تصفیه بی هوازی فاضلاب معمولاً برای تصفیه فاضلاب با غلظت بالا انجام میشود. تاریخچه به کارگیری راکتورهای بیهوازی به قرن 19 برمیگردد، زمانی که موراس و کمرون یک استاونجر(پالایی کننده فلزات) و سپتیک تانک را توسعه دادند تا از میزان جامدات در سیستم فاضلاب بکاهند.
لجن بیهوازی حاوی گروههای مختلف میکروارگانیسم ها است که با عملکرد توأمان آنها، در نهایت از طریق هیدرولیز و اسیدی سازی، مواد آلی به بیوگاز تبدیل میشوند. بیوگاز به طور معمول شامل 70٪ متان (CH4) و 30٪ دی اکسید کربن (CO2) و مقادیر باقی مانده از گازهای دیگر (H2 وH2S) است. متان میتواند به عنوان یک منبع انرژی مورد استفاده قرار گیرد. راکتورهای بیهوازی میتوانند به روشهای مختلفی اجرا شوند و در طول سه دهخ گسترش فراوانی یافتند. رآکتور بیهوازی تماسی(ACP) و فیلترهای بیهوازی جریانی(UAF، UASB،FB و EGSB) از جمله این راکتورهای بیهوازی هستند.
رآکتور تماسی (ACP)با یک سیستم لجن فعال معمولی تحت شرایط بی هوازی قابل مقایسه است. لجن با فاضلاب در راکتور مخلوط میشود و سپس در مخزن رسوب دهی جدا میشود و به راکتور باز میگردد.
در راکتور جریانی بی هوازی(UAF) ورودی از پایین راکتور عمودی وارد میشود. لجن در رآکتور عمدتاً به شکل دانهای است و یک پوشش در رآکتور تشکیل می دهد که اغلب دانه های لجن فشرده در پایین و دانه های سبک تر و فلوکههای لجن سنگین بالای آن قرار میگیرند. فولوکههای لجن بسیار سبک با جریان رو به بالا خارج میشود، البته امکان جمعآوری آن در مخزن رسوب گیری وجود دارد. بیوگاز در بالای رآکتور جمعآوری و دفع می شود و از آب خالص شده و لجن جدا میشود. ماندن لجن در UAF بر اساس چسبیدن بیوفیلم به مواد حامل جامد است. رسوب و گیرافتادن ذرات لجن بین درزهای مواد پرکن موجب تشکیل لختههای لجن نهنشینی خوب و مناسب میشود.
راکتورهای بی هوازی جریانی بستر لجن فعال(UASB)
راکتورهای بی هوازی جریانی بستر لجن فعال(UASB) از اوایل دهه هفتاد در کشور هلند توسعه یافت. تقریبا 90% از راکتورهای بیهوازی جدیدی که نصب میشود از این نوع است. در این سیستم مشابه با UAF لجن به سمت بالا در راکتور حرکت میکند و برعکس سیستم UAF مواد پرکن در راکتور حضور ندارند. نگهداری لجن در این راکتور بر پایه تشکیل آسان لخته از لجن تهنشینی هست(گرانول یا فولوکه)و به وسیله سیستم جداسازی داخلی گاز-مایع-جامد(GLSS Device) تشکیل میشود.
سیستمهای بیهوازی گسترده (EGSB)
EGSB از لجن گرانولی استفاده میکندکه به وسیله خواص تهنشینی و متانوژی مناسب ایجاد میشود. وقتی نرخ بارگذاری لجن بالایی استفاده شود افزایش توانایی تهنشینی باعث میگردد بیوگاز کمتری در لخته گیر بیفتد. این سیستم مانند UASB انواعی از راکتور جریانی هست. تفاوت اصلی بین این دو، افزایش گردش لجن در EGSB است که به همراه دانههای لجنی بزرگتر، بار بیشتری را میتوان در EGSB ( 30-15 کیلوگرم COD در مترمکعب در روز) لود نمود.
راکتور بستر سیالی(UAFB)
راکتور بیهوازی رشد ثابت با بسترسيال (UAFB) از نظر طرح فيزيكي مشابه راكتور بستر گسترده با جریان روبه بالا میباشد. اندازه دانهبندی بستر مشابه راكتور با بستر گسترده است؛ برگشت پساب خروجي براي فراهم كردن سرعت كافي روبه بالا مورداستفاده قرار میگیرد. از فرآیندهای UAFB بيهوازي براي تصفيه جریانهای مواد زائد صنعتي خطرناک مورداستفاده قرارگرفته است. فرایند UAFB بر پایه چسبیدن تصادفی باکتری به ذرات حامل در حال حرکت است. ایت ذرات از جنس های شن ریز، بازالت، سنگ خارا و پلاستیک میباشند.
راكتوربافل دار بي هوازی(ABR)
یکی دیگر از روشهای بیهوازی تصفیه فاضلاب استفاده از راکتورهای بیهوازی بافل دار میباشد. از مهمترین ویژگی این روش سرعتبالای تصفیه آن است.
به دلیل ویژگیهای هیدرولیکی خاص این نوع راکتور، زمانماند جامدات در راکتور (SRT) بیشتر از زمانماند هیدرولیکی (HRT) آن است بهعبارتدیگر ویژگی خاص هیدرولیکی سامانه باعث جداسازی زمانماند هیدرولیکی و زمانماند جامدات شده و به این طریق تصفیه مناسب فاضلاب در زمانماند کمحاصل میگردد.
