تصفیه فاضلاب به روش بیولوژیکی

در فرايند تصفیه فاضلاب به روش بیولوژیکی ، فاضلاب خروجي از واحد ته نشيني اوليه به داخل حوض هوادهي وارد می شود.  در آنجا اكسيژن اتمسفري با آزاد شدن هواي تحت فشار يا به وسيله بلوئر هاي سطحي بـه درون فاضلاب نفوذ مي كند. مواد آلي محلول و غير محلول از جريان فاضلاب حذف شده و به لخته هاي معلقميكروبي كه در حوض ته نشيني قابل حذف هستند، تبديل مي گردند. بدين ترتيب پساب زلالي توليد مي گردد. 

گونه هاي مختلفي از فرايند لجن فعال وجود دارد كه چند مورد آن عبارت از جريان پيستوني، اختلاط كامل، هوادهي مرحله اي، هوادهي گسترده، تثبيت – تماسي و راكتورهاي متوالي ناپيوسته هوازي هستند. اما بهره برداري از همگي از آنها مشابه يكديگر است. تفاوت گونـه هاي مختلف فرايند لجن فعال در ترتيب قرارگيري واحدها و روش ورود هوا و فاضلاب به درون حوض هوادهي است و بـر اساس شرايط خاص اين اصلاحات و تغييرات در آنها ايجاد شده است. براي تصفيه فاضلاب صنايع مواد غذايي و سبزيجات، فرايندهاي لجن فعال مورد استفاده متداول، در شكل بالا نشان داده شده است. 

تصفیه فاضلاب به روش بیولوژیکی لجن فعال در مقياس كامل براي اولين بار در پايان دهه 1970براي تصفيه فاضلاب صنايع فراوري
محصولات سيب زميني در ايالات متحده امريكا بكار رفت. بسياري از كارخانجات فراوري سيب زميني كه سيستم تصفيه بيولوژيكي را براي تصفيه فاضلاب صنعتي به كار گرفته اند، فرايندهاي لجن فعال را انتخاب نموده اند. 

نسبت غذا به ميكروارگانيسم  F:M

در طراحي و استفاده از فرايند لجن فعال به چند جنبه بايستي توجه كرد كه مواردي از آنها شامل سطح زمين موجود، سطح مهارت بهره برداران، وجود محل دفع لجن توليدي و توانايي مالي مي باشند. اولين قدم در طراحي يك سيستم لجن فعال انتخاب ميزان بار گذاري است كه معمولاً بصورت ميزان سوبستراي ورودي به جرم لجن فعال -بر پايه وزن خشك- تعريف مي گردد. اين مقدار عموماً به نسبت غذا به ميكروارگانيسم -نسبت F:M معروف است. اين نسبت بصورت بيان مي گردد. در بهره برداري هاي متعارف محدوده اين نسبت بين 0.2-0.6 است و چنانچه مقادير بالاتر انتخاب و بكار گرفته شود فرايند تمايل به توليد لخته هاي پراكنده يا لجن غير لخته اي دارد. مقادير پايين تر، بدليل تـنفس خودخوري بـه اكسيژن ورودي بيشتري نياز دارند. 

سيستمهاي با نسبتهاي F:M بالاتر از 0.6 گاهي اوقات سيسـتم هاي با بار بالا ناميده مي شوند، در حاليكه آن هايي كه F:Mكمتر از 0.2 دارند به سيستم هاي هوادهي ممتد معروف ند. 

سيستم هاي هوادهي گسترده عليرغم هزينه سرمايه گذاري و بهره برداري بالاتر معمولاً براي فاضلاب هاي با دبي پايين انتخاب مي شوند. اين انتخاب بدليل پايداري، توليد لجن كمتر و نيتريفيكاسيون مطمئن در اين سيستم مي باشد. بدليل رابطه استوكيومتري بين نسبت F:Mو متوسط زمان ماند سلولي-MCRT تصفيه خانه هاي بارگذاري بالا، داراي MCRTكمتر از 4روز هستند. در حاليكه كه سيستم هاي هوادهي ممتد داراي MCRT بالاتر از 13روز خواهند بود. بخاطر نرخ رشد پايين باكتري هاي نيترات ساز كه شديداً تحت تأثير درجه حرارت هستند، اكسيداسيون آمونياك به نيترات –نيتريفيكاسيون– فقط در نسبت هاي F:Mكمتر از 0.1اتفاق خواهد افتاد. همچنين بعضي اوقات چنانچه ميزان بار گذاري نيتروژن در محدوده 0.03-0.08 kgN/kgMLSS.day باشد نيتريفيكاسيون به خوبي انجام خواهد شد.