فرآیند لجن فعال

فرآیند لجن فعال چیست ؟

فرآیند لجن فعال نوعی فرآیند تصفیه بیولوژیکی فاضلاب برای تصفیه فاضلاب شهری یا تصفیه فاضلاب صنعتی با استفاده از هوادهی و یک لخته بیولوژیکی متشکل از باکتری ها و تک یاخته ها می باشد. از هوا (یا اکسیژن) و میکروارگانیسم ها برای اکسیداسیون بیولوژیکی آلاینده های آلی استفاده می کند و یک پسماند لجن (یا لخته) حاوی مواد اکسید شده تولید می کند.

فرآیند لجن فعال برای حذف آلودگی کربنی با یک مخزن هوادهی شروع می شود که در آن هوا (یا اکسیژن) به فاضلاب تزریق می شود. به دنبال آن یک مخزن ته نشینی ایجاد می شود تا به لخته های بیولوژیکی (بستر لجن ) اجازه ته نشینی داده شود، بنابراین لجن بیولوژیکی از آب تصفیه شده شفاف جدا می شود.

بخشی از پسماند لجن به مخزن هوادهی بازیافت می شود و لجن زباله باقی مانده برای تصفیه بیشتر و دفع نهایی حذف می شود.

روش های هوادهی شامل هوادهی پخشیده ، هواده های سطحی (مخروط) یا به ندرت، هوادهی با اکسیژن خالص است. در این فرایند، حجیم شدن لجن ممکن است رخ دهد که ته نشین شدن لجن فعال را دشوار می کند و غالباً تأثیر نامطلوبی بر کیفیت پساب نهایی دارد.

برطرف کردن این مشکل و مدیریت کارخانه برای جلوگیری از گسترش آن، نیاز به مدیریت ماهر دارد و ممکن است به کارکنان تمام وقت کارخانه نیاز داشته باشد تا امکان اقدامات فوری فراهم شود.

یک پیشرفت جدید در فرآیند لجن فعال، فرآیند Nereda است که یک لجن دانه ای  تولید می کند که به خوبی ته نشین می شود. شکل پایین، تصویر یک مخزن لجن فعال در کارخانه تصفیه فاضلاب شهری در کشور انگلیس را نشان می دهد. حباب های سفید رنگ هوای منتشر شده از سیستم هوادهی می باشد.

هدف از فرآیند لجن فعال :

فرآیند لجن فعال یک فرآیند بیولوژیکی است که برای اکسید کردن مواد بیولوژیکی کربنی، اکسید کردن مواد نیتروژن دار (عمدتا آمونیوم و نیتروژن) در مواد بیولوژیکی و حذف موادی همچون نیتروژن و فسفر استفاده می شود.

شرح فرایند لجن فعال

این فرآیند از میکروارگانیسم‌های هوازی بهره می‌برد که می‌توانند مواد آلی موجود در فاضلاب را هضم کنند و با لخته‌سازی ذرات ریز را در حین انجام این کار به هم بچسبانند.

بنابراین مایعی تولید می کند که نسبتاً عاری از مواد جامد معلق و مواد آلی و ذرات لخته شده است که به راحتی ته نشین می شوند و می توانند حذف شوند.

ترتیب کلی فرآیند لجن فعال برای حذف آلودگی کربنی شامل موارد زیر است:

• مخزن هوادهی که در آن هوا (یا اکسیژن) در مایع مخلوط تزریق می شود.
• مخزن ته نشینی (معمولاً به عنوان “کلاریفایر نهایی” یا “مخزن ته نشینی ثانویه” نامیده می شود) تا به لخته های بیولوژیکی (بستر لجن) اجازه ته نشینی داده شود، بنابراین لجن بیولوژیکی از آب تصفیه شده شفاف جدا می شود.

تصفیه مواد نیتروژن دار یا فسفر دار شامل افزودن یک محفظه بدون اکسیژن در داخل مخزن هوادهی به منظور انجام فرآیند نیتریفیکاسیون -دنیتریفیکاسیون  کارآمدتر است.

