فرآیند تصفیه بیولوژیکی فاضلاب

فرآیند تصفیه بیولوژیکی فاضلاب در پی مجموعه ای از واکنش های شیمیایی اتفاق می افتد. در این فرآیند ، فاضلاب با آلایندگی بالا به فاضلابی با کیفیت مناسب جهت دفع در طبیعت تبدیل می گردد. شاخص های مهم در کیفیت فاضلاب که در فرآیند تصفیه بیولوژیکی فاضلاب تاثیر می گذارند عبارتند از : پی اچ (PH) ، مواد جامد معلق (TSS) ، اکسیژن خواهی بیولوژیکی 5 روزه (BOD5) ، اکسیژن خواهی شیمیایی(COD) ، فسفر کل(TP) و نیتروژن کل (TN). فرآیند های بیولوژیکی تابع میکروارگانیزم ها می باشند. بدین معنی که بایستی شرایط مطلوب از جمله پی اچ مناسب و دما و مواد سمی و اکسیژن محلول مناسب  فراهم گردد تا بتوانند مواد آلی فاضلاب را تجزیه نمایند.

هر فرآیند فرآیند تصفیه  شیمیایی و بیولوژیکی فاضلاب تابع زمان است. در واکنش های به هم پیوسته شکل بالا ، یکی از واکنش ها به عنوان کندترین واکنش ، سرعت کل فرآیند را مشخص می کند. در همه مواردی که به اندازه کافی شرایط مغشوش  است و انتقال اکسیژن به سلول تابع محدودیتی نمی باشد ، مرحله تعیین کننده سرعت در غشای سلولی  یا مستقیما در داخل سلول می باشد و یا اینکه یک واکنش آنزیمی است.

وظیفه اکسیژن(تحت شرایط هوازی) این است که انرژی پتانسیل موجود  در ساختار هیدروژن از طریق ترکیب دو عنصر مزبور که حاصل آن آب می باشد ، در اختیار باکتری ها قرار گیرد. در صورتیکه اکسیژن موجود نباشد ، باید مواد آلی با یکدیگر واکنش انجام دهند که در نتیجه، انرژی حاصل به میزان قابل توجهی کمتر می باشد.

فرآیند های تصفیه بیولوژیکی فاضلاب

متعارف ترین روش تصفیه بیولوژیکی فاضلاب روش لجن فعال ، روش SBR و روش های بی هوازی می باشد. در اینجا به صورت خلاصه فرآیند های پیشرفته تصفیه بیولوژیکی همراه با حذف بیولوژیی فسفر و نیتروژن مرور می گردد.

فرآیند نهر اکسیداسیون

با توجه به طراحي هوادهي و طول كانال نهر اكسيداسيون ، مناطق دنيتريفيكاسـيون انوكسيك را مي توان در نهراكسيداسيون براي حذف بيولوژيكي نيتروژن در يك تانك منفرد ايجاد كرد. يك منطقه هوازي بعد از هواده وجود دارد و وقتي جريان مايع مخلوط به سمت پايين ، از محل هواده دور مي شود ، غلظت اكسيژن محلول بدليل جذب شدن توسط جرم سلولي كاهش مي يابد. در نقطه اي كه اكسيژن محلول كاهش يافته است ، منطقه انوكسيك در نهر اكسيداسيون بوجود مي آيد و نيترات براي فعاليت
تنفس خود تخريبي در مايع مخلوط استفاده مي شود. بيشتر BODقابل تجزيه سريع ، ابتدا در منطقه هوازي مـصرف مي شود. بدليل حجم زياد تانك و SRTطولاني مورد استفاده در فرآيند نهر اكسيداسيون، ظرفيت كافي براي تركيب مناطق نيتريفيكاسيون و دنيتريفيكاسيون وجود دارد. هرچند كنترل اكسيژن محلول براي نگهداري يك منطقه انوكسيك در حذف زياد نيتروژن لازم است. 

فرآيند دو مرحله اي (لجن دوگانه) با منبع كربن خارجي

طراحي انوكسيك نهايي با اضافه كردن يك منبع خارجي كربن مي باشد كه معمولاً متانول است. منطقه انوكسيك لجن فعال    (1-31 ساعت) مخلوط مي شود و در زمان ماند كوتاهي (كمتر از 30دقيقه) براي حذف حباب هاي گاز نيتروژن موجود در لخته، هوادهي مي شود تا از اين طريق ، شرايط هوازي را براي بهبود جداسازي جامدات از مايع مخلوط در تانك زلال ساز فراهم كند. معمولاً متانول بعنوان سوبسترا استفاده مي شود.زيرا نسبت به سوبستراهاي ديگر از نظر هزينه بازاي هر واحد حذف نيترات براي دنيتريفيكاسيون ، موثرتر مي باشد. قيمت متانول از نظر هزينه خالص ممكن است نسبت بـه گلوكز يا استات گرانتر باشد. اما بطور كلي متانول ، بدليل بازده نسبتا كمتر جرم سـلولي ، ارزانتر اسـت. بازده كمتر به اين معنا است كه بخش بيشتري از متانول اكسيد مي شود و باعث مي شـود نسبت بيشتري نيترات به ازاي هر گرم سوبسترا مصرف شود. نسبت متوسط متانول به حذف نيتروژن 3-4گرم است كه  به مقدار اكسيژن محلول در فاضلاب ورودي و SRTسيـستم انوكـسيك بـستگي دارد. در طراحي با SRTطولاني تر ، مقدار بيشتري جرم سلولي با تنفس خود تخريبي ، اكسيد و از اين طريق ، نيترات مصرف مي شود.

بنابراين نسبت متانول ورودي به نيترات كمتر مي شود. استفاده از متانول نياز به مراقبتهاي كنترلي و ذخيره اي ويژه دارد. زيرا متانول ماده اي قابل اشتعال است. بدليل آتش زا بودن متانول ، مواد آلي ديگري مانند استات مورد توجه قرار گرفته است. راكتورهـاي دنيتريفيكاسـيون رشـد چسبيده با اضافه كردن متانول نيز براي حذف نيتروژن بروش انوكسيك نهايي استفاده شده است.