روش های بی هوازی تصفیه فاضلاب | شرکت شاران صنعت

روش های بی هوازی تصفیه فاضلاب

روش های بی هوازی تصفیه فاضلاب

روش های بی هوازی تصفیه فاضلاب بیش از پیش در تصفیه انواع مختلف فاضلاب مد نظر قرار می گیرد. تمایل و منطق استفاده از روش های بی هوازی تصفیه فاضلاب در فوائد و معایب آن نهفته است. ملاحظات انرژی، میزان توده بیولوژیکی تولیدی کمتر ، مواد مغذی مورد نیاز کمتر ، تولید بیوگاز و بارگذاری حجمی بالاتر نسبت به فرآیند هوازی از جمله مواردی هستند که در استفاده از روش های تصفیه بی هوازی فاضلاب مد نظر قرار می گیرند. فرآیندهای بی هوازی تصفیه فاضلاب، تجزیه ترکیبات پیچیده به متان، دیاکسیدکربن و گازهای متفاوت بوسیله باکتری ها است[۱], [۲].

 

فرآیند رشد معلق در روش های بی هوازی تصفیه فاضلاب

روش های بی هوازی تصفیه فاضلاب برای اولین بار به صورت رشد معلق و در تصفیه فاضلاب صنعتی با طراحی مشابه هاضم های بی هوازی استفاده شد. سه روش معمول فرآیند تصفیه بی هوازی فاضلاب رشد معلق در ادامه مورد بحث قرار می گیرند.

روش تصفیه بی هوازی فاضلاب از نوع اختلاط کامل: در این نوع از روش های بی هوازی تصفیه فاضلاب زمان ماند هیدرولیکی و سلولی برابر هستند. زمان ماندی بین ۱۵ تا ۳۰ روز بمنظور فراهم آوردن ضرایب اطمینان متناسب بهره برداری و پایداری روش بی هوازی تصفیه فاضلاب در نظر گرفته می شود. روش تصفیه بی هوازی فاضلاب از نوع اختلاط کامل بدون بازگشت لجن برای استفاده در فاضلاب با غلظت بالایی از مواد جامد و غلظت بسیار بالای مواد آلی محلول مناسب است.

روش تصفیه تماس بی هوازی فاضلاب: این روش حالت اصلاح شده روش بی هوازی تصفیه فاضلاب از نوع اختلاط کامل بدون بازگشت لجن بوده و عیوب آن را پوشش می دهد. روش تصفیه تماس بی هوازی فاضلاب شامل یک راکتور اصلی و حوضچه ته نشینی است. توده بیولوژیک پس از جداسازی به اختلاط کامل یا راکتور تماس باز می گردد و زمان ماند سلولی از زمان ماند هیدرولیکی طولانی تر خواهد بود. به این ترتیب می توان حجم راکتور بی هوازی را کاهش داد. اختلاط صورت گرفته در این نوع از روش های بی هوازی تصفیه فاضلاب باعث ایجاد حالت پایدار و توزیع همگن سوبسترا می شود[۱].