ابتدا آمونیاک به نیتریت اکسید می شود و سپس در شرایط هوازی (محفظه هوادهی) به نیترات تبدیل می شود. سپس باکتری های اختیاری نیترات را در شرایط بدون اکسیژن به گاز نیتروژن کاهش می دهند (بخش بی هوازی).

علاوه بر این، ارگانیسم های مورد استفاده برای جذب فسفر در شرایط بدون اکسیژن کارآمدتر هستند. این میکروارگانیسم ها مقادیر زیادی فسفات را در سلول های خود انباشته می کنند و در کلاریفایر ثانویه مستقر می شوند یا به عنوان زباله لجن فعال (WAS) حذف می شوند.

بازده PAOs (ارگانیسم های تجمع کننده پلی فسفات) در شرایط هوازی بین 70 تا 80 درصد کاهش می یابد.

اگرچه فسفر را می توان قبل از مخزن هوادهی با رسوب شیمیایی (افزودن یون های فلزی مانند: کلسیم، آلومینیوم یا آهن) حذف کرد، حذف بیولوژیکی فسفر به دلیل صرفه جویی در مواد شیمیایی اقتصادی تر است.

• بایوراکتور و کلاریفایر نهایی

این فرآیند شامل وارد شدن هوا یا اکسیژن به مخلوطی از فاضلاب پیش تصفیه شده اولیه یا فاضلاب صنعتی همراه با ارگانیسم ها برای ایجاد یک لخته بیولوژیکی است که محتوای آلی فاضلاب را کاهش می دهد.

این ماده که در لجن سالم یک لخته قهوه‌ای است، عمدتاً از باکتری‌های ساپرتروفیک تشکیل شده است، اما همچنین دارای یک جزء مهم فلور تک یاخته‌ای است که عمدتاً از آمیب، اسپیروتریکس، پریتریش شامل ورتیسلا و طیفی از دیگر گونه‌های پالیده خوار تشکیل شده است.

سایر اجزای مهم شامل روتیفرهای متحرک و کم تحرک است. در لجن فعال با مدیریت ضعیف، طیفی از باکتری‌های رشته‌ای موسیلاژینی می‌توانند ایجاد شوند – از جمله اسفروتیلوس شناور، گردونیا و سایر میکروارگانیسم‌ها – که لجنی تولید می‌کنند که به سختی ته نشین می‌شود و می‌تواند منجر به ریختن پتوی لجن بر روی سرریزها در مخزن ته نشینی شود و به شدت پساب نهایی را آلوده می کند.

این ماده اغلب به عنوان قارچ فاضلاب توصیف می شود.

در تمام کارخانه های لجن فعال، هنگامی که فاضلاب تصفیه کافی دریافت کرد، مخلوط اضافی در مخازن ته نشینی تخلیه می شود و مایع رویی تصفیه شده مورد تصفیه بیشتر قبل از تخلیه قرار می گیرد. بخشی از مواد ته نشین شده، لجن، به سر سیستم هوادهی بازگردانده می شود تا فاضلاب جدید وارد شده به مخزن را دوباره تحت عملیات قرار دهد.

این کسری از لخته لجن فعال برگشتی (R.A.S.) نامیده می شود. فضای مورد نیاز برای تصفیه خانه فاضلاب را می توان با استفاده از بیوراکتور غشایی برای حذف مقداری فاضلاب از مخلوط قبل از تصفیه کاهش داد. این منجر به یک پساب غلیظ تر می شود که می تواند با استفاده از فرآیند لجن فعال تصفیه شود.

بسیاری از تصفیه خانه های فاضلاب از پمپ های جریان محوری برای انتقال مخلوط آغشته به نیترات از ناحیه هوادهی به منطقه بدون اکسیژن برای نیترات زدایی استفاده می کنند. این پمپ ها اغلب به عنوان پمپ های بازیافت مخلوط داخلی (پمپ های IMLR) شناخته می شوند.

فاضلاب خام، RAS و مخلوط آغشته به نیترات توسط میکسرهای غوطه ور در مناطق بدون اکسیژن به منظور دستیابی به نیترات زدایی مخلوط می شوند.

تولید لجن فعال

لجن فعال همچنین نامی است که به ماده بیولوژیکی فعال تولید شده توسط توصیه خانه های لجن فعال داده

می شود.

