فرآیند لجن فعال پرکاربردترین فرایند تصفیه بیولوژیکی آب و فاضلاب است. سیستم تصفیه هوادهی گسترده با فراهم کردن شرایط ایده آل برای باکتری های هوازی و سایر میکروارگانیسم ها کار می کند. این میکروارگانیسم ها سپس آلاینده های بیولوژیکی را در فاضلاب خام تجزیه می کنند.
تصفیه خانه محیط مناسب، اکسیژن کافی و سایر عناصر را فراهم می کند که به باکتری ها اجازه دهد مواد آلی را مصرف کنند و در تصفیه خانه زندگی کنند و تکثیر شوند. به این ترتیب باکتری ها و میکروب های هوازی فاضلاب و ضایعات را به شکلی پایدار – بدون بو و مزاحمت تجزیه می کنند.
محفظه هوادهی بخش کلیدی است که 90 درصد تصفیه در آن انجام می شود. این فرآیند تحت تئوری زیر عمل می‌کند: زباله های فاضلاب خانگی عموماً آلی (زیست تخریب‌پذیر) هستند، به این معنی که میکروارگانیسم های هوازی در حضور اکسیژن می‌توانند از مواد آلی به عنوان منبع غذایی خود استفاده کنند. در طبیعت، اگر زباله ها بدون تصفیه به یک جریان تخلیه شوند، باکتری های موجود در جریان فاضلاب را تجزیه می کنند و سطح اکسیژن محلول را تا حدی کاهش می دهند که می تواند تمام آبزیان موجود در جریان را از بین ببرد. مشابه طبیعت، در سیستم تصفیه هوادهی گسترده، هوا (29٪ اکسیژن) توسط دمنده ها وارد می شود و باکتری ها برای تغذیه از فاضلاب ورودی رشد می کنند. باکتری های موجود در مخزن هوادهی، فاضلاب را تجزیه کرده و لجن معلق را تشکیل می‌دهند. باید توجه داشت که رنگ پساب موجود در مخزن هوادهی بسته به نوع ضایعات از سیستمی به سیستم دیگر متفاوت خواهد بود.
یک محفظه ته نشینی بعد از محفظه هوادهی قرار داده می شود تا میکروارگانیسم هایی که در محفظه هوادهی رشد می کنند با نیروی جاذبه ته نشین شوند و لجن در کف زلال ساز تشکیل دهند. بیشتر میکروارگانیسم ها در انتهای محفظه ته نشینی قرار می‌گیرند و سپس به ابتدای محفظه هوادهی پمپ می‌شوند. سپس میکروارگانیسم ها چرخه تغذیه از مواد آلی ورودی در فاضلاب را آغاز می کنند. این ماده به لجن فعال برگشتی (RAS) معروف است. پساب شفاف در بالای محفظه ته نشینی معمولاً به یک محفظه جهت گند زدایی جریان می یابد که در آن پساب تصفیه شده با کلر ضد عفونی می شود. برخی از تأسیسات اکنون واحدهای کلر را با اشکال ضدعفونی فرابنفش جایگزین می کنند. ضد عفونی کردن فرآیند کشتن میکروارگانیسم های بیماری زا است.
عملکرد و نگهداری ضعیف معمولاً منجر به مشکلات جدی زیست محیطی و بهداشت عمومی می شود. سیستم دفع فاضلاب برای اینکه به طور موثر عمل کند، نیاز به نصب و بازرسی و مراقبت و نگهداری مناسب دارد. نصب و نگهداری صحیح سیستم تصفیه فاضلاب برای حفاظت از منابع آبی ما ضروری است.
پکیج تصفیه فاضلاب برای تصفیه فاضلاب مجتمع های مسکونی، مدارس، پارک های تفریحی، خانه های سالمندان، کارخانه ها و سایر مشاغل تجاری استفاده می شوند.
طراحی اولیه شامل هوادهی گسترده (تقریباً 18-24 ساعت) در هماهنگی با دوره ته نشینی مشخص (تقریباً 4 ساعت) است. از نظر تئوری، فرآیند هوادهی گسترده، فاضلاب را با مصرف ترکیبات آلی با استفاده از هوا برای اکسید کردن مواد فرار (هم جامد و هم مایع) به گازهای بی‌اثر، آب و لجن تصفیه می‌کند. با هوادهی مداوم این جامدات غلیظ، موجودات بیولوژیکی تولید شده و رشد می کنند. مستعمرات خود را به مواد فرار متصل می‌کنند و آن‌ها را به آب، دی اکسید کربن و خاکستر تجزیه می‌کنند، در نتیجه پساب شفاف و بدون بو است.
