تصفیه بیولوژیکی فاضلاب یکی از بی خطرترین روش ها برای حذف مواد آلی از فاضلاب های صنعتی و بهداشتی است که ماده جانبی مضر تولید نمی کند. در این روش مواد آلی موجود در پکیج تصفیه فاضلاب توسط میکروارگانیسم ها در شرایط هوازی و بی هوازی تجزیه می شوند. به همین دلیل هیچ ماده شیمیایی در روند تصفیه بیولوژیکی استفاده نمی شود و مزیت اصلی این روش به شمار می رود. در ادامه به طور کامل این فرآیند را بررسی و انواع روش های تصفیه بیولوژیکی فاضلاب را معرفی خواهیم کرد.
تصفیه بیولوژیکی فاضلاب چیست؟
یکی از مهم ترین آلاینده های موجود در فاضلاب های صنعتی و بهداشتی، مواد آلی هستند. با توجه به اینکه استفاده از مواد شیمیایی در روند تصفیه فاضلاب باعث تولید ترکیبات مضر جانبی می شود، لذا روش های بیولوژیکی معرفی شده اند. در تصفیه بیولوژیکی فاضلاب مواد آلی توسط باکتری ها و میکروارگانیسم ها تجزیه می شوند. در روش های هوازی، برای بالا بردن راندمان این روش، از تجهیزات جانبی برای هوادهی استفاده می شود.
در این روش، باکتری ها در شرایط هوازی و بی هوازی قرار گرفته و مواد آلی به عنوان ماده غذایی آنها مصرف می شود. باکتری ها برای رشد و زنده ماندن به اکسیژن و مواد غذایی نیاز دارند. مواد آلی به عنوان منبع تغذیه باکتری ها به شمار رفته و همزمان از اکسیژن موجود در فاضلاب نیز استفاده می کنند. در شرایط بی هوازی نیز با هیدرولیز و استات سازی مواد آلی توسط باکتری ها مصرف شده و گاز متان تولید می شود.
تصفیه بیولوژیکی فاضلاب شهری چیست؟
در فاضلاب شهری میزان مواد شیمیایی و فلزات سنگین در سطح پایینی قرار دارد و بیشترین آلاینده ها از نوع مواد آلی هستند. به همین دلیل تصفیه بیولوژیکی فاضلاب شهری کاربرد بیشتری نسبت به سایر روش ها دارد. متناسب با نوع آلاینده ها شرایط هوازی و بی هوازی فراهم شده و میکروارگانیسم ها مواد آلی را تجزیه و مصرف می کنند.
از مهم ترین دلایل استفاده از تصفیه بیولوژیکی برای پساب های شهری، اجرای سریع و قابلیت پیاده سازی آسان با هزینه کم است. علاوه براین، در این روش از مواد شیمیایی استفاده نشده و نه تنها هزینه ها کاهش پیدا می می کند، بلکه ترکیبات مضر جانبی نیز تولید نخواهند شد.
انواع روش های تصفیه بیولوژیکی فاضلاب
با توجه به مقدار و نوع مواد آلی موجود در فاضلاب، شرایط متفاوتی برای تجزیه آنها توسط باکتری ها باید فراهم شود. در حالت کلی میکروارگانیسم ها در شرایط هوازی و بی هوازی قرار گرفته و با شیوه های متفاوتی تجزیه مواد آلی را انجام می دهند. هر یک از روش های هوازی و بی هوازی نیز دارای زیرمجموعه های متعددی هستند که از نظر نحوه اجرا، راندمان و هزینه های راه اندازی متفاوت هستند.
تصفیه هوازی فاضلاب
باکتری های موجود در فاضلاب برای رشد و تکثیر به اکسیژن هوا نیاز دارند. به همین دلیل هر اندازه اکسیژن بیشتری در فاضلاب موجود باشد، به همان نسبت باکتری ها شرایط ایده آل تری برای رشد و تکثیر خواهند داشت. در روش تصفیه بیولوژیکی هوازی تمرکز اصلی بر بالا بردن میزان اکسیژن فاضلاب است. به همین دلیل از سیستم های هوادهی از قبیل دیفیوزر برای هوادهی عمقی و سطحی استفاده می شود.
با افزایش اکسیژن هوا در این روش تصفیه بیولوژیکی فاضلاب، باکتری ها با سرعت بیشتری رشد کرده و تکثیر می شوند. در نتیجه مواد آلی با سرعت بالاتری مصرف شده و تصفیه سرعت بیشتری پیدا می کند. در این روش ها بقایای مواد الی تجزیه شده در کف مخزن ته نشین شده و لایه های لجن را تشکیل می دهند. بخشی از لجن تولید شده در این مرحله به عنوان ماده غذایی در روند تصفیه برای باکتری ها مصرف می شود.
