روش UASB در تصفیه فاضلاب صنعتی

تصفیه فاضلاب صنعتی یک چالش بزرگ برای صنایع مختلف است که نیاز به روش‌های پیشرفته و مؤثر برای حذف آلاینده‌ها و حفظ کیفیت محیط زیست دارند. در این راستا، تصفیه فاضلاب به روش بی هوازی UASB، به عنوان یکی از روش‌های پیشرفته و مورد توجه شناخته شده است. این روش توانایی حذف آلودگی‌های مختلف از پساب صنعتی را با کارایی بالا و مزایای منحصر به فرد دارد. با ما همراه باشید تا با طرز کار این روش، مزایا، معایب و سایر نکات مهم آن آشنا شوید.

همچنین بخوانید: مضرات فاضلاب برای محیط زیست

انواع فرایندهای بی هوازی تصفیه فاضلاب صنعتی

فرایندهای بی‌هوازی تصفیه آب صنعتی روش‌هایی هستند که برای حذف و کاهش آلودگی‌ها و آلاینده‌ها استفاده می‌شوند، بدون اینکه نیاز به هوا و اکسیژن برای فرآیند تصفیه باشد. این فرایندها بر اساس فعالیت میکروارگانیسم‌ها در محیط‌های غیرهوازی صورت می‌گیرند. در زیر به برخی از اصلی‌ترین فرایندهای بی‌هوازی تصفیه فاضلاب صنعتی اشاره شده است:

• فرایند لجن فعال بی‌هوازی (Anaerobic Activated Sludge Process): در این فرایند، فاضلاب صنعتی با بکارگیری باکتری‌ها در یک محیط بی‌هوازی تصفیه می‌شود. این باکتری‌ها در شرایط بدون اکسیژن، متابولیسم خود را انجام می‌دهند و آلاینده‌ها را به دی‌اکسید کربن، متان و لجن تجزیه می‌کنند.
• فرایند فیلتراسیون بی‌هوازی (Anaerobic Filtration): در این فرایند، فاضلاب صنعتی از سیستم فیلتراسیونی عبور می‌کند که شامل لایه‌های مختلفی از خاک، شن و ماسه است.
• فرایند راکتور بی‌هوازی (Anaerobic Reactor): راکتورهای بی‌هوازی، فاضلاب صنعتی را در محیطی بی‌هوازی قرار می‌دهند تا توسط باکتری‌ها تجزیه شوند.
• فرایند تثبیت شده بی‌هوازی (Anaerobic Immobilized Cell Process): در این فرایند، باکتری‌ها و میکروارگانیسم‌ها در محیطی بی‌هوازی به صورت تثبیت شده (ثابت و بدون حرکت) قرار می‌گیرند. این محیط‌ها می‌توانند ساختارهای مشبک، کپسول‌ها یا مواد جامد مثل سنگ‌های پرتوان باشند. فاضلاب صنعتی از این محیط‌ها عبور کرده و آلاینده‌ها توسط باکتری‌ها تجزیه می‌شوند.

همچنین بخوانید: آموزش جامع تصفیه آب صنعتی

در ادامه، روش های بی هوازی تصفیه فاضلاب صنعتی را به‌طور خلاصه مرور می‌کنیم:

