مشخصات کیفی فاضلاب

مواد آلی کربنه: مواد آلی کربنه که به وسیله ی معیارهای BOD و COD سنجیده می ­شود، برای طراحی فرآیند لجن فعال حیاتی هستند. هرچه میزانBOD و COD قابل تجزیه بیشتر باشد نیاز به حجم بزرگتری در حوضچه هوادهی، نیاز به انتقال بیشتر اکسیژن و تولید لجن بیشتر می­ باشد. در گذشته از BODبرای اندازه گیری مقدار مواد آلی کربنه استفاده می­ شد اما امروزه COD متداول تر شده است. برخلاف BOD ، قسمتی از COD غیر قابل تجزیه بیولوژیکی می­ باشد.

مسئله بعدی این است که در هر یک از این دو گروه چه مقدار COD محلول و معلق است. COD محلول غیر قابل تجزیه بیولوژیکی در پساب خروجی لجن فعال و جود داشته و جامدات معلق غیر قابل تجزیه بیولوژیکی بخشی از کل لجن تولیدی را تشکیل می­ دهند چون COD معلق غیر قابل تجزیه بیولوژیکی از جنس مواد آلی است، در غلظت VSS فاضلاب مایع مخلوط در فرآیند لجن فعال سهیم بوده و NBVSS نامیده می­ شود.

جامدات معلق غیر فرار جریان فاضلاب ورودی که به غلظت MLSS در فرآیند لجن فعال اضافه می­ شود، TSS معدنی بوده که از اختلاف غلظت های VSS و TSS فاضلاب ورودی به دست می­ آید. برای تعیین COD محلول از روش فیلتراسیون مثل صافی ۰/۴۵میکرون استفاده می ­شود.

SCODشامل RBCOD، NBSCODو بخش کوچکی از COD کلوئیدی می­ باشد. گریدی و همکاران نشان دادند که نسبت BCOD/BOD از نسبت UBOD/BOD بیشتر است زیرا در آزمایش BOD تمام BCOD اکسید نمی­ شود و مقداری از آن به جرم سلولی تبدیل می­ش ود.نسبت UBOD/BOD  معادل ۱/۵ و نسبت BCOD/BOD بین ۱/۶ و۱/۷ می ­باشد.

پکیج تصفیه فاضلاب انسانی

ترکیبات نیتروژنه: TKN معیاری از مجموع نیتروژن آلی و آمونیاکی است. حدود ۶۰ تا۷۰ درصد از غلظت ورودی به صورت NH4 – N می باشد. نیتروژن آلی معلق قابل تجزیه بسیار آهسته تر از نیتروژن آلی محلول غیر قابل تجزیه حذف خواهد شد چون در ابتدا باید واکنش هیدرولیز انجام شود.

قلیاییت:یکی از مشخصات مهم فاضلاب است که مقدار کافی آن برای نیتریفیکاسیون ضروری است.

روش های اندازه گیری مشخصات فاضلاب: برای اندازه گیری غلظت RBCOD، NBVSS ، نیتروژن آلی محلول و نیتروژن آلی غیر قایل تجزیه بیولوژیکی موجود در فاضلاب از روش های خاصی استفاده می­ شود.

اندازه گیری RBCOD : غلظت RBCOD یا بر اساس یک واکنش بیولوژیکی و یا با استفاده از روش جداسازی فیزیکی برآورد می­ گردد. در واکنش بیولوژیکی، پس از مخلوط کردن نمونه فاضلاب با یک نمونه لجن فعال در یک راکتور بسته به وسیله هوادهی و اختلاط جداگانه مخلوط می­ شوند.

منحنی سرعت مصرف اکسیژن نسب به زمان به ۴ ناحیه تقسیم می­ شود. ناحیه A اکسیژن مصرفی برای تجزیه RBCOD ، ناحیه ی B اکسیژن مصرفی برای در نیتریفیکاسیون، ناحیه C اکسیژن مصرفی برای تجزیه COD معلق و ناحیه D اکسیژن مصرفی برای تجزیه خودخوری را نشان می ­دهد.

