تصفیه فاضلاب -فرآیند PhoStrip

روش های تصفیه فاضلاب

در سال ۱۹۶۷ این روش جهت افزایش راندمان حذف فسفر معرفی گردید که در مسیر لجن برگشتی از واحد ته نشینی به واحد هوادهی در روش لجن فعال هوادهی گسترده یک واحد بی هوازی قرار می­گیرد اما به علت بهره برداری دشوار آن به سرعت جای خود را در روشهای نوین تصفیه فاضلاب از دست داد شکل زیر شکل شماتیک این فرایند را نشان می­دهد.

روش های تصفیه فاضلاب

روشهای تصفیه فاضلاب با قابلیت حذف نیترات و فسفات BNR

تصفیه فاضلاب

در سال‌های اخیر توجه به حفاظت از محیط زیست به ویژه جمع آوری و تصفیه صحیح فاضلاب با نگرش جدید مورد توجه قرار گرفته و همزمان با حذف مواد آلی، حذف نیتروژن و فسفر نیز از اهميت بيشتري برخوردار گرديد. با پیشرفت صنعت تصفیه فاضلاب در جهان روش‌های قدیمی توسعه یافته و روش‌های جدیدی ابداع شده‌اند. در حال حاضر چند نوع فرایند تصفیه فاضلاب با حذف همزمان مواد آلی، نیترات و فسفات (BNR) موجود می باشد. در طراحي این سیستم ها تصفیه و حذف مواد آلی و پيرو آن كاهش بارآلودگي ارتقا يافته و علاوه بر آن حذف نیترات، حذف فسفات و در برخی از اين روشها حذف هر دو اين پارامترها همزمان انجام مي پذيرد. فرایند مورد نظر، بسته به کیفیت مورد نظر پساب خروجی، تجربه بهره­بردار،کمیت وکیفیت فاضلاب ورودی انتخاب می شود. روشهای مختلف فرایندهای BNR بر اساس توالی سیستم­های بی­هوازی، انوکسیک و هوازی و زمان ماند طراحی می­شوند. از فرایندهای معمول روش BNR  می توان به موارد زیر اشاره کرد:
فرایند PhoStrip
فرایند لودزاک-اتینگر اصلاح شده MLE
– فرایند O/A

– فرایند  VIPR

فرایند تغذیه مرحله ای(Step Feed)

– فرایند دانشگاه کیپ تاون  UCT

– فرایند Modified UCT

 

روش بستر لجن بی هوازی با جریان روبه بالا UASB

پکیج تصفیه فاضلاب

این روش جزء مهمترین روشهای بیولوژیکی و بی ­هوازی تصفیه فاضلاب است. در این روش راکتور مورد استفاده یک نوع راکتور با جریان رو به بالا است که در آن بستری از دانه ­هایی که به شکل بیولوژیکی تشکیل یافته ­اند، نقش پرکننده را دارند. هنگامی که فاضلاب به شکل یکنواخت از کف مخزن وارد می­شود، مایع از میان ناحیه هضم، که ناحیه جداسازی جامد و مایع است، عبور می­کند.

جامداتی که در ناحیه ته­ نشینی جداشده­ اند به ناحیه بستر فعال بازگردانده می­شوند درحالیکه مایع به شکل پساب از سرریز خارج می­گردد. موادآلی توسط توده زیستی تثبیت می­شود و گاز حاصل از تثبیت مواد زاید درمحفظه گاز جمع­ آوری می­گردد.

ملاحظات

  • راندمان این روش ۸۵-۷۵ % می­باشد. بنابراین استفاده ازآن در بارهای آلودگی بالا اقتصادی است. چراکه با استفاده از آن می­توان بار وارده به واحدهای بعدی مانند واحدهای هوازی را تاحد زیادی و با هزینه­ای بسیارکم،کاهش داد.
  • این سیستم معمولا جهت تصفيه فاضلاب ها ي با بار آلودگي بيشتر و با BOD5 بالای ۲۰۰۰ میلیگرم برلیتر استفاده مي شود.
  • لجن تولیدی این روش بسیار کمتر از روشهای هوازی است.
  • به سبب بی­هوازی بودن سیستم و عدم نیاز به هوادهی، انرژی مصرفی در این سیستم بسیار کم است.

روش رآکتور بافل دار بی هوازی ABR

شرکت تصفیه فاضلاب

رآکتور ABR ، رآکتوری است که در آن ردیف هایی از بافل ها قرار گرفته تا سبب حرکت جریان فاضلاب از بالا و پایین بافل ها شود. باکتری های موجود در رآکتور براساس خصوصیات رفتار جریان ممکن است معلق مانده یا ته نشین شوند.

