مراحل و روش های تصفیه فاضلاب بی هوازی

پالایش بی هوازی یکی از روشهای گندزدایی از پسابهای بهداشتی و صنعتی می‌باشد که چنانچه از این مکانیزم در دستگاهی بهره گرفته شود، با نام پکیج تصفیه فاضلاب بی هوازی شناخته میشوند. در ادامه قصد داریم به مراحل و روشهای مختلف تصفیه بی هوازی بپردازیم. مراحل تصفیه فاضلاب بی هوازی شامل سه مرحله هیدرولیز، اسیدی شدن و تولید متان میباشد.

در اولین مرحله تجزیه، مواد معلق فاضلاب به مواد محلول تبدیل می‌شود. مرحله هیدرولیز که مهم‌ترین مرحله تصفیه بی‌هوازی است، 5 تا 15 روز طول می‌کشد و اصولاً خیلی کند ادامه خواهد یافت. در این مرحله تصفیه، مواد پیچیده آلی شکسته شده و به مواد آلی محلول تبدیل می‌شوند که شامل هیدرولیز بیوپلیمرها نظیر پروتئین‌ها، کربوهیدرات‌ها، چربی و روغن می‌باشد.

مرحله اسیدی شدن شامل فرمانتاسیون اسیدهای آمینه و قند و تولید هیدروژن، استات، اسیدهای چرب فرار با زنجیره کوتاه و الکل است. در این مرحله از تجزیه بی‌هوازی ممکن است اسیدهای چرب با زنجیر طویل نیز به وجود آید. همچنین استات سازی نیز صورت می‌پذیرد که در آن کلیه محصولات حاصل از دو مرحله 1 و همین مرحله به استات تبدیل می‌شوند.

طی این مرحله، هضم بی هوازی یا تصفیه بی‌هوازی، توأم با اسیدی شدن و تولید استات است. بطوری که در اثر آن مواد آلی ساده حاصل از مرحله هیدرولیز به اسیدی‌های چرب فرار و احتمالاً اسید استیک و سرکه تبدیل خواهند شد.

این مرحله گاهی به ترش شدن تعبیر شده و اسیدهای آلی حاصل از آن نوع، COD هستند که باکتری‌های مولد متان آن‌ها را مورداستفاده قرار می‌دهند و حاصل این عمل تولید متان است. با مصرف این اسیدها، اکسیژن موردنیاز کاهش خواهد یافت. درحالی ‌که در محیط مقادیر قابل ‌توجهی گازکربنیک وجود دارد، میزان اکسیژن مورد نیاز کاملاً حذف نخواهد گردید.

با پیدایش اسیدهای چرب فرار، قطعاً PH محیط پائین آمده و زمان مربوط به انجام مرحله دوم تصفیه بی‌هوازی به کیفیت فاضلاب مربوط است. اگر در فاضلاب قندهای ساده موجود باشد، این مرحله به ‌سرعت انجام خواهد گردید. همچنین اگر محتوی پروتئین و مواد آلی پیچیده باشد، انجام دومین مرحله تصفیه بی‌هوازی به زمان نیاز خواهد داشت.

سومین مرحله تولید متان که در آن از استات و ترکیب (H2, Co2) گاز متان تولید می‌گردد و مواد مولد COD به متان تبدیل می‌شوند. در این مرحله بهره‌بردار باید نظارت دائم بر PH، حرارت، مواد سمی موجود در سیستم و مواد مغذی داشته باشد. در اکثر راکتورهای بی‌هوازی این مرحله حدود 5 ساعت به طول خواهد انجامید. در صورت بالا بودن غلظت سولفات در فاضلاب هنگام تصفیه بی‌هوازی امکان احیای سولفات به H2S نیز وجود خواهد داشت.

مزایای استفاده از راکتور تصفیه فاضلاب بی هوازی

• عدم نیاز به قطعات الکترومکانیکال
• عدم نیاز به سیستم نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه
• انطباق کامل با الزامات و ضوابط محیط‌زیست
• حذف عملیات گسترده ساختمانی و تأسیساتی
• امکان ایجاد فضای سبز در قسمت بالای دستگاه که در داخل زمین قرارگرفته است.
• اقتصادی بودن این سیستم نسبت به سایر سیستمها.

