تصفیه فاضلاب چیست؟|طبقه بندی روش‌های تصفیه فاضلاب

فاضلاب جمع‌آوری شده از جوامع روستایی و شهری و همچنین واحدهای صنعتی در نهایت می‌بایست به منابع آب یا خاک بازگردانده شود. در هر مورد باید به این سوال پیچیده پاسخ داد که: برای حفظ محیط زیست، کدام‌یک از آلاینده‌های فاضلاب و تا چه حد باید حذف شوند؟ پاسخ به این سوال مستلزم بررسی شرایط و نیازهای محلی، همراه با کاربرد دانش عملی، قضاوت‌های مهندسی متکی به تجربه و رعایت ضوابط و استانداردهای زیست محیطی است. در واقع تصفیه فاضلاب فرآیندی است که طی آن پساب های خانگی و صنعتی تصفیه و گند زدایی می شوند و قابلیت استفاده مجدد و تخلیه به محیط زیست را پیدا می کنند.

قبل از پیدایش نظریه میکروبی توسط کخ و پاستور در نیمه دوم قرن نوزدهم، رابطه‌ی آلودگی و بیماری فقط به صورت مبهم شناخته شده بود و از علم نوپای باکتری شناسی نیز برای تصفیه فاضلاب استفاده نشده بود. موضوع تصفیه فاضلاب به صورت امروزی از اوایل قرن بیستم میلادی مطرح گردید. در زمانی‌که شرایط بهداشتی سبب شده بود تقاضا برای اعمال روش‌های کارآمدتر در کنترل فاضلاب رشد فزاینده‌ای پیدا کند. عدم امکان فراهم آوردن سطوح وسیع و کافی برای دفع زمینی فاضلاب تصفیه نشده، به خصوص برای شهرهای بزرگ، منجر به استفاده از روش‌های مؤثرتری در تصفیه فاضلاب شد. در این مقاله انواع روش‌های تصفیه فاضلاب نیز بررسی می‌شود.

اهداف تصفیه فاضلاب:

علٌت تصفیه فاضلاب در ابتدا رفع نگرانی‌های عمومی در زمینه بهداشت و سلامت جامعه و بهبود شرایط نامساعد ناشی از دفع غیر اصولی فاضلاب در محیط زیست بود که در چنین شرایطی مهم‌ترین اهداف تصفیه فاضلاب عبارتند از:

• جداسازی و حذف مواد معلق و شناور
• تصفیه مواد آلی تجزیه پذیر زیستی
• حذف میکروارگانیزم‌های پاتوژن( عوامل بیماری زا)

امروزه اهداف دیگری که مبتنی بر مسائل زیبایی شناختی و زیست محیطی می‌باشد، به این اهداف اضافه گردیده است که شامل حذف مواد مغذی چون ازت و فسفر است و به ویژه در مناطقی که فاضلاب به منابع آب‌های سطحی دفع می‌شود اهمیت خاصی دارد. همین طور امروزه با توجه به افزایش دانش بشری اهداف تصفیه فاضلاب در بعضی از کشورهای پیشرفته بر مسائل ناشی از مواد شیمیایی سمی و بالقوه سمی متمرکز شده و حذف ترکیبات سمی و مواد آلی مقاوم در برابر تجزیه بیولوژیکی و فلزات سنگین از فاضلاب از اولویت ویژه‌ای برخوردار گردیده است.

انواع فاضلاب و منشاء آن‌ها:

به طور کلی سه نوع فاضلاب وجود دارد: فاضلاب خانگی، فاضلاب صنعتی و فاضلاب ناشی از سیلاب‌ها. فاضلاب خانگی که به آن فاضلاب بهداشتی نیز می‌گویند، از واحدهای مسکونی و تجاری تخلیه می‌شود. فاضلاب صنعتی ناشی از مورد استفاده قرار گرفتن آب در فرآیندهای واحدهای صنعتی می‌باشد که متغیرترین نوع فاضلاب است و بسته به نوع صنایع و کارخانجات، ماهیت فاضلاب نیز تغییر می‌کند. لذا جهت تصفیه فاضلاب صنعتی نیاز به تخصص و تجربه کافی می‌باشد. فاضلاب ناشی از سیلاب‌ها، رواناب حاصل از نزولات جوی است که جمع آوری آن با استفاده از سیستم لوله کشی و کانال‌های باز انجام می‌شود.

