فرآیند تصفیه بی هوازی فاضلاب همان طور که از نامش مشخص است، به مجموعه فرآیندهای بیولوژیکی برای تصفیه فاضلاب صنعتی و بهداشتی گفته میشود که بدون حضور اکسیژن صورت می گیرد. روش های هضم بی هوازی فاضلاب مانند روش های هوازی با کمک باکتری و میکروارگانیسم ها صورت می گیرد، با این تفاوت که عمل تجزیه مواد آلی در این روش بدون استفاده از اکسیژن انجام خواهد شد. گروه صنعتی هفت؛ تولید کننده تجهیزات تصفیه آب و فاضلاب، در ادامه به بررسی روش های مختلف تصفیه بی هوازی فاضلاب پرداخته و مراحل مختلف این فرآیند را به طور کامل شرح خواهد داد. علاوه براین، رایج ترین روش ها در پکیج تصفیه فاضلاب بی هوازی را معرفی و ویژگی های هر یک را بیان خواهد نمود.
فرآیند تصفیه بی هوازی فاضلاب چیست؟
تصفیه بی هوازی فاضلاب یا هاضم بی هوازی لجن از رایج ترین شیوه ها برای حذف مواد جامد آلی در پساب های صنعتی و بهداشتی می باشد که با توجه به محدودیت های موجود در روش های هوازی، در اغلب تصفیه خانه ها مورد استفاده قرار میگیرد. در این روش مواد آلی معلق، پروتئین ها، چربی ها و کربوهیدرات ها پس از هیدورلیز شدن به اسیدهای چرب، آمینو اسیدها و قندها تبدیل می گردند. این مواد در مرحله اسیدی شدن و استات به جوهر نمک و سرکه تبدیل شده و در نهایت منجر به تولید بیوگاز متان می گردند که در سایر صنایع مختلف به عنوان سوخت قابل استفاده خواهند بود. از مهم ترین ویژگی ها و دلایلی که باعث شده اند تصفیه فاضلاب به روش های بی هوازی با استقبال بیشتری نسبت به روش های لجن فعال و هوازی مواجه شوند، تولید لجن کمتر و مصرف انرژی و هزینه کم می باشد.
در رآکتورهای بی هوازی فاضلاب فاکتورها و عوامل گوناگونی می توانند بر روند تصفیه تاثیرگذار باشند. لذا لازم است مهم ترین فاکتورها که بر هضم بی هوازی فاضلاب تاثیرات منفی خواهند داشت و فرآیند تصفیه را با اختلال مواجه خواهند کرد به طور مرتب اندازه گیری و شناسایی نمود. از جمله این موارد می توان به گزینه های زیر اشاره کرد:
- PH فاضلاب
- دما: افزایش و کاهش دما بر فعالیت میکروارگانیسم ها تاثیرگذار است. لذا دما باید در حد مطلوبی (3 تا 40 درجه سانتیگراد) باشد
- مواد مغذی مورد نیاز برای انجام فعالیت های بیولوژیکی
- وجود مواد مهارکننده و سمی مانند سولفیدها که مانع از تصفیه مناسب می گردند
تفاوت تصفیه بی هوازی و هوازی
با توجه به تعاریفی که برای روش های بی هوازی تصفیه فاضلاب معرفی گردید و مراحلی که مواد آلی در این فرآیند پشت سر می گذارند، می توان تفاوت های آن را با هوازی براحتی مشاهده نمود. از اصلی ترین تفاوت های این دو روش در تصفیه بیلوژیکی فاضلاب می توان به گزینه های زیر اشاره کرد:
-
- خروجی فرآیند بی هوازی تصفیه فاضلاب لجن، فاضلاب زلال و گاز متان می باشد، اما در هوازی گاز متان تولید نمیشود و هدر رفت حرارت در آن زیاد می باشد
- بهره برداری، نگهداری و تعمیر پکیج تصفیه فاضلاب بی هوازی نسبت به روش های هوازی نیاز به هزینه کمتری دارد
- لجن تولید شده در روش های بی هوازی کمتر از هوازی می باشد
- فرآیندهای لجن فعال و هوازی نسبت به بی هوازی انعطاف پذیری بالاتری در برابر دمای محیط دارند
مراحل فرآیند تصفیه بی هوازی فاضلاب