روش معمول مورد استفاده برای اندازه گیری غلظت RBCOD ، لخته سازی/ فیلتراسیون بوده که در تلاش برای جداسازی مقدار COD محلول واقعی موجود در نمونه فاضلاب، ارائه شده است. در این روش نمونه فاضلاب و هم نمونه پساب ثانویه تماس کافی با لجن فعال پیدا می­ کنند. چون RBCOD توسط فرآیند لجن فعال حذف می ­شود، COD محلول اندازه گیری شده در نمونه پساب ثانویه از نوع NBSCOD است.

جامدات معلق فرار غیر قایل تجزیه ی بیولوژیکی : می­ تواند از روی نتایج آزمایش های BOD ،sBOD، COD، SCODو VSS با فرض ثابت بودن  COD/VSS برای هر دو نوع VSS برآورد شود.

ترکیبات نیتروژنه: بین این ترکیبات غلظت نیتروژن آلی محلول از نقطه نظر تاثیر آن بر غلظت نیتروژن کل پساب خروجی مورد توجه می ­باشد. غلظت کل نیتروژن آلی محلول پساب را از اختلاف غلظت TKN نمونه صاف شده و غلظت NH4 – N پساب به دست آورد.

پکیج تصفیه فاضلاب بهداشتی

جریان های برگشتی: منابع احتمالی جریان های برگشتی شامل جریان های روآب هاضم، بازچرخش جامدات و آب حاصل از تجهیزات آبگیری لجن آب حاصل از پس شویی واحد فیلتراسیون پساب و آب حاصل از اسکرابر های کنترل بو هستند.

ملاحظات طراحی فرآیند:

۱.انتخاب نوع راکتور

۲.روابط کینتیکی کاربردی

۳.زمان ماند سلولی میزان بارگذاری فرآیند

۴.تولید لجن

۵.اکسیژن مورد نیاز و انتقال آن

۶.نوترینت های مورد نیاز

۷.سایر مواد شیمیای مورد نیاز

۸.مشخصات ته نشینی جامدات بیولوژیکی

۹.استفاده از انتخاب گر ها

۱۰.مشخصات پساب خروجی

انتخاب نوع راکتور: عبارتند از: ۱.اثرات کینتیک واکنش ها ۲. انتقال اکسیژن مورد نیاز ۳. ماهیت فاضلاب ۴. شرایط محلی محیطی ۵. حضور مواد سمی یا باز دارنده فاضلاب ورودی ۶. هزینه ها ۷. امکان توسعه برای دستیابی به نیازهای تصفیه آتی

انتخاب زمان ماند سلولی و معیار های بارگذاری : معیارهای طراحی یک فرآیند لجن فعال را از دیگری متمایز می­ سازد. پارامترهای معمول مورد استفاده شامل زمان ماند جامدات، نسبت غذا به جرم سلولی و میزان بارگذاری آلی حجمی هستند.

زمان ماند جامدات: مهم ترین پارامتر برای طراحی لجن فعال است، چون این پارامتر بر عملکرد فرآیند تصفیه، حجم حوضچه هوادهی، تولید لجن و اکسیژن مورد نیاز اثر می­ گذارد.

نسبت غذا به میکرو ارگانیزم: این پارامتر برای مشخص کردن شرایط طراحی و بهره برداری استفاده می­شود. نسبت غذا به میکرو ارگانیزم بر مبنای BOD معمولا برای سیستم های ارزیابی شده که طراحی آن ها بر اساسSRT انجام شده تا فرآیند لجن فعال عملکرد مورد نظر را در تصفیه فاضلاب ایجاد نماید.

میزان بارگذاری آلی حجمی: به صورت مقدار BOD یا COD وارد شده بر واحد حجم حوضچه هوادهی در روز تعریف می­ شود. هرچه میزان بارگذاری آلی بیشتر باشد، انتقال اکسیژن مورد نیاز بر واحد حجم سیستم هوادهی بیشتر می­ شود.

