صنایع کشاورزی و معدن به طور گسترده ای از محصولات وابسته به آب و نیتروژن (N) به ترتیب در کودها استفاده می کنند که مازاد آنها در آب های مختلف انباشته می شود. یک رویکرد بیوتکنولوژیکی برای کاهش آلودگی صنعتی NO3 با استفاده از باکتری‌های بومی از فاضلاب پیشنهاد شده است که چشم‌انداز بهینه‌سازی را تا نقطه نیترات زدایی کامل حفظ می‌کند. با استفاده از پکینگ مدیا در پکیج های تصفیه فاضلاب به روش IFAS می توان نیترات مازاد در فاضلاب را حذف کرد. در ادامه به اهمیت حذف نیترات و روش های حذف آن اشاره می کنیم. همراه ما باشید.
مکانیزم عمل پکینگ مدیا ثابت در حذف نیترات
استفاده از پکینگ مدیا ثابت به عنوان روشی نوین و کارآمد در حذف نیترات از آب آشامیدنی، آب صنعتی و فاضلاب، مزایای قابل توجهی از جمله کارایی بالا، عملکرد بدون نیاز به مواد شیمیایی، نگهداری آسان و عمر طولانی به همراه دارد. با توجه به این مزایا، پکینگ مدیا ثابت می‌تواند به عنوان جایگزینی مناسب برای روش‌های سنتی حذف نیترات مانند تبادل یونی رزینی و روش‌های بیولوژیکی، مورد استفاده قرار گیرد.
پکینگ مدیا نوعی ماده جاذب است که در فیلترهای فاضلاب به کار برده می شود. این ماده از جنس های مختلفی مانند پلی اتیلن، پلی پروپیلن و PVC ساخته می شود و به صورت بلوک ها یا ورقه های نازک با سطح ویژه بالا در فیلترها قرار می گیرد.پکینگ مدیا به دلیل سطح ویژه بالا، سطح تماس وسیعی را برای تبادل یونی بین آب و ماده جاذب فراهم می کند. این امر سبب افزایش کارایی حذف نیترات از آب می شود.
استفاده از پکینگ مدیا برای حذف نیترات
تصفیه بیولوژیکی برای حذف نیترات از آب آشامیدنی از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا روش های فیزیکی و شیمیایی سنتی نمی توانند به طور موثر نیترات محلول را حذف کنند.
پکینگ مدیا، بلوک ها یا قطعات ساخته شده از PVC یا PP هستند که در برابر عوامل شیمیایی، الکل ها، اسیدها، گریس ها، روغن ها، چربی ها و مواد بیولوژیک کاملاً مقاوم هستند. آنها بادوام هستند و در دو نوع پکینگ مدیاثابت و پکینگ مدیاشناور ساخته می شوند. آرایش هندسی سطح پکینگ مدیا نسبت سطح به حجم را افزایش می دهد. پکینگ مدیاها در صنایع مختلف از جمله آب و فاضلاب، پالایشگاه و پتروشیمی، تهویه و غیره کاربردهای متنوعی دارند.
استفاده از فرآیندهای رشد چسبنده در سیستم‌های هوازی و بی‌هوازی با تثبیت میکروارگانیسم‌ها روی بسته‌بندی‌ها و تشکیل بیوفیلم، تعداد میکروارگانیسم‌های چسبنده و معلق را افزایش می‌دهد که باعث کاهش اندازه مخازن بیولوژیکی و افزایش راندمان تصفیه می‌شود. در واقع، پکینگ مدیاباعث افزایش سطح نسبت به حجم می شود. استفاده از محیط های پکینگ مدیاثابت در راکتورهای بیولوژیکی ضمن افزایش ظرفیت و راندمان تصفیه، باعث افزایش مقاومت فرآیند در برابر شوک های هیدرولیکی، آلی و سمی می شود. از دیگر مزایای پکینگ مدیا کاهش خروج لجن مفید است. یکی از مهمترین مزایای استفاده از پکینگ در تصفیه بیولوژیکی کاهش ابعاد مخازن و کاهش هزینه های ساخت است.