از رایج ترین روش های تصفیه هوازی فاضلاب می توان به موارد زیر اشاره کرد:
تصفیه بیولوژیکی فاضلاب به روش لجن فعال
یکی از رایج ترین روش های تصفیه بیولوژیکی فاضلاب، استفاده از لجن فعال است. در این روش فاضلاب بعد از ورود به پکیج تصفیه فاضلاب بهداشتی یا سایر پکیج ها ابتدا از اشغالگیرها عبور می کند. بعد از تصفیه فیزیکی، وارد فاز تصفیه بیولوژیکی شده و مواد آلی توسط باکتری ها تجزیه می شوند. در فاز بعد بقایای مواد الی تجزیه شده به مرور در کف مخزن ته نشین شده و به لجن تبدیل می شوند. بخشی از لجن به عنوان لجن برگشتی استفاده شده و گام قبل منتقل می شوند. مابقی لجن های موجود در مخزن از پکیج تخلیه می شوند.
باکتری ها از لجن برگشتی تغذیه کرده و با سرعت بالاتری تکثیر می شوند. در نتیجه، با افزایش تعداد باکتری های موجود در فاضلاب، روند تجزیه مواد آلی نیز بیشتر می شود.
تصفیه فاضلاب به روش هوادهی گسترده EAAS
در حالت کلی برای تصفیه بیولوژیکی در شرایط هوازی هر اندازه اکسیژن فاضلاب بیشتر باشد، روند تصفیه با سرعت بالاتری اجرا خواهد شد. در فرآیند تصفیه فاضلاب به روش هوادهی گسترده از سیستم های هوادهی پیشرفته استفاده میشود. هوادهی در این مرحله به صورت عمقی، سطحی و شناور انجام شده و باکتری ها شرایط ایده الی برای رشد و تکثیر خواهند داشت. بعد از تجزیه مواد آلی، در گام بعد فاضلاب در حالت بدون حرکت قرار گرفته و بقایای مواد آلی در کف مخزن انباشته می شود. در این روش مانند لجن فعال بخشی از لجن ته نشین شده به مرحله قبل برگشت داده میشود تا باکتری ها از آن به عنوان ماده غذایی استفاده کنند.
تصفیه فاضلاب به روش MBR
از دیگر روش های تصفیه بیولوژیکی فاضلاب می توان به MBR اشاره کرد. مهم ترین ویژگی تصفیه فاضلاب به روش MBR استفاده از سیستم های غشایی برای جداسازی ذرات معلق در فاضلاب بعد از تجزیه است. در این فرآیند بعد از تجزیه مواد آلی توسط باکتری ها، برخلاف روش های قبل وارد فاز سکون نمی شود. به جای این مرحله فاضلاب از سیستم های غشایی عبور داده میشود تا با سرعت و دقت بالاتری باقی مانده مواد الی تجزیه شده از فاضلاب جدا شوند. لجن تولید شده در این مرحله به فاز قبل برگشت داده می شود تا توسط باکتری ها مصرف شود و مابقی تخلیه می شوند.
تصفیه فاضلاب به روش RBC
در تمام روش های تصفیه بیولوژیکی فاضلاب هر اندازه مواد آلی تماس بیشتری با باکتری ها داشته باشند، با سرعت بالاتری تجزیه می شوند. به همین دلیل در تصفیه فاضلاب به روش RBC از دیسک های دوار در مخزن تصفیه استفاده می شود. این دیسک ها از مرکز به میله استوانه ای متصل بوده و می چرخند. باکتری ها روی این دیسک ها رشد کرده و توده های زیستی بیولوژیکی را تشکیل می دهند. در نتیجه در اثر چرخش دیسک ها باکتری ها فرصت بیشتری برای تماس با مواد آلی فراهم کرده و سرعت تصفیه افزایش پیدا می کند.
در این روش همزمان هوادهی نیز انجام می شود و به همین دلیل این فرآیند راندمان بالایی دارد.
تصفیه فاضلاب به روش IFAS
یکی از موثرترین روش های تصفیه بیولوژیکی فاضلاب، فرآیند IFAS است. در این روش از صفحات ثابت و معلق پلیمری استفاده میشود. بر روی این صفحات توده های زیستی تشکیل می شود. در نتیجه میکروارگانیسم ها تماس بیشتری با مواد آلی داشته و با سرعت بالایی تجزیه آنها انجام می شود. در این روش ها همزمان از لجن برگشتی برای تامین مواد غذایی باکتری ها استفاده میشود و تاثیر زیادی بر بالا بردن سرعت رشد و تکثیر آنها دارد. علاوه براین، همزمان هوادهی با سیستم های پیشرفته انجام می شود.
