روش صافی چکنده در تصفیه فاضلاب | شرکت شاران صنعت

روش صافی چکنده در تصفیه فاضلاب یا فرایند صافی چکنده بیش از ۱۰۰ سال است که به منظور تصفیه فاضلاب شهری و صنعتی استفاده می شود. در مقایسه با سیستم لجن فعال، فرآیند صافی چکنده در تصفیه فاضلاب از بهره برداری ساده تر، مقاومت بیشتر در برابر شوک های سمی و بارگذاری و مصرف انرژی کمتری برخوردار است. روش صافی چکنده در تصفیه فاضلاب از بخش های مختلف شامل سیستم توزیع، سازه نگهدارنده، بستر، سیستم زهکش و سیستم تهویه تشکیل می شود.

عملکرد روش صافی چکنده در تصفیه فاضلاب

روش صافی چکنده در تصفیه فاضلاب راکتور بیولوژیک با بستر فیلم ثابت است که از بسترهای سنگی یا پلاستیکی استفاده کرده و فاضلاب بطور پیوسته بر سطح آن توزیع می شود. انتخاب بستر مناسب از عوامل تاثیرگذار عملکرد فرایند صافی چکنده در تصفیه فاضلاب است. بستر مورد استفاده در فرآیند صافی چکنده در تصفیه فاضلاب از مواد مختلف مانند شن، سنگ شکسته، سرباره، لیکا و پلاستیک تشکیل می شود.

راکتورهای روش صافی چکنده درتصفیه فاضلاب با بستر سنگی، با شکل دایروی یا مربعی دارای عمق بستری بین ۰/۹ تا ۲/۵ متر هستند و توزیع کننده ای چرخشی فاضلاب را بر سطح بستر توزیع می کند. در سال های اخیر بسترهای پلاستیکی، بدلیل وزن کمتر، توزیع جریان مناسب تر و فضای حفرات و سطح ویژه بیشتر، جایگزین بستر سنگی شده اند که در نرخ بار بالاتر و ارتفاع بیشتر قابل بهره برداری بوده و در سطح زمین کمتر، راندمان فرآیند بالاتر و کاهش گرفتگی را ممکن می کنند. راکتورهای فرآیند صافی چکنده در تصفیه فاضلاب با بستر پلاستیکی دارای عمق ۴ تا ۱۲ متر هستند و برج بیولوژیک نیز به آنان اطلاق می شود.

سایر بخش های روش صافی چکنده در تصفیه فاضلاب عبارتند از سیستم ورودی فاضلاب، زهکش تحتانی و سازه نگهدارنده بستر. سیستم زهکش تحتانی بعنوان سیستم جمع آوری پساب خروجی روش صافی چکنده در تصفیه فاضلاب و بعنوان ساختاری متخلخل که هوا می تواند از طریق آن گردش کند حائز اهمیت است. پساب خروجی به سمت حوضچه ته نشینی هدایت می شود.

در عمل بخشی از پساب خروجی فرایند صافی چکنده در تصفیه فاضلاب ویا پساب حوضچه ته نشینی، بمنظور رقیق سازی فاضلاب ورودی، تعدیل نوسانات روزانه بار آلی فاضلاب ورودی، حفظ نرخ هیدرولیکی مورد نیاز فرایند صافی چکنده در تصفیه فاضلاب و تامین رطوبت لایه لجن، به جریان ورودی روش صافی چکنده در تصفیه فاضلاب بازگردانده می شود. بازچرخش در صافی چکنده تک مرحله ای دارای بازگشت لجن به دو صورت انجام می گیرد که در شکل زیر ارایه شده است. در روش اول پساب مستقیم به راکتور فرآیند صافی چکنده و در روش دوم به ته نشینی اولیه منتقل می شود.

جریان ورودی فاضلاب توسط بازوهای توزیع کننده از ناحیه فوقانی بسترها وارد سیستم فرآیند صافی چکنده در تصفیه فاضلاب می شوند. بازوهای توزیع کننده در طول قطر داخلی راکتور صافی چکنده در تصفیه فاضلاب گسترده شده اند و بواسطه روزنه هایی فاضلاب را با نرخی یکنواخت بر سطح توزیع می کنند. نیروی ناشی از خروج فاضلاب از نازل ها عامل چرخش بازو است، هرچند موتورهای الکتریکی نیز بدین منظور مورد استفاده قرار می گیرند. استفاده از ته نشینی اولیه پیش از فیلتر سنگی و آشغالگیر ریز پیش از فیلتر بستر پلاستیکی الزامی است. این اقدام در جهت کاهش گرفتگی بستر روش صافی چکنده در تصفیه فاضلاب انجام می گیرد.

لایه لجن تشکیل شده بر سطح سنگ یا بستر پلاستیکی عامل تجزیه بیولوژیکی سوبسترا بوده و خود از میکروارگانیسم هایی شامل باکتری های هوازی و اختیاری، قارچ، جلبک و پروتئوزا تشکیل می شود. باکتری های اختیاری ارگانیسم غالب در روش صافی چکنده در تصفیه فاضلاب هستند و مواد آلی فاضلاب را در کنار باکتری های هوازی و بی هوازی تجزیه می کنند.

ضخامت لایه بیوفیلم در فرآیند صافی چکنده در تصفیه فاضلاب می تواند به ۱۰ میلی متر برسد. در بخش بیرونی لایه لجن (۰/۲- ۰/۱) میلی متر مواد آلی توسط میکروارگانیسم های هوازی تجزیه می شوند. با رشد میکروارگانیسم ها و افزایش ضخامت لایه لجن، اکسیژن پیش از رسیدن به عمق لایه مصرف شده و در نزدیکی سطح بستر شرایط بی هوازی برقرار می شود.

از سوی دیگر، با افزیش ضخامت لایه لجن سوبسترای فاضلاب نیز پیش از نفوذ به عمق لایه به مصرف می رسد. در این حالت باکتری ها در لایه لجن وارد فاز خودخوری شده و خاصیت چسبندگی به بستر را از دست می دهند. به این ترتیب فاضلاب این لایه را شسته و لایه ای دیگر بر روی بستر تشکیل می شود. به این پدیده پوسته شدن می گویند.

مبانی طراحی فرآیند صافی چکنده

طراحی روش صافی چکنده در تصفیه فاضلاب بر اساس بار هیدرولیکی و نرخ بار آلی طبقه بندی می شوند. طراحی فیلتر سنگی به نرخ پایین یا استاندارد، نرخ متوسط و نرخ بالا تقسیم می شود. بستر پلاستیک معمولاً در نرخ بالا کاربرد دارد.

انواع فرایند صافی چکنده

فرایند صافی چکنده نرخ پایین: این نوع از روش صافی چکنده در تصفیه فاضلاب روشی نسبتاً ساده و قابل اطمینان است که با فاضلاب ورودی با قدرت متغیر پسابی با کیفیت ثابت تولید می کند. راکتور این فرایند صافی چکنده به شکل دایره ای یا مستطیلی ساخته می شوند. در اغلب راکتورهای فرآیند صافی چکنده نرخ پایین تنها ۱/۲- ۰/۶ متر عمق بستر دارای لجن بیولوژیک محسوس است.

در نتیجه بخش پایینی راکتور توسط باکتری های اوتروتروف نیتریفایر اشغال می شود که توانایی اکسیدکردن آمونیاک به نیتریت و نیترات را دارند. در صورت ایجاد جمعیت کافی این باکتری ها، مساعد بودن شرایط جوی و مطلوب بودن خصوصیات فاضلاب، فرآیند صافی چکنده نرخ پایین می تواند حذف BOD خوب و پسابی با میزان نیتریفیکاسیون بالا ارائه دهد. مشکل اصلی این نوع فرآیند صافی چکنده در تصفیه فاضلاب بوی ایجاد شده است، بویژه در شرایطی که فاضلاب سپتیک شده و یا هوا گرم باشد.

فرایند صافی چکنده نرخ متوسط و نرخ بالا: راکتور این فرآیند صافی چکنده در تصفیه فاضلاب معمولاً به شکل دایره ای ساخته می شوند و جریان در آن ها پیوسته است. بازچرخش پساب فیلتر یا پساب نهایی اعمال بار آلی بالاتر را امکان پذیر کرده، تامین نرخ تزریق بالا به منظور بهبود توزیع فاضلاب و کنترل بهتر ضخامت لایه لجن، تامین اکسیژن بیشتر در جریان ورودی فاضلاب و بازگشت میکروارگانیسم های حیاتی را فراهم می کند. همچنین بازچرخش به جلوگیری از برکه ای شدن راکتور این فرآیند صافی چکنده در تصفیه فاضلاب و کاهش بو و حشرات آزاردهنده کمک می کند. فرآیند صافی چکنده نرخ متوسط و نرخ بالا به شکل فرآیندهای یک یا دو مرحله ای طراحی می شوند.

فرایند صافی چکنده با بار زیاد: این روش صافی چکنده در تصفیه فاضلاب فیلتر نرخ بالایی است که بار آلی آن از ۱/۶ کیلوگرم بر مترمکعب در روز بیشتر است و بارگذاری هیدرولیکی آن به ۱۹۰ مترمکعب بر متر مربع در روز می رسد. در اغلب موارد فرآیند صافی چکنده با بار بالا پیش از تصفیه ثانویه بکار گرفته می شود. انرژی مصرفی پایین این فرآیند صافی چکنده در تصفیه فاضلاب برای حذف BOD فاضلاب های قوی از مزایای آن در مقایسه با هوادهی لجن فعال است.

فرایند صافی چکنده دو مرحله ای: سیستم دو مرحله ای با ته نشینی میانی اغلب برای تصفیه فاضلاب هایی با قدرت بالا و نیتریفیکاسیون بکار می روند. فیلتر مرحله اول و ته نشینی میانی به حذف BOD کربنی می پردازند و نیتریفیکاسیون در فیلتر مرحله دوم رخ می دهد.

طبقه بندی و مشخصات فرآیند صافی­ چکنده در تصفیه فاضلاب در جدول زیر ارایه شده است.

حذف BOD و نیتریفیکاسیون در روش صافی چکنده در تصفیه فاضلاب با بستر سنگی و پلاستیکی دارای نرخ بار آلی پایین امکان پذیر است. باکتری های هتروتروف با ضریب راندمان بالاتر و نرخ رشد سریعتر نسبت به باکتری های نیتریفایر شانس بیشتری برای رشد بر سطح بستر فیلم ثابت دارند. می توان نیتریفیکاسیون را در راکتور فرآیند صافی چکنده مجزا پس از تصفیه ثانویه انجام داد. جنس بستر نیز از جمله عواملی است که می تواند بر نیتریفیکاسیون تاثیر بگذارد. بر اساس مطالعه صورت گرفته، استفاده از لیکا می تواند به نیتریفیکاسیون ۱۰۰% منجر شده است.