همان طور که اشاره شد، مواد آلی موجود در فاضلاب در روش های بی هوازی توسط میکروارگانیسم ها و باکتری ها انجام میشود که تفاوت زیادی با روش های هوازی دارد. تبدیل مواد آلی معلق در فاضلاب به گاز متان که خلاصه ای از فرآیند تصفیه با روش های بی هوازی می باشد، در سه مرحله مهم انجام می گردد که عبارتند از:
هیدرولیز (Hydrolysis)
مواد آلی موجود در فاضلاب های صنعتی و بهداشتی به شکل توده های به هم چسبیده می باشند که برای تبدیل شدن به منابع انرژی کربن سلولی لازم است تا حد زیادی جرم مولکولی آنها کاهش پیدا نموده و به قطعات کوچکتری تبدیل شود. به همین منظور اصلی ترین و اولین مرحله برای تصفیه فاضلاب به روش بی هوازی، مواد آلی با جرم ملوکولی بالا را به مواد محلول تبدیل می کند. به این عمل اصطلاحا هیدرولیز شدن گفته میشود که فرآیندی زمان بر است. در حالت عادی بازه زمانی 5 تا 10 روز و با توجه به نوع فاضلاب برای عمل هیدرولیز شدن فاضلاب زمان لازم است. پس از طی این مرحله، چربی ها، کربوهیدرات ها و روغن و پروتئین ها به مواد محلول در فاضلاب تبدیل خواهند شد.
اسیدوژنز (اسید شدن)
دومین گام برای هضم بی هوازی فاضلاب ، اسید شدن مواد آلی ساده شده در مرحله هیدرولیز می باشد. به عبارت دیگر، مولکول های چربی، روغن، کربوهیدرات ها و پروتئین ها به اسیدهای چرب، آمینو اسیدها و قندها تبدیل خواهند شد. لازم به ذکر است که مهم ترین فرآیند صورت گرفته در این گام، استات شدن مواد تولیدی می باشند که در نهایت منجر به تولید سرکه و جوهر نمک خواهد شد.
متانوژنز (تولید بیوگاز متان)
مهم ترین خروجی پکیج های تصفیه فاضلاب بی هوازی، علاوه بر فاضلاب زلال و بدون مواد آلی و لجن، گاز متان می باشد که در صنایع مختلف به عنوان سوخت مورد استفاده قرار میگیرد. این بیوگاز در آخرین مرحله فرآیند بی هوازی تصفیه تولید میشود که حاصل واکنش استات مرحله دو با H2 و CO2 خواهد بود. در این مرحله تا حد زیادی BOD کاهش پیدا خواهد کرد و تبدیل متان در رآکتورهای بی هوازی با توجه به مقدار PH و همچنین دما ممکن است تا 5 ساعت زمان بر باشد. لازم به ذکر است که در برخی از نام گذاری ها به گام های هیدرولیز و اسیدوژنز اصطلاحا فاز ثابت BOD و به آخرین گام کاهش BOD نیز گفته میشود.
انواع فرآیند بی هوازی در تصفیه فاضلاب
با توجه به مزایای بسیار زیاد فرآیند های بی هوازی برای تصفیه فاضلاب صنعتی و بهداشتی، روش های مختلفی بر اساس هضم بی هوازی فاضلاب معرفی شده اند که با توجه به نوع فاضلاب و شرایط تصفیه خانه مورد استفاده قرار می گیرند. رایج ترین انواع هضم بی هوازی فاضلاب عبارتند از:
تصفیه بی هوازی با روش UASB
پکیج تصفیه فاضلاب UASB بر پایه استفاده از میکروب و میکروارگانیسم ها در شرایط بی هوازی عمل می کنند و در صنایع غذایی و داروسازی کاربرد گسترده ای دارند. در این پکیج فاضلاب، لایه های لجن لاگونی در انتهای مخزن منجر به واکنش مواد آلی در فاضلاب با میکروارگانیسم های لایه لجن می گردد. در نهایت این واکنش منجر به تولید گاز متان و دی اکسید کربن خواهد شد. این پکیج شامل چند لایه مهم می باشد از قبیل لایه ورود فاضلاب به داخل دستگاه، لایه لجن با خاصیت گرانولی و قدرت چسبندگی بالا، لایه توده های انباشته از میکروارگانیسم ها که به پتوی لجن معروف است، لایه جداسازی مایع، گاز و جامد و شیرهای تخلیه فاضلاب و دودکش های تخلیه گاز متان.
