تصفیه بی هوازی فاضلاب
در صورتیکه به فاضلاب اکسیژن نرسد، باکتری های هوازی فعالیت و رشد و نمو خود را از دست می‌دهند و باکتری های بی هوازی فعالیت خود را آغاز می‌کنند. تصفیه بی هوازی فاضلاب به مجموعه فرآیندهای بیولوژیکی گفته می‌شود که بدون حضور اکسیژن جهت تصفیه فاضلاب های صنعتی و بهداشتی مورد استفاده قرار میگیرند. شرکت پژوهش صنعت آب، مشاور، طراح و مجری انواع سیستم های تصفیه فاضلاب در ادامه به بررسی انواع فرآیندهای تصفیه بی هوازی فاضلاب پرداخته و مراحل مختلف این فرآیندها را به طور کامل شرح خواهد داد. علاوه بر این مزایای استفاده از این روش ها در تصفیه فاضلاب بیان خواهد شد.
تصفیه فاضلاب به روش بی هوازی چگونه است؟
تصفیه بی هوازی فاضلاب یا هاضم بی هوازی لجن از روش های رایج حذف مواد جامد آلی در فاضلاب های صنعتی و بهداشتی می‌باشد که بر پایه فعالیت میکروارگانیزم های بی هوازی می‌باشد. این میکروارگانیزم ها به اکسیژن بسیار کمی نیاز دارند که آن را از تجزیه مواد آلی و معدنی موجود در فاضلاب به دست می‌آورند. نتیجه فعالیت میکروارگانیزم های بی هوازی، تجزیه مواد آلی ناپایدار و تبدیل آن‌ها به نمک های معدنی پایدار و گازهایی نظیر سولفور هیدروژن، گاز متان، گاز کربنیک و گاز ازت است. به نوعی می‌توان گفت در تصفیه بی هوازی فاضلاب، مواد جامد آلی منبع غذایی میکروارگانیزم ها هستند. بدین ترتیب که مواد آلی شامل پروتئین ها، کربوهیدرات ها و چربی ها پس از هیدرولیز شدن به اسیدهای چرب، آمینواسیدها و قندها تبدیل میشوند.
مبانی فرآیند تصفیه بی هوازی فاضلاب
فعالیت میکروارگانیزم های بی هوازی شامل سه مرحله است:
- تبدیل شدن مواد جامد به مایع
- هضم مواد جامد محلول
- تولید گاز
در صورت راهبری مناسب، گاز تولید شده حاوی 55 تا 75 درصد متان، 25 تا 45 درصد دی اکسید کربن و مقادیر ناچیزی از گازهای دیگر نظیر سولفور هیدروژن، نیتروژن و هیدروژن می‌باشد.
عوامل تأثیرگذار بر فرآیند تصفیه بی هوازی فاضلاب:
فاکتورها و عوامل مختلفی می‌توانند بر روند تصفیه در راکتورهای بی هوازی فاضلاب تأثیر گذار باشد. لذا لازم است این فاکتورها در فرآیند هضم بی هوازی فاضلاب به طور مرتب اندازه گیری و کنترل شود. از جمله این عوامل می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- درجه حرارت مورد نیاز: تغییرات درجه حرارت بر فعالیت میکروارگانیزم ها تأثیر می‌گذارد.
- شرایط غیر هوازی
- مواد معدنی غذایی: شامل نیتروژن، فسفر و سایر مواد غذایی
- PH فاضلاب: PH مورد قبول فاضلاب بین 6.5 تا 8.5
- عدم وجود مواد سمی: وجود مواد مهارکننده و سمی مانند سولفیدها مانع از تصفیه مناسب می‌گردد.
