لجن فعال و انواع فرآیندهای آن
در این مقاله به تشریح انواع فرآیندهای لجن فعال در زمینه تصفیه پسابهای صنعتی و بهداشتی که به شرح زیر می باشند می پردازیم :
لجن فعال اختلاط کامل
لجن فعال اختلاط کامللجن فعال سیستم متعارف plug-flow
لجن فعال سیستم هوادهی با نرخ بالا
لجن فعال سیستم تغذیه مرحله ای
لجن فعال سیستم تثبیت تماسی
لجن فعال فرآیند لجن دوگانه
لجن فعال اکسیژن با درصد خلوص زیاد
لجن فعال Kraus
لجن فعال هوادهی گسترده متعارف
لجن فعال حوضچه اکسیداسیون
لجن فعال Orbal
لجن فعال Biolac
لجن فعال SBR
لجن فعال ICEAS
لجن فعال CAAS
لجن فعال CCAS
1. لجن فعال اختلاط کامل
فرآیند CMAS (Complex-mix activated-sludge) عملکردی است از رژیم جریان در یک راکتور جریان پیوسته با اختلاط کامل. فاضلاب صاف شده ولجن فعال بازیافتی به طور معمول درچندین نقطه درتانک هوادهی با یکدیگر مواجه میشوند. بار آلی در تانک هوادهی ، غلظت MLSS و اکسیژن مورد نیاز در یک شکل در درون تانک موجود میباشند. یکی از مزیت های فرآیند CMAS ، رقیق کردن بارهای شوک دهنده است که در تصفیه پسابهای صنعتی انجام می گیرد. فرآیند CMAS برای انجام، نسبتاً ساده میباشد اما معمولاً به غلظت های کم مواد آلی گرایش دارد که موجب رشد باکتریهای فلامنتوس شده و در نهایت مشکلات زیادی را برای تانک لجن فراهم می آورد.
2. لجن فعال سیستم متعارف plug-flow
در این سیستم فاضلاب صاف شده و لجن فعال بازگشتی وارد بخش جلویی تانک هوادهی می شود وبه وسیله هوای پخش شده یا هواده های مکانیکی با یکدیگر مخلوط می گردند . معمولاً ۳ تا ۵ کانال برای این کار مورد استفاده قرار میگیرند. در طراحی های اولیه هوادهی درطول تانک معمولاً بصورت یکنواخت انجام می شد اما ورودیهای اولیه تانک معمولاً با کمبود اکسیژن مواجه می شدند. در طراحی های مدرن سیستم هوادهی به گونه ای طراحی شده است تامیزان اکسیژن موردنیاز را درطول تانک توسط کم کردن مقادیر هوادهی تنظیم کند و در نتیجه میزان هوادهی در مدخل ورودی و خروجی تانک افزایش می یابد. درطول دوره، هوادهی -جذب- لخته سازی واکسیداسیون مواد الی اتفاق می افتد. جامدات لجن فعال نیز در یک تانک ته نشینی ثانویه مورد جداسازی قرار می گیرند.
3. لجن فعال سیستم هوادهی با نرخ بالا
سیستم هوادهی با نرخ بالا یک فرآیند اصلاح شده است که در آن غلظتهای کم MLSS با بارهای بسیار زیاد BOD ترکیب شده اند. سیستم نرخ بالا به وسیله نسبت زیاد بازیافت لجن ، بار F/M زياد و غلظت نسبتاً کم MLSS تعریف و مشخص شده است. در سیستمهای نرخ بالا غلظت TSS و BOD در خروجی در مقایسه با سیستمهای اختلاط کامل و Plug - Flow متعارف از کیفیت کمتری برخوردار است زیرا با توجه به بار زیاد ورودی به مخزن توجه ودقت زیادتری برای ثابت نگه داشتن عملیات لازم است.اختلاط و هوادهی کافی در این سیستم بسیار مهم است.