هوادهی چیست؟
هوادهی فرآیندی است که طی آن هوا در یک مایع یا ماده به گردش در می آید، با آن مخلوط می شود یا در آن حل می شود.
هوادهی آب و هوا را به منظور حذف گازهای محلول و اکسید کردن فلزات محلول از جمله آهن، سولفید هیدروژن و مواد شیمیایی آلی فرار (VOCs) در تماس نزدیک قرار می دهد. این فرآیند معمولاً اولین فرآیند عمده در تصفیه خانه آب است و در فرآیند های تصفیه ثانویه تصفیه لجن فعال در تصفیه خانه های فاضلاب رخ می دهد. توزیع یکنواخت اکسیژن در یک سیستم هوادهی برای تصفیه موثر فاضلاب برای تقویت رشد میکروبی ضروری است. کارایی هوادهی به میزان تماس سطحی بین هوا و آب بستگی دارد. این در درجه اول توسط اندازه قطره آب یا حباب هوا کنترل می شود. هوادهی آب و هوا را با قرار دادن قطرات یا ورقه های نازک آب در هوا یا با وارد کردن حباب های کوچک هوا و اجازه دادن به آن ها در آب در تماس نزدیک قرار می دهد. سپس گاز های محلول از محلول خارج شده و اجازه داده می شود تا به هوای اطراف فرار کنند.
هوادهی در تصفیه فاضلاب
در تصفیه فاضلاب شهری و صنعتی، هوادهی بخشی از فرآیند تصفیه ثانویه است. فرآیند لجن فعال رایج ترین گزینه در تصفیه ثانویه است.
هوادهی یک فرآیند لجن فعال است که باعث رشد میکروبی در فاضلاب می شود. سپس میکروب ها از مواد آلی تغذیه می کنند و توده هایی را تشکیل می دهند که به راحتی ته نشین می شوند. هنگامی که در یک مخزن ته نشینی جداگانه مستقر شدند، باکتری های تشکیل دهنده توده های “لجن فعال” به طور مداوم به حوضچه هوادهی بازگردانده می شوند و نرخ تجزیه را افزایش می دهند.
در مصارف صنعتی، متداول ترین روش هوادهی، هوادهی آبریزی است که از طریق استفاده از نازل هایی اسپری انجام می شود. همچنین روش هوادهی انتشار هوا وجود دارد که در آن هوا به یک ظرف دریافت کننده حاوی آب جریان مخالف پخش می شود.
هوادهی در مایعات، خاک و مواد غذایی برای بهبود کیفیت و کاهش آلودگی استفاده می شود. این فرآیند برای اکسید کردن آهن محلول و منگنز به رسوبات نامحلول استفاده می شود. هوادهی همچنین می تواند آمونیاک و سولفید هیدروژن را کاهش دهد و برای کنترل باکتری ها ایده آل است.
وقتی صحبت از تصفیه آب صنعتی می شود، هدف اصلی هوادهی حذف دی اکسید کربن است.
انواع هوادهی
انواع مختلفی از تجهیزات وجود دارد که می توانند برای هوادهی فاضلاب استفاده شوند، از جمله پخش کننده حباب ریز، پخش کننده حباب درشت و سیستم های هوادهی سطحی.
دیفیوزر های حباب ریز
فناوری حباب ریز نوعی هوادهی زیرسطحی است که هوا را از طریق حباب های بسیار ریز وارد آب می کند. هزاران حباب ریز باعث انتقال اکسیژن به آب شده و تماس هوا و آب را در این فرآیند به حداکثر می‌رسانند.
دیفیوزر های حباب درشت
پخش‌کننده های حباب درشت قطر بزرگ تری از حباب تولید می‌کنند تا فاضلاب را به طور موثر جابجا کرده، خرد کرده و مخلوط کنند.
منافذ ریز معمولاً حباب هایی با قطر بین 0-3 میلی متر آزاد می کنند، در حالی که پخش کننده های حباب درشت حباب هایی با قطر 3-50 میلی متر آزاد می کنند.
هوادهی حباب درشت برای هوادهی معمولی، سیستم‌های پر بار، ذخیره‌سازی لجن، هاضم های هوازی و کانال ها مناسب تر است.