عواملی که سبب از بین رفتن تعادل در عملکرد سیستم تصفیه بی هوازی فاضلاب به صورت موقت میشوند عبارتند از:
- تغییر ناگهانی در درجه حرارت
- تغییر ناگهانی در کیفیت فاضلاب
- تغییر ناگهانی در بار مواد آلی ورودی
- وجود مواد سمی
- تغییرات بی اندازه PH
- رشد آهسته میکروارگانیزم ها در مدت به کار اندازی واحد تصفیه خانه
مراحل فرآیند تصفیه بی هوازی فاضلاب
همانطور که عنوان شد، فعالیت میکروارگانیسم های بی هوازی شامل تبدیل مواد آلی معلق به سلول های جدید، انرژی برای فرآیندهای حیاتی و برخی محصولات گازی نظیر متان و دی اکسید کربن می‌شود. به طور کلی فرآیند تصفیه بی هوازی فاضلاب به سه مرحله مهم زیر تقسیم می‌شود:
- هیدرولیز
در اولین مرحله تصفیه که مرحله هیدرولیز است مواد پیچیده آلی شکسته شده و به موادآلی محلول تبدیل می شوند. در هیمین مرحله است که مواد معلق فاضلاب نیز به محلول تبدیل می گردد. مرحله هیدرولیز که مهم ترین مرحله تصفیه بی هوازیست 5 تا 15 روز طول می کشد و اصولأ خیلی کند ادامه خواهد یافت.
- اسیدی شدن و تولید استات
با پیدایش اسید های چرب فرار قطعأ PH محیط پائین آمده و زمان مربوطه به انجام مرحله دوم تصفیه بی هوازی به کیفیت مربوطه است. اگر در فاضلاب قند های ساده موجود باشد این مرحله به سرعت انجام خواهد گردید و اگر محتوای پروتئین و موادآلی پیچیده باشد انجام دومین مرحله تصفیه بی هوازی به زمان نیاز خواد داشت.
- تولید بیوگاز متان
سومین مرحله تصفیه بی هوازی مرحله تولید متان است و در این مرحله مواد مولد COD به متان تبدیل می شوند. در این مرحله بهره بردار باید نظارت دائم بر PH، حرارت، مواد سمی موجود در سیستم و مواد مغذی داشته باشد. در اکثر راکتور های بی هوازی این مرحله حدود 5 ساعت به طول می انجامد.
انواع فرآیند بی هوازی در تصفیه فاضلاب
با توجه به مزایای بسیار زیاد فرآیندهای بی هوازی در تصفیه فاضلاب های صنعتی و بهداشتی، روش های مختلفی بر اساس هضم بی هوازی فاضلاب معرفی شده اند که با توجه به مشخصات کمی و کیفی فاضلاب و شرایط تصفیه خانه مورد استفاده قرار میگیرند. راکتورهای تصفیه بی هوازی فاضلاب بر اساس مکانیسم نگهداری بیومس به گروه های زیر طبقه بندی میشوند:
- راکتورهای رشد معلق
- راکتورهای فیلم ثابت
- راکتورهای هیبریدی
رایج ترین انواع سیستم های تصفیه بی هوازی فاضلاب به اختصار در زیر شرح داده شده است:
تصفیه بی هوازی با روش UASB
راکتور بی هوازی UASB از نوع راکتورهای رشد معلق می‌باشد که برای اولین بار در سال 1971 در دانشکده کشاورزی واخنینگن هلند ابداع شد. بستر بیولوژیکی موجود در این راکتور سبب افزایش چسبندگی و قدرت ته نشینی می‌شود. لایه توده های انباشته از میکروارگانیزم ها در این راکتور به پتوی لجن معروف است.
مزایای استفاده از این راکتور عبارت است از:
- راندمان مناسب در تصفیه فاضلاب هایی با بار آلایندگی آلی بالا
- تولید مقدار لجن پایین
- کاهش استفاده در زمین تصفیه خانه
- امکان جمع آوری گاز متان توسط جداکننده های گاز و امکان حصول انرژی از آن
- فرآیند این روش نیاز به انرژی بسیار کمی دارد.