  • راندمان این روش ۸۵-۷۵ % می­باشد. بنابراین استفاده ازآن در بارهای آلودگی بالا اقتصادی است.
  • این سیستم معمولا جهت تصفيه فاضلاب ها ي با بار آلودگي بيشتر و با BOD5 بالای ۲۰۰۰ میلیگرم برلیتر استفاده مي شود.
  • هزینه ساخت آن کم است و نیازی به سیستم های اختلاط مکانیکی یا قسمت های متحرک ندارد.
  • زمان ماند هیدرولیکی آن نسبت به روش های مشابه پایین است و پایداری قابل قبولی نسبت به شوک های هیدرولیکی و آلی دارد.

روش دیسک های بیولوژیکی چرخان RBC

تصفیه فاضلاب

سیستم دیسک های بیولوژیکی چرخان  به عنوان گزینه تصفیه برای بخش هوازی سیستم انتخاب می­شود. چراکه این روش علاوه بر برخورداری از راندمان بالا در تصفیه، لجن بسیار کمتری تولیدکرده و همچنین لجن تولیدی آن تثبیت شده  خواهد بود. تولید لجن کمتر از آنجا مورد اهمیت قرار می­گیرد که مسئلة دفع لجن از مشکلات مهم تصفیه­ خانه­ های فاضلاب است.

ماهیت هوازی فرآیند دیسک های بیو لوژیکی چرخان ایجاب می­نماید که جهت انجام صحیح واکنشها اکسیژن مورد نیاز سیستم تأمین شود. این عمل در این فرایند با استفاده از چرخش دیسک به وقوع می­پیوندد. به عبارت دیگر وظیفة مهم و اساسی تأمین اکسیژن مورد نیاز سیستم به عهده دیسک های چرخان مرتبط با آن است. در این مخزن اصلی­ ترین واکنشهای تصفیه اتفاق افتاده و مواد آلی پس از تجزیه به توده­های سلولی و انرژی تبدیل می­گردند.

ملاحظات

  • با توجه به هوازی بودن فرآیند، نیاز به استفاده از تجهیزات هوادهی (شامل شفت، پکینگ ها و سیستم محرک) وجود دارد.
  • حداکثر BOD5 ورودی به این سیستم حدود ۲۰۰۰ میلیگرم برلیتر می­باشد.
  • نیاز به تأسیسات و تجهیزات آبگیری و هضم لجن دارد.
  • استفاده از این روش برای اجتماعات زیر ۵۰۰۰ نفر و صنایع کوچک به سبب عدم صرفة اقتصادی برای هضم لجن توصیه نمی­شود.

روش راکتور ناپیوستة متوالی SBR

تصفیه فاضلاب به روش SBR

موارد بسیار زیادی وجود دارد که درآنها حجم فاضلاب تولیدی بسیار کم است. در این موارد استفاده از سیستم های قبل اقتصادی نمی­باشد. چراکه در سیستم­های قبلی واحدهای هوادهی و ته نشینی بصورت مجزا احداث می­گردند. اساساین روش مبتنی بر فرآیند لجن فعال است با این تفاوت که کلیه مراحل هوادهی و ته­ نشینی بصورت کامل در یک مخزن به انجام می­رسد و در واقع سیستم بصورت ناپیوسته (Batch) کار می­کند. مزیت دیگر این روش آن است که بدلیل عدم دفع روزانه لجن، نیاز به سیستم برگشت لجن وجود ندارد.

ملاحظات

  • چنانچه ظرفیت مورد نیاز تصفیه کمتر از حدود ۱۰ مترمکعب در روز باشد، استفاده از این سیستم اقتصادی ترین گزینه تصفیه خواهد بود.
  • تجهیزات الکترومکانیکال این سیستم به سبب نبود سیستم برگشت لجن، کمتراز دیگر روشها است.
  • راندمان تصفیه این روش کاملا با راندمان روش لجن فعال هوادهی گسترده مطابقت دارد.

روش لجن فعال هوادهی گسترده

پکیج تصفیه فاضلاب

فرآیند تصفیه در این روش مطابق فرآیند لجن فعال است با این تفاوت که به منظور کاهش حجم لجن تولیدی و مشکلات ناشی از آن اصلاحاتی در روش تصفیه صورت گرفته است. این اصلاحات شامل افزایش زمان ماند هیدرولیکی و عمر لجن می­باشد.

