محقق  :صغری مهری

مدرسه راهنمایی نرجس

در تصفیه فاضلاب برای تبدیل مواد آلی محلول و کلوئیدی به موادی که به آسانی از آب جدا می شود و نیز تبدیل آنها به عناصر ساده تر، از میکروارگانیزمها استفاده می شود. انواع روشهای تصفیه ای که بر این مبنا استوار هستند بطور کلی تصفیه بیولوژیکی نامیده می شوند. اگر چه استفاده از تصفیه بیولوژیکی می تواند

در حدود85 درصد از مواد BOD2 و مواد معلق را حذف کند، اما در این روش حذف مقادیر زیاد نیتروژن، فسفر، فلزات سنگین، مواد آلی غیرقابل تجزیه، باکتریها و ویروسها میسر نیست. برای این منظور از تصفیه پیشرفته استفاده می شود.
    در تصفیه بیولوژیکی شرایط به گونه ای ایجاد می شود که میکروارگانیزم ها بتوانند در آن شرایط بخوبی رشد داشته، با تغذیه از مواد موجود در فاضلاب این مواد را تجزیه، قسمتی را در متابولیسم حیاتی خود مصرف و بقیه را بصورت عناصر ساده تر نظیر آب و دی اکسید کربن در آورند. در این قسمت شرح مختصری از انواع روشهای تصفیه بیولوژیکی فاضلاب ارایه می شود.
    بطور کلی می توان در دو حالت هوازی و بی هوازی فاضلاب را تصفیه کرد. در تصفیه بیولوژیکی هوازی مواد آلی فاضلاب به گاز متان و هیدروژن سولفوره تبدیل می شوند. تنها حسن این روش بهینه بودن رشد میکروارگانیزم ها و در نهایت کم بودن حجم لجن است. بدلیل مشکلات ناشی از بوی نامطبوع و نیز کم بودن راندمان حذفBOD در تصفیه فاضلاب شهری بندرت از این روش استفاده می شود.
    
    
     تصفیه با استفاده از روش رشد معلق
    در این حالت میکروارگانیزمها در تمام حجم مایع(فاضلاب) بصورت معلق قرار دارند. مهمترین روش های این نوع فرایند شامل لجن فعال، لاگون هوادهی و استخرهای تثبیت با سرعت به این شرح است:

  فرآیند لجن فعال
    این فرآیند که اولین بار توسط آردرن و لاکت، در سال1914 در انگلستان بکار گرفته شد، یکی از فرآیندهای مهم در تصفیه بیولوژیکی فاضلاب است. در این فرآیند، میکروارگانیزمها با مواد آلی مخلوط شده، در اثر این عمل میکروارگانیزمها رشد کرده باعث تثبیت مواد آلی می شوند. هنگامی که میکروارگانیزمها در اثر وجود هوای کافی رشد کنند بهم چسبیده و تشکیل لخته هایی از جرم فعال را می دهند که به آن لجن فعال گفته می شود. فاضلاب خروجی از حوض هوادهی به حوضچه نهایی هدایت می شود تا بخشی از میکروارگانیزمها (سلولهای زنده و مرده) و مواد غیرقابل تجزیه در آن بصورت لجن ته نشین شود. بدین ترتیب مقداری از مواد آلی موجود در فاضلاب که در ساخت سلولهای میکروارگانیزم مصرف شده، از فاضلاب جدا می شود. مقداری از آن نیز تبدیل به گاز شده و متصاعد می شود و بقیه چه بصورت آب و چه بصورت موادی که تجزیه نشده و یا ته نشین نشده اند، همراه با فاضلاب خروجی، خارج می شود.
    برای تسریع در تکثیر میکروارگانیزمها در نتیجه تسریع در تجزیه مواد آلی، مقداری از لجن حوضچه ته نشینی نهایی که حاوی مقدار قابل توجهی میکروارگانیزمهای زنده و فعال است دوباره به حوضهای هوادهی برگشت داده می شود تا با فاضلاب ورودی به آن حوضها مخلوط شود.
    اصلی ترین راکتورهایی که در این روش بکار برده می شود، جریان پیستونی، اختلاط کامل و جریان اختیاری(بین جریان پیستونی و اختلاط کامل) است که در این مورد شرح کاملتری داده خواهد شد.
    روشهای لجن فعال، برحسب بار هیدرولیکی و بار آلودگی بر واحد حجم حوضهای هوادهی، زمان ماند هیدرولیکی، زمان اقامت میکروارگانیزمها در سیستم و نحوه هوادهی به انواع مختلفی تقسیم می شود که هر یک دارای کاربردهای خاصی است. مهمترین و معروفترین روشهای لجن فعال که کاربرد گسترده ای در تصفیه فاضلاب دارند عبارتند از:
    روش معمولی و متعارف
    در روش معمولی و متعارف، لجن فعال جریانی از نوع پیستونی بوده و زمان ماند حوض هوادهی معمولاً4 تا8 ساعت است. در این روش از هوادهی با افشانک (Diffused Aeration) و یا هواده های سطح مکانیکی استفاده شود.
    روش هوادهی تدریجی(Tapered Aeration)
    جریان در این روش از نوع پیستونی بوده و زمان ماند حوض مانند روش معمولی است. در این روش هوادهی با استفاده از افشانک صورت می گیرد. افشانکها طوری تنظیم می شود که مقدار هوادهی در ابتدای حوض هوادهی، متناسب با بار آلودگی ورودی، حداکثر بوده و در طول حوض با کاهش بار آلودگی کاهش یافته و در انتهای حوض به حداقل مقدار خود می رسد.
    هوادهی اختلاط کامل
    در این جریان هوا به سرعت با فاضلاب مخلوط می شود و این عمل با جریان مداوم توأم با بهم زدن انجام می گیرد. زمان ماند حوض هوادهی3 تا5 ساعت بوده و هوادهی با استفاده از افشانک و یا هوادهی سطحی انجام
    می پذیرد.
    هوادهی پله ای
    جریان در این نوع هوادهی، بصورت پیستونی بوده و زمان ماند در حدود5-3 ساعت است. هوادهی با استفاده از افشانک انجام می شود. در این روش مقدار هوادهی در حوض ثابت است ولی فاضلاب ورودی از چند نقطه در طول حوض توزیع می شود.
    تثبیت تماسی
    در این روش لجن برگشتی از حوضهای ته نشینی نهایی، ابتدا در یک حوض هوادهی در حدود3 تا6 ساعت هوادهی می شود و سپس به حوض هوادهی اصلی که فاضلاب در آن قرار دارد منتقل می شود. در این روش از خاصیت جذب لجن هوادهی شده برای جداسازی آلودگیهای فاضلاب استفاده می شود. جریان در این سیستم از نوع پیستونی بوده و هوادهی با استفاده از افشانک و هوادهی سطحی انجام می پذیرد.
    هوادهی ممتد (Extended Aeration)
    جریان در این سیستم از نوع اختلاط کامل بوده و زمان ماند حوض هوادهی بین30-24 ساعت است. در این روش می توان از افشانک و هواده های سطحی استفاده کرد.
    فرایند کراس
    در این روش جریان بصورت پیستونی بوده و زمان ماند حوض در حدود4 تا8 ساعت است. از افشانکها برای هوادهی استفاده
    می شود. در این روش مقداری از لجن برگشتی قبل از ورود به حوض های هوادهی مورد هوادهی قرار می گیر

  اکسیژن خالص
    در این روش بجای هوا از اکسیژن خالص استفاده می شود. جریان از نوع اختلاط کامل بوده و از تجهیزات اکسیژن دهی که بطور سری نسبت به هم قرار گرفته اند استفاده می شود.
    انتخاب هر یک از روشهای بالا به شرایط آب و هوای منطقه، مسئله اقتصادی (یعنی هزینه احداث اولیه و نیز هزینه های بهره برداری)، سهولت عملکرد، بازدهی انتقال اکسیژن در فاضلاب و مسائلی از این دست بستگی خواهد داشت.
    