1. تصفیه فاضلاب به روش بی هوازی UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket): روش UASB در تصفیه فاضلاب صنعتی، شامل یک راکتور عمودی است که فاضلاب از پایین به بالا در آن جریان دارد. راکتور دارای سه بخش، سنگ بستر در پایین، بخش لجن فعال در وسط و بخش تجمع گاز در بالاست. در بخش لجن فعال آلاینده‌ها تجزیه می‌شوند و باکتری‌ها مواد قابل تجزیه مانند متان را تولید می‌کنند. گاز تولید شده در بخش تجمع گاز، جمع‌آوری و خارج می‌شود. تصفیه فاضلاب به این روش، به دلیل کارایی بالا، مصرف انرژی کمتر و فضای کمتر، مورد توجه قرار می‌گیرد.
2. روش بیوراکتور غشایی بی هوازی AnMBR (Anaerobic Membrane Bioreactor): این روش شامل ترکیبی از فرآیندهای بی‌هوازی و استفاده از بیوراکتور غشایی است. فاضلاب صنعتی به همراه باکتری‌ها در یک راکتور بی‌هوازی قرار می‌گیرد و با استفاده از بیوراکتور غشایی، لجن و آلاینده‌ها را از هم جدا می‌کند.
3. روش EGSB (Expanded Granular Sludge Bed): این فرایند مشابه تصفیه فاضلاب بی هوازی UASB است، اما در آن از لجن‌های متمرکز و غلظت بالا استفاده می‌شود. این لجن‌ها در بخش سنگ بستر راکتور قرار می‌گیرند و فاضلاب صنعتی به صورت افقی از آنها عبور می‌کند.
4. روش IC (Integrated Fixed Film and Contact Process): در این روش، لایه‌های ثابتی از بیوفیلم‌ها در راکتور قرار می‌گیرند. این بیوفیلم‌ها به عنوان زیستگاه باکتری‌ها عمل می‌کنند و با استفاده از این لایه‌ها، آلودگی‌های فاضلاب تجزیه می‌شوند.
5. رآکتور تصفیه بی هوازی UAFB (Upflow Anaerobic Filter Bed): یک راکتور تصفیه بی‌هوازی برای فاضلاب صنعتی است. فاضلاب به صورت جریانی از پایین به بالا از بستر فیلتر که شامل لایه‌های مختلفی از مواد مانند شن، ماسه و سنگ‌های غیرمتراکم است، عبور می کند. باکتری‌ها در سطح لایه‌های فیلتر قرار می‌گیرند و با تماس با فاضلاب، آلاینده‌ها را تجزیه می‌کنند.
6. رآکتور بافل دار بی هوازی ABR (Anaerobic Baffled Reactor): در این راکتور، فاضلاب از طریق بخش‌های بافل جریان می‌یابد و باکتری‌ها و لجن فعال در هر بخش آلاینده‌ها را تجزیه می‌کنند. با وجود ساختار بافل دار و افزایش زمان تماس، روش ABR قابلیت بهبود تجزیه آلاینده‌ها را دارد و مناسب برای فاضلاب صنعتی با غلظت بالا و تغییرات بار زیاد است.
7. رآکتور بی هوازی بستر سیال یا رشد ثابت FBR (Fixed Bed Reactor): در این راکتور، فاضلاب از طریق بستر ثابت جریان می‌یابد و باکتری‌های روی سطح بستر فاضلاب را تجزیه می‌کنند. استفاده از بستر ثابت و باکتری‌های متصل به آن، باعث بهبود کیفیت فاضلاب می شود. روش FBR مناسب برای تصفیه فاضلاب صنعتی با غلظت بالا و آلودگی‌های مختلف است.

همچنین بخوانید: انواع آب شیرین کن صنعتی

طرز کار روش uasb در تصفیه فاضلاب صنعتی

در روش UASB، فاضلاب از پایین به سمت بالا جریان می‌یابد و در یک بستر بی هوازی (بدون حضور اکسیژن) تصفیه می‌شود. تصفیه فاضلاب به روش بی هوازی UASB شامل سه بخش اصلی زیر است:

• بخش سنتز لجن: لجن بی هوازی که شامل باکتری‌ها و میکروارگانیسم‌های بی هوازی است، تولید می‌شود. این لجن سبک، پوششی است که به عنوان زیستگاه برای باکتری‌ها عمل می‌کند.
• بخش راکتور اصلی: در فرآیند تصفیه فاضلاب به روش بی هوازی UASB، در بخش راکتور اصلی، فاضلاب به سمت بالا جریان می‌یابد و با لجن بی هوازی در تماس می‌باشد. باکتری‌ها در بستر راکتور اصلی فاضلاب را تجزیه می‌کنند و آلاینده‌ها را به طور بی هوازی تجزیه می‌کنند. این فرآیند به عنوان تصفیه بی هوازی عمل می‌کند و اکسیژن مورد نیاز برای باکتری‌ها از طریق فاضلاب تأمین می‌شود.
• بخش ته نشینی لجن: در بخش ته نشینی لجن، لجن فعال و آلاینده‌های تجزیه شده به قسمت پایین راکتور رسیده و در آنجا ته نشین می‌شوند. لجن پسماند از راکتور خارج می‌شود و می‌تواند مورد استفاده برای مصارف دیگر قرار گیرد.

از نگاهی دیگر، فرآیند تصفیه بی هوازی فاضلاب از سه بخش تشکیل می‌شود:

• هیدرولیز (Hydrolysis): در مرحله هیدرولیز، مواد آلی پیچیده به واحدهای ساده تر تجزیه می‌شوند.
• اسیدوژنز (Acidogenesis): در اسیدوژنز، واحدهای ساده به اسیدها، الکل‌ها و گازهای متابولیک تبدیل می‌شوند.
• متانوژنز (Methanogenesis): در متانوژنز، اسیدها و الکل‌ها به متان و دی‌اکسید کربن تجزیه می‌شوند.

این سه مرحله در یک رآکتور بی هوازی مانند رآکتور UASB انجام می‌شوند و باعث بهبود عملکرد و کاهش هزینه‌ها و انرژی مصرفی در تصفیه فاضلاب صنعتی می‌شوند.