مشخصه‌های کمی و کیفی فاضلاب:

99.9 درصد فاضلاب از لحاظ جرمی را آب تشکیل داده است و تنها 0.1 درصد از آن را جامدات تشکیل داده اند این جامدات به دو گروه کلی جامدات آلی و غیرآلی دسته بندی می‌شوند. مواد آلی فاضلاب شامل پروتئین‌ها، کربوهیدرات‌ها و چربی‌ها می‌باشند و جامدات غیر آلی را رسوبات، نمک‌ها و فلزات تشکیل می‌دهند. عمدتاً پروتئین‌ها از جنس آمینواسیدها می‌باشند و کربوهیدرات‌ها می‌توانند شکرها، نشاسته و سلولز باشند. چربی ها نیز انواع مختلفی دارند نظیر روغن‌های صنعتی( گریس). این مواد آلی تماماً دارای کربن هستند که به صورت بیولوژیکی قابلیت تبدیل به کربن دی اکسید را دارند. علاوه بر این پروتئین‌ها دارای نیتروژن می‌باشند که جزو مواد مغذی محسوب می‌شوند و باید از فاضلاب جدا شوند در غیر اینصورت میزان اکسیژن مصرفی در محلی که فاضلاب در آن تخلیه می‌شود افزایش پیدا می‌کند و این موضوع سبب آلایندگی محیط آبی و بروز پدیده یوتریفیکیشن می‌شود.

میکروبیولوژی فاضلاب:

هر ارگانیزم برای ادامه تولید مثل و کارکرد صحیح باید عوامل زیر را در اختیار داشته باشد:

• منبع انرژی
• کربن برای سنتز مواد سلولی جدید
• مواد مغذی مثل نیتروژن، فسفر، پتاسیم، کلیسیم و منیزیم ( عوامل رشد)

با استفاده از انواع مختلف میکروارگانیزم‌ها( عمدتاً باکتری‌ها) حذف BOD کربن دار، لخته سازی مواد جامد کلوئیدی غیر قابل ته نشینی و تثبیت مواد آلی به روش زیست شناختی را خواهیم داشت. از میکروارگانیزم‌ها برای تبدیل مواد آلی کربن دار محلول و کلوییدی به گازهای مختلف و بافت سلولی( لجن) استفاده می‌شود. به دلیل وزن مخصوص بیشتر لجن حاصله نسبت به آب، آن‌ها را می‌توان با ته نشینی ثقلی از مایع تصفیه شده جدا کرد.

کمیت‌های تصفیه فاضلاب:

کمیت اندازه‌گیری میزان آلودگی فاضلاب BOD

پرکاربردترین کمیت اندازه‌گیری میزان آلودگی فاضلاب است و عبارت است از میزان اکسیژنی که میکروارگانیزم‌های هوازی نیاز دارند تا مواد آلی قابل تجزیه بیولوژیکی را به محصولات نهایی تجزیه نمایند.

بافت سلولی(لجن) CO₂+ ماده آلی + اکسیژن محلول

موارد استفاده:

• تخمین میزان اکسیژن مورد نیاز برای واکنش با مواد آلی
• تخمین ابعاد تصفیه خانه فاضلاب
• اندازه‌گیری و محاسبه بازده برخی از فرآیندهای تصفیه‌ای
• اکثر استانداردهای دفع فاضلاب به آن استناد می‌کنند.

کمیت اندازه‌گیری میزان آلودگی فاضلاب COD

میزان اکسیژن محلول مورد نیاز برای اکسیداسیون شیمیایی یک ماده آلی توسط اکسیدکننده‌های قوی می‌باشد. این کمیت بزرگتر از BOD است و نسبت به آن محاسبه سریع‌تری نیز دارد. این کمیت معمولاً در فاضلاب صنعتی کاربرد بالایی دارد برای مثال سلولز ناشی از پساب کارخانجات کاغذ سازی به صورت بیولوژیکی به کندی اکسید می‌شود ولی به صورت شیمیایی با نرخ بالایی اکسید می‌شود.

طبقه بندی روش‌های تصفیه فاضلاب:

آلاینده‌های فاضلاب را از طریق روش‌های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی حذف می‌کنند و هر یک از این روش‌ها را تحت عنوان عملیات واحد فیزیکی، فرآیندهای واحد شیمیایی و فرآیندهای واحد بیولوژیکی طبقه بندی می‌نمایند. در سیستم‌های تصفیه فاضلاب، این روش‌ها با آرایش و ترکیب‌های خاصی در کنار هم به کار می‌روند.

