فرآیند تصفیه فاضلاب به روش IFAS

آیا به دنبال ارتقاء عملکرد تصفیه‌خانه بدون افزایش حجم مخازن هستید؟ آیا تصفیه‌خانه شما با نوسانات بار آلی یا نیازهای جدید زیست‌محیطی مواجه است؟ فرآیند (Integrated Fixed-film Activated Sludge) IFAS پاسخی عملی و منعطف به این چالش‌هاست. این روش با ترکیب مزایای لجن فعال و مدیای بیوفیلم، کارایی بالاتری در حذف BOD، نیتروژن و حتی فسفر فراهم می‌کند. در این مقاله، به‌طور کامل با عملکرد، اجزا، مزایا، معایب و کاربردهای این فناوری آشنا می‌شویم.

فرآیند تصفیه فاضلاب به روش IFAS چیست؟

فرآیند IFAS یا “لجن فعال با فیلم ثابت ترکیبی”، یکی از روش‌های پیشرفته تصفیه بیولوژیکی فاضلاب است که برای بهبود عملکرد سیستم‌های لجن فعال (Activated Sludge) طراحی شده است. در این روش، از ترکیب سیستم رشد معلق (Suspended Growth) و رشد چسبیده (Attached Growth) استفاده می‌شود.

در واقع، IFAS یک فناوری هیبریدی است که مدیاهای پلاستیکی با سطح بالا را به حوضچه هوادهی اضافه می‌کند تا میکروارگانیسم‌ها بتوانند علاوه بر لخته‌های لجن معلق، روی این مدیاها نیز رشد کنند. مدیاهای مورد استفاده می‌توانند ثابت (مانند ورقه‌های نساجی یا صفحات پلاستیکی) یا شناور (مشابه مدیاهای به کار رفته در MBBR) باشند. حضور این مدیاها منجر به افزایش غلظت زیست‌توده (Biomass) در نتیجه بهبود راندمان حذف آلاینده‌ها و کاهش حجم مورد نیاز برای تصفیه می‌شود.

سیستم IFAS معمولاً برای ارتقای تصفیه‌خانه‌های لجن فعال موجود یا ساخت تأسیسات جدید با ظرفیت بالاتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

بیشتر بخوانید: تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال

مراحل تصفیه فاضلاب به روش IFAS

فرآیند تصفیه فاضلاب به روش IFAS معمولاً شامل مراحل زیر است:

پیش‌تصفیه (Pre-treatment)

این مرحله شامل آشغال‌گیری، دانه‌گیری، و ته‌نشینی اولیه برای حذف مواد معلق درشت و جلوگیری از گرفتگی تجهیزات پایین‌دست و مدیاها در حوضچه هوادهی IFAS است. غربالگری ریز یا ته‌نشینی اولیه به جلوگیری از تجمع مواد و گیر کردن آن‌ها بر روی مدیا کمک می‌کند.

حوضچه هوادهی IFAS

در این مرحله، هوا به سیستم تزریق می‌شود تا میکروارگانیسم‌ها اکسیژن لازم برای تجزیه مواد آلی را دریافت کنند. هم‌زمان، مدیاهای ثابت یا معلق به حوضچه اضافه می‌شوند که محل رشد باکتری‌های چسبیده هستند. در حالی که، لجن فعال معلق نیز در حوضچه فعالیت دارد.

در فرآیند IFAS، با معرفی حامل‌های بیومس به حوضچه‌های هوادهی، دو جمعیت بیولوژیکی متفاوت به صورت هم‌افزا عمل می‌کنند: مواد جامد معلق (MLSS) عمدتاً بار آلی را تجزیه می‌کنند، و بیوفیلم‌های رشد یافته روی مدیا، جمعیت قوی نیترات‌ساز ایجاد می‌کنند که اکسیداسیون ترکیبات نیتروژنی را امکان‌پذیر می‌سازد. این ترکیب، امکان ایجاد همزمان مناطق هوازی، بی‌هوازی و آنوکسیک در یک مرحله را فراهم می‌کند.

ته‌نشینی ثانویه (Secondary Clarification)

• پساب خروجی از حوضچه هوادهی وارد واحد ته‌نشینی می‌شود تا لجن مازاد جدا شود.
• بخشی از لجن به حوض هوادهی بازگردانده شده و بخش دیگر برای دفع یا تغلیظ هدایت می‌شود.
• یکی از مزایای IFAS این است که به دلیل حفظ بیشتر بیومس در راکتور بر روی مدیا، بارگذاری جامدات در زلال‌ساز کاهش می‌یابد.