4. لجن فعال سیستم تغذیه مرحله ای
این سیستم یک سیستم تعدیل شده فرآیند plug - flow متداول است که در آن پساب صاف شده در ۳ تا ۴ نقطه تغذیه ( تزریق ) در تانک هوادهی به منظور متعادل ساختن نسبت F/M وارد می گردد و بنابراین سقف اکسیژن خواهی سیستم کم میشود. دراینجا معمولاً از۳ کانال موازی ویابیشتر استفاده می گردد. انعطاف پذیری جریان یکی از مهمترین شاخصهای این فرآیند است زیرا تقسیم تغذیه پساب می تواند به منظور تعدیل شرایط عملکرد تغییر داده شود. در کانال اولیه ممکن است غلظت MLSS بین 5000 تا 9000 mg/L باشد. اما در کانال های بعدی به موازات ورود پساب بیشتر ، غلظت MLSS کاهش می یابد. فرآیند تغذیه مرحله ای قابلیت حمل جامدات بیشتری را دارا می باشد. بنابراین نسبت به فرآیند متعارف plug-flow برای یک حجم ثابت به زمان ماند زیادتری نیاز دارد. فرآیند تغذیه مرحله ای همچنین می تواند به روش تثبیت تماسی با تغذیه فقط کانال انتهایی انجام گیرد و جریانهای هوای مرطوب نیز به کانال انتهایی که در آن بار جامدات به زلال ساز ثانویه می تواند به قدر زیادی کاهش یابد از کنار عبور داده شود.
5. لجن فعال سیستم تثبیت تماسی
این سیستم شامل دوتانک یا بخش کاملاً مجزا برای تصفیه فاضلاب و تثبيت لجن فعال میباشد. لجن فعال تثبیت شده با فاضلاب ورودی (خام و یا صاف شده) در یک ناحیه تماسی مخلوط می شود. زمان ماند در ناحیه تماس نسبتاً کوتاه است (30 تا 60 دقیقه) و غلظت MLSS در این ناحیه کمتر از ناحیه تثبیت است. دفع سریع BOD قابل حل، درناحیه تماسی اتفاق می افتد. لجن فعال بازگشتی هوادهی شده و زمان ماند در حدود ۱ تا ۲ ساعت جهت نگهداری SRT به میزان مناسب در تثبیت لجن می باشد به علت غلظت بسیار زیاد MLSS در ناحیه تثبیت، فرآیند تثبیت تماسی به حجم هوادهی بسیار کمتری نسبت به فرآیندهای رایج plug-flow یا اختلاط کامل برای همان مقدار SRT دارد. این فرآیند برای دفع BOD توسعه داده شده و زمان تماس کوتاه ، مقدار تجزیه BOD قابل حل و همچنین اکسیداسیون نیتروژن آمونیاکی را کوتاه می کند.
6. لجن فعال فرآیند لجن دوگانه
فرآیند لجن دوگانه یک سیستم دو لجنی با به کارگیری لجن فعال با نرخ بالا برای دفع BOD تولیدی به وسیله نیتریفیکاسیون در مرحله دوم می باشد که در یک SRT طولانی تر انجام شده است. بخشی از فاضلاب ورودی ممکن است به منظور آماده سازی BOD وجامدات معلق برای فرآیند نیتریفیکاسیون و افزایش لخته سازی و جمع آوری جامدات در زلال ساز ثانویه از پشت مرحله اول عبور داده شود. دلیل اصلی جداسازی مرحله دفع BOD از دفع نیتروژن، تصفیه موادسمی در مرحله اول و درنتیجه محافظت بیشتر از باکتریهای حساس نیتریفیکاسیون کننده می باشند . امروزه با برنامه های بهتر ، پیش تصفیه های صنعتی در محل دفع BOD و نیتریفیکاسیون به صورت معمولی تری در یک فرآیند لجن تک مرحله ای انجام می گیرند