تولید لجن: طراحی تاسیسات پردازش، دفع و استفاده مجدد لجن در فرآیند لجن فعال به پیش بینی لجن تولیدی در فرآیند بستگی دارد. اگر تاسیسات پردازش لجن کوچک تر از حد مورد نیاز طراحی شوند، عملکرد فرآیند های تصفیه مختل خواهد شد. دو روش برای تعیین تولید لجن به کار می­ رود. روش اول بر اساس بازده مشاهده شده تولید لجن از روی اطلاعات منتشره از تاسیسات مشابه است. روش دوم بر مبنای طراحی واقعی فرآیند لجن فعال بوده که در آن مشخصات فاضلاب و منابع تولید لجن مشخص شده و در تولید لجن مورد استفاده قرار می­ گیرد.

اکسیژن مورد نیاز: برای تجزیه بیولوژیکی مواد آلی کربنه از روی موازنه جرم برای BCOD فاضلاب تصفیه شده و مقدار جرم سلولی دفعی روزانه از سیستم می ­شود.

نوترینت مورد نیاز: برای درست کار کردن فرآیند بیولوژیکی باید نوترینت ها به مقدار کافی در دسترس باشند. نوترینت های اصلی نیتروژن و فسفر هستند.

سایر مواد شیمیایی : قلیاییت نیز علاوه بر نوترینت ها یک نیاز اساسی برای فرآیند نیتریفیکاسیون است.

مشخصات ته نشینی مایع مخلوط: این مشخصات باید هنگام طراحی زلال ساز ثانویه برای جداسازی جامدات از مایع مورد توجه قرار بگیرد. در فرآیند لجن فعال زلال ساز باید علاوه بر زلال سازی مناسب پساب خروجی، عمل تغلیظ جامدات ته نشین شده را نیز انجام دهد. برای تعیین مشخصات ته نشینی لجن فعال شاخص حجمی لجن SVI و میزان ته نشینی ناحیه ای است.

SVI : حجم یک گرم لجن بعد از ۳۰دقیقه ته نشینی است. طراحی زلال ساز ثانویه به سرعت ته نشینی ناحیه ای ZSV مورد انتظار نیز بستگی دارد.

زلال ساز ثانویه: طراحی تسهیلات زلال ساز ثانویه به چند روش انجام می­ شود. متداول ترین شیوه، طراحی بر اساس میزان بار سطحی و بارگذاری جامدات است. به دلیل نوسانات میزان جریان فاضلاب، میزان جریان لجن برگشتی و غلظت MLSS ، عملکرد پایدار فرآیند به ندرت اتفاق می­ افتد، توجه به شرایط پیک و استفاده از ضرایب اطمینان جزو ملاحظات مهم طراحی هستند.

کاربرد انتخاب گرها: چون جداسازی جامدات یکی از مهم ترین اجزای تصفیه بیولوژیکی فاضلاب است، برای محدود کردن رشد ارگانیزم هایی که به خوبی ته نشین نمی­ شوند، اغلب از یک انتخاب گر بیولوژیکی استفاده می­ شود. انتخاب گرها به طور طبیعی همراه فرآیندهای حذف نیتروژن و فسفر استفاده می­ شوند.

مشخصات پساب : پارامتر های اصلی که به کمک آن کیفیت پساب خروجی فرآیندهای تصفیه بیولوژیکی تعیین می­شود شامل ترکیبات آلی، جامدات معلق و نوترینت ها هستند که به وسیله ی ۴ جزء نشان داده می­ شود.