گندزدایی و خروج پساب نهایی

پساب تصفیه‌شده قبل از تخلیه به محیط زیست از طریق کلرزنی یا روش‌های دیگر گندزدایی می‌شود.

ویژگی های تصفیه فاضلاب به روش IFAS

روش IFAS دارای ویژگی‌های متمایز کننده‌ای است که آن را به یک گزینه جذاب برای تصفیه فاضلاب تبدیل می‌کند:

• فرآیند کاملاً هیبریدی: ترکیب بیومس معلق و بیوفیلم چسبیده برای بهبود تجزیه بیولوژیکی.
• تراکم بالای زیست‌توده: حضور مدیاهای چسبیده باعث افزایش غلظت زیست‌توده و کاهش حجم مورد نیاز برای تصفیه می‌شود.
• کاهش بارگذاری جامدات در زلال‌ساز: با حفظ بخش زیادی از بیومس روی مدیا، بار ورودی به زلال‌ساز کاهش می‌یابد.
• توسعه ساختار میکروبی متنوع: تشکیل بیوفیلم موجب بهبود مقاومت در برابر بارهای سمی و شوک‌های زیست‌محیطی می‌شود.
• عملکرد پایدار در طیف وسیعی از شرایط: IFAS امکان کار در بازه‌های گسترده MLSS و نسبت F/M را فراهم کرده و برای شرایط نوسانی بار آلی و هیدرولیکی مناسب است.
• همخوانی با طرح‌های سنتی لجن فعال: استفاده از دانش موجود در بهره‌برداری از سیستم‌های لجن فعال بدون نیاز به تخصص پیشرفته جدید.
• بهبود ته‌نشینی لجن: با کاهش مقادیر SVI و افزایش شفافیت پساب، که به کاهش هزینه‌های عملیاتی و بهبود کیفیت بازچرخانی آب کمک می‌کند.
• افزایش کارایی نیترات‌زدایی: به دلیل ایجاد همزمان مناطق هوازی، بی‌هوازی و آنوکسیک و افزایش زمان ماند زیستی.
• بازیابی سریع‌تر نیترات‌سازی: به دلیل حضور جرم بالای نیترات‌سازها روی مدیا.
• افزایش ظرفیت تصفیه: بدون نیاز به افزایش حجم حوضچه‌های موجود.
• مقاومت در برابر شوک‌های آلی و هیدرولیکی: به دلیل وجود بیوفیلم‌های پایدار و جذب نوسانات بار.
• سازگاری با سیستم‌های هوادهی موجود: که به بهینه‌سازی هزینه‌های عملیاتی در بلندمدت کمک می‌کند.
• افزایش پایداری کلی فرآیند: با حفظ عملکرد تصفیه در شرایط متغیر.

کاربرد تصفیه فاضلاب IFAS چیست؟

فرآیند IFAS به دلیل ماهیت هیبریدی خود، برای طیف وسیعی از کاربردهای تصفیه بیولوژیکی فاضلاب مناسب است. کاربردهای اصلی این روش عبارتند از:

• ارتقای تصفیه‌خانه‌های قدیمی: افزایش ظرفیت، بهبود راندمان حذف آلاینده‌ها و مطابقت با استانداردهای جدید زیست‌محیطی.
• کاهش BOD و COD: تصفیه مؤثر فاضلاب‌های شهری و صنعتی با بار آلودگی آلی بالا.
• نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون: حذف آمونیاک و نیتروژن کل بدون نیاز به افزودن مدیای خاص یا سوبسترای اضافی.
• حذف بیولوژیکی فسفر: با استفاده از فرآیندهای متداولی چون A2O یا BardenPho که نیازمند بازیافت لجن فعال هستند. (بر خلاف MBBR که فاقد این ویژگی است.)
• تصفیه فاضلاب شهری در شرایط بارگذاری بالا: مناسب برای مناطقی با رشد جمعیتی سریع یا بار آلودگی متغیر.
• تصفیه فاضلاب صنعتی با نیاز به HRT بالا: بهینه برای فاضلاب‌هایی که به زمان ماند طولانی‌تر برای حذف مؤثر آلاینده‌ها نیاز دارند.
• سیستم‌های بازچرخانی آب (Reuse): ایده‌آل برای پروژه‌های بازیافت آب در مناطق کم‌آب.
• جایگزین MBBR در زمان ماند طولانی: زمانی که بهره‌گیری از فاز معلق (MLSS) برای افزایش کارایی حذف مواد آلی و نیتروژن مورد نظر باشد.

