تصفیه فاضلاب به روشUSBF
روش USBF در تصفیه فاضلاب، یک اصلاح پیشرفته در فرآیند تصفیه آب صنعتی با استفاده از لجن فعال است و یکی از مؤثرترین روش‌های تصفیه بیولوژیکی محسوب می‌شود. در این مقاله، به بررسی فرآیندهای تصفیه فاضلاب به روش USBF، مزایا و کاربردهای این روش پرداخته‌ایم.
همچنین ببینید: انواع روش های تصفیه فاضلاب
فرآیندهای تصفیه فاضلاب به روش USBF
فیلتراسیون بستر لجن با جریان رو به بالا (USBF) شامل فرآیندهای نیتریفیکاسیون، دنیتریفیکاسیون، زلال سازی و تثبیت لجن در یک بیوراکتور فشرده است. این بیوراکتور یکپارچه USBF شامل محفظه‌های بی هوازی و هوازی، و فیلتر/کلاریفایر بستر لجن با جریان رو به بالا است. عملکرد سیستم USBF ساده و به صورت خودکار قابل تنظیم است و به صورت زیر کار می‌کند:
- پساب صنعتی ورودی وارد محفظه بی هوازی بیوراکتور می‌شود و در آنجا با لجن فعال بازیافت شده از پایین فیلتر لجن مخلوط می‌شود. مخلوط مایع (liquor) با همزدن و حرکت به صورت کنترل شده وارد محفظه هوازی بیوراکتور می‌شود.
- پس از هوادهی، مخلوط سلول‌های میکروبی و آب وارد فیلتر لجن در پایین می‌شود. همانطور که در داخل فیلتر به سمت مخزن سرریز پساب در بالا حرکت می‌کند، با افزایش سطح مقطع عرضی فیلتر، سرعت رو به بالا کاهش می‌یابد تا زمانی که لخته‌های (flocs) سلولی ثابت و ساکن شوند و در نتیجه یک محیط فیلتر را تشکیل می‌دهند. همانطور که لخته ها در اثر تماس و تجمع (آگلومره شدن) بزرگ تر و سنگین تر می‌شوند، به پایین فیلتر لجن فرود می‌آیند و پس از آن مجدد به منطقه بی هوازی بازیافت می‌شوند.
- پساب فیلتر شده به داخل مخزن سرریز پساب تصفیه شده سرازیر شده و از سیستم تخلیه می‌شود. بدین ترتیب، درجه بالایی از راندمان فیلتراسیون حاصل می‌شود، زیرا حتی ذرات بسیار ریز با سرعت ته‌نشینی بسیار کم نیز فیلتر می‌شوند.
ترکیبات قابل حذف با USBF
تصفیه فاضلاب به روش USBF یک روش موثر و مقرون به صرفه برای حذف BOD، نیتروژن و فسفر از فاضلاب است. در حقیقت، قلب فناوری USBF، جداکننده آن است که به این فناوری اجازه می‌دهد تا به تصفیه بیولوژیکی عمیق‌تری از آلاینده‌ها، به ویژه COD، BOD، تمام اشکال نیتروژن و همچنین فسفات‌ها دست یابد.
- حذف نیتروژن: نیتروژن ورودی با فرآیندهای نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون حذف می‌شود. همه بیوراکتورهای یکپارچه USBF برای نیتریفیکاسیون کامل آمونیاک به نیترات طراحی شده اند. دنیتریفیکاسیون تک لجنی فناوری USBF از یک منبع کربن درونی برای حفظ نیترات زداها (دنیتریفایرها) استفاده می‌کند. پساب با لجن فعال بازیافتی در محفظه بی هوازی مخلوط می‌شود که منبع کربن مورد نیاز برای دنیتریفیکاسیون را فراهم می‌کند.
- حذف فسفر: فسفر ورودی با جذب بیولوژیکی فسفر که به آن “جذب لوکس” نیز می‌گویند، کاهش می‌یابد. در این فرآیند، سلول‌ها انرژی را به شکل فسفر ذخیره می‌کنند، بیش از حدی که برای بقای خودشان نیاز دارند. بر خلاف بسیاری از روش‌های دیگر زلال‌سازی، فیلتر بستر لجن شرایط اکسیدی را حفظ می‌کند که باعث حفظ فسفر توسط سلول‌ها و حذف بعدی آن با لجن اضافی می‌شود.
مزایای تصفیه فاضلاب به روش USBF
از مزایای تصفیه فاضلاب به روش USBF می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
راندمان بالای تصفیه شامل حذف بیولوژیکی مواد مغذی (BNR)
محفظه بی هوازی داخلی شرایط لازم را برای کاهش ناهمگنی نیترات (دنیتریفیکاسیون) و حذف فسفر با “جذب لوکس” فراهم می‌کند.