7. لجن فعال اکسیژن با درصد خلوص زیاد
این فرآیند در یک راکتور بسته یک مرحله ای مورد استفاده قرار می گیرد. در این سیستم بطور معمول۳ یا ۴ مرحله اجرا می شود و فاضلاب ورودی، RAS و اکسیژن با درصد خلوص زیاد به مرحله اول اضافه می شوند. گاز فضای بالایی و مایع مخلوط به طور همزمان از مرحله ای به مرحله دیگر جریان می یابند. فشار نسبی اکسیژن در فضای بالایی ممکن است دامنه ای برابر (۶۰-۴۰) درصد مرحله اول و ۲۰ درصد از مرحله آخر داشته باشد . در فشار نسبی بالای اکسیژن مقادیر انتقال اکسیژن بسیار حجیم ممکن است به گونه ای باشد که سیستم های اکسیژن خالص بتوانند غلظت MLSS و بارهای آلی زیادتری نسبت به فرآیندهای متداول دریافت کنند. مقدار اکسیژن اضافی ۲ تا ۳ برابر سیستم های رایج می باشد . وجود تجهیزات تولید اکسیژن در سایت جهت تهیه گاز اکسیژن برای فرآیند لازم است، که آن را به فرآیندی با اختلاط بیشتر نسبت به فرآیندهای لجن فعال متعارف مبدل میکند.توانایی انجام فرآیندنیتریفیکاسیون به فرآیندهای اکسیژن با درصد خلوص بالا که به تجمع دی اکسید کربن در گاز محفظه بالا مربوط است، محدود می شود. این عمل سبب ایجاد pH کم (کمتر از 6.5) در مایع مخلوط می گردد . اگر کنترل بو و VOCموردنظر باشند مزیتهای شاخص برای سیستمهای اکسیژن خالص کاهش فضای موردنیاز ومقادیر بسیار کم off-gas می باشند
8. لجن فعال Kraus
این سیستم نوعی از فرآیند هوادهی مرحله ای است که برای تصفیه پساب های صنعتی که دچار کمبود نیتروژن هستند بکار می رود. هضم کننده لجن آب بعنوان یک منبع غذایی به یک بخش از لجن برگشتی در یک تانک هوادهی جداگانه که به منظور نیتریفیکاسیون طراحی شده است اضافه می شود. در نتیجه مایع مخلوط به سیستم هوادهی اصلی plug-flow اضافه می گردد. در کنار آماده سازی نیتریت بعنوان گیرنده الکترون در بخش محدودیت اکسیژن در دسترس می باشد.
9. لجن فعال هوادهی گسترده متعارف
فرآیند هوادهی گسترده شبیه فرآیند متعارف Plug-flow است جز اینکه این فرآیند در فاز تنفس خود تخریبی از منحنی رشد که بار آلی کم و زمان هوادهی زیادی را می طلبد عمل می کند، بواسطه طولانی بودن SRT (20 تا 30 روز) و زمان ماند هیدرولیکی حدود ۲۴ ساعت. طراحی تجهیزات هوادهی تنها از طریق اختلاط و بدون نیاز به اکسیژن طراحی شده است. فرآیندبطور گسترده ای برای تصفیه خانه های از پیش طراحی شده برای جوامع کوچک استفاده می شود. اگر چه جامدات زیستی دراین فرآیند بخوبی تثبیت شده اند، تثبیت مکمل جامدات زیستی بعنوان مجوزی جهت استفاده های مجدد به صورت مفید ضروریست.
