پنج فرآیند معمولی تصفیه فاضلاب

فرآیند راکتور دسته ای توالی (SBR) که به عنوان فرآیند لجن فعال متناوب نیز شناخته می شود، از یک یا چند مخزن SBR تشکیل شده است. در حین بهره برداری، فاضلاب به صورت دسته ای وارد مخازن می شود و به طور متوالی پنج مرحله مستقل را طی می کند: ورودی، واکنش، ته نشینی، پساب و بیکار. ورودی و پساب توسط سطح آب کنترل می شوند، در حالی که واکنش و رسوب توسط زمان کنترل می شوند. مدت زمان یک چرخه عملیاتی بسته به نیاز بار و پساب متفاوت است، به طور کلی از 4 تا 12 ساعت متغیر است که واکنش 40٪ را شامل می شود. حجم موثر مخزن مجموع حجم ورودی و حجم لجن مورد نیاز در سیکل است.

در مقایسه با روش‌های جریان پیوسته، روش SBR سرعت واکنش سریع‌تر، راندمان تصفیه بالاتر و مقاومت قوی‌تر در برابر ضربه‌های بار را ارائه می‌دهد. با توجه به غلظت بالای سوبسترا و گرادیان غلظت زیاد، حالت‌های بی اکسیژن و هوازی متناوب از تکثیر بیش از حد باکتری‌های هوازی اجباری جلوگیری می‌کنند و باعث حذف بیولوژیکی نیتروژن و فسفر می‌شوند. علاوه بر این، سن کمتر لجن از غالب شدن باکتری های رشته ای جلوگیری می کند و در نتیجه حجم لجن را کاهش می دهد. در مقایسه با روش‌های جریان پیوسته، فرآیند SBR مسیر جریان کوتاه‌تر و ساختار ساده‌تری دارد. هنگامی که حجم آب کم است، تنها یک راکتور متناوب مورد نیاز است، که نیاز به مخازن ته نشینی و یکسان سازی اختصاصی و گردش مجدد لجن را از بین می برد و در نتیجه هزینه های عملیاتی کمتری به همراه دارد.

این روش به طور کامل از ظرفیت حذف اولیه لجن فعال استفاده می کند. در مدت زمان کوتاهی (10-40 دقیقه)، مواد آلی معلق و کلوئیدی موجود در فاضلاب از طریق جذب حذف می شوند. جداسازی جامدات مایع، سپس فاضلاب را تصفیه می‌کند و تقریباً 90-85 درصد BOD5 را حذف می‌کند. از لجن فعال اشباع شده، بخشی که نیاز به گردش مجدد دارد برای اکسیداسیون و تجزیه بیشتر برای بازگرداندن فعالیت آن به مخزن احیا وارد می شود. لجن باقی مانده بدون اکسیداسیون و تجزیه بیشتر به سیستم تصفیه لجن تخلیه می شود. این فرآیند در دو مخزن مجزا (مخزن جذب و مخزن احیا) یا در دو بخش از یک مخزن انجام می شود. این توانایی قوی برای مقاومت در برابر ضربه های بار دارد و می تواند نیاز به مخزن ته نشینی اولیه را برطرف کند. مزیت اصلی آن صرفه جویی قابل توجه در سرمایه گذاری زیرساختی است. این برای تصفیه فاضلاب حاوی سطوح بالایی از مواد معلق و کلوئیدی مانند فاضلاب دباغی و فاضلاب کک سازی مناسب است و انعطاف پذیری فرآیند را ارائه می دهد. با این حال، به دلیل زمان جذب کمتر، راندمان تصفیه آن به اندازه روش های سنتی بالا نیست.

خندق اکسیداسیون نوع خاصی از روش هوادهی توسعه یافته است. پلان آن شبیه یک مسیر مسابقه است که دو برس چرخان هوادهی (دیسک) در خندق نصب شده است. هواده های سطحی، هواده های جت یا دستگاه های هوادهی از نوع رایزر{2}} نیز استفاده می شود. هنگامی که تجهیزات هوادهی کار می کنند، مایع خندق را به سرعت به جریان می اندازد و به تامین اکسیژن و هم زدن دست می یابد.