بازیابی قلیایی و کنترل باکتری‌های رشته‌ای
فرآیند کلی دنیتریفیکاسیون، کمک می‌کند که بخشی از حالت قلیایی که در حین نیتریفیکاسیون از دست می‌رود، بازیابی شود. همچنین، محفظه بی هوازی به عنوان یک “منطقه انتخابی (selector)” عمل می‌کند که مایع مخلوط را برای بهبود ته‌نشینی و کنترل رشد ارگانیسم‌های رشته‌ای آماده می‌کند.
انعطاف‌پذیری هیدرولیکی
شکل مخروطی یا منشوری فیلتر لجن، انعطاف‌پذیری هیدرولیکی برتری را فراهم می‌کند. هم چنین، با جریان های پیک بالا و نوسانات جریان به صورت خودکار هماهنگ می‌شود؛ هر چه جریان بیشتر باشد، ارتفاع بستر لجن بیشتر می‌شود و ناحیه فیلتراسیون بزرگتر می‌شود.
عدم بو
شرایط هوازی در سراسر بیوراکتور و افزایش عمر لجن، احتمال بوی ناشی از بیوراکتور را از بین می‌برد یا به طور چشمگیری کاهش می‌دهد.
کاهش نیازهای عملیاتی و نگهداری
طراحی فشرده، حداقل مقدار قطعات متحرک، قابلیت ماژولار ساختار و هیدرولیک های تنظیم شونده خودکار منجر به کاهش نیازهای نظارت و هزینه‌های بهره برداری و نگهداری می‌شود.
طراحی ماژولار و انعطاف‌پذیر
قابلیت ماژولار در طراحی به مالکان این امکان را می‌دهد که توسعه دستگاه را مرحله به مرحله انجام دهند و هزینه‌های سرمایه‌گذاری اولیه را کاهش دهند. همچنین، ماهیت ماژولار سیستم تضمین می‌کند که دستگاه‌ها می‌توانند به سرعت در صورت نیاز به افزایش جمعیت گسترش یابند. فیلترهای لجن را می‌توان از مواد مختلفی ساخت و تقریباً در هر مخزن یا راکتور موجود نصب کرد.
کاهش نیازهای فضایی
با توجه به این که فرآیند USBF شامل نیتریفیکاسیون، دنیتریفیکاسیون، زلال‌سازی و تثبیت لجن در یک بیوراکتور فشرده است، اندازه تجهیزات و نیازهای مدیریت مایع را کاهش می‌دهد و در نهایت به اندازه کوچکتر دستگاه منتهی می‌شود.
عدم نیاز به زلال‌سازی اولیه
فناوری USBF نیازی به زلال‌سازی اولیه قبل از تصفیه بیولوژیکی ندارد. تأمین امکانات غربال‌گری کافی و برای دستگاه‌های بزرگتر، یک سیستم حذف شن تمام چیزی است که در بالا‌دست بیوراکتورها مورد نیاز است.
ویژگی‌های بهتر لجن
بار میکروبی کم (دوره عمر لجن ۲۵ تا ۳۰ روز) لجن اضافی کمتری تولید می‌کند که از نظر هوازی تثبیت شده و ساختار لجن و ویژگی‌های آبگیری مکانیکی را بهبود می‌بخشد.
پارامترهای موثر در بهره برداری USBF
راندمان حذف بیولوژیکی نیتروژن و حفظ بستر لجن به شدت به ویژگی‌های فاضلاب، زمان ماند هیدرولیکی، عمر لجن و پارامترهای کنترل فرآیند بستگی دارد.
- اکسیژن محلول DO
- SRT – زمان نگهداری لجن
- قلیاییت و اسیدیته
- MLVSS
- بار هیدرولیکی
کاربرد تصفیه فاضلاب به روش USBF
از کاربردهای تصفیه فاضلاب به روش USBF می‌توان به تصفیه بیولوژیکی فاضلاب خانگی، تصفیه فاضلاب شهری، استفاده در احیای آب، تصفیه فاضلاب صنعتی و بهسازی (بروز کردن) دستگاه‌های موجود اشاره کرد.
همچنین در بعضی از صنایع به منظور صرفه‌جویی در مصرف آب، از تصفیه فاضلاب شهری برای تهیه آب مورد نیاز خود استفاده می‌کنند. در چنین صنایعی سیستم USBF به عنوان پیش تصفیه قبل از فرایند‌های پایین دستی نظیر اسمز معکوس صنعتی قرار می‌گیرد و با کاهش بار آلودگی فاضلاب به افزایش راندمان و عمر مفید ممبران تصفیه آب صنعتی RO کمک می‌کند.
