فرآيند رشد ثابت در تصفیه فاضلاب

فرآيند رشد ثابت در تصفیه فاضلاب را مي توان به سه گروه كلي تقسيم كرد که گروه اول شامل فرآيند رشد ثابت غير مـستغرق و گروه دوم شامل فرآيند رشدمعلق با بستر فيلم ثابـت و گروه سوم شامل فرآينـد هـوازي رشـد ثابـت مـستغرق است که تكامـل هـر كـدام از فرآيندها مختص فرآيند خاص خود بوده و شرایط خاصی داشته. در ادامه به توضیح و تشریح هریک از این فرآيند ها پرداخته و موارد لازم را بسط می دهیم.

فرآيند-رشد-ثابت-در-تصفیه-فاضلاب

فرآيند رشد ثابت غير مستغرق

صافيهاي چكنده با بستر سنگي، يك فرآيند ساده، متـداول و با انرژي كم مي باشد كه براي تصفيه ثانويه است که مورد استفاده قرار گرفته است. صـافي چكنده ، يك راكتور بيولوژيكي فيلم ثابت غير مستغرق با استفاده از بـستر پلاسـتيكي يـا سـنگي مـي
باشد كه فاضلاب از بالا بصورت پيوسته توزيع مي شود. تصفيه همزمان با عبور مايع از بـالاي بيـوفيلم ثابت انجام مي شود. مفهوم صافي چكنده با استفاده صافي هـاي تماسـي در انگلـيس  توسعه پيدا كرد. بطور اوليه، آنها حوضچه هاي ضد آب بودند كه بـا سـنگهاي صـخره اي پـر و بصورت چرخه اي بهره برداري مي شد. بستر از بالا با فاضلاب پر و فاضلاب در يك دوره زمـاني كوتـاه با بستر تماس داشت. سپس بستر شستشو داده مي شد و قبل از اينكه چرخه تكـرار شـود، در مرحلـه سكون قرار مي گرفت. يك چرخه معمول 12ساعت زمان نياز داشت (6ساعت براي بهره بـرداري و 6 ساعت براي سكون) محدوديت هاي صافي تماسي شامل احتمال نـسبتاً زيـاد گرفتگـي، دوره سـكون طولاني مورد نياز، افت فشار و بارگذاري مورد استفاده نسبتاً كم است. بدليل مشكلات گرفتگـي، دانـه بندي بزرگتر استفاده شد و اندازه سنگ به 50-100ميلي متر (2-4اينچ) افـزايش يافـت.

در ايالات متحده شروع به جايگزيني بستر پلاستيكي بجاي سـنگ شـد. بـا اسـتفاده از بستر پلاستيكي، كاربرد مقادير بارگذاري بيشتر و صافي هاي مرتفع تـر(همچنـين تحـت عنـوان بـرج هاي بيولوژيكي شناخته مي شود) با سطح زمين كمتر، بهبود بازده فرآينـد و كـاهش گرفتگـي امكـان پذير شد.طرح هاي عملياتي براي تمـاس دهنـده هـاي بيولـوژيكي چرخـان RBC شكل گرفت كه يك فرآيند رشد ثابت متناوب را فراهم مي كرد و بستر در مقايسه بـا پمپـاژ و كـاربرد فاضلاب در بالاي بستر ثابت، در تانك تصفيه فاضلاب مي چرخيد. هر دو فرآيند صافي هاي چكنـده و RBC همانند فرآيندهاي رشد ثابت هوازي براي حذف BOD تنها، حـذف BOD و نيتريفيكاسـيون بصورت تركيبي و براي نيتريفيكاسيون ثالث بعد از تصفيه ثانويه توسط فرآيندهاي رشد ثابت يـا رشـد معلق مورد استفاده مي باشد. مزاياي اصلي ذكر شده براي اين فرآيندهاي رشد ثابـت هـوازي در برابـر فرآيند لجن فعال به صورت زير است:

• انرژي مورد نياز كمتر
•  بهره برداري ساده تر بدون مشكلات مربوط به دفع لجن و كنترل مايع مخلوط موجود
•  عدم وجود مشكلات بالكينگ لجن در زلال سازهاي ثانويه
•  مشخصات بهتر تغليظ لجن
•  نياز كمتر به نگهداري تجهيزات
•  مقاومت بهتر در برابر بارهاي شوك مواد سمي

در مقايسه با فرآيند لجن فعال، اغلب معايب ذكر شده براي صافي هـاي چكنـده ماننـد كيفيـت بـدتر پساب خروجي برحسب غلظت BOD و ، TSSحساسيت بيشتر در دماهاي كمتر، توليد بو و اتفاقات مربوط به كنده شدن جامدات (اسلافينگ) به صورت كنترل نشده، بيشتر مربوط به طراحي زلال سـاز نهايي و فرآيندهاي خاص در مقايسه با توانايي واقعي فرآيند مي باشد.بطـور معمـول، محدوديت هاي واقعي فرآيندها شـامل زیر است :

1. انجـام حـذف بيولـوژيكي فـسفر و نيتـروژن در مقايـسه بـا طرحهاي رشد معلق براي حذف بيولوژيكي مواد مغذي بصورت لجن واحد مشكل مي باشـد
2. پـساب خروجي با كدورت بيشتري نسبت به تصفيه لجن فعال حاصل مي شود. صافي هـاي چكنـده و RBC در فرآيندهاي تركيبي نيز با لجن فعال مورد استفاده مي باشد تا از مزاياي هر دو فرآيند شامل صـرفه جويي در انرژي و كيفيت پساب خروجي استفاده شود.

فرآيندهاي رشد معلق با بستر فيلم ثابت:

قرار دادن مواد بستر در تانك هوادهي فرآيند لجن ، بـه دهه 1340 در فرآيندهاي گريفيت و هايس بر مي گردد. در طرحهـاي حـال حاضـر، بيشتر از بسترهاي مهندسي شامل مواد دانه بندي شده استفاده مي شود كه در تانك هـوادهي همـراه مايع مخلوط بصورت معلق است و يا مواد دانه بندي شده ثابت كه در بخشي از تانك هوادهي علاوه بر  RBC مستغرق قرار دارد. مزاياي ذكر شده براي توسعه اين نـوع از فرآينـد لجـن فعـال بـصورت زيـر است:

• افزايش ظرفيت تصفيه
• ثبات بيشتر فرآيند
• توليد لجن كمتر
• قابليت ته نشيني بيشتر لجن
• كاهش بارگذاري جامدات بر روي زلال ساز ثانويه
• عدم افزايش هزينه هاي نگهداري و بهره برداري

فرآيند رشد ثابت مستغرق:

گـروه جديـدي از فرآيندهاي رشد ثابت هوازي بعنوان راه حلي براي تصفيه بيولوژيكي فاضلاب تحقق يافت. اينها شـامل راكتورهاي بستر سيال و راكتورهاي بستر آكنده با جريان رو به پايين و جريان رو به بالا مي باشند كه زلال ساژ ثانويه استفاده نمي كنند. مزاياي منحصر به فرد آنها شامل فضاي كم و سطح مورد نيازي كه بخشي از سطح مورد نياز براي تصفيه به روش لجـن فعـال اسـت. اگرچـه آنهـا داراي تـراكم بيشتري هستند، هزينه هاي سرمايه گذاري آنها معمولاً نسبت بـه تـصفيه لجـن فعـال بـالاتر اسـت. فرآيندهاي رشد ثابـت مـستغرق، عـلاوه بـر حـذف BOD بـراي نيتريفيكاسـيون و دنيتريفيكاسـيون پيشرفته در ادامه نيتريفيكاسيون رشد ثابت يا معلق نيز مـورد اسـتفاده مـي باشـد. راكتورهـاي بـستر آكنده با جريان روبه بـالا و جريـان رو بـه پـايين، راكتورهـاي بـستر سـيال و RBC مـستغرق بـراي دنيتريفيكاسيون انوكسيك نهايي مورد استفاده هستند. همچنين راكتورهاي بستر آكنده بـا جريـان رو به بالا و صافي هاي چكنده براي دنيتريفيكاسيون انوكسيك اوليه استفاده شده است.