عملیات واحد فیزیکی

روش‌های تصفیه‌ای را که در آن‌ها کاربرد نیروهای فیزیکی غالب است، عملیات واحد فیزیکی نامیده می‌شود. برای مثال ته‌نشینی مواد جامد بر اثر نیروی ثقل یا شناور شدن چربی یا روغن موجود در فاضلاب به واسطه وزن مخصوص کمتر نسبت به آب، نمونه هایی از تصفیه فیزیکی می‌باشند. از روش‌های دیگر تصفیه فیزیکی می‌توان به آشغال‌گیری، فیلتراسیون و انتقال گاز اشاره کرد.

واحد آشغال‌گیری

اولین عملیاتی که در تصفیه خانه‌های فاضلاب با آن سر و کار داریم، واحد آشغالگیری است. هدف از این واحد حذف اشیای بزرگ و سنگین شناور جهت حفاظت از واحدهای بعدی تصفیه خانه از آسیب‌های احتمالی می‌باشد. آشغالگیر از میله ها و شبکه آهنی از جنس فولاد ضد زنگ ساخته شده است که بسته به منافذ آن که ممکن است دایره‌ای، مستطیلی یا مربعی باشد، می‌تواند تفاوت داشته باشد.

واحد دانه گیری

هدف از اواحد دانه گیری در تصفیه خانه فاضلاب، جداسازی ذرات سنگین غیرآلی نظیر شن و ماسه و سنگ‌ریزه و مواد دانه‌ای سنگین نظیر دانه ذرت می‌باشد. لزوم استفاده از این واحد جهت جلوگیری از گرفتگی لوله‌ها، کاهش تجمع در مخازن ته‌نشینی و همچنین محافظت از تجهیزات مکانیکی در مقابل سایش می‌باشد.

واحد یکنواخت سازی جریان

یکنواخت سازی جریان جهت غلبه بر مشکلات بهره‌برداری ناشی از نوسانات میزان جریان و غلظت آلاینده‌های فاضلاب، بهبود عملکرد واحدهای بعدی تصفیه خانه و همچنین کاهش ابعاد واحد‌ها و هزینه تصفیه فاضلاب مورد استفاده قرار می‌گیرد. کاربرد اصلی واحد یکنواخت سازی جریان در به حداقل رساندن و یا حذف شوک‌های بار آلی و هیدرولیکی در تصفیه ثانویه فاضلاب می‌باشد. در این واحد، PH فاضلاب نیز تثبیت می‌گردد. متعادل سازی نه تنها نوسانات روزانه شدت جریان، بلکه تغییرات غلظت BOD، جامدات معلق و نظایر آن را نیز تعدیل می‌نماید و می‌تواند کارآیی تصفیه خانه موجود را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد.

فرآیندهای واحد شیمیایی

روش‌های تصفیه‌ای را که در آن‌ها جداسازی یا تبدیل آلاینده‌های فاضلاب بر اثر افزودن مواد شیمیایی یا در نتیجه واکنش‌های شیمیایی انجام می‌شود، فرآیندهای واحد شیمیایی می‌گویند. از رایج ترین نمونه‌های تصفیه شیمیایی می‌توان به ترسیب شیمیایی، فرآیند جذب سطحی، گند زدایی با کلر و تنظیم PH اشاره کرد. در جدول زیر کاربرد هر یک از فرآیندهای شیمیایی در تصفیه فاضلاب را مشاهده می‌کنید:

کاربردهای فرآیندهای واحد شیمیایی در تصفیه فاضلاب

فرآیندهای واحد بیولوژیکی

روش‌های تصفیه‌ای را که در آن‌ها جداسازی آلاینده‌های فاضلاب از طریق فعالیت بیولوژیکی انجام می‌شود، فرآیندهای واحد بیولوژیکی می‌گویند. این روش‌ها در درجه اول برای جداسازی مواد آلی تجزیه پذیر زیستی که به صورت محلول و کلوئیدی در فاضلاب وجود دارند، به کار می‌روند. این مواد آلی یا به توده بافت سلولی( اصطلاحاً در تصفیه فاضلاب به آن‌ها «لجن» می‌گوییم) تبدیل می‌شوند که می‌توان آن‌ها را با ته نشینی از فاضلاب جدا کرد و یا به CO₂ و سایر گازها تبدیل می‌گردند و وارد هوا می‌شوند. از تصفیه بیولوزیکی برای حذف مواد مغذی از فاضلاب نیز استفاده می‌شود.