مزایای استفاده از روش IFAS

استفاده از فرآیند IFAS مزایای متعددی نسبت به سیستم‌های لجن فعال سنتی و MBBR دارد:

• افزایش راندمان حذف BOD و نیتروژن: بدون نیاز به افزایش حجم تانک‌های هوادهی، به دلیل ترکیب رشد معلق و چسبیده.
• کاهش بار لجن برگشتی (RAS): به دلیل حفظ بیشتر بیومس روی مدیا و کاهش بار جامدات در زلال‌ساز.
• بهبود بهره‌وری در دماهای پایین: مدیاهای ثابت امکان نیترات‌سازی مؤثرتر در شرایط سرد را فراهم می‌کنند.
• مناسب برای ارتقای سریع تصفیه‌خانه‌های موجود: افزودن مدیا به سیستم‌های لجن فعال موجود باعث افزایش ظرفیت با کمترین تغییرات می‌شود.
• کاهش زمان ماند و صرفه‌جویی در فضای تصفیه: به دلیل افزایش تراکم زیست‌توده و راندمان حجمی بالاتر.
• امکان طراحی مرحله‌ای (Modular Expansion): برای توسعه تدریجی ظرفیت تصفیه.
• بهبود خواص ته‌نشینی لجن: با کاهش مقادیر SVI و افزایش شفافیت پساب نهایی.
• مقاومت بالا در برابر شوک‌های آلی و هیدرولیکی: به کمک تنوع میکروبی و پایداری بیوفیلم.
• انعطاف عملیاتی بالا: امکان عملکرد مؤثر در دامنه وسیع MLSS و نسبت F/M.
• سازگاری با فرآیندهای لجن فعال سنتی: بدون نیاز به یادگیری اصول بهره‌برداری کاملاً جدید.
• کاهش تولید لجن: به دلیل بهره‌وری بهتر در حذف مواد آلی.
• بهبود نیترات‌سازی نسبت به سیستم‌های رشد معلق ساده.

معایب استفاده از روش IFAS

در کنار مزایای فراوان، فرآیند IFAS معایبی نیز دارد که باید مدنظر قرار گیرد:

• هزینه اولیه بالاتر: به دلیل نیاز به خرید، نصب مدیاها و تجهیزات جانبی، هزینه سرمایه‌گذاری اولیه نسبت به سیستم‌های لجن فعال سنتی بیشتر است.
• نیاز به طراحی دقیق هوادهی و افزایش مصرف انرژی: تراکم بالای زیست‌توده باعث افزایش نیاز به اکسیژن می‌شود و ممکن است نیاز به هوادهی و اختلاط مؤثرتر، و در نتیجه مصرف انرژی بالاتر، داشته باشد.
• احتمال گرفتگی مدیا: تجمع لجن یا مواد معلق بر روی مدیا می‌تواند کارایی سیستم را کاهش دهد و نیازمند پیش‌تصفیه مؤثر است.
• نیاز به نگهداری منظم مدیا: رشد بیش از حد بیوفیلم ممکن است نفوذپذیری سوبسترا را کاهش دهد و کارایی سیستم را پایین بیاورد.
• پیچیدگی بیشتر در بهره‌برداری: سیستم‌های IFAS به دلیل طراحی هیبریدی خود نیازمند مدیریت و پایش دقیق‌تر توسط اپراتورهای آموزش‌دیده هستند.
• نیاز به قطعات خاص و در برخی موارد وارداتی: در صورت نیاز به تعویض تجهیزات یا مدیا، ممکن است قطعات به راحتی در بازار محلی موجود نباشد.
• حساسیت به قطع برق: برای حفظ عملکرد پایدار، تأمین برق مداوم و نگهداری سیستم قدرت ضروری است.

سوال متداول درباره فرایند تصفیه فاضلاب به روش IFAS