معایب این نوع سیستم عبارتند از:
- لزوم نگه داشتن حرارت بین 30 تا 38 درجه سانتی گراد برای ممانعت از کاهش راندمان
- حساسیت زیاد در برابر تغییرات PH
- کنترل دشوار سیستم جداکننده گاز در بهره برداری
- طولانی بودن راه اندازی فرآیند جهت ایجاد بستر لجن
راکتور بی هوازی ABR
راکتورهای بافل دار بی هوازی (ABR ) به نوع خاصی از روش تصفیه بی هوازی فاضلاب گفته می‌شود که فاضلاب ورودی به راکتور از از اتاقک های متعدد حرکت بالارونده یا پایین رونده دارد. این راکتور سبب جدا شدن دو فاز اسیدی شدن و تولید متان می‌شود. طراحی بافل ها در این راکتور بگونه ای انجام می‌شود که جریان فاضلاب از میان بستر لجن عبور کند. در این راکتور استفاده از پکینگ مدیا در قسمت بالایی هر محفظه راکتورهای سری جهت نگهداری هر چه بیشتر جامدات بیولوژیکی پیشنهاد شده است. این روش تصفیه فاضلاب در تصفیه خانه های فاضلاب شهری با ظرفیت کوچک و پیش تصفیه واحدهای صنعتی و بزرگ مورد استفاده قرار میگیرد و راندمان بالایی برای فاضلاب های صنعتی دارند.
تصفیه بی هوازی فاضلاب به روش UAFB
از تصفیه فاضلاب UAFB تحت عنوان راکتور تصفیه بی هوازی با رشد چسبیده نیز یاد می‌شود. در این راکتور فاضلاب به صورت ستونی به سمت بالای مخزن در مدول های لوله ای و پلاستیک های موج دار حرکت می کند. بستر بیولوژیکی در رآکتورهای بی هوازی UAFB در اغلب مواقع از جنس پلاستیک ساخته میشوند و بخاطر تولید لجن کمتر و راندمان 80 درصد برای حدف BOD و COD در اغلب مواقع به عنوان پیش تصفیه فاضلاب های صنعتی مورد استفاده قرار میگیرند. از مهم ترین مزایای استفاده از این روش تصفیه بی هوازی فاضلاب مقاومت بالا در برابر شوک های هیدرولیکی و آلی می‌باشد.
راکتور فیلتر بی هوازی با بستر شناور(AFBR)
این راکتور از نوع راکتورهای فیلم ثابت می‌باشد که جنس مدیا در آن دانه های ریزی مثل شن یا کربن فعال گرانولی می‌باشد. از این راکتور در تصفیه فاضلاب های صنعتی با COD بالا استفاده می‌شود و توان بارگذاری حجمی نزدیک به 100 کیلوگرم COD در هر مترمکعب در روز را دارد. به دلیل کاربرد بالا کربن فعال در این روش، این راکتور مقرون به صرفه نخواهد بود.
مزایای استفاده از روش بی هوازی در تصفیه فاضلاب
- مقدار بسیار زیادی از فاضلاب قابل تثبیت می‌باشد.
- تولید لجن کمتر نسبت به بقیه روش های تصفیه
- عدم نیاز به تجهیزات مکانیکی هوادهی فاضلاب
- تولید بیوگازها و مصرف متان تولیدی به عنوان سوخت
- مصرف انرژی کم
- احتیاج کم به مواد معدنی
- مقاومت بالا در برابر شوک بار آلی و هیدرولیکی
طراحی و ساخت راکتورهای بی هوازی تصفیه فاضلاب
شرکت پژوهش صنعت آب با بیش از 20 سال سابقه موفق در تصفیه فاضلاب های صنعتی و بهداشتی، مشاور، طراح و مجری انواع سیستم های تصفیه فاضلاب می‌باشد. استراتژی انتخابی برای تصفیه فاضلاب ممکن است برای هر واحد تولیدی متفاوت باشد. این امر توسط شرکت پژوهش صنعت آب به شکلی تعیین می گردد که نیاز کارفرما و رعایت استاندارد های محیط زیست به طور کامل پوشش داده شود. جهت دریافت اطلاعات بیشتر و مشاوره تخصصی رایگان از طریق راه‌های ارتباطی عنوان شده در این صفحه می‌توانید با کارشناسان ما ارتباط برقرار کنید.