روش تصفیه بدین ترتیب است که آن فاضلاب با عبور از میان تعدادی اتاقک بهصورت پایینرونده و بالارونده، تصفیه میگردد. هر اتاقک از دو بخش پایینرونده و بالارونده تشکیلشده که معمولاً حجم و عرض بخش بالارونده 3 برابر بخش پایینرونده منظور میگردد.
به دلیل تقسیم این راکتور به اتاقکهای مجزا، سامانه توانایی زیادی در مقابله با شوکهای آلی و هیدرولیکی دارد و میتوان گفت حساسیت این سیستم به تغییرات بسیار کمتر از دیگر دستگاههای بیهوازی مشابه است..
راکتور غشایی بی هوازی(AMBR)
یکی از جدیدترین نوع راکتورهای بی هوازی میباشد. در این نوع از غشا برای جداسازی لجن و آب استفاده میشود. تا به امروز تعداد محدودی از این سیستم ساخته شده است. مرحله خالصسازی اضافی اغلب بعد از تصفیه بیهوازی بهمنظور حذف کسرهای باقی مانده از COD و مواد مغذی نیتروژن و فسفات به کار میرود؛ در بیشتر موارد از تصفیه هوازی برای این کار استفاده میگردد.
مزایا و معایب تصفیه فاضلاب بیهوازی:
مزایا:
آلاینده های آلی به بیوگاز با ارزش انرژی بالا تبدیل میشوند. از بیوگاز میتوان استفادههای متعدد نمود. برای مثال، می توان، انرژی مورد نیاز سیستم تصفیه آب را به طور کامل یا جزیی تامین نمود.
بارگذاری حجمي (بار COD در مترمکعب حجم فعال در روز) در راكتور بي هوازي معمولاً 5 تا 10 برابر بيشتر از تصفيه فاضلاب هوازي است.
رشد لجن در یک راکتور بی هوازی 4 تا 5 برابر کمتر از یک سیستم هوازی است.
در مواقعی که لجن بی هوازی تغذیه نشود، سیستم به حالت خاموشی آماده به کار قرار خواهد گرفت. یعنی دوره های طولانیتری را می تواند بدون غذا و با حداقل مرگ و میر لجن سپری کند. این سیستم تقریباً بلافاصله پس از شروع مجدد فعال خواهد شد.
معایب:
- تجزیه ناقص ترکیبات آلی: نیاز به پس تصفیه به عنوان مثال، بهکارگیری تصفیه هوازی؛
- حذف ناقص مواد مغذی: پستصفیه هوازی برای حذف مواد مغذی ضروری است؛
بیشترین کارآیی تصفیه در محدوده مزوفیلی (30 تا 37 درجه سانتیگراد) است؛ در نتیجه جریان ورودی در اغلب موارد باید حرارت داده شود.
- قدرت کمتر سیستم به دلیل سمیت و بازدارندگی؛
- مشکل بو
کاربرد
تصفیه بی هوازی در بخشهای مختلف اجرا میشود. در بخش غذا، این تکنیک برای کاهش هزینه های بالای تصفیه هوازی با تجزیه جزیی بار آلی و تبدیل آن به بیوگاز به کار میرود.
فرآیندهای بی هوازی به طور متناوب برای تخمیر لجن هوازی و جریان پسآب آلی استفاده می شود.
شرایط کارکرد
در ابتدای تصفیه بیهوازی اغلب یک مخزن برای بافر کردن وجود دارد. زمان نگهداری در مخزن، معمولاً دو روز است. اسیدی شدن تا pH 5/5 یا 6 همراه با هیدرولیز مواد معلق اتفاق میافتد.
راکتورهای بی هوازی معمولاً زمانی برای تصفیه فاضلاب استفاده می شود که فاضلاب مطابق با شرایط زیر است:
- غلظت COD از متوسط تا بالا
- دمای حدود 20 درجه سانتیگراد.
- غلظت نمک کم تا متوسط
- غلظت سولفات پایین (نسبت غلظت COD به غلظت سولفات کمتر از 10 باشد)
- غلظت کم چربی ها / روغن ها
- عدم وجود ترکیبات سمی
- جریان خروجی از تصفیه بی هوازی معمولاً شرایط تخلیه قابل قبول ندارد و نیاز به مرحله تصفیه اضافی دارد.
کارایی و سودمندی
راکتور بیهوازی میتواند برای از بین بردن پارامترهای زیر استفاده شود:
:COD به طور متوسط، رآکتور 80 تا 90 درصد COD ورودی را حذف میکند؛
N : مقدار 13 گرم نیتروژن در ازای حذف 1000 گرم COD حذف میشود؛
P: مقدار 3 گرم فسفر در ازای حذف 1000 گرم COD حذف میشود؛
حدوداً 0.4-0.35 نرمال مترمکعب بیوگاز به ازای حذف یک کیلوگرم COD تولید میشود. ارزش کالریک آن 20 تا 30 مگاژول / مترمکعب است.
پیچیدگی
با وجود فرآیندهای بیولوژیکی در راکتور بی هوازی، این یک سیستم نسبتاً ساده است و از لحاظ پیچیدگی، قابل مقایسه با سیستم تصفیه آب هوازی متداول است.
برای اطلاعات بیشتر بر لینک زیر کلیک کنید:
Wastewater_Treatment.