این تغییرات سبب شده است که میزان لجن دفعی بطور قابل ملاحظه­ای کاهش یابد. همچنین پایداری و مقاومت سیستم نسبت به نوسانات کیفی و کمی ورودی افزایش یافته است. انعطاف پذیری و پایداری این سیستم سبب شده است که امروزه در کشور ما بطور گسترده­ای از این روش برای تصفیه انواع فاضلابهای بهداشتی و صنعتی استفاده شود.

ملاحظات

  • لجن دفعی این روش بسیار کمتر از لجن دفعی روش لجن فعال متعارف است.
  • لجن دفعی کاملا تثبیت شده بوده و نیاز به هضم ندارد.
  • این سیستم نسبت به تغییرات کیفیت فاضلاب و همچنین حجم فاضلاب ورودی روزانه مقاوم است.
  • توصیه می­گردد که برای تصفیة فاضلابهای بهداشتی از این روش استفاده گردد.
  • چنانچه فاضلاب حاوی مواد سمی و شیمیایی با مقادیر بالا نباشد، این روش بطور موثری قابلیت کاربرد را برای تصفیه فاضلاب دارد.
  • استفاده از این روش برای ظرفیتهای ۳۰۰-۱۰ مترمکعب در روز بصورت پکیج فلزی و برای ظرفیتهای بالاتر بصورت بتنی پیشنهاد می­گردد.
  • همانند روش لجن فعال به تجهیزات هوادهی نیاز دارد.

روش لجن فعال متعارف

تصفیه فاضلاب صنعتی

این روش یکی از پرکاربردترین روشهای بیولوژیکی در تصفیه انواع فاضلاب­های بهداشتی وصنعتی است. فرآیند بیولوژیکی در این روش از نوع هوازی بوده که رشد میکروارگانیسم­ها درآن بصورت معلق صورت می­گیرد.

حذف جامدات کلوئیدی در مخلوط فاضلاب توسط جذب سطحی فیزیکوشیمیایی روی توده بیولوژیکی فعال و به دام افتادن در لخته بیولوژیکی انجام می­شود. بنابراین اختلاط مناسب فاضلاب با توده بیولوژیکی در راکتور هوادهی اهمیت فراوانی دارد. جامدات آلی محلول به وسیله جذب بیولوژیکی مواد توسط میکروارگانیسم­ها وسپس تجزیه بیولوژیکی و تثبیت حذف می­شوند. درخلال تجزیه بیولوژیکی توسط اکسیداسیون جامدات آلی، بخشی از مواد آلی به سلولهای جدید تبدیل شده و بخش دیگر تثبیت می گردند. بخشی از سلولهای تولید شده در راکتور درخلال مرحله رشد خودخوری میکروارگانیسم دچار اکسیداسیون خودبخودی می­گردند که تنفس خودخوری نیز نامیده می شود.

برای حفظ راندمان تصفیه دراین روش لازم است که همواره مقدار مشخصی توده بیولوژیکی در حوض هوادهی وجود داشته باشد تا این توده بیولوژیکی بتواند تمامی مواد آلی موجود درفاضلاب را به مصرف برساند. از این رو همواره بخشی از توده بیولوژیکی (لجن) ته­ نشین شده در مخزن ته ­نشینی را به حوض هوادهی باز می­گردانند. درواقع علت نامگذاری این روش به لجن فعال لزوم بازگردش بخشی از لجن ته ­نشین شده به حوض هوادهی است.

اکسیژن هم برای اکسیداسیون خودبخودی و هم برای سنتز ضروری است. معمولاً اکسیژن لازم با هوادهی فاضلاب توسط سیستمهای هواده­های سطحی یا عمقی (افشانه­ای) از هوا تأمین می­شود. سیستم هوادهی به گونه­ای طراحی می­شود که اختلاط مناسبی را برای محتویات راکتور فراهم سازد تا در خلال هوادهی لخته میکروبی مناسبی نیز تشکیل گردد. فرآیندهای کوچکتری که درحذف مواد آلی محلول و کلوئیدی دخالت دارند به شرح زیر است:

  • انحلال اکسیژن در درون مایع یا فاضلاب (هوادهی)
  • اختلاط آشفته فاضلاب و توده بیولوژیکی (لجن فعال برگشتی)
  • جذب سطحی مواد آلی (سوبسترا) توسط توده بیولوژیکی
  • نفوذ ملکولی اکسیژن محلول و سوبسترا به درون توده بیولوژیکی
  • متابولیسم میکروارگانیسم­ها (سنتز سلول)
  • لخته سازی بیولوژیکی ناشی از تولید مواد پلیمری سلولی در خلال مرحله اکسیداسیون خودبخودی
  • اکسیداسیون خودبخودی سلول­ها (تنفس خودبخودی)
  • آزادسازی دی­اکسیدکربن (CO2) از توده سلولی فعال
  • متلاشی شدن و تجزیه سلولهای مرده

از این روش عموماً درمواردی استفاده می­شود که حجم فاضلاب ورودی به تصفیه­ خانه بالابوده و به همین سبب تأسیسات و تجهیزات ویژه­ای برای آبگیری و هضم لجن در نظر گرفته می­شود.

