فرآیند دیسک بیولوژیکی دوار (RBC) در تصفیه فاضلاب

فرآیند دیسک بیولوژیکی دوار RBC از روش های مورد استفده در تصفیه فاصلاب می باشد که بر پایه روش های بیلوژیکی و استفاده از میکروارگانیسم ها بنا شده است. در پیاده سازی این روش از دیسک های پلی ونیل متصل شده به شفت متحرک استفاده شده و با نیروی تولید شده توسط موتور در سطح آب به صورت دورانی به چرخش در می آیند. برای آشنایی با روند تصفیه و نحوه عملکرد، اجزای مورد استفاده، مزایا، معایب و کاربردهای RBC (rotating biological contactor) در این بخش از مطالب آموزش تصفیه فاضلاب با ما همراه باشید.

فرآیند دیسک بیولوژیکی دوار چیست؟

استفاده از باکتری های هوازی و بی هوازی در تصفیه فاضلاب کاربرد گسترده ای داشته و به شیوه های مختلف شرایط برای رشد و نمو آنها در پساب ها فراهم می گردد. دیسک بیولوژیکی دوار یا چرخان یکی از روش های کاربردی و رایج در روند تصفیه و جذب مواد آلی به کمک میکروارگانیسم ها می باشد. دیسک های پلی استیرن یا وینل کلراید با قطر 0.5 تا 3 متر به شفت فلزی از جنس استیل متصل می باشند. این دیسک ها به صورت موازی و در فاصله حدود 3 سانتی متر از هم قرار گرفته و ساختار منسجمی را تشکیل می دهند. شفت به موتور متصل بوده و با انرژی الکتریکی و همزمان با موتور شروع به چرخش می کند.

با چرخش شفت دیسک های متصل به آن نیز به آرامی به صورت دورانی می چرخند. به طوریکه همیشه حدود 40 درصد از سطح دیسک ها به طور کامل درون پساب ها مستغرق هستند. با توجه به اینکه بخش های مختلف دیسک های RBC (rotating biological contactor) در طول چرخش آنها در معرض هوا قرار میگیرند، به همین دلیل شرایط برای رشد باکتری های هوازی موجود روی آنها فراهم می گردد. با این ساختار مواد آلی موجود در پساب ها با باکتری های هوازی تجزیه و تصفیه انجام میشود. لازم به ذکر است، سرعت چرخش دیسک ها در فرآیند RBC حدود یک تا 1.5 دور در دقیقه می باشد.

اجزای فرآیند دیسک بیولوژیکی دوار RBC

در پیاده سازی روش RBC به اجزای متعددی نیاز می باشد که هر یک وظیفه خاصی را بر عهده داشته و در نهایت به حذف مواد آلی منجر میشوند. از مهم ترین اجزای موجود در ساختار دیسک بیولوژیکی چرخان RBC می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• دیسک RBC: دیسک ها مهم ترین اجزای مورد نیاز برای این روش می باشد و جنس آنها وینل کلراید یا پلی استیرن در نظر گرفته میشود. این دیسک ها در فاصله های حدود 3 سانتی متر از هم قرار گرفته و بر روی شافت 8.23 متر مساحت کلی آنها بین 9300 تا 16700 متر مربع است. مقدار مساحت کل دیسک ها با توجه به تراکم آنها و میزان فاصله ای که بین آنها در نظر گرفته شده است متفاوت خواهد بود.
• شافت: میله ای فلزی از جنس استیل می باشد که دیسک های دوار به آن متصل هستند. طور این میله با توجه به مقدار فاضلاب ورودی تعیین می گردد و کاملا در برابر تماس با مواد خورنده مقاوم است.
• موتور: نیروی مورد نیاز برای حرکت شافت به کمک موتور تامین می گردد.
• بیوفیلم: بیوفیلم های مورد استفاده در RBC که برای حذف BOD مورد استفاده قرار میگیرند، حدود یک تا 4 میلیمتر ضخامت دارند. این بیوفیلم ها دارای دو ناحیه هوازی و بی هوازی بوده و بر حسب شرایط شرایط را برای تجزیه مواد آلی فراهم می کنند. در ناحیه هوازی اسیدهای آلی تامین شده و در هوازی سولفید هیدروژن توسط بگژیاتوا استفاده شده و به سولفور عنصری اکسید می گردد.
• حصار سرپوشیده: به منظور جلوگیری از برخورد اشیای و غیره با دیسک و همچنین محافظت از باکتری ها و میکروارگانیسم ها در برابر کاهش دما لازم است از حصار برای دیسک ها استفاده شود. این حصارها همچنین می توانند اثرات منفی اشعه های مضرر نور خورشید بر دیسک را کاهش دهند.

مراحل تصفیه با فرآیند دیسک بیولوژیکی دوار

روش RBC در تصفیه فاضلاب مانند سایر روش ها دارای جزئیات متعددی می باشد و با توجه به شرایط محیط ممکن است برخی مراحل به آن اضافه یا کم شود. روند تصفیه فاضلاب با دیسک بیولوژیکی گردان به صورت زیر می باشد:

پیش تصفیه rbc (rotating biological contactor)

در این مرحله مواد جامد معلق در پساب ها به کمک تجهیزات مختلف از جمله آشغالگیر مکانیکی یا دستی جمع آوری میشوند. عدم حذف این مواد جامد در مرحله پیش تصفیه منجر به کاهش کارایی و بازدهی دستگاه در مراحل بعد میشود.

