تصفیه بی هوازی فاضلاب چیست؟
تصفیه بیهوازی فاضلاب یک روش مؤثر و پایدار برای حذف آلایندهها از فاضلاب است که بدون نیاز به اکسیژن محیطی انجام میشود. این فرآیند بر پایه فعالیت میکروارگانیسمهای بیهوازی است که مواد آلی موجود در فاضلاب را در شرایط بیاکسیژن، تجزیه و تبدیل به گازهایی مانند متان (CH4) و دیاکسید کربن (CO2) میکنند. این فرآیند نه تنها کمک قابل توجهی به کاهش بار آلی فاضلاب میکند بلکه میتواند انرژی قابل توجهی را نیز تولید کند که این امر آن را به یک گزینه جذاب برای تصفیه فاضلاب تبدیل کرده است.
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 بیهوازی فاضلاب چه ویژگیهایی دارد؟
تصفیه بیهوازی فاضلاب، که یک فرآیند زیستی برای تجزیه مواد آلی در شرایط بیاکسیژن است، ویژگیهای منحصر به فردی دارد که آن را از دیگر روشهای تصفیه فاضلاب متمایز میکند. این ویژگیها شامل موارد زیر میشود:
- کاهش بار آلی: تصفیه بیهوازی فاضلاب به طور مؤثری BOD (بیوشیمیایی اکسیژن مورد نیاز) و COD (شیمیایی اکسیژن مورد نیاز) را کاهش میدهد، که نشاندهنده حذف مواد آلی از فاضلاب است.
- کاهش حجم لجن: فرآیند تصفیه بیهوازی معمولاً منجر به تولید حجم کمتری از لجن میشود در مقایسه با فرآیندهای هوازی، که هزینههای مربوط به دفع و مدیریت لجن را کاهش میدهد.
- نیاز به فضای کمتر: سیستمهای تصفیه بیهوازی معمولاً به فضای کمتری نیاز دارند نسبت به سیستمهای تصفیه هوازی، که این امر آنها را برای استفاده در مکانهای با فضای محدود ایدهآل میسازد.
- پایداری زیستمحیطی: تصفیه بیهوازی به دلیل تولید انرژی تجدیدپذیر و کاهش انتشار گازهای گلخانهای، به عنوان یک روش پایدار شناخته میشود. این فرآیند به کاهش اثرات زیستمحیطی مرتبط با تصفیه فاضلاب کمک میکند.
- انعطافپذیری در پردازش: تصفیه بیهوازی میتواند برای انواع مختلف فاضلاب با بار آلی بالا، از جمله فاضلابهای صنعتی، کشاورزی و دامپروری، به کار رود.
این ویژگیها، تصفیه بیهوازی فاضلاب را به یک راهکار مطلوب برای مدیریت پایدار فاضلاب تبدیل کردهاند، به ویژه در موقعیتهایی که تولید انرژی و کاهش اثرات زیستمحیطی اولویت دارند.
تصفیه فاضلاب به روش بی هوازی چگونه است؟
تصفیه بیهوازی فاضلاب به عنوان یک روش کلیدی و پایدار در حذف مواد جامد آلی از فاضلابهای صنعتی و بهداشتی شناخته میشود. این روش، که بر پایه فعالیت میکروارگانیزمهای بیهوازی استوار است، دارای ویژگیها و مراحل خاصی است که به شرح زیر است:
- مبنای فرآیند:
- استفاده از میکروارگانیزمهای بیهوازی که برای تجزیه مواد آلی نیاز به اکسیژن بسیار کمی دارند.
- این میکروارگانیزمها از مواد آلی و معدنی موجود در فاضلاب به عنوان منبع غذایی استفاده میکنند.
- تولیدات فرآیند:
- تبدیل مواد آلی ناپایدار به نمکهای معدنی پایدار، گازهایی مانند سولفور هیدروژن، متان، دیاکسید کربن، و ازت.
- مراحل تجزیه:
- هیدرولیز: تبدیل مواد جامد آلی مانند پروتئینها، کربوهیدراتها، و چربیها به اسیدهای چرب، آمینواسیدها، و قندها.
- اسیدوژنز: تبدیل محصولات هیدرولیز به اسیدهای چرب کوتاه زنجیر.