کاربرد روش‌های تصفیه فاضلاب:

در ادامه با روش‌های اصلی و متداول تصفیه فاضلاب آشنا خواهید شد. در جدول زیر آلاینده‌های مهم فاضلاب و عملیات و فرآیندهایی که برای حذف این آلاینده‌ها صورت می‌گیرد را مشاهده می‌کنید:

عملیات و فرآیندهای واحد و سیستم‌های تصفیه فاضلاب مورد استفاده در جداسازی آلاینده‌های اصلی موجود در فاضلاب

مراحل تصفیه فاضلاب:

تصفیه مقدماتی فاضلاب

تصفیه مقدماتی فاضلاب عبارت است از جداسازی اجزایی از فاضلاب که می‌توانند باعث فرسایش یا گرفتگی دستگاه‌ها و اشغال حجم مفید واحدهای تصفیه شوند. فرآیندهای آشغالگیری و دانه گیری و خردکردن جزو این مرحله از تصفیه قرار می‌گیرد.

تصفیه اولیه فاضلاب

در تصفیه اولیه هدف حذف ذرات جامد معلق از فاضلاب می‌باشد. این جداسازی معمولاً با عملیات فیزیکی چون ته نشینی انجام می‌شود. از آنجایی که ته نشینی در این مرحله در اثر نیروی وزن اتفاق می‌افتد، نیاز به زمان ماند زیادی می‌باشد در نتیجه تصفیه اولیه یک فرآیند نسبتاً آهسته است. خروجی تصفیه اولیه معمولاً حاوی مقدار قابل ملاحظه‌ای مواد آلی است و میزان BOD نسبتاً بالایی دارد. تصفیه اولیه اغلب مقدمه‌ای بر تصفیه ثانویه است.

تصفیه ثانویه فاضلاب یا تصفیه بیولوژیکی

این مرحله از تصفیه شامل تصفیه بیولوژیکی از قبیل هوادهی و استفاده از میکروارگانیزم‌ها جهت انتقال مواد آلاینده آلی از حالت محلول به جامد معلق (BioMass) می‌شود که دارای محصولات نسبتاً غیر مضر مثل CO₂ و H₂O می‌باشد.

ماده آلی  + اکسیژن + باکتری بیومس + CO₂ , H₂O , NH₃

تصفیه پیشرفته فاضلاب

در این مرحله از تصفیه هدف جداسازی اجزایی از فاضلاب مانند مواد مغذی، ترکیبات سمی و مقادیر زیاد مواد آلی و مواد جامد معلق است. نیتروژن زدایی، فسفر زدایی، استفاده از کربن فعال و صافی‌های ماسه ای جزو این مرحله می‌باشند. فرآیندهای فیلتراسیون و گندزدایی نیز جزو این مرحله از تصفیه فاضلاب محسوب می‌شوند.

فرآیند صاف کردن و فیلتراسیون:

فیلتراسیون عبارت است از جداسازی مواد جامد و رسوبات از مایع که در آن سیال از داخل یک محیط یا مواد متخلخل عبور می‌کند تا مواد جامد معلق آن تا حد امکان جدا شود. این فرآیند در تصفیه آب و فاضلاب برای فیلتر نمودن آب های خروجی تصفیه شیمیایی که در آن‌ها لخته سازی صورت گرفته است، به کار می‌رود. اساس عملکرد در این روش، عبور دادن آب از میان یک لایه تراوا می‌باشد که معمولاً بستر ثابت گرانولی مثل دانه های شن و ماسه می‌باشد. در شکل زیر انواع فیلترها از نقطه نظر نحوه جریان دسته بندی شده اند.

فرآیند گندزدایی یا ضدعفونی کردن:

هدف از این فرآیند، کشتن یا بی اثر ساختن میکروارگانیزم های پاتوژن و بیماری زا می‌باشد. این فرآیند معمولاً به وسیله کلر زنی انجام می‌شود. از خصوصیات عامل ضدعفونی کننده می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• اثرگذاری بر میکروارگانیزم ها در غلظتی بسیار پایین تر از آستانه خطر خود عامل ضدعفونی کننده
• نرخ سریع کشتار
• دوام کافی در آب

انواع میکروارگانیزم های پاتوژن در تصفیه آب و فاضلاب:

• باکتری ها: تک سلولی- اندازه 0.1 تا 10 میکرون- دارای 4 شکل کروی، میله ای، مارپیچی و رشته ای
• ویروس ها: متشکل از ماده ژنتیکی محافظت شده با لایه پروتئینی- اندازه 0.01 تا 0.1 میکرون
• پروتوزوها: تک سلولی آبزی بدون دیواره سلولی

مکانیسم ضدعفونی:

سه مکانیسم ضد عفونی اصلی برای از بین بردن میکروارگانیسم ها شامل موارد زیر می‌شوند:

• تخریب یا آسیب زدن به ساختار سلول از طریق حمله به اجزای اصلی آن
• دخالت در متابولیسم‌های تولید انرژی و از کار انداختن آنزیم ها
• دخالت در سنتز و رشد با جلوگیری از سنتز پروتئین ها، نوکلئیک اسیدها، کوانزیم ها و یا دیواره سلولی

عوامل اصلی در فرآیند ضدعفونی کردن:

• کدورت آب: مواد کلوئیدی در آب می‌توانند پناهگاهی برای میکروارگانیزم ها باشند بطوریکه میکروارگانیزم ها داخل این کلوئیدها یا در سطح آن‌ها پنهان شوند و در نتیجه اثر مواد ضدعفونی کننده خنثی شود.
• میکروارگانیزم های مقاوم

روش های ضد عفونی:

معمولاً روش های گندزدایی عبارتند از:

• کلرزنی
• ازن زنی
• استفاده از تابش UV
• استفاده از دی اکسید کلر
• تصفیه با PH بالا
• استفاده از هالوژن های دیگر نظیر ید و برم

انواع روش‌های تصفیه فاضلاب:

کاربرد اصلی فرآیندهای تصفیه بیولوژیکی فاضلاب عبارت است از جداسازی مواد آلی کربن دار در فاضلاب که معمولاً بر حسب BOD یا COD اندازه گیری می‌شود. این فرآیندها هم به روش هوازی و هم به روش بی هوازی انجام می‌شود. تصفیه بیولوژیکی در سیستم تصفیه خانه های فاضلاب می‌تواند به سه صورت رشد معلق ، رشد چسبیده و یا ترکیبی از این دو اجرا شود. در ادامه به تفصیل به توضیح هر یک از این روش‌ها می‌پردازیم.

فرآیندهای هوازی تصفیه بیولوژیکی فاضلاب

به فرآیندهایی که در حضور اکسیژن رخ می‌دهند گفته می‌شود. در واقع کار واحدهای بیولوژیکی تصفیه فاضلاب همانند تشدید عملی است که به طور خود به خودی در طبیعت رخ می‌دهد یعنی با ایجاد محیطی مناسب برای رشد و افزایش کنترل شده تعداد میکروارگانیزم ها، مدت زمان تصفیه طبیعی را که ممکن است به چندین روز برسد، به چند ساعت کاهش می‌دهند. باکتری ها و میکروارگانیزم ها به عنوان کارگران تصفیه خانه فاضلاب نامیده می‌شوند. لازم به ذکر است که باکتری‌ها تنها می‌توانند قسمتی از اکسیژن داده شده توسط هواده‌ها به فاضلاب را جذب کنند. این اکسیژن جذب و به دو گونه مصرف می‌شود:

• کسب انرژی و تولید مثل باکتری‌ها
• اکسیداسیون مواد آلی کربن دار و مواد آلی ازت دار

همانطور که عنوان شد اساس کار در روش تصفیه بیولوژیکی هوازی، رسانیدن اکسیژن به فاضلاب است. با اکسیژن محلول در فاضلاب، تولید مثل باکتری های هوازی شدت یافته و این باکتری ها بر اطراف ذرات و قطعات کوچک تشکیل شده از مواد آلی موجود در فاضلاب نشسته و لخته هایی را تحت عنوان لجن ( Sludge ) تولید می‌کنند. این لخته ها که هزاران باکتری هوازی را با خود حمل می‌کنند در روش های گوناگون تصفیه زیستی نقش مهمی را ایفا می‌کنند. این لخته ها به صورت معلق یا شناور در فاضلاب وجود دارد که به آن رشد معلق گویند و یا بر بستری مثل قلوه سنگ ها می‌نشینند که به آن‌ها رشد چسبیده یا ثابت گویند. لذا فرآیندهای هوازی تصفیه بیولوژیکی فاضلاب به دو صورت رشد معلق و رشد چسبیده اجرا می‌شوند.

بار حجمی در تصفیه بیولوژیکی هوازی:

بار حجمی یا بار هیدرولیکی عبارت است از مقدار فاضلابی که در واحد زمان بر یک متر مکعب از حجم یک واحد تصفیه خانه وارد می‌شود. حجم واحدهای تصفیه بیولوژیکی باید به اندازه ای باشد که هوا بتواند به خوبی بین لخته های دارنده باکتری ها جریان یابد. بار حجمی اولین عددی است که باید در طراحی واحد تصفیه بیولوژیکی لحاظ شود.

