تصفیه بیولوژیکی فاضلاب چیست؟ (انواع روش ها، اصول، مزایا و کاربرد)

تصفیه بیولوژیکی فاضلاب یکی از کاربردی ترین فرآیندهای تصفیه فاضلاب است که برای از بین بردن آلاینده های آلی موجود در پساب به کمک باکتری ها استفاده می شود. در این روش باکتری و میکروارگانیسم ها مواد آلی را تجزیه می کنند و تصفیه بدون نیاز به مواد شیمیایی انجام می شود. در ادامه به سوالاتی از قبیل تصفیه بیولوژیکی فاضلاب چیست و مراحل انواع روش های آن چگونه است پاسخ خواهیم داد.

تصفیه بیولوژیکی چیست؟

یکی از اصلی ترین آلاینده های موجود در آب و فاضلاب، مواد آلی هستند که در فاضلاب بهداشتی و صنعتی به مقدار زیاد وجود دارد. باکتری ها و میکروارگانیسم های موجود در فاضلاب از این مواد آلی به عنوان منبع غذایی تغذیه می کنند. تصفیه بیولوژیکی به فرآیندی گفته میشود که بدون نیاز به مواد شیمیایی، باکتری ها در شرایط بی هوازی و هوازی مواد آلی را تجزیه می کنند. این روش در تصفیه فاضلاب بهداشتی و صنعتی کاربرد بسیار زیادی دارد.
باکتری های موجود در فاضلاب به اکسیژن و منبع غذایی نیاز دارند. اگر شرایط فاضلاب هوازی باشد، اکسیژن موجود در آن توسط باکتری ها مصرف میشود. در غیر این صورت، مواد آلی تجزیه شده و اکسیژن آزاد شده از آن توسط میکروارگانیسم ها استفاده می شود. در شرایط بی هوازی هیدرولیز اتفاق افتاده و بعد از استات سازی، بیوگازهایی از قبیل متان آزاد و از مخزن تصفیه تخلیه می شود.
مواد آلی نیز در این شرایط نقش ماده غذایی را برای باکتری ها ایفا می کنند. باکتری ها به این مواد حمله کرده و باعث تجزیه آنها به ترکیبات غیرمضر شده و آنها را مصرف می کنند. در نتیجه، نه تنها تصفیه انجام میشود، بلکه ترکیبات مضر جانبی نیز تولید نشده و مواد شیمیایی برای تصفیه استفاده نمی شود.

انواع روش های تصفیه بیولوژیکی فاضلاب

به دلیل عدم استفاده از مواد شیمیایی در روند تصفیه فاضلاب صنعتی و غیره، فرآیندهای بیولوژیکی کاربرد گسترده ای داشته و انواع گوناگونی برای آنها ارائه شده است. انواع روش های تصفیه بیولوژیکی فاضلاب را می توان با توجه به شرایط نگهداری از فاضلاب و میزان اکسیژن موجود در آن به دو گروه تصفیه هوازی و بی هوازی تقسیم بندی کرد.
هر یک از روش های تصفیه بیولوژیکی هوازی و بی هوازی دارای زیرمجموعه های زیادی هستند و متناسب با نوع فاضلاب می توان آنها را انتخاب کرد.

روش های تصفیه بیولوژیکی هوازی

همان طور که اشاره شد، باکتری های فاضلاب نیاز به اکسیژن دارند و هر اندازه هوای بیشتری در محیط وجود داشته باشد، با سرعت بالاتری رشد و تکثیر می شوند. در نهایت این شرایط باعث بهبود روند تصفیه و افزایش سرعت تجزیه مواد آلی توسط میگروارگانیسم ها خواهد شد. در روش های بیولوژیکی هوازی لجن فعال و سیستم های هوادی نقش بسیار مهمی دارند.
بقایای مواد آلی تجزیه شده توسط باکتری ها به مرور در کف پکیج تصفیه فاضلاب ته نشین می شود و لایه های لجن را تشکیل می دهد. این لجن سرشار از مواد مغذی برای باکتری ها است و به همین دلیل در روند تصفیه بیولوژیکی مجدد استفاده میشود. علاوه بر لجن، با سیستم های هوادهی نیز اکسیژن مورد نیاز باکتری ها تامین میشود. تعداد مراحل هوادهی و نحوه استفاده از لجن در روش های مختلف با هم فرق دارد. بر همین اساس فرآیندهای تصفیه بیولوژیکی متعددی ارائه شده اند که عبارتند از:

تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال متعارف

در تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال متعارف ابتدا فاضلاب وارد حوضچه ته نشینی می شود. در این حوضچه بسیاری از ذرات بزرگ معلق در فاضلاب ته نشین می شوند. در مخزن تصفیه بیولوژیکی لجن فعال برای تغذیه باکتری ها وجود دارد و شرایط هوازی است. باکتری ها از اکسیژن موجود در فاضلاب و مواد مغذی لجن تغذیه می کنند و سرعت رشد و تکثیر آنها افزایش پیدا می کند. همزمان باکتری ها مواد آلی موجود در فاضلاب را تجزیه کرده و تصفیه انجام میشود.
در مرحله بعد فاضلاب مجدد در حالت سکون قرار گرفته و ته نشینی انجام می شود. در این مرحله مجدد باقی مانده مواد آلی تجزیه شده در کف مخزن ته نشین شده و لایه های لجن را تشکیل می دهند. بخشی از این لجن به مرحله قبل برگشت داده شده و مابقی تخلیه می شود.

تصفیه فاضلاب به روش هوادهی گسترده EAAS

در حالت کلی هر اندازه اکسیژن بیشتری در فاضلاب وجود داشته باشد، شرایط برای رشد و تکثیر میکروارگانیسم ها بهبود پیدا می کند. یکی از روش های تصفیه بیولوژیکی فاضلاب که کاربرد گسترده ای دارد، تصفیه به روش هوادهی گسترده EAAS است. در این روش هوادهی به صورت عمقی و سطحی توسط تجهیزات متعدد انجام می شود.
سایر مراحل تصفیه در این روش مانند لجن فعال متعارف است و لجن فعال برگشتی نقش مهمی در روند تصقیه ایفا می کند.

تصفیه فاضلاب به روش رآکتور بیولوژیکی غشایی MBR

تصفیه فاضلاب به روش MBR شباهت زیادی با لجن فعال متعارف دارد و تنها تفاوت در استفاده از سیستم های غشایی است. در این روش، بعد از تجزیه مواد آلی توسط باکتری ها، فاضلاب از سیستم های غشایی عبور می کند. منافذ ریز روی سیستم غشایی مانع از عبور ذرات معلق موجود در فاضلاب شده و جداسازی انجام می شود. در این روش مخزن ته نشینی بعد از تصفیه بیولوژیکی کاربرد ندارد و با فیلترهای مخصوص جایگزین می شوند.

تصفیه فاضلاب به روش RBC

در تصفیه فاضلاب به روش RBC برای تصفیه بیولوژیکی فاضلاب از دیسک های دوار دایره ای استفاده میشود که همگی از مرکز به میله استوانه ای متصل هستند. دیسک های به کار رفته در این روش محیط مناسبی برای رشد و تکثیر باکتری ها بوده و به مرور توده های بیولوژیکی روی آن تجمع پیدا می کند. باکتری ها روی این دیسک ها قرار گرفته و به دلیل دوار بودن دیسک، هوادهی به طور مداوم برای آنها انجام می شود. در نهایت میزان تماس فاضلاب با توده بیولوژیکی افزایش یافته و تصفیه با سرعت و راندمان بیشتری انجام می شود.
از دیگر روش های هوازی بیولوژیکی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

تصفیه فاضلاب به روش SBR
تصفیه فاضلاب به روش اختلاط کامل CMAS
تصفیه فاضلاب به روش BIOLACK
تصفیه فاضلاب به روش IFAS

روش های تصفیه بیولوژیکی بی هوازی

در برخی از انواع فاضلاب صنعتی مقدار زیادی فسفر و نیتروژن وجود دارد که در شرایط هوازی با تصفیه بیولوژیکی قابل حذف نیستند. برای حذف این قبیل آلاینده ها از روش های بی هوازی استفاده میشود. در تصفیه بیولوژیکی بی هوازی به دلیل نبود اکسیژن، ابتدا فاضلاب در شرایط هیدرولیز قرار میگیرد. سپس اسیدوژنز و در نهایت متانوژنز رخ می دهد.
در مرحله هیدرولیز بسیاری از کربوهیدرات ها و پروتئین موجود در فاضلاب حل شده و براحتی قابل جداسازی می شوند. در واقع در مرحله هیدرولیز، ترکیبات به مواد آلی بسیار ساده تری تبدیل شده و در این مرحله می توان آنها را به اسید تبدیل کرد. اسیدهای این مرحله به دلیل واکنش های متعددی که در محیط برقرار می شود، به استات تبدیل می شوند. در نهایت در روند تصفیه گازهای بیولوژیکی از قبیل متان تولید می شود که به عنوان سوخت می توان از آن استفاده کرد.
از جمله روش های تصفیه بیولوژیکی بی هوازی فاضلاب می توان به موارد زیر اشاره کرد:

مزایای تصفیه بیولوژیکی فاضلاب

دلیل استفاده زیاد از روش های تصفیه بیولوژیکی فاضلاب، مزایای متعدد آن نسبت به سایر فرآیندها است. برخی از مزایای این روش ها عبارتند از:

تصفیه فاضلاب با مصرف انرژی پایین
عدم تولید ترکیبات مضر جانبی
عدم استفاده از مواد شیمیایی در روند تصفیه
راه اندازی آسان به دلیل استفاده از تجهیزات ساده
راندمان بالا در حذف بسیاری از مواد آلی فاضلاب

معایب تصفیه بیولوژیکی

علیرغم مزایای متعدد، این فرآیندها دارای نقاط محدودیت ها و نقاط ضعف هستند. از مهم ترین نقاط ضعف این روش ها می توان به عدم توانایی در گندزدایی و از بین بردن باکتری، ویروس و انگل های موجود در فاضلاب است. علاوه براین، در روش های بی هوازی بوی بد و زننده ای در محیط اطراف ایجاد میشود. همچنین لازم به ذکر است، تصفیه فاضلاب به روش بیولوژیکی به زمان زیادی نیاز دارد.

کاربرد تصفیه بیولوژیکی فاضلاب

در حالت کلی از روش های بیولوژیکی می توان برای تصفیه فاضلاب های انسانی، صنعتی، سطحی و غیره استفاده کرد. به عنوان مثال، این روش در موارد زیر کاربرد دارد:

تصفیه فاضلاب رستوران
تصفیه فاضلاب بیمارستان
تصفیه فاضلاب کشتارگاه
تصفیه فاضلاب دامداری
تصفیه فاضلاب صنایع غذایی
تصفیه فاضلاب هتل
تصفیه فاضلاب صنایع نساجی
تصفیه فاضلاب صنایع دارویی
تصفیه فاضلاب قالیشویی
تصفیه فاضلاب پالایشگاه
تصفیه فاضلاب پتروشیمی
تصفیه فاضلاب فرآورده های گوشتی

تجهیزات تصفیه بیولوژیکی

با توجه به هوازی یا بی هوازی بودن شرایط تصفیه تجهیزات متفاوتی برای اجرا و پیاده سازی آنها استفاده میشود. در حالت کلی برای بسیاری از فرآیندهای بیولوژیکی از انواع آشغالگیر در مرحله پیش تصفیه استفاده میشود. علاوه براین، سیستم های هوادهی از قبیل دیفیوزر و سیستم های هوادهی عمقی، شناور و سطحی نیز استفاده میشود. لجن ته نشین شده در کف مخزن نیز به کمک پل های لجن روب تخلیه میشود.
البته لازم به ذکر است، در ساختار مخزن تصفیه فرآیندهای هوازی و بی هوازی تفاوت های زیادی وجود دارد و بر همین اساس ممکن است نوع تجهیزات نیز تغییر کند.

سخن آخر

روش های بیولوژیکی تصفیه فاضلاب در تصفیه خانه های بزرگ و کوچک به شیوه های گوناگونی قابل اجرا و پیاده سازی هستند. به طوریکه برای اجرای برخی از آنها نیاز به لاگون بوده و گاهی در پکیج تصفیه پیاده سازی می شوند. آبسازه یکی از معتبرترین تیم های فعال در زمینه طراحی، ساخت و پیاده سازی انواع روش های بیولوژیکی فاضلاب به صورت پکیج تصفیه فاضلاب فلزی، پلی اتیلن، فایبرگلاس و بتنی در ظرفیت های مختلف است. جهت کسب اطلاعات بیشتر و دریافت مشاوره رایگان می توانید با کارشناسان آبسازه تماس بگیرید.