فرآیند لجن فعال | شرکت مهندسی شاران صنعت

فرآیند لجن فعال

مواد آلی موجود در پساب، که از مخازن ته نشینی اولیه سرریز می­شوند با توجه به خصوصیات مشخصی که دارند به تصفیه ثانویه نیازمندند. این مواد آلی شامل مواد محلول، مواد ریز معلق و موادکلوئیدی هستند که با غلظت های اولیه در پساب وجود دارند. از لحاظ ماهیت، مواد آلی موجود در پساب در طول تصفیه اولیه بصورت محلول باقی می­مانند و مواد جامد کلوئیدی موجود در پساب که از لحاظ اندازه و جرم بسیار کوچک می باشند نیز در طول تصفیه اولیه ته نشین نمی­شوند.

میکروارگانیسم ها مواد آلی موجود در فاضلاب را که به صورت منابع غذایی برای رشد و تولید آنان می­باشد را مصرف کرده و از این طریق فاضلاب را تصفیه می­کنند. این میکروارگانیسم ها مواد جامد محلول و یا کلوئیدی را با استفاده از اکسیداسیون جزئی و تشکیل ترکیبات دی اکسیدکربن، آب، سولفات و نیترات تثبیت می­کنند.

سوسپانسیون حاوی میکروارگانیسم ها را در اصطلاح” مخلوط مایع” می­ نامند. فلوک های بیولوژیکی نیز “مواد جامد معلق مخلوط مایع” نامیده می­شوند. اصطلاح لجن فعال نیز به دلیل برگشت سوسپانسیون بیولوژیکی حاوی تودۀ میکروارگانیسم ها و شرکت فعال آن ها در فرآیند حذف مواد آلی محلول در حوض هوادهی مورد استفاده قرار می­گیرد. تاسیسات لجن فعال را می­توان ” یک راکتور لایه های مغشوش تا حدی بسته” دانست. یکی از خصوصیات این روش در مقایسه با راکتورهای لایه های مغشوش دیگر این است که تولید ذرات جامدی که جانداران بر روی آن قرار دارند، توسط خودشان انجام می­پذیرد. اندازه این ذرات جامد اغلب برابر۲۰۰-۲۰ میکرون می­باشد. این ذرات در اصل مجموعه ای از باکتری ها می­باشند که به دلیل انجام واکنش های شیمیایی، فیزیکوشیمیایی و بیولوژیکی هسته ای محکم از مواد معدنی در آن ها ایجاد شده است. باکتری های ارگانوتروفیک روی این ذرات قرار گرفته اند و به دلیل رشد این باکتری ها، ساختارهای غیرمنظم، زائده های انگشت مانند و مانند اینها ایجاد می­شوند که در صورت عدم وجود جریان مغشوش تشکیل شبکه هایی را می­دهند. بدین ترتیب از ذرات معلق مزبور، فلوک های دارای قابلیت ته نشینی ایجاد می­شوند. یک سیستم واکنش تا حدی بسته به این دلیل برقرار است که گرچه سیال و توده بیولوژیکی(بیومس) شرکت کننده در واکنش در یک محل جداسازی از یکدیگر جدا می­شوند (حوض ته نشینی ثانویه) ولی بخش قابل توجهی از توده بیولوژیکی مجددا به راکتور برگردانده می­شود (لجن برگشتی). اکسیژن مورد نیاز جانداران برای انجام فعالیت های بیولوژیکی مربوط به کمک تجهیزات مکانیکی (هواده ها) در عمق و یا از سطح به سیال منتقل می­گردد. در عمل معمولا از این طریق عوامل واکنش نیز در حالت معلق نگه داری می شوند.

فرآیند لجن فعال بر مبنای شاخص های مدت زمان هوادهی، بارگذاری BOD به ازای واحد حجم، نسبت غذا به میکروارگانیسم و سن لجن طراحی می گردد. مدت زمان هوادهی مطابق با مدت زمان ماند محاسبه می­گردد. در صورت استفاده از رابطه  t=24=V/Q، حجم حوض هوادهیV  و مقدار جریان فاضلاب ورودی Q بدون جریان برگشتی (چرخشی) در نظر گرفته می­شوند. بار BOD معمولا بر حسب گرم به ازاء هرمتر مکعب مخلوط مایع موجود در حوض هوادهی در هر روز در نظر گرفته شده و به ترتیب زیر تعیین می­گردد.

نسبت غذا به میکروارگانیسم از رابطۀ زیر بدست می ­آید:

که در آن:

F=  نسبت غذا به میکروارگانیز بر حسب گرمBOD  به ازاء هر گرم MLSS در هر روز

Q= مقدار جریان فاضلاب بر حسب مترمکعب در هر روز

BOD= اکسیژن خواهی بیوشیمیای فاضلاب بر حسب گرم به ازاء مترمکعب

V= حجم مخلوط مایع در حوض هوادهی بر حسب مترمکعب

MLSS= غلظت مواد جامد معلق مایع مخلوط در حوض هوادهی بر حسب گرم به ازاء هرمترمکعب (در برخی موارد، استفاده از شاخص MLVSS توصیه می­شود).