روشهای تصفیه فاضلاب بی هوازی

روشهای UASB ،FBR ،UAFB نمونه‌هایی از سیستم‌های بی‌هوازی تصفیه فاضلاب هستند. لازم به ذکر است که در سپتیک تانک به سبب عدم وجود اکسیژن محلول کافی، فرآیندهای بی‌هوازی بیولوژیکی غالب هستند.

1. روش راکتور بی هوازی رشد چسبیده (UASB) با جریانی روبه بالا نوعی سیستم تصفیه بی‌هوازی فاضلاب یا راکتور بی‌هوازی است که قادر است باراندمان نزدیک به 80% فاضلاب‌های صنعتی با آلودگی شیمیایی بسیار بالا فلزات سنگین و مواد سمی را کاهش داده و فاضلابی مناسب جهت ورود به سیستم‌های هوازی را مهیا سازد. در این روش بدون حضور اکسیژن و با کمک باکتری‌های بیماری زا بی‌هوازی فاضلاب را تصفیه می‌کنند.
   این باکتری‌ها با تبدیل مواد آلی و آلوده ‌کننده به گاز متان (که قابل‌مصرف در تولید انرژی می‌باشد) نه‌تنها به انرژی برای فعالیت‌های خود در تصفیه فاضلاب نیاز ندارند. بلکه قادر به تولید مقادیر قابل ‌توجهی انرژی نیز هستند.
2. در راکتور تصفیه بی‌هوازی با رشد چسبیده (UAFB) آکنده‌هایی از جنس پلاستیک به طرز خاص طراحی و ساخته‌شده و به‌ صورت صفحات ماتریسی در داخل راکتور تعبیه می‌گردد. این ماتریس‌ها بستر مناسبی را برای رشد و  تکثیر میکرو ارگانیزم‌ها ایجاد میکنند. رشد این بیوفیلم‌ها معمولاً بسیار سریع می‌باشد. بیاد داشته باشید که میکروارگانیزم‌ها معمولاً به‌صورت بیوفیلم یا غشاء بیولوژیکی رشدی کمتر دارند. مزایای این نوع راکتورها تولید لجن این سیستم (UAFB) اندک، عدم استفاده از هیچ‌گونه مواد افزودنی، تولید گاز متان و نیاز به فضای کمتر نسبت به نسبت به سیستم‌های قدیمی و متعارف بی‌هوازی میباشد.
3. راکتور بی‌هوازی رشد ثابت با بستر سیال (FBR) از نظر طرح فیزیكی مشابه راكتور بستر انبساط یافته با جریان روبه بالا می‌باشد. اندازه دانه ‌بندی بستر مشابه راكتور با بستر انبساط یافته است ؛ برگشت پساب خروجی برای فراهم كردن سرعت كافی روبه بالا مورد استفده قرار می‌گیرد . از فرآیندهای FBR بیهوازی برای تصفیه جریان‌های مواد زائد صنعتی خطرناک مورداستفاده قرارگرفته است.
4. یکی دیگر از روش‌های بی‌هوازی تصفیه فاضلاب، استفاده از راكتور بافل دار بی هوازی (ABR) می‌باشد. از مهم‌ترین ویژگی این روش، سرعت ‌بالای تصفیه آن است. به‌دلیل ویژگی‌های هیدرولیکی خاص این نوع راکتور، زمان‌ ماند جامدات در راکتور (SRT) بیشتر از زمان‌ماند هیدرولیکی (HRT) آن است. به‌عبارت‌دیگر ویژگی خاص هیدرولیکی سامانه، باعث جداسازی زمان‌ماند هیدرولیکی و زمان‌ماند جامدات شده و به این طریق تصفیه مناسب فاضلاب در زمان‌ماند کم‌حاصل می‌گردد.
   روش تصفیه بدین ترتیب است که آن فاضلاب با عبور از میان تعدادی اتاقک به‌صورت پایین‌رونده و بالارونده، تصفیه می‌گردد. هر اتاقک از دو بخش پایین‌رونده و بالارونده تشکیل‌شده که معمولاً حجم و عرض بخش بالارونده 3 برابر بخش پایین ‌رونده منظور می‌گردد. به دلیل تقسیم این راکتور به اتاقک‌های مجزا، سامانه توانایی زیادی در مقابله با شوک‌های آلی و هیدرولیکی دارد و می‌توان گفت حساسیت این سیستم به تغییرات بسیار کمتر از دیگر پکیج‌های بی‌هوازی مشابه است.