تصفیه فاضلاب به روش BIOLACK
این روش ترکیبی از روش های هوازی و بی هوازی است و با سرعت بالایی تصفیه را انجام می دهد. برای اجرای این روش لاگون ایجاد شده و همزمان سیستم های هوادهی گسترده نیز استفاده می شوند. به همین دلیل مزایای روش های هوازی و بی هوازی را در کنار هم دارد.
علاوه بر موارد فوق، روش های دیگری از قبیل SBR و CMAS نیز با فرآیندهای بیولوژیکی تصفیه فاضلاب را انجام می دهند.
تصفیه بی هوازی فاضلاب
در این گروه از روش های تصفیه بیولوژیکی فاضلاب، باکتری ها در شرایط بی هوازی قرار می گیرند تا فسفر و نیتروژن نیز قابل تجزیه و حذف باشند. در این روش چون اکسیژن هوا وجود ندارد، هیدرولیز اتفاق افتاده و از این طریق کربوهیدرات ها، پروتئین و چربی های موجود در فاضلاب تجزیه می شوند. در گام بعد اسیدوژنز رخ داده و مواد آلی به اسید تبدیل شده و در نهایت استات می شوند. خروجی این روش تصفیه، گاز متان و لجن حاصل از مواد آلی تجزیه شده است.
تصفیه آنوکسیک فاضلاب
در این روش با استفاده از دنیتریفیکاسیون مواد آلی دارای نیترات تجزیه میشوند. این گروه از مواد آلی با روش های هوازی و بی هوازی قابل تجزیه نمی باشند و نیاز به شرایط آنوکسیک دارند. در این شرایط اکسیژن نیترات به عنوان اکسیژن گیرنده عمل می کند و تجزیه انجام می شود.
روش های بی هوازی تصفیه بیولوژیکی فاضلاب تنوع بالایی دارند و برخی از آنها عبارتند از:
- تصفیه فاضلاب به روش UASB
- تصفیه فاضلاب به روش USBF
- تصفیه فاضلاب به روش UAFB
- تصفیه فاضلاب به روش ABR
مزایای تصفیه بیولوژیکی
در بسیاری از تصفیه خانه های بزرگ و کوچک این روش ها کاربرد زیادی دارند. دلیل کاربرد گسترده این روش ها مزایای متعدد آن است که عبارتند از:
- پیاده سازی و اجزای سریع
- عدم نیاز به تجهیزات پیشرفته
- سرعت بالای تجزیه مواد آلی
- عدم نیاز به مواد شیمیایی و کاهش هزینه ها
- عدم تولید ترکیبات مضر جانبی
کاربرد تصفیه بیولوژیکی
از مهم ترین موارد کاربرد روش های بیولوژیکی برای تصفیه فاضلاب می توان به گزینه های زیر اشاره کرد:
- تصفیه فاضلاب صنعتی
- تصفیه فاضلاب ویلا
- تصفیه فاضلاب مجتمع های مسکونی
- تصفیه فاضلاب نساجی
- تصفیه فاضلاب رنگرزی
- تصفیه فاضلاب خوابگاه
- تصفیه فاضلاب هتل
- تصفیه فاضلاب ویلا
- تصفیه فاضلاب کشتارگاه
- تصفیه فاضلاب بیمارستان
- تصفیه فاضلاب دامداری
- تصفیه فاضلاب صنایع غذایی
- تصفیه فاضلاب آشپزخانه و رستوران
اجزای مورد نیاز تصفیه بیولوژیکی فاضلاب
برای پیاده سازی هر یک از روش های تصفیه بیولوژیکی فاضلاب قطعات و اجزای متعددی نیاز است که از مهم ترین آنها می توان به آشغالگیر برای تصفیه فیزیکی اشاره کرد. علاوه براین، سیستم های هوادهی عمقی، سطحی و شناور، پل های لجن روب نیز برای پیاده سازی این روش ها نقش مهمی دارند.
طراحی و ساخت پکیج تصفیه بیولوژیکی فاضلاب
برای پیاده سازی هر یک از این روش ها یا مجموعه ای از آنها در کنار سایر فرآیندها می توانید از پکیج های تصفیه فاضلاب استفاده کنید. صدرامهاب این پکیج ها را بعد از آنالیز دقیق فاضلاب طراحی و با بهترین متریال تولید می کند. در این پکیج ها انواع روش های تصفیه بیولوژیکی پیاده سازی شده و دارای راندمان بالا و تضمین شده هستند.