تصفیه بی هوازی فاضلاب با پکیج UASB به مواد غذایی لایه لجن به مدت طولانی نیاز ندارد و با توجه به بی هوازی بودن فرآیند تصفیه، بوی نامطلوب کمتری خواهد داشت.
رآکتور تصفیه بی هوازی UAFB
تصفیه فاضلاب UAFB که به رآکتور تصفیه بی هوازی با رشد چسبیده نیز شناخته شده می باشد که فاضلاب به صورت ستونی به سمت بالای مخزن در مدول های لوله ای و پلاستیک های موج دار حرکت می باشد. این رآکتورهای بی هوازی UAFB در اغلب مواقع از جنس پلاستیک ساخته میشوند و بخاطر تولید لجن کمتر و راندمان 90 تا 80 درصد برای حدف BOD و COD در اغلب مواقع به عنوان پیش تصفیه فاضلاب های صنعتی مورد استفاده قرار میگیرند. از مهم ترین ویژگی های این روش تصفیه بی هوازی فاضلاب می توان به مقاومت بالا در برابر شوک های هیدرولیکی و آلی اشاره نمود.
رآکتور بافل دار بی هوازی ABR
رآکتورهای بافل دار بی هوازی ABR به نوع خاصی از روش های تصفیه فاضلاب گفته میشود که فاضلاب ورودی به مخزن از اتاقک های متعدد حرکت بالا رونده و پایین رونده دارند. این شیوه حرکت و انتقال فاضلاب باعث میشود در برابر شوک هیدرولیکی و آلی مقاوم افزایش پیدا کند. عرض اتاقک های بالا رونده در این رآکتورها حدود سه برابر عرض اتاقک های پایین رونده بوده و در نهایت باعث میشوند دو فاز اسید شدن و تولید متان از هم جدا شوند. این روش تصفیه فاضلاب در تصفیه خانه های فاضلاب شهری با ظرفیت کوچک و پیش تصفیه واحدهای صنعتی و بزرگ مورد استفاده قرار میگیرد و راندمان بالایی برای فاضلاب های صنعتی دارند.
رآکتور بی هوازی رشد ثابت FBR
رآکتورهای بی هوازی بستر سیال یا رشد ثابت FBR در دیگر نمونه های روش های تصفیه انواع فاضلاب می باشد که از ماسه، رزین آنیونی و کاتیونی و کربن فعال برای تصفیه استفاده می کند. این روش در اغلب مواقع برای تصفیه فاضلاب های صنعتی با COD بالا کاربرد دارد و کربن فعال مورد استفاده مقورن به صرفه نخواهد بود.
مزایا فرآیندهای بی هوازی در تصفیه فاضلاب
از مهم ترین مزایای فرآیندهای بی هوازی در تصفیه فاضلاب می توان به موارد زیر اشاره نمود:
- عدم نیاز به تجهیزات مکانیکی برای هوادهی فاضلاب از قبیل هواده سطحی شناور و ثابت و هواده عمقی
- نیاز به فضای کمتر برای نصب و راه اندازی پکیج تصفیه
- تولید لجن کمتر نسبت به سایر روش های هوازی
- تولید بیوگازها و مصرف متان تولیدی در سایر صنایع به عنوان سوخت
- مصرف انرژی کم
- عدم نیاز به تغذیه منظم و دوره ای به منظور زنده نگهداشتن لجن برخلاف روش های هوازی
- راندمان بالا در حذف BOD و COD در فاضلاب های صنعتی و بهداشتی
- مقاومت بالا در برابر شوک آلی و هیدورلیکی
طراحی، تولید و ساخت پکیج تصفیه فاضلاب بی هوازی
گروه صنعتی هفت با بیش از 30 سال سابقه فعالیت در حوزه طراحی، تولید و ساخت پکیج تصفیه فاضلاب صنعتی و بهداشتی، مجموعه گسترده ای از تجهیزات در این حوزه را تولید نموده است. از جمله این موارد می توان به پکیج تصفیه فاضلاب UASB اشاره نمود که با استانداردهای روز دنیا طراحی و تولید می گردد. کارشناسان گروه صنعتی هفت از طریق راه های ارتباطی ذکر شده در پایین صفحه آماده ارائه مشاوره های رایگان و معرفی ویژگی های هر یک از محصولات خواهند بود.
