شیمی گستر آریا

فرایند لجن فعال

مواد آلی موجود در پساب، که از مخازن ته نشینی اولیه سرریز می­شوند با توجه به خصوصیات مشخصی که دارند به تصفیه ثانویه نیازمندند.

@title

مواد آلی موجود در پساب، که از مخازن ته نشینی اولیه سرریز می­شوند با توجه به خصوصیات مشخصی که دارند به تصفیه ثانویه نیازمندند. این مواد آلی شامل مواد محلول، مواد ریز معلق و موادکلوئیدی هستند که با غلظت های اولیه در پساب وجود دارند. از لحاظ ماهیت، مواد آلی موجود در پساب در طول تصفیه اولیه بصورت محلول باقی می­مانند و مواد جامد کلوئیدی موجود در پساب که از لحاظ اندازه و جرم بسیار کوچک می باشند نیز در طول تصفیه اولیه ته نشین نمی­شوند.

@title

میکروارگانیسم ها مواد آلی موجود در فاضلاب را که به صورت منابع غذایی برای رشد و تولید آنان می­باشد را مصرف کرده و از این طریق فاضلاب را تصفیه می­کنند. این میکروارگانیسم ها مواد جامد محلول و یا کلوئیدی را با استفاده از اکسیداسیون جزئی و تشکیل ترکیبات دی اکسیدکربن، آب، سولفات و نیترات تثبیت می­کنند.

سوسپانسیون حاوی میکروارگانیسم ها را در اصطلاح” مخلوط مایع” می­ نامند. فلوک های بیولوژیکی نیز “مواد جامد معلق مخلوط مایع” نامیده می­شوند. اصطلاح لجن فعال نیز به دلیل برگشت سوسپانسیون بیولوژیکی حاوی تودۀ میکروارگانیسم ها و شرکت فعال آن ها در فرآیند حذف مواد آلی محلول در حوض هوادهی مورد استفاده قرار می­گیرد. تاسیسات لجن فعال را می­توان ” یک راکتور لایه های مغشوش تا حدی بسته” دانست. یکی از خصوصیات این روش در مقایسه با راکتورهای لایه های مغشوش دیگر این است که تولید ذرات جامدی که جانداران بر روی آن قرار دارند، توسط خودشان انجام می­پذیرد. اندازه این ذرات جامد اغلب برابر۲۰۰-۲۰ میکرون می­باشد. این ذرات در اصل مجموعه ای از باکتری ها می­باشند که به دلیل انجام واکنش های شیمیایی، فیزیکوشیمیایی و بیولوژیکی هسته ای محکم از مواد معدنی در آن ها ایجاد شده است. باکتری های ارگانوتروفیک روی این ذرات قرار گرفته اند و به دلیل رشد این باکتری ها، ساختارهای غیرمنظم، زائده های انگشت مانند و مانند اینها ایجاد می­شوند که در صورت عدم وجود جریان مغشوش تشکیل شبکه هایی را می­دهند. بدین ترتیب از ذرات معلق مزبور، فلوک های دارای قابلیت ته نشینی ایجاد می­شوند. یک سیستم واکنش تا حدی بسته به این دلیل برقرار است که گرچه سیال و توده بیولوژیکی(بیومس) شرکت کننده در واکنش در یک محل جداسازی از یکدیگر جدا می­شوند (حوض ته نشینی ثانویه) ولی بخش قابل توجهی از توده بیولوژیکی مجددا به راکتور برگردانده می­شود (لجن برگشتی). اکسیژن مورد نیاز جانداران برای انجام فعالیت های بیولوژیکی مربوط به کمک تجهیزات مکانیکی (هواده ها) در عمق و یا از سطح به سیال منتقل می­گردد. در عمل معمولا از این طریق عوامل واکنش نیز در حالت معلق نگه داری می شوند.

فرآیند لجن فعال بر مبنای شاخص های مدت زمان هوادهی، بارگذاری BOD به ازای واحد حجم، نسبت غذا به میکروارگانیسم و سن لجن طراحی می گردد. مدت زمان هوادهی مطابق با مدت زمان ماند محاسبه می­گردد. در صورت استفاده از رابطه t=24=V/Q، حجم حوض هوادهیV و مقدار جریان فاضلاب ورودی Q بدون جریان برگشتی (چرخشی) در نظر گرفته می­شوند. بار BOD معمولا بر حسب گرم به ازاء هرمتر مکعب مخلوط مایع موجود در حوض هوادهی در هر روز در نظر گرفته شده و به ترتیب زیر تعیین می­گردد.

نسبت غذا به میکروارگانیسم از رابطۀ زیر بدست می ­آید:

@title

که در آن:

F= نسبت غذا به میکروارگانیز بر حسب گرمBOD به ازاء هر گرم MLSS در هر روز

Q= مقدار جریان فاضلاب بر حسب مترمکعب در هر روز

BOD= اکسیژن خواهی بیوشیمیای فاضلاب بر حسب گرم به ازاء مترمکعب

V= حجم مخلوط مایع در حوض هوادهی بر حسب مترمکعب

MLSS= غلظت مواد جامد معلق مایع مخلوط در حوض هوادهی بر حسب گرم به ازاء هرمترمکعب (در برخی موارد، استفاده از شاخص MLVSS توصیه می­شود).

سن لجن یا مدت زمان ماند سلولی یک شاخص بهره برداری مرتبط با نسبت F/M است. با توجه به اینکه مدت زمان ماند مخلوط مایع (مدت زمان هوادهی) در حوض هوادهی ۳ تا ۳۰ ساعت در نظر گرفته می­شود، مدت زمان ماند مواد جامد بیولوژیکی در سیستم بیشتر بوده و برابر چندین روز است. روابط مختلفی برای محاسبه سن لجن ارائه شده اند که یکی از روابط معمول مورد استفاده برای تعیین سن لجن به عنوان تابعی از MLVSS در حوض هوادهی متناسب با جرم ماده جامد معلق موجود در جریان خروجی فاضلاب و لجن مازاد به ترتیب زیر می­باشد:

@title

ɵ= سن لجن بر حسب روز

MLSS= غلظت مواد جامد معلق مایع مخلوط

V= حجم حوض هوادهی بر حسب مترمکعب

SSe= غلظت مواد جامد معلق در جریان خروجی فاضلاب بر حسب میلی­گرم در لیتر

Qe= مقدار جریان خروجی فاضلاب بر حسب مترمکعب در روز

Qw= مقدار لجن مازاد بر حسب مترمکعب در روز

اصل مهم بیولوژیکی این روش ایجاد شرایطی است که باکتری­ها، مواد مغذی محلول موجود در فاضلاب را در فرآیند سوخت و ساز سلولی خود مورد استفاده قرار داده و با بهترین کارآمدی ممکن به ماده سلولی( توده باکتری) تبدیل نمایند. این توده سلولی سپس به عنوان لجن مازاد از سیستم تصفیه خارج می­گردد.

صل مهم بیولوژیکی این روش ایجاد شرایطی است که باکتری­ها، مواد مغذی محلول موجود در فاضلاب را در فرآیند سوخت و ساز سلولی خود مورد استفاده قرار داده و با بهترین کارآمدی ممکن به ماده سلولی( توده باکتری) تبدیل نمایند. این توده سلولی سپس به عنوان لجن مازاد از سیستم تصفیه خارج می­گردد.