فرایند بی هوازی

نوع فاضلاب و مشخصات آن در ارزيابي و طراحي فرایند بی هوازی مهـم مـي باشـد. مشخـصات ارائـه شده براي فرآيندهاي رشد معلق، لايه لجن، رشد چسبيده و فرآيند بي هـوازي بـا جداسـازي غشايي كاربرد دارد. مشخصات فاضلاب و عوامل مهمي كـه در ارزيـابي فرآينـدهاي بـي هـوازي بـراي تصفيه فاضلاب نياز به توجه دارد. فاضلاب صنایع که در زیر ذکر شده است را می توان توسط فرایند بی هوازی تصفیه مورد بهره برداری قرار داد. 

• تقطير الكل
• شيرابه زمين دفن
•   آبجوسازي
• كاغذ و خمير كاغذ
• داروسازي
• كارخانجات مواد شيميايي
• كشتارگاه و بسته بندي گوشت
• پروسه كردن پنير و شير
• فاضلاب شهري
• نوشيدنيهاي غير الكلي
• پردازش مواد غذايي دريايي و ماهي
• پروسه كردن شكر

در فرآينـدهاي بـي هوازي تصفيه مي شود. فرآيندهاي بي هوازي گزينه اي مناسب بويژه براي فاضلابهايي با قدرت زيـاد و درجه حرارت هاي بالا مي باشد؛ زيرا

• نياز به هوادهي ندارد و در نتيجه در هزينه انرژي صـرفه جـويي مي شود
• حجم كمي از جامدات توليد مي شود. براي مثال، فاضلابهاي حاصل از تقطيـر و پـردازش مواد غذايي داراي غلظت CODحدود 3000-30000 mg/L مي باشد. ساير ملاحظاتي كـه ممكـن است در ارتباط با منابع مختلف فاضلاب بكار برده شود، جريانهاي بالقوه سمي ، تغييرات جريان، غلظت هاي مواد غير آلي و تغيير بارهاي فصلي مي باشد. فرآينـدهاي بـي هـوازي توانـايي پاسـخ سـريع بـه فاضلاب ورودي بعد از دوره هاي طولاني مدت بدون اضافه كردن سوبسترا را دارد. در بعضي از موارد با شرايط آب و هوايي گرمتر، تصفيه بي هوازي نيز براي تصفيه فاضلاب شهري مورد توجـه قـرار گرفتـه است.

تغييـرات زيـاد بارهـاي آلـي و جريـان ورودي مـي توانـد تعـادل بـين تخميركننده هاي اسيدي و متانوژنها را در فرآيندهاي بي هوازي مختل كند. براي سوبـستراي محلـول قابل تجزيه بيولوژيكي سريع مانند مواد قندي و نشاسته، واكنشهاي اسيدي مي تواند در بارهاي زيـاد، خيلي سريع انجام شود و اسيدهاي چرب فرار  VFA و غلظت هيدروژن افزايش و pHكاهش يابـد. غلظتهاي بيشتر هيدروژن مي تواند مانع از تبديل اسيد پروپيونيك و بوتيريك شـود. pH پـايين تـر از فعايت متانوژنها جلوگيري ميكند. متعادل سازي جريان يـا ظرفيـت اضـافي بـراي مقابلـه بـا شـرايط بارگذاري و جريان پيك بايد فراهم شود. 

دما و غلظت فاضلاب بطور زيـادي بـر اقتصادي بودن و امكان انجام تصفيه بي هوازي اثـر مـي گـذارد. درجـه حرارتهـاي راكتـور 25-35 °C معمولاً براي انجام سرعت هاي بهينه واكنش بيولوژيكي و فراهم نمودن تصفيه با ثبات بيـشتر تـرجيح داده مي شود. بطور معمول غلظتهاي CODبيـشتراز 1500-2000 mg/L براي توليـد مقـدار كـافي متان مورد نياز است و فاضلاب بدون منبـع خـارجي سـوخت گـرم مـيشـود. در مقـدار CODبرابـر 1300 mg/Lيا كمتر ممكن است تصفيه هوازي بعنـوان يـك گزينـه تـرجيح داده شـود. تـصفيه بـي هوازي ممكن است در دماهاي كمتر بكار گرفته شود و در دماي 10-20 °C در راكتورهاي رشد معلـق و چسبيده نگهداري شود.

در درجه حرارتهاي پايين تر، واكنش با سـرعت كمتـري انجـام مـي شـود و زمان ماند جامدات طولاني تر، حجمهاي بيشتر راكتور و بارگذاري CODآلـي كمتـر مـورد نيـاز مـي باشد. بعلاوه، تجزيه اسيدهاي چرب فرار بـا زنجيـره طولاني در دماي حدود ، 10-20 °C اغلب از لحاظ سرعت محدود مي شود. در صورتي كـه اسـيدهاي چرب با زنجيره طولاني تجمع پيدا كند ممكن است در راكتور كف ايجاد شود. هنگامي كه زمـان مانـد جامدات بيشتري در سيستم مورد نياز باشد، افت جامدات در راكتور بي هوازي مـي توانـد يـك عمـل محدودكننده مهم باشد. معمولاً راكتورهاي بي هوازي، جامدات لخته شـده كمتـر و جامـدات پراكنـده شده بيشتري نسبت به سيستمهاي هوازي توليـد مـي كننـد كـه غلظـت هـاي TSS خروجـي بـراي  فرآيندهاي رشد معلق در محدوده 100-200 mg/L مي باشد. امكان زمـان مانـد جامـدات و پتانـسيل تصفيه در فاضلابهاي رقيق بوسيله غلظت TSS خروجي محدود شده و باعث ايجـاد عملكـرد ضـعيف تصفيه مي شود و يا بهره برداري راكتور در دماهـاي بـالاتر ضـروري مـي باشـد. بنـابراين روش مـورد استفاده براي حفظ جامدات در راكتور بي هوازي در عملكرد و طراحي كلي فرآيند اهميت دارد. 

تركيب فاضلاب بر حسب نسبتهاي محلول و ذره اي آن بر نوع راكتـور بي هوازي انتخاب شده و طراحي آن اثر مي گذارد. فاضلابهايي با غلظت زياد جامـدات در راكتورهـاي رشد معلق بطور مناسب تري نسبت به راكتورهاي رشد ثابت با جريان روبه بالا يا رو به پـايين تـصفيه شده است. در مواردي كه كه تجزيه بيشتر مواد آلي ذره اي مدنظر باشد و ماننـد تعـادل بـين تخميـر
اسيدي و متانوژنز در تصفيه بي هوازي، هيدروليز جامدات در مرحله محـدود كننـده از لحـاظ سـرعت باشد، مقادير SRTطولاني تري مورد نياز است.