روش تصفیه تماس بی هوازی فاضلاب

شکل ۱. روش تصفیه تماس بی هوازی فاضلاب

روش تصفیه بی هوازی فاضلاب از نوع راکتور ناپیوسته متوالی بی هوازی ASBR: راکتور ناپیوسته متوالی بی هوازی ASBR را می توان از جمله روش های بی هوازی تصفیه فاضلاب محسوب کرد که واکنش و جداسازی فاز مایع از جامد آن در یک مخزن انجام می شود. عملکرد موفق راکتور ناپیوسته متوالی بی هوازی ASBR وابسته به تشکیل لجن دانه ای با ته نشینی مناسب است. فعالیت این فرآیند بی هوازی تصفیه فاضلاب شامل چهار مرحله است: (۱) پر شدن، (۲) واکنش، (۳) ته نشینی، (۴) تخلیه/ خروج پساب. در طول مرحله واکنش، اختلاط متناوب بمنظور تامین توزیع مناسب سوبسترا و مواد جامد انجام می گیرد. خصوصیت تعیین کننده روش تصفیه بی هوازی فاضلاب ASBR سرعت ته نشینی لجن در طول مرحله ته نشینی است. در انتهای مرحله واکنش نرخ حذف مواد آلی و تولید گاز کاهش یافته و شرایط را برای ته نشینی مواد جامد فراهم می کند. اختصاص زمان مناسب به مرحله ته نشینی در این نوع از روش های بی هوازی تصفیه فاضلاب به ایجاد لجن چگال و دانه ای می انجامد که نرخ جداسازی فاز مایع از جامد را بهبود خواهد بخشید. در این فرآیند تصفیه بی هوازی فاضلاب زمان ماند هیدرولیکی بین ۶ تا ۲۴ ساعت و زمان ماند سلولی دارای دامنه ۵۰ تا ۲۰۰ روز است.

 

روش های تصفیه بی هوازی فاضلاب دارای پتوی لجن

روش تصفیه بی هوازی فاضلاب دارای پتوی لجن با جریان رو به بالا (UASB ): روش تصفیه بی هوازی فاضلاب UASB با توانایی مناسب در تصفیه فاضلاب با بار آلی بالا و اثرات مثبت بر هزینه، بعنوان یکی از مناسبترین روش های بی هوازی تصفیه فاضلاب شناخته می¬شود. بخش های اصلی راکتور فرآیند تصفیه بی هوازی فاضلاب UASB عبارتند از: (۱) سیستم توزیع جریان ورودی، (۲) پتوی و بستر لجن، (۳) جداگر گاز- مواد جامد (GSS )، (۴) سیستم تخلیه پساب و (۵) سیستم ته نشینی. فاضلاب ورودی در این سیستم از بخش تحتانی راکتور توزیع و در جریانی رو به بالا از پتوی لجن عبور می کند. GSS وظیفه جداسازی گاز از مایع مخلوط و ایجاد شرایط مناسب جمع آوری مواد جامد قابل ته نشینی را بر عهده دارد. در راستای جلوگیری از کاناله شدن و اتصال کوتاه در بستر لجن، استفاده از سیستم مناسب توزیع جریان ورودی ویا اختلاط مکانیکی الزامی است. سیستم توزیع مناسب در این نوع از روش های بی هوازی تصفیه فاضلاب امکان تسهیل تقابل میان لجن و زائدات فاضلاب را فراهم می کند. جریان هیدرولیکی درون راکتور باید به گونه ای تنظیم شود که فشار هیدرولیکی مناسب را تامین کند و از سوی دیگر باعث شسته شدن و خروج میکروارگانیسم ها از راکتور نشود. ایجاد لجن دانه ای چگال و در نتیجه عدم نیاز به بستر جهت رشد میکروارگانیسم ها، عامل اصلی برتری روش تصفیه بی هوازی فاضلاب UASB بر سایر روش¬های فرآیند بی هوازی تصفیه فاضلاب است. از دیگر فوائد این روش تصفیه بی هوازی تصفیه فاضلاب می توان به غلظت بالای توده بیولوژیک و در نتیجه راندمان بالای حذف COD، ایجاد پتوی لجن منجر به زمان ماند هیدرولیکی و سلولی کوتاه، بالا آمدن گاز تولیدی، رفع نیاز به اختلاط و صرفجویی در مصرف انرژی و وجود تجارب کاربردی فراوان اشاره کرد[۲]–[۴].

شکل 2. شکل شماتیک فرآیند بی هوازی UASB

شکل ۲. شکل شماتیک فرآیند بی هوازی UASB

 

روش تصفیه بی هوازی فاضلاب از نوع راکتور بی هوازی بافلدار ( ABR): این نوع از روش های بی هوازی تصفیه فاضلاب از بافل هایی برای القاء جریان رو به بالای فاضلاب و عبور آن از مجموعه ای از راکتورهای پتوی لجن استفاده می کند(شکل ۳). لجن در این فرآیند بی هوازی تصفیه فاضلاب دارای حرکت بالا و پایین بوده و با سرعت کند بین راکتورها حرکت می کند. اصلاحات متعددی بر این روش تصفیه بی هوازی فاضلاب اعمال شده است که (۱) تغییر در طرح بافل ها، (۲) راکتورهای هیبرید که در آن ها از ته نشینی جهت جمع آوری و بازچرخش لجن استفاده می شود و (۳) تعبیه بستر در بخش فوقانی هر راکتور به منظور جمع آوری لجن ، از آن جمله اند.

شکل 3. راکتور فرآیند بیهوازی بافلدار

شکل ۳. راکتور فرآیند بی هوازی بافلدار

 

روش بی هوازی تصفیه فاضلاب با پتوی متحرک (AMBR ): این روش تصفیه بی هوازی فاضلاب در واقع همان روش ABR است که در هر مرحله از آن مخلوط کن مکانیکی اضافه شده و رویکرد بهره برداری در آن حفظ لجن درون سیستم، بدون استفاده از بستر یا ته نشینی است. در روش تصفیه بی هوازی فاضلاب AMBR نقطه ورود جریان فاضلاب و خروج پساب بطور متناوب تغییر می کند(شکل ۴). این عمل باعث یکنواختی لجن درون راکتور فرآیند بی هوازی تصفیه فاضلاب می شود. در صورت جمع شدن مقدار بالایی از مواد جامد در مرحله آخر روش بی هوازی تصفیه فاضلاب، مسیر جریان کاملاً معکوس می شود.

شکل 4. روش تصفیه بی هوازی فاضلاب با پتوی متحرک

شکل ۴. روش تصفیه بی هوازی فاضلاب با پتوی متحرک

فرآیند رشد چسبنده در روش های تصفیه بی هوازی فاضلاب

این روش ها به دو بخش کلی راکتورهایی با جریان رو به بالا و جریان رو به پایین تقسیم می شود.

روش تصفیه بی هوازی فاضلاب با بستر شبکه و جریان رو به بالا: بستر در راکتورهای این نوع از روش های بی هوازی تصفیه فاضلاب ثابت بوده و فاضلاب از بین فضاهای بین شبکه و توده رشد یافته عبور می کند. راکتورهای این نوع از روش های بی هوازی تصفیه فاضلاب به شکل استوانه یا مکعب با عرض m 8- 2 و عمقی بین m 13- 3 ساخته می شوند. مواد شبکه ای بستر ممکن است در کل ارتفاع راکتور ویا در ۵۰ تا ۷۰ درصد فوقانی راکتور تعبیه شوند. بخش بزرگی از توده بیولوژیک رشد چسبنده مسئول تصفیه در فرآیند تصفیه بی هوازی فاضلاب با جریان رو به بالا آزادانه درون حفرات شبکه قرار گرفته و به مواد بستر متصل نیستند. معمولاً جهت ممانعت از شسته شدن توده بیولوژیک از سرعت جریان پایین استفاده می شود. با گذر زمان جامدات و توده بیولوژیک در حفرات تجمع یافته و باعث گرفتگی و اتصال کوتاه جریان می شوند. در این شرایط جامدات به کمک فشار یا زه کشی شبکه تخلیه می شود. این روش بی هوازی تصفیه فاضلاب بیشترین اثربخشی را در فاضلاب هایی با غلظت جامدات معلق پایین دارد. توانایی تصفیه فاضلاب با بار COD بالا، حجم نسبتاً کم راکتور و بهره¬برداری ساده از ویژگی¬های این نوع از روش های بی هوازی تصفیه فاضلاب است.

روش تصفیه بی هوازی فاضلاب با بستر منبسط: در این روش بی هوازی تصفیه فاضلاب مواد بستر را ماسه سیلیسی به قطر mm 5/0- 2/0 با وزن مخصوص ۶۵/۲ تشکیل می دهد. شبکه ریز¬تر به ازای واحد حجم دارای سطح بیشتری است و فضای بیشتری برای رشد توده بیولوژیک موجود فراهم خواهد کرد. در چنین شبکه کوچک و حجم کم حفرات، بهره برداری از بستر منبسط نیازمند توجه ویژه به مقوله گرفتگی است. جهت ایجاد انبساط ۲۰ درصدی در بستر، سرعت جریان در راکتور این فرآیند تصفیه بی هوازی فاضلاب در حدود m/h 2 در نظر گرفته می شود[۵].

روش تصفیه بی هوازی فاضلاب با بستر سیال (FBR ): طراحی فیزیکی این روش بی هوازی تصفیه فاضلاب مشابه راکتور بستر منبسط است اما جهت تامین انبساط ۱۰۰ درصدی و معلق شدن بستر، راکتور با سرعت جریانی در حدود m/h 20 بهره برداری می شود. جهت تامین سرعت جریان روبه بالای مناسب بخشی از پساب به راکتور بازگردانده می شود. در روش بی هوازی تصفیه فاضلاب FBR بجز ماسه سیلیسی از دیاتومیت، رزین های کاتیونی و آنیونی، کربن فعال دانه ای و پلی اورتان مشبک نیز بعنوان مواد بستر استفاده می شود. به دلیل آشفتگی جریان و لایه نازک بیوفیلم شکل گرفته بر بستر، نگهداشت مواد جامد در این روش بی هوازی تصفیه فاضلاب به حداقل خود می رسد. به این ترتیب این روش برای تصفیه فاضلابی با COD غالباً محلول مناسب است. با تشکیل بیوفیلم بر سطح بستر، چگالی خالص ذرات کاهش یافته و ذرات تا سطح فوقانی راکتور بالا می آیند. جمع آوری و حذف این جامدات می تواند به پوسته شدن بیوفیلم و به حداقل رساندن غلظت TSS در پساب کمک کند. کنترل رشد توده بیولوژیک از مشکلات فرآیند تصفیه بی هوازی فاضلاب FBR است. به دلیل سرعت بالای جریان، توده بیولوژیک غیرچسبنده بهمراه پساب از راکتور خارج می شود. در صورتی که مقدار این مواد بیش از حد باشد، کیفیت پساب را با مشکل مواجه کرده و در مواردی استفاده از ته نشینی خارجی را الزامی می کند[۲], [۶].

روش تصفیه بی هوازی فاضلاب با جریان رو به پایین: این نوع از روش های بی هوازی تصفیه فاضلاب با انواع مختلف مواد بستر مانند قطعات سرباره و پلاستیک های لوله ای جهت تصفیه فاضلاب هایی با قدرت بالا استفاده می شود. ارتفاع بستر به m 4- 2 می رسد و سیستم برای بازچرخش پساب راکتور طراحی شده است. در فاضلاب هایی با تجزیه پذیری مناسب می توان از راکتورهای فرآیند تصفیه بی هوازی فاضلاب با جریان رو به پایین با بارگذاری (kg COD)⁄(m^3∙d) 10- 5 استفاده کرد. با توجه به احتمال گرفتگی بستر در این روش بی هوازی تصفیه فاضلاب، استفاده از مواد شبکه ای با حجم حفرات بالا توصیه می شود.

[۱] Upflow Anaerobic Sludge Blanket

[۲] Gas-Solid Separator

[۳] Anaerobic Baffled Reactor

[۴] Anaerobic Migrating Blanket Reactor

[۵] Fluidized Bed Reactor

مراجع

مرجع

دیدگاهتان را بنویسید

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