هوادهی سطحی
هوادهی سطحی در کاربرد های آب کم عمق یا زمانی که بلافاصله به مقادیر زیادی اکسیژن نیاز است، بهترین است. هواده های سطحی به سبک پاشش، سطح بیشتری را برای تبادل گاز ایجاد می کنند که می تواند مقادیر زیادی اکسیژن به آب اضافه کند.
نمای کلی پکیج تصفیه فاضلاب به روش هوادهی گسترده
. واحد متعادلساز
2. واحد پمپاژ
3.واحد هوادهی
4. واحد دمنده با کنترل
5. منیفولد هوا با دیفیوزر
6.واحد ته نشینی
7. سیستم بازگشت لجن
8. واحد هاضم لجن
9. فلنج ورودی و خروجی
10. واحد کلر زنی
11.تابلو برق
12. سایر متعلقات
شرایط عملیاتی برای فرآیند هوادهی گسترده( EAAS)
(HRT) : زمان نگهداری هیدرولیک بین 20-30 ساعت
(SRT) :سن لجن بین 20-40 روز
(MLSS) : بین 3000 تا 600 میلی گرم در لیتر
مزایا و معایب فرآیند هوادهی گسترده (EAAS)
سیستم های هوادهی گسترده علاوه بر اینکه عاری از بو هستند و لجن نسبتاً کمی تولید می کنند در مقایسه با سایر فرایند های تصفیه فاضلاب مانند راکتورهای دسته ای متوالی، به راحتی نصب و کار می کنند. با این حال، فرایند های هوادهی گسترده به فرآیند های واحد اضافی برای دستیابی به نیترات زدایی و حذف فسفر نیاز دارند – فرآیندهایی که وقتی هوادهی برای مدت طولانی انجام می شود به انرژی نیاز دارند. برخی از مزایای فرایند هوادهی گسترده عبارتند از:
.سهولت نصب و بهره برداری
• بازدهی بالا
• می تواند بارهای ضربه ای جریان و فشار را تحمل کند
• تولید لجن کمتری نسبت به سایر فرآیندهای لجن فعال دارد
• نیاز به فضای کم
• لجن در طی فرآیند هضم می شود
واحدهای هوادهی گسترده EAAS برای کاربردهای زیر مناسب هستند:
.جریان فاضلاب کم است
• کیفیت فاضلاب ورودی متناوب است
• محدودیت در تولید لجن.
تفاوت بین هوادهی معمولی و هوادهی گسترده چیست؟
هم هوادهی معمولی و هم هوادهی گسترده شامل فرآیند های لجن فعال است. تفاوت بین هوادهی معمولی و هوادهی گسترده این است که زمان هوادهی در فرآیند هوادهی گسترده مدت نسبتاً طولانی تر است. تفاوت دیگری ویژگی لجن فعال است. لجن فعال در هوادهی معمولی نسبتاً سریعتر از طریق اجزای مختلف حرکت می کند. با این حال، در هوادهی گسترده، نسبت (نسبت F/M) کم و زمان ماند طولانی در مخزن هوادهی بیش از 18 ساعت است.
چرا هوادهی طولانی مدت برای تصفیه فاضلاب ارزشمند است؟
تصفیه هوادهی گسترده دارای مزایای زیادی نسبت به سایر فرآیند های لجن فعال است، مزیت اصلی آن، همانطور که اشاره شد، این است که عملیات آسان تر است و لجن زباله نسبتاً کمی در مقایسه با سایر فرآیند های لجن فعال تولید می کند. همچنین نصب و راه اندازی آن آسان تر است.
یکی دیگر از مزایای هوادهی گسترده، در درجه اول به دلیل هوادهی در هوادهی گسترده، کاهش سطح آمونیاک در فاضلاب است. آمونیاک یک محصول جانبی طبیعی ناشی از تخریب مواد آلی است. محتوای اکسیژن محلول سطح آمونیاک در فاضلاب را کنترل می کند. مقدار بالای اکسیژن محلول در هوادهی گسترده، از کف مخزن هوادهی ، هوادهی می کند و بنابراین از تجمع آمونیاک در فاضلاب جلوگیری می کند. فرآیند هوادهی گسترده به عنوان یک فرآیند اکسیداسیون کل نیز نامیده می شود زیرا اکسیژن بیولوژیکی ورودی (BOD) به دی اکسید کربن تبدیل می شود.
سیستم های هوادهی گسترده اکسیژن کافی را فراهم می‌کنند تا امکان تجزیه زیستی هوازی فاضلاب را به زباله های یکبار مصرف و بدون بو فراهم کنند.