مزایا و معایب سیستم تصفیه بی هوازی فاضلاب UASB

سیستم تصفیه فاضلاب به روش بی هوازی UASB دارای مزایای زیادی است که در اینجا به بعضی از مهم‌ترین آنها اشاره می‌کنیم:

• کارایی بالا: سیستم UASB به دلیل فعالیت باکتری‌ها در شرایط بی‌هوازی، قدرت تجزیه و تخریب آلاینده‌های آلی را دارد. این سیستم قادر به کاهش آلاینده‌هایی مانند روغن‌ها، چربی‌ها و مواد آلی سنگین است.
• مصرف انرژی کم: چون نیازی به هوازی کردن فاضلاب نیست، پس نیاز به مصرف انرژی برای ایجاد اکسیژن در فرآیند تصفیه را کاهش می‌دهد. این موضوع منجر به کاهش هزینه‌های عملیاتی و انرژی مرتبط با سیستم می‌شود.
• حجم کم: سیستم UASB دارای ساختار ساده و کم حجم است و نیاز به فضای بزرگ ندارد. این امر منجر به کاهش هزینه‌های ساخت، نگهداری و عملیاتی مرتبط با سیستم می‌شود.
• تولید گاز قابل استفاده: در تصفیه فاضلاب به روش بی هوازی UASB، به دلیل فعالیت بی‌هوازی، گازهای قابل استفاده مانند متان تولید می‌شوند. این گازها می‌توانند برای تأمین انرژی در سیستم یا استفاده در سایر فرآیندها مورد استفاده قرار بگیرند.
• مقاومت در برابر تغییرات بار: سیستم UASB به دلیل طراحی مناسب و وجود لجن فعال، مقاومت خوبی در برابر تغییرات بار در فاضلاب صنعتی از جمله تغییرات غلظت و جریان دارد.

تصفیه فاضلاب با UASB  مانند روش‌های دیگر دارای معایبی نیز می باشد. از جمله معایب این سیستم، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• حساسیت به تغییرات در ویژگی‌های فاضلاب: روش UASB حساس به تغییرات در ویژگی‌های فاضلاب است. ممکن است فاضلاب با ویژگی‌های متغیری مانند غلظت آلودگی، pH، دما و غیره باعث تأثیرات نامطلوب بر عملکرد سیستم شود.
• نیاز به پیش‌تصفیه: در برخی موارد، قبل از ورود فاضلاب به راکتور UASB، نیاز به انجام پیش‌تصفیه جهت حذف ذرات جامد و رسوبی بالقوه می باشد. این موضوع نیازمند مراحل و هزینه‌های اضافی است.
• محدودیت در تجزیه برخی آلاینده‌ها: این روش به طور کلی برای تجزیه آلاینده‌های قابل تجزیه بی‌هوازی مناسب است. با این حال، برخی آلاینده‌ها ممکن است در این راکتور به طور کامل تجزیه نشوند یا تجزیه آنها به صورت ناکامل باشد. بنابراین، در برخی موارد، ممکن است به روش‌های تکمیلی یا پسا‌تصفیه نیاز داشته باشد.
• تشکیل رسوب و تنش‌های هیدرولیکی: در صورت عدم مدیریت و کنترل صحیح فاضلاب و لجن درون راکتور، ممکن است رسوبات و تشکیل لایه‌های رسوبی در بستر راکتور رخ دهد که می‌تواند به مشکلاتی نظیر کاهش عملکرد و انسداد خطوط جریان منجر شود. همچنین، تنش‌های هیدرولیکی ناشی از جریان غلظت بالا و ناپایدار ممکن است به عملکرد سیستم آسیب برساند.

کاربرد فرآیند بی هوازی UASB

فرآیند بی‌هوازی UASB در تصفیه فاضلاب صنعتی در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. این فرآیند برای تصفیه فاضلاب صنعتی با غلظت بالا و آلودگی‌های متنوع بسیار مؤثر است. برخی از کاربردهای فرآیند UASB عبارت‌اند از:

1. تصفیه فاضلاب کارخانه‌های لبنی، رستوران‌ها، کارخانه‌های تولید آبمیوه و فرآوری گوشت؛
2. تصفیه فاضلاب صنایع شیمیایی از جمله کارخانه‌های تولید پلاستیک، صنایع رنگ و رزین، صنایع نساجی و صنعت دارویی؛
3. تصفیه فاضلاب صنایع نفت و گاز از جمله کارخانه‌های تولید نفت خام، پالایشگاه‌ها و صنایع پتروشیمی؛
4. تصفیه فاضلاب کارخانه‌های تولید کاغذ و مقوا؛
5. تصفیه فاضلاب صنایع فلزی مانند کارخانه‌های فولاد، آلومینیوم، مس و فولاد ضد زنگ؛