انواع روش های تصفیه بیولوژیکی هوازی:

• روش طبیعی تصفیه زیستی: اکتفا به خاصیت خود پالایی آب که از طریق وارد کردن مستقیم فاضلاب به دریا، رودخانه و … صورت می‌گیرد. امروزه این روش به دلیل بالا بودن بار آلایندگی و هیدرولیکی بالای پساب ها مجاز نمی‌باشد.
• روش های نیمه مصنوعی تصفیه زیستی: اکتفا به خاصیت خود پالایی خاک که از طریق سرازیر کردن فاضلاب بر روی سطح وسیعی از زمین های کشاورزی و … صورت می‌گیرد. پیش از سرازیر کردن فاضلاب می‌بایست استانداردهای سازمان محیط زیست رعایت شود.
• روش های مصنوعی تصفیه زیستی: در روش مصنوعی تصفیه زیستی با کمک وسایل مکانیکی و ایجاد ساختمان های ویژه ای، مقدار کافی هوا و اکسیژن در فاضلاب وارد می‌کنند تا تصفیه بیولوژیکی سرعت بیشتری یافته و در نتیجه نیاز به زمان و فضای کمتری باشد. مهم ترین روش های تصفیه بیولوژیکی هوازی در ادامه عنوان شده است.

فرآیند لجن فعال

فرآیند لجن فعال یک روش تصفیه بیولوژیکی هوازی و رشد معلق است. این فرآیند تصفیه فاضلاب شامل زندگی میکروارگانیزم‌ها همراه ماده آلی در یک محیط غنی از اکسیژن( هوازی) است. این فرآیند مشابه فرآیند بیولوژیکی است که در لایه‌های روئی خاک رخ می‌دهد و حاوی تعداد زیادی میکروارگانیزم است، با این تفاوت که میکروارگانیزم ها در فرآیند لجن فعال در یک محیط زیست مایع و کنترل شده نگه‌داری می‌شود.

فرآیند لجن فعال هوادهی گسترده (EAAS)

از این فرآیند معمولاً برای تصفیه فاضلاب اجتماعات کوچک استفاده می‌شود. در این سیستم، میکروارگانیزم‌ها برای تجزیه مواد آلی محلول در فاضلاب نیاز به زمان ماند طولانی دارند. در فرآیند EAAS، فاضلاب خام با استفاده از روش هوادهی عمقی بصورت Extended Aeration ( هوادهی گسترده) و فرایند هوازیPlug Flow( جریان پیستونی) تحت فرایند تصفیه هوازی قرارخواهد گرفت. فعالیت میکروارگانیسم‌های هوازی در این راکتور امکان هضم و تثبیت بارآلودگی رافراهم آورده و در انتها تولید آّب ، CO2 و توده بیولوژیکی ( لجن فعال) مینمایند. همچنین به دلیل آنکه در این سیستم مقداری از میکروارگانیزم‌ها در فاز خود تخریبی هضم می‌شوند لذا میزان لجن تولیدی کم و با کیفیت است.

فرآیند لجن فعال با رشد ثابت (IFAS)

در این سیستم ترکیب روش لجن فعال و بستر ثابت را داریم به طوریکه فرآیند لجن فعال را به وسیله قرار دادن پکینگ مدیا ثابت از جنس  PP و PVC  در راکتور هوادهی ارتقاء داده و به سیستم IFAS تبدیل می‌کنند. در این سیستم علاوه بر افزایش راندمان تصفیه فاضلاب، افزایش ظرفیت حذف مواد آلاینده آلی بدون توسعه فیزیکی را خواهیم داشت. اپراتوری این روش در حد صفر بوده و نیازی به بازگشت لجن فعال نخواهد بود.

فرآیند لجن فعال با رشد چسبیده بر بستر متحرک (MBBR)

در این راکتور هوازی به مانند روش IFAS، هدف آن است که فرآیند لجن فعال را که دارای راندمان و انعطاف پذیری بالا در تصفیه فاضلاب می‌باشد در برابر شوک‌های آلی و شوک‌های هیدرولیکی فاضلاب، مقاوم و پایدار کرد با این تفاوت که به جای پکینگ مدیا ثابت از پکینگ مدیا متحرک استفاده می‌شود.

