فرآیندهای بیولوژیکی تصفیه فاضلاب

فرآیندهای بیولوژیکی تصفیه فاضلاب ، به دو گـروه رشد معلق و رشد چـسبيده اصـلي تقـسيم می شود که كاربردهـاي متفاوتی در تصفیه آب و فاضلاب دارند. بهره برداري و طراحي موفق فرآيندها كه در جدول زیر بيان شده اسـت، به شناسايي انواع ميكروارگانيسم ها، واكنشهاي خاصي كه آنها انجام مي دهند، عوامل محيطي كـه بـر عملكرد آنها اثر مي گـذارد، نيازهـاي غـذايي و سـينتيك واكـنش آنهـا نيـاز دارد.

ميكروارگانيسم هايي مسئول تصفيه در فرآيندهاي رشد معلق بـا روشـهاي اخـتلاط مناسـب بـصورت معلق در مايع نگهداري مي شوند. بسياري از فرآيندهاي رشد معلق مورد اسـتفاده در تـصفيه فاضـلاب شهري و صنعتي با غلظت اكسيژن محلول زياد (هوازي) بهره برداري مي گردنـد. امـا راكتورهـاي رشـد معلق بي هوازي(بدون حضور اكسيژن) نيز در بعضي از مواقـع مـورد اسـتفاده قـرار مـي گيرنـد ماننـد فاضلابهاي صنعتي با غلظت مواد آلي زياد يا لجن هاي آلي مرسـوم تـرين فرآينـد رشـد معلـق مـورد استفاده براي تصفيه فاضلاب شهري، فرآيند لجن فعال است.

علت نامگـذاري فرآينـد لجـن فعـال، توليد جرم فعالي از ميكروارگانيسم ها است كه قادر به تثبيت مواد زائد تحت شرايط هـوازي اسـت. در تانك هوادهي، زمان تماس براي اختلاط و هوادهي فاضلاب ورودي با سوسپانـسيون ميكروبـي فـراهم مي شود كه معمولاً تحت عنوان جامدات معلق مايع مخلوط MLSS يا جامـدات معلـق فـرار مـايع مخلوط MLVSS ناميده مي شود. تجهيزات مكانيكي براي اخـتلاط و انتقـال اكـسيژن بـه داخـل فرآيند بكار مي رود. سپس مايع مخلوط شده به يك زلال ساز وارد مي شود. سوسپانـسيون ميكروبـي در زلال ساز ته نشين شده و تغليط مي گردد.

بيومس ته نشين شده در فرآیندهای بیولوژیکی تصفیه فاضلاب كه به دليل حضور ميكروارگانيسم هاي فعال بعنوان لجن فعال ناميده مي شـود، به حوض هوادهي برگشت داده مي شود تا تجزيه بيولـوژيكي مـواد آلـي پـساب ورودي را ادامـه دهـد همزمان با وقتي كه فرآيند، بيومس اضافي توليد مي كند و با مواد غير قابل تجزيه بيولـوژيكي موجـود در فاضلاب ورودي در طول زمان جمع شد، بخشي از لجن تغليظ شده بصورت روزانه يـا بـصورت دوره اي حذف مي شود.

اگر جامدات تجمع يافته حذف نشود، سرانجام آنها بـه خروجـي سيـستم وارد مـي شوند. در فرآيند لجن فعال، ذرات فلاك در اندازه 50-200ميكرون تشكيل ميشود كه با تـه نـشيني ثقلي، حذف و مايع نسبتاً زلال بعنوان پساب خروجي تصفيه شده خارج ميشود. در مرحله زلال سازي معمولاً بيش از 99درصد جامدات معلق حذف ميشود. مشخصات و انواع روشهاي تغلـيظ ذرات لختـه اي در فرآیندهای بیولوژیکی تصفیه فاضلاب بر عملكرد و طراحي زلال ساز تاثيرگذار است.

رشد ثابت فرآیندهای بیولوژیکی تصفیه فاضلاب

در مراحل رشد ثابت فرآیندهای بیولوژیکی تصفیه فاضلاب ، ميكروارگانيسم هاي مسئول تجزيـه مـواد آلـي يـا مواد مغذي به مواد بستر ثابت مي چسبد. مواد آلي و مغذي با عبور از جرم سلولي ثابت كه بـه عنـوان بيوفيلم نيز شناخته شده است، حذف مي شود. مواد بستر كه در فرآيند رشد چـسبيده بكـار مـي رود شامل سنگ، شن، فلز(سرباره)، ماسه، چوب صنوبر و انواع مختلف پلاستيك و مواد مصنوعي ديگر مـي باشد. همچنين فرآيندهاي رشد ثابت مي توانند بصورت هوازي يا بي هوازي بهره برداري شـوند. مـواد بستر مي تواند در مايع بصورت كاملاً مستغرق يا غير مستغرق باشد و با هوا يا گاز در بالاي لايـه مـايع بيوفيلم قرار گيرد. صافي چكنده، مرسوم ترين فرآيند رشـد چـسبيده هـوازي مـورد اسـتفاده اسـت و فاضلاب از سطح بالاي محفظه حاوي مواد بستر غير مستغرق توزيع مي شود.

از نظر تاريخي، سنگ بطور متداول تري براي مواد بستر صافي چكنده بـا ارتفـاعي در محـدوده 1.25 – 2  استفاده شده است. بيشتر صافي هاي چكنده جديد در محدوده ارتفاع 5-10متر متغير مي باشند و با مواد بستر پلاستيكي براي چسبيدن فيلم بيولوژيكي پـر شـده اسـت. مـواد بستر پلاستيكي طوري طراحي مي شوند كه تقريباً 90-95درصد حجم ستون خـالي اسـت. اكـسيژن  لازم براي رشد ميكروارگانيسم هاي چسبيده به بيوفيلم با چرخش هوا در فضاي خالي، تهويـه طبيعـي يا دمنده هاي هوا فراهم مي شود.

فاضلاب ورودي از بالاي بستر آكنده توزيع مي شود و بصورت يك لايه مايع غيريكنواخت بـالاي فـيلم بيولوژيكي ثابت جريان مي يابد. جرم سلولي اضافي بصورت دوره اي از لايه ثابت جدا مي شود و بـراي جداسازي جامدات از مايع نياز به زلال سازي مي باشد تا پساب خروجي با غلظت جامدات معلق قابـل قبول ايجاد شود. جامدات در ته زلال ساز جمع و براي پردازش لجن دفعي انتقال داده مي شود.