۱. موادآلی محلول قابل تجزیه بیولوژیکی

۲. مواد آلی معلق

۳. نیترژن و فسفر

۴. مواد آلی غیر قابل تجزیه بیولوژیکی

کنترل فرآیند: رویکردهای عمده کنترل فرآیند عبارت است از ۱. حفظ غلظت مناسب اکسیژن ۲. تنظیم مقدار لجن فعال برگشتی ۳. کنترل لجن فعال دفعی

کنترل اکسیژن محلول از نظر تئوری: مقدار اکسیژنی که باید در حوضچه هوادهی به فاضلاب منتقل شود معادل اکسیژن مورد نیاز میکروارگانیزم های موجود در سیستم لجن فعال جهت اکسیداسیون مواد آلی است. در عمل انتقال اکسیژن از گاز به مایع نسبتا پائین بوده، به نحوی که شما مقدار کمی از اکسیژن وارد شده به وسیله میکروارگانیزم ها مصرف می­ شود. وقتی کمبود اکسیژن رشد میکروارگانیزم ها را محدود کند، احتمال دارد ارگانیزم های رشته ای در فرآیند غالب شده و در نتیجه قابلیت ته نشینی و کیفیت لجن پائین بیاید.

کنترل لجن فعال برگشتی: هدف از بازچرخش لجن فعال حفظ غلظت کافی لجن فعال در حوضچه هوادهی است. باید پمپ ها با ظرفیت کافی برای برگشت لجن در نظر گرفته شود. چندین روش برای محاسبه ی میزان جزیان لجن برگشتی وجود دارد که متداول ترین روش های مورد استفاده شامل: ۱.قابلیت ته نشینی ۲. کنترل ارتفاع بستر لجن ۳. موازنه جرم در زلال ساز ثانویه ۴. موازنه جرم در حوضچه هوادهی

قابلیت ته نشینی: با استفاده از این آزمایش میزان پمپاژ لجن برگشتی به شکلی تنظیم می­شود که میزان جریان آن تقریبا با نسبت حجم اشغال شده به وسیله ی جامدات قابل ته نشینی خروجی از حوضچه هوادهی به حجم مایع زلال شده بعد از ۳۰دقیقه ته نشینی در یک استوانه مدرج ۱۰۰۰ میلی لیتر برابر باشد.

ارتفاع لایه لجن: هنگام استفاده ازاین روش عمق بستر لجن در حوضچه ته نشینی در حد بهینه تنظیم می­ شود. چندین روش از جمله برداشت نمونه با استفاده از پمپ های حبابی، لوله های جریان ثقلی، پمپ های نمونه برداری سیار، نمونه برداری های درونی با استفاده از آشکار ساز های سطح بین لجن و روآب برای اندازه گیری ارتفاع بستر لجن وجود دارد.

آنالیز موازنه جرم: میزان پمپاژ لجن برگشتی می­ تواند با آنالیز موازنه جرم هم در حوضچه ته نشینی و یا در حوضچه هوادهی نیز تعیین شود.

دفع لجن: برای حفظ یکSRT مشخص مقدار لجن فعال مازاد تولیدی در هر روز باید از سیستم دفع شود. این روش یکی از متداول ترین روش دفع لجن از خط برگشتی است چون غلظت لجن بیشتر بوده و به پمپ های دفع لجن کوچک تری می­ باشد.

سرعت مصرف اکسیژن: سرعت استفاده از اکسیژن توسط میکروارگانیزم ها، سرعت مصرف اکسیژن OUR نامیده شده و معیار فعالیت بیولوژیکی و بارگذاری بر حوضچه هوادهی است.

مشاهدات میکروسکوپی: اطلاع خاص به دست آمده شامل تغیر در اندازه، دانسیته لخته ها، وضعیت رشد ارگانیزم های رشته ای در لخته ها، حضور باکتری های نوکاردیا و نوع فراوانی موجودات عالی تر از قبیل تک یاخته ها و روتیفرها می ­باشد. کاهش جمعیت تک یاخته ها ممکن است نشانه کمبود اکسیژن محلول، بهره برداری در SRT پائین تر و یا وجود مواد باز دارنده در فاضلاب ورودی باشد.

مشکلات بهره برداری: متداول ترین مشکلات بهره برداری یک سیستم لجن فعال حجیم شدن لجن، بالا آمدن لجن و تولید کف نوکاردیا است.