فرآیند تصفیه فاضلاب با راکتور نا پیوسته متوالی ( SBR )

فرایند تصفیه فاضلاب با راکتور نا پیوسته متوالی یا SBR(Sequence Bach Reactor) در ابتدایی ترین شکل خود، مجموعه ای از مخازن است که بر اساس پر کردن و خالی کردن کار می کنند. هر مخزن در سیستم SBR  طی یک دوره زمانی مجزا پر می شود و سپس به عنوان یک راکتور با فرایند متوالی و پیوسته عمل می کند. پس از اتمام فرایند تصفیه  مورد نظر، به مایع مخلوط شده اجازه داده می شود تا ته نشین شود و سپس مایع رویی شفاف شده از مخزن خارج می شود.

صافی بیولوژیکی دوار (RBC)

راکتور صافی بیولوژیکی دوار فرآیند بیولوژیکی از نوع رشد چسبیده است و شامل یکسری دیسک مدور پلاستیکی(PVC یا پلی استیرن ) نزدیک به هم است که بر روی میله ای در داخل تانک های مخصوصی قرار دارند به طوریکه تا حدود 40 درصد قطر در فاضلاب فرو رفته اند. پس از آنکه توده‌های بیولوژیکی به سطح مرطوب دیسک ها می‌چسبند و لایه ای لزج را در تمامی سطح مرطوب دیسک ها تشکیل می‌دهند، با چرخش صفحه ها تماس با هوا برقرار شده و بدین ترتیب میکروارگانیزم هایی که آلاینده های آلی درون فاضلاب را جذب کرده اند، اکسیژن مورد نیاز خود جهت فعالیت را بدست می‌آورند.

روش های هوادهی در فرآیند هوازی تصفیه بیولوژیکی فاضلاب

جای تعجب نیست که سیستم هوادهی مناسب یکی از مهم‌ترین عناصر در تصفیه فاضلاب به روش بیولوژیکی و فرآیند لجن فعال است. اگر سیستم نتواند به طور یکنواخت و مداوم یک منبع اکسیژن قدرتمند را ارائه کند، میکروارگانیسم ها قادر به رشد نخواهند بود. سه روش اصلی در هوادهی فاضلاب جهت تصفیه به کار گرفته می‌شود:

هوادهی سطحی

هواده های سطحی، آب را در سطح به هم می‌زند و در مدت زمان کوتاهی اکسیژن را وارد می‌کند. از آنجایی که بعید است هوادهی در سطح به اعماق یک مخزن برسد، اینروش از هوادهی برای کاربردهای حوضچه های کم عمق تصفیه فاضلاب استفاده می‌شود. همچنین از این روش می‌توان در کنار استفاده از دیفیوزرهای هوادهی عمقی استفاده کرد.

دیفیوزرهای حباب درشت( Course Bubble Diffusers)

از دیفیوزرهای حباب درشت جهت هوادهی عمقی استفاده می‌شود. این دیفیوزرها حباب هایی به قطر 10 تا 50 میلی متر تولید می‌کنند( در مقایسه با دیفیوزرهای حباب ریز که حباب هایی با قطر متوسط 3 میلی متر تولید می‌کنند). دیفیوزرهای هوادهی حباب درشت دارای راندمان کمتری در هوادهی تصفیه فاضلاب نسبت به دیفیوزرهای هوادهی حباب ریز هستند.

دیفیوزرهای حباب ریز( Fine Bubble Diffusers)

استفاده از دیفیوزرهای هوادهی حباب ریز یکی از ایده آل ترین روش ها در فرآیند هوازی تصفیه فاضلاب می‌باشد. دیفیوزرهای هوادهی حباب ریز بر خلاف دیفیوزرهای حباب درشت که از به تلاطم آوردن آب جهت اکسیژن دهی استفاده می‌کنند، در اعماق حوضچه های تصفیه فاضلاب اکسیژن منتشر شده را به طور یکنواخت از طریق حباب های بسیار ریز پخش می‌کنند. این صدها هزار حباب ریز تولید شده، سطح بیشتری را نسبت به حباب های تولید شده توسط دیفیوزرهای حباب درشت پوشش می‌دهتد. از آنجایی که حباب های ریز زمان بیشتری را جهت بالا آمدن به سطح آب طی می‌کنند نرح حضور اکسیژن در آب را افزایش می‌دهند. استفاده از دیفیوزرهای هوادهی حباب ریز روش ایده آلی جهت تصفیه پساب محسوب می‌شود.