- استاتوژنز: تولید استات از اسیدهای چرب کوتاه زنجیر.
- متانوژنز: تبدیل استات و هیدروژن به گاز متان.
- مزایای کلیدی:
- تولید انرژی قابل توجه از طریق گاز متان.
- کاهش مؤثر BOD و COD فاضلاب، نشاندهنده حذف مواد آلی.
- کاهش حجم لجن تولیدی نسبت به روشهای تصفیه هوازی.
- کاربردها:
- ایدهآل برای تصفیه فاضلابهای با بار آلی بالا مانند فاضلابهای صنعتی، کشاورزی، و بهداشتی.
تصفیه بیهوازی فاضلاب یک فرآیند پیشرفته و مؤثر است که با تبدیل مواد آلی به گازهای قابل استفاده و نمکهای معدنی، به حفظ محیط زیست و بازیافت انرژی کمک میکند. این روش نه تنها به کاهش بار آلودگی کمک میکند بلکه از طریق تولید گاز متان به عنوان منبع انرژی، ارزش افزوده اقتصادی نیز ایجاد میکند.
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
عوامل تأثیرگذار بر فرآیند تصفیه بیهوازی فاضلاب متعدد و متنوع هستند. درک این عوامل و کنترل دقیق آنها برای اطمینان از کارایی بالا و پایداری فرآیند تصفیه بیهوازی ضروری است. این عوامل عبارتند از:
- درجه حرارت مورد نیاز:
- تغییرات درجه حرارت میتواند تأثیر قابل توجهی بر فعالیت و رشد میکروارگانیزمهای بیهوازی داشته باشد. درجه حرارت ایدهآل برای فعالیت میکروارگانیسمها معمولاً بین 35 تا 37 درجه سلسیوس (مزوفیلیک) یا بین 55 تا 60 درجه سلسیوس (ترموفیلیک) است.
- شرایط غیر هوازی:
- ایجاد و حفظ شرایط بیهوازی (بدون اکسیژن) برای فعالیت موثر میکروارگانیزمهای بیهوازی ضروری است.
- مواد معدنی غذایی:
- نیتروژن، فسفر، و سایر مواد غذایی ضروری برای رشد و تکثیر میکروارگانیسمها هستند. کمبود یا عدم تعادل این عناصر میتواند بر فرآیند تصفیه تأثیر منفی بگذارد.
- pH فاضلاب:
- pH فاضلاب باید در محدوده قابل قبولی (معمولاً بین 6.5 تا 8.5) نگه داشته شود تا محیطی مساعد برای فعالیت میکروارگانیسمهای بیهوازی فراهم آورد.
- عدم وجود مواد سمی:
- مواد مهارکننده و سمی مانند سولفیدها میتوانند فرآیند تصفیه را مختل کرده و باعث کاهش کارایی یا توقف کامل فرآیند شوند.
عوامل مختل کننده موقتی
- تغییر ناگهانی در درجه حرارت: تغییرات شدید درجه حرارت میتواند تعادل فرآیند را به صورت موقتی مختل کند.
- تغییر ناگهانی در کیفیت فاضلاب: تغییرات در ترکیب شیمیایی یا بیولوژیکی فاضلاب میتواند بر فرآیند تأثیر بگذارد.
- تغییر ناگهانی در بار مواد آلی ورودی: افزایش ناگهانی بار آلی ورودی میتواند بر تعادل فرآیند تأثیر منفی بگذارد.
- وجود مواد سمی: ورود مواد سمی به سیستم میتواند باعث اختلال در فعالیت میکروارگانیزمها شود.
- تغییرات بیاندازه pH: تغییرات شدید در pH میتواند محیط را برای میکروارگانیزمها نامساعد کند.
- رشد آهسته میکروارگانیزمها: در زمان راهاندازی واحد تصفیه، رشد آهسته میکروارگانیزمها ممکن است به تعادل یافتن فرآیند زمان بیشتری ببرد.
کنترل و نظارت دقیق بر این عوامل میتواند به حفظ کارایی و پایداری فرآیند تصفیه بیهوازی فاضلاب کمک کند و اطمینان حاصل نماید که تصفیه به طور موثر و بدون وقفه انجام میشود.
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 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.