ملاحظات

  • با توجه به هوازی بودن فرآیند، نیاز به استفاده از تجهیزات هوادهی وجود دارد.
  • حداکثر BOD5 ورودی به این سیستم حدود ۲۰۰۰ میلیگرم برلیتر می­باشد.
  • نیاز به تأسیسات و تجهیزات آبگیری و هضم لجن دارد.
  • استفاده از این روش برای اجتماعات زیر ۵۰۰۰ نفر و صنایع کوچک به سبب عدم صرفه اقتصادی برای هضم لجن توصیه نمی­شود.
  • چنانچه فاضلاب ورودی حاوی مواد سمی باشد، لازم است که یک عملیات پیش تصفیه برروی فاضلاب صورت گیرد.

اجزای سیستم

این سیستم معمولا دارای ۷ واحد زیر می­باشد.

۱-آشغالگیری ۲- متعادل سازی ۳- پمپاژ اولیه ۴- هوادهی ۵- ته نشینی ۶- گندزدایی ۷- هاضم لجن

البته با توجه به کیفیت فاضلاب ممکن است لازم باشد واحدهای دیگری نیز به این مجموعه افزوده شوند. به عنوان نمونه اگر فاضلاب حاوی مقادیر زیادی روغن وچربی باشد (مانند فاضلاب رستورانها و صنایع لبنی) استفاده از یک واحد چربیگیری ضروری است.

روشهای بیولوژیکی

تصفیه فاضلاب

به آن دسته از روشهایی که درآنها از فرآیندهای بیولوژیکی برای تصفیه فاضلاب استفاده می­شود، روشهای بیولوژیکی می­گویند. در این روشها میکروارگانیسم ­ها (بویژه باکتری ها) نقش اصلی را درفرآیند تصفیه برعهده دارند چراکه آنها با استفاده ازمکانیزم ­های درونی خود مواد آلی موجود در فاضلاب را جذب کرده و از آن برای تولید سلول جدید و کسب انرژی استفاده می­کنند.

از آنجاکه سهم عمده­ای از مواد آلاینده­ در انواع فاضلاب­ ها را مواد آلی تشکیل می­دهند، استفاده از روشهای بیولوژیکی امروزه بطور گسترده­ای برای تصفیه فاضلاب ها متداول شده است. روشهای بیولوژیکی قادرند با هزینه­ای پایین، طیف گسترده­ای از آلاینده ­ها را مورد تصفیه قرار دهند. روشهای لجن فعال متعارف، لجن فعال هوادهی گسترده، راکتور ناپیوسته متوالی، راکتور بیولوژیکی با مدیای ثابت و متحرک، تماس دهنده های بیولوژیکی گردان، رآکتور بافل دار بی هوازی، بستر لجن بی­هوازی با جریان روبه بالا از جمله روش هایی هستند که در آنها جهت تصفیه فاضلاب از فرایندهای بیولوژیکی بی هوازی و هوازی استفاده شده است.

روشهای شیمیایی

تصفیه فاضلاب بهداشتی

در روشهای شیمیایی فرآیند جداسازی یا تبدیل مواد آلاینده، به کمک افزودن موادشیمیایی ودر نتیجة واکنش­های شیمیایی صورت می­گیرد. پیچیدگی در این فرآیندها به مراتب بیشتر از روشهای فیزیکی می­باشد. همین پیچیدگی سبب دشواری نسبی در بهره ­برداری از روشهای شیمیایی می­گردد. از این رو تا حدامکان سعی می­شود که کمتر از روشهای شیمیایی در سیستم تصفیه فاضلاب استفاده شود. به علاوه هزینه خرید و نگهداری مواد شیمیایی مورد نیاز در برخی موارد مانع بزرگی در کاربرد فرآیندهای شیمیایی است.

ترسیب (انعقاد و لخته­ سازی) شیمیایی و گندزدایی با کلر وترکیبات آن جزء مهمترین روشهای شیمیایی مورد استفاده در تصفیه فاضلاب هستند.