فرآیندهای بی هوازی تصفیه بیولوژیکی فاضلاب

در فرایندهای بی هوازی تصفیه بیولوژیکی فاضلاب بدون حضور اکسیژن تصفیه می‌شود و در این فرآیند میکروارگانیزم‌های بی هوازی نقش عمده ای دارند. بطور کلی در فرآیند تصفیه بی هوازی فاضلاب، مواد آلی پیچیده تحت تاثیر میکروارگانیزم‌های مولد اسید قرار گرفته و ما حصل فرآیند اسیدهای آلی می باشند . سپس اسیدهای آلی تحت واکنش با میکروارگانیزمهای مولد متان قرار گرفته و ماحصل این فرآیند ، آب ، گاز متان و  CO2 می باشد . در صورتی که فرآیند فوق بطور کامل انجام نشود تولید گازهایی نظیر H2S که باعث افت ph در این نوع تصفیه گشته و فرایند را در نهایت دچار اختلال خواهد نمود محتمل است.

در تصفیه بی هوازی فاضلاب سه نوع روش وجود دارد :

تصفیه بی هوازی با بستر معلق

1. 1. UASB (Up Flow Anaerobic Blanket ) : این راکتور در بارگذاری های آلی بالا عملکرد مناسبی دارد و لازم است جهت ممانعت از کاهش راندمان، حرارت بین 30 تا 38 درجه سانتی گراد حفظ شود.
   2. UABR ( Up Flow Anaerobic Baffle Reactor) : طراحی بافل ها در این راکتور به گونه ای انجام می‌شود که جریان فاضلاب از میان بستر لجن عبور کند.
   3. EGSB (Expended Granule Sludge Bed)

تصفیه بی هوازی با بستر ثابت

• • UAFB ( Up Flow fixed Bed)
  • راکتور فیلتر بی هوازی ( AF ) : بستر در این راکتورها از جنس پلاستیک، سنگ، میکا، زئولیت و … است.

 راکتورهای هیبریدی

مانند راکتور بستر انبساط یافته رشد متصل بی هوازی و راکتور ناپیوسته متوالی بیوفیلم دار بی هوازی و …

در طراحی فرآیند تصفیه بیولوژیکی فاضلاب، ملاحظات زیر را باید در نظر گرفت:

انتخاب نوع راکتور:

انتخاب صحیح نوع راکتورها برای موفقیت عمل تصفیه فاضلاب مهم است. هدف هر طراحی باید به حداکثر رساندن بازده حذف آلاینده‌های آلی باشد بگونه ای که  هزینه سرمایه گذاری و بهره‌برداری به حدأقل برسد. عواملی نظیر ماهیت فاضلاب، بهینه سازی فرآیند و قابلیت انعطاف در بهره برداری در انتخاب راکتور مؤثرند.

• معیارهای بارگذاری
• تولید لجن
• نیاز به اکسیژن
• نیازهای غذایی
• خصوصیات پساب

عوامل مؤثر بر انتخاب روش تصفیه فاضلاب

• هزینه کلی ( بهره برداری و اولیٌه)
• قابلیت اجرا
• مشخصات بهره برداری
• تجهیزات مورد نیاز
• نیروی انسانی
• سهولت در راهبری و کاربری از سیستم تصفیه خانه فاضلاب

انتخاب صحیح تجهیزات و طراحی یک تصفیه خانه مناسب می‌تواند به کاهش نیاز به انرژی کمک کند و هزینه‌های اجرایی و بهره برداری را به مقدار قابل توجهی کاهش دهد.

در بخش تصفیه فاضلاب صنعتی، تصفیه فاضلاب خانگی و بهداشتی شرکت پژوهش صنعت با بهره گیری از تجربیات ودانش فنی خویش و نیز استفاده از فن‌آوری های روز دنیا خدمات فنی کارآمدی را در زمینه مشاوره،طراحی و اجرای کامل سیستم‌های تصفیه فاضلاب صنعتی، تصفیه فاضلاب خانگی و بهداشتی به متقاضیان ارائه مینماید.

به دلیل پيشرفت‌های سريع مهندسي تصفيه فاضلاب در جهان و نيز ارائه روش‌هایی با حجم و هزینه کم نسبت به روش‌هاي سنتي، شركت پژوهش صنعت آب با استفاده از تجربيات و متخصصين خود، سيستم تصفيه پيشرفته‌اي را در غالب پكيج هاي فلزی و پلي اتيلنی تصفیه فاضلاب به مشتريان محترم معرفي مینمايد. این تجهیزات نسبت به پکیج تصفیه فاضلاب‌های خانگی موجود دارای قابلیت‌های ویژه‌ای چه از لحاظ سطح اشغال و چه از لحاظ هزینه و عملکرد می‌باشند.