    لاگون هوادهی شونده
    در این روش، میکروارگانیزمها در محفظه ای که در زمین قرار گرفته، بدون هیچگونه برگشت لجن، رشد می کنند. برای تأمین اکسیژن مورد نیاز در این سیستم از هواده های مکانیکی استفاده می شود.
    از آنجایی که زمان ماند دراین لاگونها بالا است،(6-2 روز) ممکن است در آن عمل نیتریفیکاسیون نیز انجام پذیرد. بالا بودن دما و کم بودن بار آلی فاضلاب باعث بیشتر شدن عمل نیتریفیکاسیون در این لاگونها می شود.
    در صورت نبود ته نشین کننده، غلظت مواد جامد معلق در جریان خروجی از این لاگونها بالا می رود.
    اگر چه سیستم راکتور این روش کاملاً در مخلوط طراحی می شود اما عموماً رسوب در نقاط مختلف این لاگونها جمع شده و در حالت استاندارد لازم است که از یک ته نشینی ثانویه استفاده شود.
    
    استخرهای تثبیت
    استخر تثبیت بطور کلی به استخر یا مجموعه استخرهایی اطلاق می شود که به عنوان مرحله یا مراحلی از تصفیه بیولوژیکی فاضلاب بکار برده می شود. استخرهای تثبیت از لحاظ فعل و انفعالات بیولوژیکی به سه دسته استخرهای فاکولتاتیو(اختیاری)، استخرهای هوازی و استخرهای بی هوازی تقسیم می شوند.
    تصفیه با استفاده از روش فیلم چسبنده
    در این روش توده میکروارگانیزمها بصورت فیلمی روی سطح عامل واسطه(از جنس سنگ یا پلاستیک) تشکیل و در اثر عبور فاضلاب از این سطوح مواد آلی با این میکروارگانیزمها تماس پیدا کرده و تثبیت می شوند.
    فیلتر چکنده
    فیلتر چکنده از بستری مناسب(نظیر قلوه سنگ، سربار کوره های ذوب فلز و یا قطعات پلاستیکی) تشکیل شده است. فاضلاب توسط دستگاه توزیع کننده طوری روی سطح آن توزیع می شود که با تمام قسمتهای بستر تماس حاصل کند. فاضلاب در مسیر خود سطح جانبی بستر را خیس کرده و به تدریج فیلم نازکی از میکروارگانیزم ها روی سطح بستر تشکیل می شود که بطور منقطع یا متناوب با فاضلاب و هوا در تماس است. نظر به اینکه با هر بار عبور فاضلاب از بستر فیلتر چکنده فقط قسمتی از آلودگی آن جدا می شود، لذا کارشناسان برای تأمین راندمان بیشتر مقداری از فاضلاب خروجی از بستر را برگشت داده و با فاضلاب ورودی به بستر مخلوط می کنند.
    صفحات بیولوژیکی دوار
    صفحات بیولوژیکی دوار از چند صفحه دایره ای شکل نازک که به فاصله کمی از هم قرار دارند و برروی یک محور افقی قرار گرفته اند تشکیل شده و مجموعاً در حوضچه مخصوصی که فاضلاب در آن جریان دارد نصب می شوند. در این سیستم40 درصد سطح صفحات در داخل فاضلاب و60 درصد دیگر در بیرون فاضلاب قرار دارند و با حرکت موازی و ملایم این صفحات حول محور هر قسمت از صفحات به تناوب داخل فاضلاب شده و از آن خارج می شود. بدین ترتیب شریطی نظیر فیلتر چکنده برای رشد میکروارگانیزمها ایجاد می شود.
    سیستم ترکیبی رشد معلق و فیلم چسبنده
    در این سیستم از یک فیلتر چکنده با عمق12-9 متر استفاده می شود. این فیلترها می توانند بصورت مکعبی یا استوانه ای ساخته شوند، معمولاً بستر آنها پلاستیکی است و در انتهای بستر عمل هوادهی نیز انجام می گیرد. در این سیستم جریان خروجی از فیلتر صاف شده و قسمتی از لجن به سیستم برگردانده می شود. این سیستم با نوع معمولی فیلتر چکنده تفاوت دارد چرا که اغلب میکروارگانیزمها مانند سیستم لجن فعال به صورت معلق رشد می کنند.
     ?