حجیم شدن لجن: در بسیاری از مواد خصوصیت ته نشینی ضعیف جامدات معلق مایع مخلوط شرایطی را ایجاد می­ کند که به آن حجیم شدن لجن گفته می ­شود و نشان دهنده شرایطی در زلال ساز لجن فعال است که می ­تواند باعث افزایش غلظت جامدات معلق پساب خروجی و عملکرد ضعیف تصفیه شود. دو نوع اصلی حجیم شدن لجن شناسایی شده است. یک نوع حجیم شدن رشته ای است که در اثر رشد ارگانیزم های رشته ای یا ارگانیزم هایی که در شرایط نامساعد می­ توانند به شکل رشته ای رشد کنند. نوع دیگر حجیم شدن لزجی که در اثر ترشح مقادیر زیاد بیوپلیمر خارج سلولی توسط ارگانیزم ها ایجاد می ­شود و باعث ایجاد لجنی لزج، ژله مانند و چسبناک می­ شود.

مواردی که احتمال می­ رود در حجیم کردن لجن نقش داشته باشد:

۱.مشخصات فاضلاب: ماهیت ترکیبات موجود در فاضلاب یا فقدان ترکیبات خاص مثل عناصر جزئی می­تواند منجر به حجیم شدن گردد. در فاضلاب صنعتی باید ابتدا مقدار نیتروژن و فسفر اندازه گیری شود. چون کمبود هر یک و یا هر دو باعث ایجاد شرایط مناسب برای رشد ارگانیزم های رشته ای شود

۲.غلظت اکسیژن محلول: این عامل موثرترین دلیل برای حجیم شدن لجن می ­باشد. اگر مشکل در اثر کمبود اکسیژن ایجاد شده باشد، می ­تواند با بهره برداری تجهیزات هوادهی، کاهش SRT سیستم، این کمبود اکسیژن برطرف شود.

۳.بار گذاری فرآیند: در بسیاری از موارد، سیستم های اختلاط کامل با SRT بالا و در نتیجه F/M پائین دچار مشکل رشد ارگانیزم های رشته ای می­ شوند، پس ارگانیزم های رشته ای با یکدیگر رقابت غذایی بیشتری دارند. پس ما باید آرایش راکتورها را به صورت سری در بیاوریم که یک فرآیند انتخاب گر نامیده می ­شود.

۴.سرباری داخلی فرآیند: برای جلوگیری از این مورد باید در زمان های پیک بار هیدرولیکی و آلی به جریان فاضلاب ورودی تصفیه خانه بازگردانده نشود.

۵.بهره برداری زلال ساز: ته نشینی ضعیف، مشکلی است که اغلب در حوضچه های دایره ای با تغذیه مرکزی مشاهده می­ شود که در این واحدها لجن درست از زیر نقطه ورود مایع مخلوط، برداشته می­ شود.

روش های کنترل موقت: از کلر و پراکسید هیدروژن برای رفع موقتی مشکل استفاده می­ شود. زمانی که حجیم شدن ناشی از لخته های سبک حاوی آب پیوندی باشد غیر موثر است.

بالا آمدن لجن: زمانی که لجن دارای خصوصیات ته نشینی خوب باشد اما بعد از مدت نسبتا کوتاهی بالا آمده یا روی سطح شناور می ­شود که معمول ترین دلیل این پدیده وقوع دنیتریفیکاسیون است که در آن نیتریت ها و نیترات های موجود در فاضلاب به گاز نیتروژن تبدیل می­ شوند. بیشتر گاز نیتروژن تولید شده در توده لجن به دام می ­افتد. اگر گاز به اندازه کافی تشکیل شود، توده لجن سبک شده و بالا آمده یا روی سطح آب شناور می­ شود.

کف نوکاردیا: دو جنس باکتری نوکاردیا و میکروتریکس پارویسلا مسئول ایجاد کف گسترده در فرآیند لجن فعال هستند. سطح سلول این ارگانیزم ها آب گریز بوده و لذا حباب های هوا به آن ها می ­چسبند و در نتیجه منجر به تولید کف می­ شوند. کف غلیظ و قهوه ای رنگ است و ضخامتش می تواند به ۰/۵ تا یک متر برسد.