تصفیه ثانویه

اصلی ترین مراحل RBC در تصفیه ثانویه انجام میشود و روند کار عبارتند از:

• باکتری های هوازی روی سطح دیسک قرار میگیرند تا شرایط برای تصفیه بیولوژیکی فراهم شود.
• دیسک ها باحرکت شافت شروع به چرخیدن می کنند و حدود 40 درصد از آنها درون پساب ها قرار خواهند گرفت.
• ورود دیسک حاوی باکتری های هوازی منجر به تجزیه مواد آلی موجود در فاضلاب میشود. به عبارت دیگر، باکتری های هوازی از مواد آلی تغذیه نموده و رشد آنها بیشتر شده و تکثیر میشوند.
• با تکرار چرخش دیسک و تماس با هوا و تامین اکسیژن مورد نیاز باکتری های هوازی به مرور لایه ای از باکتری های به هم متصل روی سطح آنها ایجاد می گردد. این لایه مانع از اکسیژن رسانی به باکتری های هوازی زیرین شده و به همین دلیل از دیسک جدا میشوند.

ته نشینی

لایه و توده باکتری های به هم چسبیده به همراه سایر مواد معلق درون پساب پس از ورود به فاز ته نشینی به کف حوضچه انتقال پیدا می کنند. پس از انباشته شدن لجن در کف مخزن تخلیه انجام شده و فاضلاب بدون مواد آلی از آن خارج میشود.

تصفیه شیمیایی

با توجه به اینکه خروجی فرآیند دیسک بیولوژیکی دوار تنها از نظر برخی از مواد آلی و BOD بهبود یافته است، لذا به سایر شیوه های تصفیه نیاز دارند. بر اساس کیفیت مورد نیاز فاضلاب های خروجی از مواد شیمیایی و ضد عفونی کننده در این مرحله استفاده میشود.

موارد مهم در طراحی روش RBC

به منظور افزایش راندمان این روش در حذف مواد آلی لازم است در گام های طراحی و ساخت RBC چند نکته مهم مد نظر قرار گیرد که عبارتند از:

• جنس دیسک: دیسک هایی که برای این روش مورد استفاده قرار میگیرند باید در برابر مواد خورنده مقاومت بالایی داشته باشد و وزن آنها به اندازه کافی سبک باشد. در غیر این صورت چرخش دیسک ها به کمک موتور با چالش مواجه می شود.
• قطر دیسک: با توجه به مقدار پساب ورودی و همچنین فضای اختصاص داده شده برای تصفیه قطر دیسک ها تعیین میشود. هر چه قطر دیسک ها بیشتر باشد، فضای بیشتری را پوشش داده و روند تصفیه سریع تر انجام خواهد شد.
• سرعت چرخش دیسک: سرعت چرخش دیسک ها باید استاندارد باشد تا فرصت کافی برای تماس باکتری ها با مواد آلی و تجزیه آنها وجود داشته باشد.
• علاوه براین، این سرعت باید به اندازه ای باشد که اکسیژن مورد نیاز برای باکتری ها نیز تامین شود. سرعت بیش از اندازه پایین دیسک می تواند سطح اکسیژن باکتری ها را کاهش دهد و رشد آنها با اختلال مواجه میشود.
• سطح غوطه وری دیسک ها همیشه 40 درصد نیست و با توجه به شرایط محیط و نوع فاضلاب تعیین میشود. این سطح می تواند در بازه 40 تا 80 درصد متغیر باشد.
• علاوه بر موارد فوق، فاکتورهای دیگری همچون دمای فاضلاب، غلظت BOD5 حداکثر و میانگین، دبی فاضلاب و ترکیبات موجود در آنها و غلظت سولفید هیدروژن ورودی همگی در مرحله طراحی باید مد نظر قرار گیرند.

مزایای تصفیه فاضلاب به روش RBC

• کاهش هزینه های راه اندازی به دلیل عدم نیاز به زمین با متراژ بالا
• مقاومت بالا در برابر شوک دبی
• کاهش مصرف انرژی برق نسبت به سایر روش های بیولوژیکی
• راه اندازی در بازه زمانی کوتاه
• راندمان بالا و حدود 90 درصد در کاهش BOD
• تولید لجن کم نسبت به سایر روش ها و عدم نیاز به تخلیه آنها

معایب تصفیه فاضلاب به روی RBC

با توجه به اینکه این روش بیشتر در فضای باز اجرا میشود، به همین دلیل برخی از نقاط ضعف در آن به چشم میخورد که عبارتند از:

• تولید و انتشار بوی زننده فاضلاب در محیط
• قدرت پایین در حذف پاتوژن ها
• تاثیر منفی دمای بالای خورشید یا یخ زدگی در زمستان به دلیل روباز بودن محیط
• هزینه نگهداری و تعمیر بالا

کاربرد فرآیند دیسک بیولوژیکی دوار

این روش برای تصفیه فاضلاب های خاکستری و سیاه صنعتی و غیره که حاوی مقدار زیادی از مواد آلی باشد کاربرد دارد. تعدادی از موارد کاربرد روش RBC در تصفیه فاضلاب عبارتند از:

• تصفیه فاضلاب شهری
• تصفیه فاضلاب کارخانجات تولید کاغذ و نساجی
• تصفیه فاضلاب کارخانجات تولید مواد غذایی
• تصفیه فاضلاب کارخانجات تولید لبنیات
• تصفیه فاضلاب پتروشیمی و پالایشگاه ها

به منظور طراحی و پیاده سازی فرآیند دیسک بیولوژیکی دوار RBC و تصفیه فاضلاب شهری یا صنعتی و غیره با آن، می توانید از خدمات گروه صنعتی استفاده کنید. کارشناسان این مجموعه آماده ارائه مشاوره در این زمینه می باشند.