در مقایسه با روش‌های هوادهی معمولی، گودال‌های اکسیداسیون دارای مزایایی مانند سرمایه‌گذاری کمتر در زیرساخت، نگهداری و مدیریت آسان‌تر، اثر تصفیه پایدار، کیفیت پساب بهتر، تولید لجن کمتر، حذف بهتر نیتروژن و فسفر و سازگاری قوی‌تر با ضربه‌های بار هستند.

راکتور ICEAS دارای یک منطقه قبل از واکنش (که 10٪ از حجم مخزن را اشغال می کند) در جلو دارد. مخزن واکنش شامل یک منطقه قبل از واکنش و یک منطقه واکنش اصلی است که به جریان ورودی پیوسته و پساب متناوب می رسد. منطقه قبل از واکنش عموماً در حالت بی هوازی و بدون اکسیژن است که در آن مواد آلی توسط لجن فعال جذب می شود. این منطقه همچنین دارای عملکرد انتخاب بیولوژیکی است که از رشد باکتری های رشته ای جلوگیری می کند و از حجیم شدن لجن جلوگیری می کند. ماده آلی جذب شده توسط لجن فعال در ناحیه واکنش اصلی اکسید و تجزیه می شود.

نفوذ مداوم تضاد بین نفوذی و متناوب را حل می کند. با این حال، این فرآیند اثرات ته نشینی و خالص سازی ضعیفی دارد، مستعد حجیم شدن لجن است، دارای بار لجن کم، زمان واکنش طولانی است، به حجم تجهیزات بیشتری نیاز دارد و مستلزم سرمایه گذاری بیشتر است.

فاضلاب ابتدا وارد مخزن بی هوازی می شود و با لجن برگشتی مخلوط می شود. تحت عمل باکتری‌های تخمیر بی‌هوازی اختیاری، مواد آلی مولکول‌های بزرگ به راحتی قابل تجزیه زیستی در فاضلاب به باکتری‌های انباشته‌کننده پلی‌فسفات (PABs) تبدیل می‌شوند. PAB ها توسط PAB ها جذب شده و در داخل باکتری ها ذخیره می شوند و انرژی مورد نیاز از تجزیه زنجیره های PAB حاصل می شود. پس از آن، فاضلاب وارد منطقه بدون اکسیژن می شود، جایی که باکتری های نیترات زدایی از ماتریکس آلی موجود در فاضلاب برای نیترات زدایی NO3- وارد شده توسط مشروب مخلوط برگشتی استفاده می کنند. هنگامی که فاضلاب وارد مخزن هوازی می شود، غلظت مواد آلی کم است. PAB ها در درجه اول با تجزیه PAB ها در بدن خود برای تکثیر باکتری ها انرژی به دست می آورند. به طور همزمان، فسفر محلول را از محیط اطراف جذب کرده و آن را به صورت زنجیره های PAB ذخیره می کنند و سپس به عنوان لجن اضافی از سیستم خارج می شوند. غلظت کم ماده آلی در ناحیه هوازی سیستم باعث رشد باکتری های نیتروف کننده اتوتروف در این ناحیه می شود.

ترکیب آلی از سه شرایط محیطی مختلف-بی هوازی، بدون اکسیژن، و هوازی-و انواع مختلف جوامع میکروبی می‌تواند به طور همزمان مواد آلی، نیتروژن و فسفر را حذف کند. این فرآیند ساده است، با زمان نگهداری هیدرولیکی کوتاه. SVI معمولاً کمتر از 100 است و از حجیم شدن لجن جلوگیری می کند. لجن دارای محتوای فسفر بالایی است که معمولاً بالای 2.5٪ است. در مخزن بی هوازی{8}}آنوکسیک، فقط به هم زدن ملایم برای مخلوط کردن لجن بدون افزایش اکسیژن محلول نیاز است. مخزن ته نشینی باید از شرایط بی هوازی{10}}بی هوازی جلوگیری کند تا از تجمع باکتری های پلی فسفات{11} از آزاد کردن فسفر جلوگیری کند که کیفیت پساب را کاهش می دهد و نیترات زدایی از تولید N2 که باعث ایجاد اختلال در رسوب می شود. اثر حذف نیتروژن تحت تأثیر نسبت گردش مجدد مایع مخلوط قرار می گیرد، در حالی که اثر حذف فسفر تحت تأثیر اکسیژن محلول (DO) و اکسیژن نیترات حمل شده در لجن برگشتی قرار می گیرد. بنابراین، بهبود راندمان حذف نیتروژن و فسفر غیرممکن است.