لجن اضافی “لجن فعال مازاد” یا “لجن فعال فاضلاب” نامیده می شود و از فرآیند تصفیه حذف

می شود تا نسبت “غذا به زیست توده” (F/M) در تعادل بماند (که در آن زیست توده به لجن فعال اشاره دارد).

این لجن فاضلاب معمولاً با لجن اولیه کلاریفایر های اولیه مخلوط می‌شود و تحت تصفیه لجن بیشتری قرار می‌گیرد، به عنوان مثال با هضم بی‌هوازی، و به دنبال آن غلیظ شدن، آب‌گیری، کمپوست‌سازی و کاربرد زمینی.

مقدار لجن فاضلاب تولید شده از فرآیند لجن فعال با مقدار فاضلاب تصفیه شده نسبت مستقیم دارد.

کل تولید لجن از مجموع لجن اولیه از مخازن ته نشینی اولیه و همچنین لجن فعال فاضلاب از بیوراکتورها، تشکیل شده است.

فرآیند لجن فعال حدود 70 تا 100 گرم در هر متر مکعب (1.9-2.7 oz/cu yd) لجن فعال زباله (یعنی گرم جامدات خشک تولید شده در هر متر مکعب فاضلاب تصفیه شده) تولید می کند. 80 گرم بر متر مکعب (2.2 oz/cu yd) به عنوان معمولی در نظر گرفته می شود.

علاوه بر این، حدود 110 تا 170 گرم بر متر مکعب (3.0-4.6 oz/cu yd) لجن اولیه در مخازن ته نشینی اولیه تولید می شود که بیشتر – اما نه همه – از پیکربندی های فرآیند لجن فعال استفاده می کنند.

تصفیه خانه های فاضلاب پکیجی

طیف گسترده ای از انواع تصفیه خانه های پکیجی وجود دارد که اغلب برای کاربرد های کوچک یا کارخانه های صنعتی هستند که ممکن است از فرآیندهای تصفیه ترکیبی استفاده کنند که اغلب شامل استفاده از لجن هوازی برای تصفیه فاضلاب ورودی است.

در چنین تصفیه خانه هایی مرحله ته نشینی اولیه تصفیه ممکن است حذف شود. در این سیستم ها یک لخته زیستی ایجاد می شود که بستر مورد نیاز را فراهم می کند.

تصفیه خانه های پکیجی توسط شرکت های مهندسی تخصصی در ابعادی طراحی و ساخته می شوند که امکان حمل و نقل آن ها به محل کار در بزرگراه های عمومی را فراهم می کند، معمولاً عرض و ارتفاع 3.7 در 3.7 متر (12 فوت × 12 فوت). طول با ظرفیت متفاوت است و پکیج های بزرگتر به صورت قطعات ساخته شده و در محل جوش داده می شوند.

فولاد به دلیل دوام نسبت به مواد مصنوعی (به عنوان مثال، پلاستیک) ترجیح داده می شود. تصفیه خانه های پکیجی معمولاً انواعی از هوادهی طولانی‌مدت هستند.

برای استفاده از فضای کمتر، تصفیه فاضلاب های دشوار و جریان های متناوب، تعدادی طرح از تصفیه خانه های هیبریدی تولید شده است.

چنین تصفیه خانه هایی اغلب حداقل دو مرحله از سه مرحله اصلی تصفیه را در یک مرحله ترکیبی ترکیب می کنند. در بریتانیا، که تعداد زیادی از تصفیه خانه های فاضلاب به جمعیت های کوچکی خدمات رسانی می کنند، تصفیه خانه های پکیجی جایگزین مناسبی برای ساختن یک ساختار بزرگ برای هر مرحله فرآیند هستند.

در ایالات متحده، تصفیه خانه های پکیجی معمولاً در مناطق روستایی، ایستگاه های استراحت بزرگراه ها و پارک های تریلر استفاده می شوند.

---

همچنین بخوانید:

تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال

مراحل انجام تصفیه فاضلاب

فرآیندهای بیولوژیکی در تصفیه فاضلاب

پکیج تصفیه فاضلاب بهداشتی