عوامل موثر بر کارایی پکینگ مدیا ثابت در حذف نیترات
کارایی پکینگ مدیا ثابت در حذف نیترات به عوامل مختلفی از جمله موارد زیر بستگی دارد:
- نوع و جنس پکینگ مدیا ثابت: جنس ماده جاذب و نوع گروه‌های عاملی موجود در آن بر کارایی حذف نیترات تاثیر می‌گذارند.
- میزان نیترات موجود در فاضلاب: هر چه میزان نیترات موجود در فاضلاب بیشتر باشد، به پکینگ مدیا ثابت بیشتری برای حذف آن نیاز است.
- pH فاضلاب: pH فاضلاب بر کارایی تبادل یونی تاثیر می‌گذارد. به طور کلی، در pH های اسیدی، کارایی حذف نیترات بیشتر است.
- دبی جریان فاضلاب: دبی جریان فاضلاب باید به گونه‌ای باشد که زمان تماس کافی بین فاضلاب و پکینگ مدیا ثابت وجود داشته باشد.
- دمای فاضلاب: دما بر سرعت واکنش تبادل یونی تاثیر می‌گذارد. به طور کلی، در دمای بالاتر، سرعت واکنش تبادل یونی بیشتر است.
معرفی انواع مختلف پکینگ مدیا ثابت و مزایا و معایب هر کدام
پکینگ مدیا ثابت در انواع مختلفی از جمله موارد زیر موجود است:
- پکینگ مدیا ثابت پلی‌اتیلن: این نوع پکینگ مدیا از جنس پلی‌اتیلن با چگالی بالا (HDPE) ساخته می‌شود و دارای مزایایی مانند مقاومت بالا در برابر مواد شیمیایی، وزن کم و قیمت مناسب است.
- پکینگ مدیا ثابت پلی‌پروپیلن: این نوع پکینگ مدیا از جنس پلی‌پروپیلن (PP) ساخته می‌شود و دارای مزایایی مانند مقاومت بالا در برابر حرارت، اسیدها و بازها و استحکام مکانیکی بالا است.
- پکینگ مدیا ثابت PVC: این نوع پکینگ مدیا از جنس PVC (پلی وینیل کلراید) ساخته می‌شود و دارای مزایایی مانند قیمت ارزان و سهولت در نصب است.
انتخاب نوع پکینگ مدیا ثابت به عوامل مختلفی از جمله نوع آب، میزان نیترات موجود در آب، شرایط محیطی و بودجه پروژه بستگی دارد.
مزایای کلی پکینگ مدیا ثابت
- استفاده از مواد اولیه مرغوب
- پتانسیل رشد بالای میکروارگانیسم ها
- قابلیت خود پالایی
- به دلیل گرفتگی نیازی به شستشو یا تعویض نیست
- مقاومت در برابر سایش بالا
- مقاومت بالا در برابر نور خورشید
- قیمت بسیار مناسب در مقابل نمونه خارجی
- ساخت و ساز با کیفیت بالا
فرایند IFAS و کاربرد پکینگ مدیا در تصفیه فاضلاب
IFAS ترکیبی از دو فرآیند بستر فعال معلق و ثابت است. روش IFAS مزایای سیستم فیلم ثابت را به فرآیند لجن فعال اضافه می کند. این روش برای تقویت فرآیندهای نیتریفیکاسیون و دی نیتریفیکاسیون موثر است. فرآیندهای ترکیبی IFAS به گونه ای طراحی شده اند که با سیستم های هوادهی حباب ریز سازگاری کامل داشته باشند و در هزینه های عملیاتی طولانی مدت صرفه جویی کنند.
فرآیند یکپارچه لجن فعال فیلم ثابت (IFAS) مزایای لجن فعال معمولی را با سیستم های بیوفیلم با ترکیب این دو فناوری در یک واحد ترکیب می کند. به طور معمول، یک پکیج تصفیه فاضلاب کشتارگاه،قالیشویی و غیره با روش IFAS شبیه به یک کارخانه لجن فعال خواهد بود، با پکینگ مدیا یا بیوفیلم یک جمعیت قوی نیتریت زدا برای اکسیداسیون بار نیتروژنی (NH4+) ایجاد می کند.