10. لجن فعال حوضچه اکسیداسیون
این حوضچه شامل یک کانال گرد یا بیضوی بوده که به هواده های مکانیکی و تجهیزات اختلاط مجهز شده است. فاضلابی که از صافی عبور داده شده است وارد کانال شده و با لجن فعال بازگشتی ترکیب می شود. شکل تانک و وسایل اختلاط و هوادهی ، جریان یک سویه کانال را تقویت می کنند ، بنابراین انرژی بکار گرفته شده برای هوادهی بمنظور آماده سازی اختلاط در یک سیستم بازمان ماند هیدرولیکی نسبتاً طولانی کاملاً مناسب می باشد. روش هوادهی اختلاط بکار برده شده سرعتی از 0.25 تا 0.3 متر بر ثانیه در کانال ایجاد می کند که برای معلق نگه داشتن محتویات لجن فعال مناسب می باشد. در این سرعت های کانال ، مایع مخلوط در عرض ۱۵ - ۵ دقیقه گردش یک تانک را کامل می کند واندازه جریان کانال به گونه ایست که می تواند جریان فاضلاب ورودی را به وسیله فاکتوری از ۲۰ تا ۳۰ رقیق کند . در نتیجه کنیتیکهای فرآیند، به نتایج حاصل از راکتور اختلاط کامل اما با سیستم plug-flow درامتداد کانال ها نزدیک میشوند. درخلال ترک منطقه هوادهی توسط فاضلاب غلظتDO کاهش یافته و ممکن است دنیتریفیکاسیون رخ دهد. تانکهای ته نشینی ثانویه برای بالابردن راندمان مورد استفاده قرار گرفته اند و در برخی موارد، از رول سازی های بین کانالی مورد استفاده قرار می گیرند.
11. لجن فعال Orbal
فرآیند Orbal گونه ای از حوضچه اکسیداسیون می باشد که در آن از یک سری کانال های مشابه متحد المرکز استفاده می شود. پساب به کانال بزرگتر بیرونی وارد شده و جریانات مخلوط فاضلاب قبل از ورود به زلال کننده داخلی و یا یک محفظه توزیع معمولاً از مرکز این کانالها عبور می کند(حداقل از دو کانال). دیسک های دمنده تعبیه شده بر روی یک شفت افقی معمولاً عمل هوادهی را انجام می دهند. عمق کانال از ۳ تا ۴ متر متفاوت می باشد. این سیستم نرخ هوادهی را در کانال اول محدود می کند، لذا هر دو مرحله نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون در این سیستم اتفاق می افتد.
12. لجن فعال Biolac
Biolac فرآیند مناسبی است که زمان ماند طولانی جامدات را با هوادهی عمقی درحوضچه های خاکی ترکیب می کند. دیفیوزرهای غشایی حباب ریز به زنجیرهای هوادهی شناوری که در عرض تانک توسط هوای آزاد شده از دیفیوزرها در حرکتند متصل شده اند. عمق حوضچه های هوادهی معمولاً (4.6 - 12.4) متر می باشد. فرآیند می تواند برای نیتریفیکاسیون در SRT با دامنه (70-40) روز طراحی شده باشد. نسبتF/M دامنه ای بین (0.1 تا 0.4) درصد دارد و دامنهMLSS نیز بین 1500تا 5000 mg/lit می باشد. نوعی ازفرآیند استاندارد بعنوان موج اکسیداسیون متعادل شده به واکنشهای نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون امکان وقوع می دهد. در این سیستم یک زلال ساز داخلی و یا خارجی می تواند بکار برده شود.
13. لجن فعال SBR
SBR یک نوع سیستم پر و خالی شونده می باشد. این سیستم شامل یک راکتور اختلاط کامل مفرد بوده که در آن کلیه مراحل فرآیند لجن فعال اتفاق می افتد. برای تصفیه فاضلاب شهری با جریان پیوسته حداقل ۲ حوضچه به کار گرفته می شود. به این ترتیب که در حالیکه یکی از حوضچه ها در حال پر شدن است ، حوضچه دیگر در حال انجام واکنش، ته نشینی جامدات و خارج کردن پساب تصفیه شده می باشد. یک سیستم SBR مراحلی ازیک چرخه تصفیه را درروز طی میکند. یک چرخه معمولی ممکن است شامل۳ ساعت پر شدن، ۲ساعت هوادهی، نیم ساعت ته نشینی ونیم ساعت خروج لجن آب باشد. یک مرحله ایده آل همچنین ممکن است دارای انعطاف پذیری در جریانهای زیادباشد. مایع مخلوط در کل چرخه در داخل راکتور باقی می ماند به این ترتیب نیاز به تانکهای ته نشینی ثانویه را بطور جداگانه برطرف می کند. بنابراین تخلیه آهسته لجن آب یاتوسط تخلیه گرهای ثابت ویا شناور و حجم تانک بکار رفته انجام می شود. هوادهی ممکن است توسط جت هواده یا دیفیوزهای حباب درشت با میکسرهای عمقی انجام شود . اختلاط جداگانه انعطاف پذیری عمل را افزایش می دهد و در طول مدت زمان پرشدن برای عملکرد انوکسیک مفید می باشد.معمولاً تخلیه لجن در حین هوادهی انجام می گیرد.
