تصفيه فاضلاب بهداشتی- انسانی با استفاده از فرآیند لجن فعال متعارف
تصفيه فاضلاب بهداشتی- انسانی با استفاده از فرآیند لجن فعال متعارف
(Conventional Activated Sludge (CAS
شکل 1. نمونه‌ای از پکیج تصفیه فاضلاب ساخته شده در شرکت آرکا گستر رسام
در فرآیند لجن فعال متعارف، رژيم جريان به صورت نهرگونه بوده و فاضلاب از درون يک سری كانال‌های موازی (معمولا 3 تا 5 کانال) كه در داخل حوض هوادهی ايجاد می‌گردد، عبور می‌نمايد. بار آلودگی فاضلاب در طي مسير عبوری به تدريج كاهش می‌یابد. فرآیند CAS عموماً برای تصفيه فاضلاب‌هايی با بار آلی كم مورد استفاده قرار می‌گيرد. محدوديت مهم اين سيستم عدم مقاومت آن در مقابل شوک‌های آلی است که موجب افت محسوس راندمان اين سيستم می‌گردد. به علاوه به علت وجود رژيم هيدروليكی نهرگونه، ميزان فضاهاي مرده در اين سيستم زيادتر از ساير فرآیندهای لجن فعال است. در فرآیند CAS سيستم هوادهی طوری طراحی می‌شود كه اكسيژن موردنياز را در طول تانک به صورت هوادهی مرحله‌ای تأمين كند. برای مثال در ابتدا سرعت تزريق بالاتر و در نزديک انتهای تانک، مقدار آن كمتر است. مزيت اين سيستم در اين است كه با توجه به نوع رژيم هيدروليكی و مبانی طراحی، بروز مشكلاتی همچون حجيم شدن لجن (بالكينگ) حداقل است.
روش لجن فعال متعارفی یکی از پرکاربردترین روش‌های بیولوژیکی تصفیه فاضلاب‌های بهداشتی- انساني و صنعتی است. اين فرآیند بیولوژیکی از نوع هوازی بوده و میکروارگانیسم‌ها در آن بصورت رشد معلق هستند. جامدات کلوئیدی در مخلوط فاضلاب از طريق جذب سطحی فیزیکوشیمیایی روی توده بیولوژیکی فعال و همچنين به دام افتادن در لخته بیولوژیکی حذف مي‌شوند. بنابراین اختلاط مناسب فاضلاب با ميكروارگانيسم‌ها در رآکتور هوادهی حائز اهمیت است. جامدات آلی به وسیله جذب بیولوژیکی مواد توسط میکروارگانیسم‌ها و سپس تجزیه بیولوژیکی و تثبیت از محلول فاضلاب حذف می‌شوند. در تجزيه بيولوژيكی توسط اکسیداسیون جامدات آلی، بخشی از مواد آلی به سلول‌های جدید تبدیل می‌شود و بخش دیگر تثبیت می‌گردند.
بخشی از سلول‌های تولید شده در راکتور دچار اکسیداسیون خودبخودی می‌گردند که تنفس خودخوری نامیده می‌شود.
برای بالابردن راندمان تصفیه در روش لجن فعال متعارف لازم است که همواره مقداري توده بیولوژیکی در حوض هوادهی وجود داشته باشد تا این توده بیولوژیکی تمامی مواد آلی موجود در فاضلاب را مصرف كند. به همين دليل عموماً بخشی از توده بیولوژیکی (لجن) ته‌نشین شده در مخزن ته‌نشینی را به حوض هوادهی بازگشت می‌دهند. در واقع علت نامگذاری این روش تصفیه فاضلاب به لجن فعال الزام برگشت بخشی از لجن ته‌نشین شده به حوض هوادهی است.
وجود اکسیژن هم برای اکسیداسیون خودبخودی و هم برای سنتز ضروری است. معمولاً اکسیژن لازم از طريق هوادهی فاضلاب توسط سیستم‌های هواده‌های سطحی یا عمقی (افشانه‌ای) تأمین می‌شود. سیستم هوادهی معمولا به نحوي طراحی می‌شود که اختلاط مناسبی را برای محتویات راکتور فراهم سازد تا در خلال هوادهی لخته میکروبی مناسبی نیز تشکیل گردد. مراحلی كه در حين فرآیند لجن فعال متعارفی در حذف مواد آلی محلول و كلوئيدی رخ می‌دهد، به صورت زير است:
- حل شدن اکسیژن در فاضلاب (هوادهی)
- مخلوط شدن فاضلاب و توده بیولوژیکی (لجن فعال برگشتی)
- عمل جذب مواد آلی (سوبسترا) توسط سطوح توده بیولوژیکی
- نفوذ كردن اکسیژن محلول و مواد آلی به درون توده بیولوژیکی
- واكنش‌های سوخت و سازی داخل توده‌های بيولوژيكی
- لخته‌سازی بیولوژیکی در خلال مرحله اکسیداسیون خودبخودی
- اکسیداسیون خودبخودی سلول‌ها (تنفس خودبخودی)
- رها كردن دی‌اکسیدکربن (CO2) از توده سلولی فعال
- متلاشی شدن و تجزیه سلول‌های مرده
از این روش عموماً در مواردی استفاده می‌شود که حجم فاضلاب ورودی به تصفیه‌خانه بالا بوده و به همین سبب تأسیسات و تجهیزات ویژه‌ای برای آبگیری و هضم لجن در نظر گرفته می‌شود.
ملاحظات:
- به دليل هوازی بودن فرآیند، حضور تجهیزات هوادهی در اين فرآیند الزامی است.
- مقدار غلظت BOD5 ورودی به این سیستم اصولاً هميشه تا حد ۲۰۰۰ میلی‌گرم در لیتر است.
- اين فرآیند نیاز به تأسیسات و تجهیزات آبگیری و هضم لجن دارد.
- استفاده از این روش برای اجتماعات بالاي ۵۰۰۰ نفر توصيه می‌شود.
- اگر فاضلاب ورودی حاوی مواد سمی باشد، لازم است که قبل از فرآیند لجن فعال یک عملیات پیش تصفیه بر روی فاضلاب صورت گیرد.
ويژگی‌های پكيج تصفيه فاضلاب به روش لجن فعال متعارف شركت آركاگستر:
سیستم تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال متعارف معمولا دارای 7 واحد زیر است:
- آشغالگیری
- متعادل سازی
- ایستگاه پمپاژ اولیه
- مخزن هوادهی
- مخزن ته‌نشینی
- مخزن گندزدایی
- هاضم لجن
البته با توجه به کیفیت فاضلاب ممکن است لازم باشد واحدهای دیگری نیز به این مجموعه افزوده شوند. به عنوان نمونه اگر فاضلاب حاوی مقادیر زیادی روغن و چربی باشد (مانند فاضلاب رستوران‌ها و فاضلاب صنایع لبنی) استفاده از یک واحد چربی‌گیری ضروری است.