرفته در ادامه نیتریفیکاسیون رشد ثابت یا معلق نیز مـورد اسـتفاده مـی باشـد. راکتورهـای بـستر آکنده با جریان روبه بـالا و جریـان رو بـه پـایین، راکتورهـای بـستر سـیال و RBC مـستغرق بـرای دنیتریفیکاسیون انوکسیک نهایی مورد استفاده هستند. همچنین راکتورهای بستر آکنده بـا جریـان رو به بالا و صافی های چکنده برای دنیتریفیکاسیون انوکسیک اولیه استفاده شده است.

فرآیندهای هوادهی رشد ثابت مستغرق شامل سه قسمت است:

ـ بستر

ـ بیوفیلم

ـ مایع

BOD و یا ازت آمونیاکی حذف شده از مایع در حال جریان بعد از بیوفیلم اکسید می شود.

اکسیژن بوسـیله هـوادهی دیفیوزری بداخل بستر یا با حل شدن اولیه در فاضلاب ورودی تهیه می گردد  .

فرآینـدهای فـیلم ثابـت هوازی شامل راکتورهای بستر آکنده با جریان رو به پایین، راکتورهای بستر آکنده با جریان رو به بـالا و راکتورهای بستر سیال با جریان رو به بالا است.

نوع و اندازه بستر عامل مهمی است که بر مشخصات بهره برداری و عملکردی فرآیندهای رشد ثابت مستغرق تاثیر می گذارد.

طراحـی هـا از نظـر سـاختار بستر آنها و جمع آوری و توزیع جریان ورودی و خروجی متفاوت است.

زلال ساز در فرآینـدهای رشـد ثابت مستغرق هوازی استفاده نمی شود و جامـدات معلـق ورودی و جامـدات اضـافی حاصـل از رشـد بیومس، در سیستم به دام می افتد و باید بصورت دوره ای حذف شود.

بیشتر طرح ها به یـک سیـستم شستشوی معکوس نیاز دارند و مشابه موردی است کـه در طـرح صـافی سـازی آب بـرای شستـشوی جامدات تجمع یافته معمولاً بصورت روزانه استفاده مـی شـود.

مزایـای مهـم فرآینـدهای رشـد ثابـت مستغرق شامل نیاز به فضای نسبتاً کم، توانایی تصفیه موثر فاضلابهای رقیق، عدم مشکلات مربوط بـه ته نشینی لجن همانند فرآیند لجن فعال و زیباشناختی می باشـد. همچنـین در خیلـی از فرآینـدها، فیلتراسیون جامدات برای تولید پساب با کیفیت بالا انجام می شود. این چنین سیستمهای فیلم ثابت، زمانهای ماند هیدولیکی کمتر از ۱-۱/۵ ساعت براساس حجمهای خالی تانک دارد.

معایب آنهـا شـامل یک سیستم پیچیده تر از نظر تجهیزات و کنتـرل، محـدودیتهای اقتـصادی مقیـاس بـرای کـاربرد در تاسیسات بزرگتر و معمولاً هزینه سرمایه گذاری بیشتر نسبت به تصفیه لجـن فعـال مـی باشـد.