14. لجن فعال ICEAS
این فرآیند که در استرالیا مورد استفاده قرار می گیرد نوع دیگری از سیستم SBR است که برای تصفیه فاضلابهایی با جریان حداکثر500.000 مترمکعب در روز بکار برده میشود. فاضلاب ورودی بطور مداوم در میان چرخه واکنش، ته نشینی و تخلیه همانند SBR تغذیه می شود. ورودی فاضلاب به داخل یک محفظه مانع گذاری شده (ناحیه پیش واکنش) تزریق شده بنابراین جریان مایع مخلوط را درحین عمل ته نشینی و طول دوره تخلیه آشفته نمی سازد. فاضلاب مداوماً از طریق ورودیهای کف تعبیه شده در دیواره موانع به داخل ناحیه اصلی واکنش جائیکه فعالیت های مربوط به حذف BOD و نیتریفیکاسیون اتفاق می افتند وارد می شود. پس از هوادهی و ته نشینی مایع جدا شده توسط یک ماشین دفع کننده اتوماتیک تایمر دار دفع می گردد. دفع لجن نیز در حین این فاز انجام میگیرد.
15. سیستم لجن فعال CAAS
در فرآیند CAAS از ۳ ناحیه بافلدار شده در یک بخش نسبتاً حجیم با نسبتهای ۱:۲:۲۰ و مایع مخلوط بازیافت شده از منطقه ۳ به منطقه ۱ استفاده می شود. در این سیستم نیتریفیکاسیون بواسطه SRT های طولانی بکار برده شده، اتفاق می افتد. بر اساس تحقیقات انجام شده کاهش نیترات در محفظه لجن در دوره های ته نشینی و خارج سازی اتفاق می افتد همانگونه که درمدت زمان هوادهی، بواسطه غلظت کم DO اتفاق می افتد. همانند فرآیند ICEAS فاضلاب ورودی بطور مداوم به سیستم خورانده می شود در حالیکه در همان زمان پساب تصفیه شده از داخل سیستم به یک حوضچه Batch انتقال می یابد.
16. سیستم لجن فعال CCAS
در پروسه CCAS از یک سیستم هوادهی منحصر به فرد استفاده می شود که درآن دمنده های هوا در انتهای یک پل دوار در یک تانک هوادهی دایره ای شکل نصب شده اند. بواسطه حالت دوارپل که تندتر از محتویات تانک هوادهی در گردش است، حبابهای ریزی منحنی وار درپشت پل درحالت حرکت منتشر می شوند. زمانی که هوا قطع می گردد ، حرکت دمنده های هوا انرژی لازم را جهت حفظ حالت تعلیق محتویات داخل تانک تولید می کند. فرآیند با اکسیژن محلول معادل 0.7 تا 1 میلیگرم در لیتر عمل می کند. غلظت پایین DO در محلول و یک SRT طولانی و شرایط انوکسیک، اجازه تبدیل نیتریفیکاسیون به دنیتریفیکاسیون را می دهد. به طور معمول این سیستم با SRT های هوادهی گسترده طراحی شده است.
تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال: نهراب زیست
شرکت نهراب زیست با سابقه چندین ساله در امر تصفیه انواع فاضلاب ها و انجام پروژه های مختلف در این زمینه آماده خدمت رسانی به کارگاه ها و کارخانه های کشور می باشد. جهت دریافت مشاوره بیشتر با کارشناسان شرکت نهراب زیست تماس بگیرید.