سن لجن یا مدت زمان ماند سلولی یک شاخص بهره برداری مرتبط با نسبت F/M است. با توجه به اینکه مدت زمان ماند مخلوط مایع (مدت زمان هوادهی) در حوض هوادهی ۳ تا ۳۰ ساعت در نظر گرفته می­شود، مدت زمان ماند مواد جامد بیولوژیکی در سیستم بیشتر بوده و برابر چندین روز است. روابط مختلفی برای محاسبه سن لجن ارائه شده اند که یکی از روابط معمول مورد استفاده برای تعیین سن لجن به عنوان تابعی از MLVSS در حوض هوادهی متناسب با جرم ماده جامد معلق موجود در جریان خروجی فاضلاب و لجن مازاد به ترتیب زیر می­باشد:

ɵ= سن لجن بر حسب روز

MLSS= غلظت مواد جامد معلق مایع مخلوط

V= حجم حوض هوادهی بر حسب مترمکعب

SSe= غلظت مواد جامد معلق در جریان خروجی فاضلاب بر حسب میلی­گرم در لیتر

Qe= مقدار جریان خروجی فاضلاب بر حسب مترمکعب در روز

Qw= مقدار لجن مازاد بر حسب مترمکعب در روز

اصل مهم بیولوژیکی این روش ایجاد شرایطی است که باکتری­ها، مواد مغذی محلول موجود در فاضلاب را در فرآیند سوخت و ساز سلولی خود مورد استفاده قرار داده و با بهترین کارآمدی ممکن به ماده سلولی( توده باکتری) تبدیل نمایند. این توده سلولی سپس به عنوان لجن مازاد از سیستم تصفیه خارج می­گردد.

جدول ذیل حاوی مجموعه ای از پارامترهای بارگذاری و بهره برداری توصیه شده برای فرآیند های تصفیۀ هوازی می­باشد.

مجموعه بارگذاری­ها و پارامترهای بهره برداری برای فرآیندهای هوازی (Hammer، ۲۰۰۸)

 

فرآیند

بار BOD

(lb BOD/day per 1000 ft3

MLSS

(mg/l)

F/M

(lbBOD/day per 1000 ft3)

ɵ

(days)

مدت زمان هوادهی(ساعت)درصد لجن برگشتی

راندمان حذف BOD (درصد)

متعارف۲۰-۴۰۱۰۰۰-۳۰۰۰۰/۲-۰/۵۵-۱۵۴-۷/۵۲۰-۴۰

۸۰-۹۰

هوادهی مرحله ای

۴۰-۶۰

۱۵۰۰-۳۵۰۰

۰/۲-۰/۵

۵-۱۵

۴-۷

۳۰-۵۰

۸۰-۹۰

هوادهی گسترده۱۰-۲۰۲۰۰۰-۸۰۰۰۰/۰۵-۰/۲۲۰ و بیشتر۲۰-۳۰۵۰-۱۰۰

۸۵-۹۵

تزریق اکسیژن خالص

۱۲۰ و بیشتر

۴۰۰۰-۸۰۰۰

۰/۶-۱/۵

۳-۱۰

۱-۳

۳۰-۵۰

۸۰-۹۰

 

انواع راکتورهای لجن فعال

نوع فرآیند

رژیم جریانسیستم هوادهیبازده حذف (BOD) %ملاحظات

متداول

نهرگونه

دیفیوزری­­­_مکانیکی

۹۵_۸۵

برای فاضلاب های خانگی ضعیف کاربرد دارد و در برابر شوک بارها حساس است.

هوادهی کاهشینهرگونهدیفیوزری۹۵_۸۵

در انتهای طرح سیستم که هوادهی کم است، امکان دارد اختلاط کامل نباشد.

تغذیه مرحله ای

نهرگونه

دیفیوزری

۹۵_۸۵

این سیستم دارای قابلیت انعطاف زیادی در بهره برداری است.

اختلاط کاملجریان مدوام با اختلاط کاملدیفیوزری­­­_مکانیکی۹۵_۸۵

در برابر شوک مقاوم است ولی در برابر رشد باکتری های رشته ای حساس است.

هوادهی ممتد

اختلاط کامل یا نهرگونه

دیفیوزری­­­_مکانیکی

۹۵_۷۵

این سیستم قابل انعطاف است و به دلیل بالا بودن زمان هوادهی و زمان ماند سلولی در برابر شوک بارآلی مقاوم است.

تثبیت تماس

نهرگونه

دیفیوزری­­­_مکانیکی

۹۰_۸۰

برای توسعه سیستم موجود و تصفیه خانه های پیش ساخته مورد استفاده است.

نهرهای اکسیداسیون

نهرگونه

مکانیکی(با محور افقی)

۹۵_۷۵

برای جوامع کوچک یا جایی که زمین کافی در دسترس است کاربرد دارد و دارای قابلیت انعطاف است.

اکسیژن خالصاختلاط کاملاکسیژن خالص با پراکند

پی مکانیکی

۹۵_۸۵

برای فاضلابهای قوی، یا جاهایی که فضای محدودی وجود دارد مناسب است و به بارهای ناگهانی مقاوم است.

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *