تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال (activated sludge) از کاربردی ترین روش ها برای از بین بردن مواد آلی موجود در فاضلاب به کمک میکروارگانیسم ها است که تنوع بالایی دارند. در تمام این روش ها شرایط هوازی برای رشد و تکثیر باکتری ها فراهم شده و لجن حاصل از مواد آلی تجزیه شده به عنوان منبع غذایی در روند تصفیه استفاده می شود. در ادامه ابتدا تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال برگشتی شرح داده می شود و سپس انواع فرآیندهای لجن فعال قابل پیاده سازی در پکیج تصفیه فاضلاب به طور کامل معرفی می شوند.
تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال چیست؟
در فاضلاب صنعتی و بهداشتی انواع آلاینده ها وجود دارد که هر یک به روش های خاصی از بین می روند. برای از بین بردن مواد آلی می توان از تصفیه بیولوژیکی فاضلاب استفاده کرد. در این روش باکتری ها مواد آلی را به عنوان ماده غذایی تجزیه و مصرف می کنند. بقایای مواد آلی تجزیه شده در کف مخزن تصفیه ته نشین شده و به لایه های لجن تبدیل می شوند. این توده های لجن حاوی مقدار زیادی ماده غذایی برای میکروارگانیسم ها بوده و به همین دلیل بخشی از آن به مرحله قبل برگشت داده می شود. باکتری ها از لجن برگشتی تغذیه کرده و با سرعت بالاتری رشد و تکثیر پیدا کرده و مواد آلی موجود در فاضلاب را تجزیه می کنند. به این فرآیند، تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال گفته می شود.
در تمام روش های لجن فعال باکتری ها علاوه بر ماده غذایی به اکسیژن نیاز دارند. به همین دلیل این روش هوازی بوده و باید به شیوه های مختلف اکسیژن مورد نیاز باکتری ها را فراهم کرد. هر اندازه اکسیژن و ماده غذایی بیشتری در اختیار باکتری ها قرار بگیرد، به همان نسبت روند تصفیه با سرعت بالاتری پیش خواهد رفت.
روش کار فرآیند تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال
تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال به شیوه های گوناگونی انجام می شود و هر یک تفاوت های اندکی با هم از نظر ساختار و تجهیزات دارند. در تمام این روش ها چند مرحله مهم وجود دارد که عبارتند از:
- فاضلاب ابتدا وارد مخزن تصفیه فیزیکی می شود. در این مرحله مواد جامد معلق در فاضلاب به کمک اشغالگیر جمع آوری می شوند تا از گرفتگی تجهیزات در گام های بعد جلوگیری شود. علاوه براین، این مرحله روند تصفیه در مراحل بعد را بهبود داده و سرعت تصفیه افزایش پیدا می کند.
- فاضلاب در تماس با باکتری ها قرار می گیرد. باکتری ها برای رشد و تکثیر از اکسیژن موجود در فاضلاب و مواد آلی مصرف می کنند. در اثر مصرف اکسیژن و مواد آلی سرعت رشد و تکثیر باکتری ها افزایش پیدا کرده و به مرور تصفیه در زمان کوتاه تری انجام می شود.
- در فاز بعد فاضلاب در حالت سکون و ماند قرار می گیرد. بقایای مواد آلی تجزیه شده در کف مخزن ته نشین شده و به لجن تبدیل می شود. بخشی از لحن به مرحله قبل برگشت داده شده و مابقی تخلیه می شود.
- فاضلاب تصفیه شده در مخزن تخلیه شده و این روند ادامه پیدا می کند.
همان طور که اشاره شد، در انواع فرآیندهای لجن فعال تفاوت های جزئی در ساختار و نحوه تامین اکسیژن و هوادهی وجود دارد و بر همین اساس کارایی روند تصفیه تغییر می کند.
پارامترهای مهم در طراحی روش لجن فعال (activated sludge)
قبل از بررسی فرآیندهای لجن فعال، ابتدا لازم است چند پارامتر مهم در آنها معرفی شوند که عبارتند از:
- F/M: این پارامتر مقدار کل مواد غذایی موجود در لجن نسبت به تعداد میکروارگانیسم ها را نشان می دهد. برای بهبود شرایط تصفیه فاضلاب، بهتر است میان F و M تناسب وجود داشته باشد. در صورت کم بودن مقدار F به تعداد باکتری ها، روند رشد و تکثیر آنها کاهش یافته و تصفیه در زمان طولانی تری انجام خواهد شد. اگر مقدار F خیلی بیشتر از M باشد، وزن لجن تا حد زیادی افزایش یافته و هزینه های تخلیه آن از مخزن تصفیه بیشتر می شود. به همین دلیل در طراحی این فرآیندها باید تناسب استانداردی برای این پارامتر بدست آورد.
- MLSS: پارامتر MLSS در فاضلاب نشان دهنده کل مقدار مواد آلی و معدنی معلق در فاضلاب است.
- سن لجن: این فاکتور برای هر یک از فرآیندهای تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال متفاوت است و باید به آن توجه داشت.
انواع فرآیندهای لجن فعال
بسیاری از روش های هوازی تصفیه بیولوژیکی فاضلاب برپایه لجن فعال برگشتی هستند اما تفاوت های جزئی در هوادهی و تعداد مراحل تصفیه با هم دارند. پرکاربردترین روش های تصفیه فاضلاب لجن فعال عبارتند از:
فرآیند لجن فعال با هوادهی گسترده
یکی از کاربردی ترین روش های تصفیه فاضلاب لجن فعال، هوادهی گسترده EAAS است که در تصفیه فاضلاب انسانی کاربرد زیادی دارد. در این روش تاکید زیاد بر هوادهی بوده و با تجهیزات متنوعی از قبیل دیفیوزر اکسیژن رسانی به صورت عمقی، سطحی و شناور انجام می شود. روند تصفیه در این روش به صورت زیر است:
- ابتدا تصفیه فیزیکی انجام شده و تکه های جامد بزرگ معلق در فاضلاب حذف می شوند.
- سپس با سیستم های هوادهی عمقی، شناور و سطحی اکسیژن زیادی در فاضلاب تزریق می شود. در نتیجه باکتری ها شرایط بسیار مناسبی برای رشد و تکثیر دارند. در این مرحله لجن فعال برگشتی که حاوی مواد آلی تجزیه شده هستند به عنوان ماده غذایی توسط میکروارگانیسم ها مصرف می شوند. در نتیجه مواد آلی فاضلاب با سرعت بسیار بالایی تجزیه می شود. لجن برگشتی مورد استفاده در این مرحله سن حداقل 20 تا 30 روز دارند.
- در مرحله بعد مواد معلق در فاضلاب به مرور در کف مخزن ته نشین شده و به لجن تبدیل می شوند. مانند سایر روش های لجن فعال، بخشی از این لجن برگشت داده شده و مابقی تخلیه می شوند. به منظور بالا بردن کارایی این روش، زمان فاضلاب در این مرحله حدود 24 ساعت در نظر گرفته می شود.
فرآیند لجن فعال با روش MBR
این فرآیند تصفیه فاضلاب لجن فعال شباهت زیادی به لجن فعال متعارف دارد و تنها تفاوت در استفاده از سیستم های غشایی در آن است. برای سرعت بخشیدن به روند جداسازی مواد معلق در فاضلاب بعد از تجزیه مواد آلی توسط میکروارگانیسم ها، در این روش سیستم های فیلتراسیون غشایی نصب می شود. فاضلاب از این سیستم ها عبور داده شده و مواد معلق آنها روی فیلتر باقی می ماند. مواد باقی مانده روی فیلتر به لجن تبدیل شده و به مرحله قبل برگشت داده میشوند و فاضلاب بعد از زلال سازی تخلیه می شود.
تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال متعارف جریان قالبی (CPFAS)
یکی دیگر از انواع فرآیندهای لجن فعال، CPFAS است که شباهت زیادی با اختلاط کامل دارد. در این روش ابتدا تصفیه فیزیکی انجام شده و مواد جامد معلق در فاضلاب ته نشین می شوند. سپس فاضلاب وارد مخزن های بسیار باریک با طول زیاد می شود. در اثر عبور فاضلاب از این مخازن به دلیل برخورد با دیواره ها اختلاط بدون نیاز به همزن انجام می شود. سایر مراحل تصفیه مانند بقیه روش های لجن فعال برگشتی است.
تصفیه فاضلاب لجن فعال اختلاط کامل
در روش اختلاط کامل یا CMAS از همزن های بسیار قوی استفاده می شود تا نه تنها متعادل سازی صورت گیرد، بلکه به هوادهی نیز کمک زیادی می کند. در پکیج های تصفیه فاضلاب CMAS مانند سایر روش ها ابتدا تصفیه فیزیکی انجام میشود. سپس مخزن های بسیار بزرگ و قوی فاضلاب را هم می زنند و تمام پساب ها یکسان می شوند. در اثر هم زدن فاضلاب اکسیژن وارد فاضلاب شده و باکتری ها از آنها استفاده می کنند. سایر مراحل مانند لجن فعال برگشتی است و باکتری ها از این لجن ها برای رشد و تکثیر استفاده می کنند.
تصفیه فاضلاب لجن فعال تثبیت تماسی
در این روش دو مخزن برای تصفیه در نظر گرفته می شود که در اولی تماس انجام شده و در مخزن دوم ته نشینی انجام می شود. بعد از طی مراحل تصفیه فیزیکی، فاضلاب وارد مخزن تماس می شود. در این مرحله مواد آلی به دلیل تماس با باکتری ها توسط آنها تجزیه می شود. این مرحله با توجه به نوع فاضلاب حدود 60 دقیقه یا بیشتر طول می کشد. سپس فاضلاب وارد فاز بعد شده و در حالت سکون قرار می گیرد. تمام مواد معلق از قبیل بقایای مواد الی تجزیه شده، مواد کلوئیدی و غیره در کف مخزن ته نشین شده و به لجن تبدیل می شوند. فاضلاب تصفیه شده در نهایت از مخزن تخلیه شده و بخشی از لجن به مخزن قبل برگشت داده میشود.
تصفیه فاضلاب لجن فعال جریان پیستونی (CPF)
یکی از رایج ترین انواع فرآیندهای لجن فعال، جریان پیستونی (Conventional Plug Flow) است. در این روش تاکید زیادی بر استفاده از لجن برگشتی بوده و با توجه به مقدار باکتری موجود در مخزن تصفیه، 25 تا 50 درصد لجن به این واحد برگشت زده می شود. در نتیجه منبع غذایی بسیار مناسبی برای باکتری ها فراهم می شود. علاوه براین، در ورودی مخزن نیز تجهیزات هوادهی سطحی نصب می شود تا مقدار اکسیژن فاضلاب افزایش پیدا کند. نکته بسیار مهم در این روش، هوادهی کمتر در انتهای مخزن است و بیشتر تمرکز در ورودی است.
تجهیزات لازم در فرآیندهای لجن فعال
برای پیاده سازی این روش ها تجهیزات مختلفی استفاده می شود که در هر فرآیند متفاوت هستند. اما اصلی ترین این تجهیزات عبارتند از:
- سیستم های هوادهی عمقی، سطحی و شناور
- همزن های صنعتی برای اختلاط و متعادل سازی فاضلاب
- آشغالگیرها برای تصفیه فیزیکی
کاربرد لجن فعال
با توجه به سرعت بالای تصفیه مواد آلی موجود در فاضلاب توسط باکتری ها و عدم استفاده از مواد شیمیایی، این روش ها کاربردهای گسترده ای دارند. برخی از موارد کاربرد لجن فعال عبارتند از:
- تصفیه فاضلاب کارخانه مواد غذایی
- تصفیه فاضلاب ویلا
- تصفیه فاضلاب بیمارستان
- تصفیه فاضلاب هتل
- تصفیه فاضلاب دامداری
- تصفیه فاضلاب کشتارگاه
- تصفیه فاضلاب صنایع لبنی
- تصفیه فاضلاب خاکستری
مزایای روش لجن فعال برگشتی
با توجه به مراحل تصفیه فاضلاب با لجن فعال چند مزیت مهم را از این روش می توان بدست آورد که عبارتند از:
- عدم استفاده از مواد شیمیایی در روند تصفیه
- کاهش هزینه های تصفیه
- عدم تولید ترکیبات مضر جانبی
- پیاده سازی سریع
- عدم نیاز به تجهیزات پیشرفته
- سرعت بالای تصفیه
- قابل استفاده برای تصفیه انواع فاضلاب بهداشتی و صنعتی
معایب تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال برگشتی
در کنار مزایای متعدد، لازم است بدانید که این روش تاثیری بر فلزات سنگین موجود در فاضلاب نداشته و تنها مواد آلی را از بین می برد. علاوه براین، اجرای آن در فضای باز باعث انتشار بوی بد شده و به همین دلیل بیشتر در پکیج های بسته اجرا می شوند. یکی دیگر از معایب لجن فعال برگشتی هزینه های بالا برای تخلیه لجن در برخی از فرآیندهای آن است.
طراحی و ساخت پکیج تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال
برای پیاده سازی هر یک از فرآیندهای لجن فعال لازم است پارامترهای مختلف در فاضلاب اندازه گیری شده و در نهایت بهترین روش انتخاب و اجرا می شود. گروه صدرامهاب با سالها سابقه فعالیت در این حوزه آماده طراحی و ساخت پکیج تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال بر اساس استانداردهای روز دنیا با بهترین متریال هستند. جهت کسب اطلاعات بیشتر می توانید با کارشناسان فروش این مجموعه تماس بگیرید.
