تصفیه فاضلاب به روش IFAS یا راکتور بیولوژیکی هوازی با رشد چسبیده ثابت یکی از فرآیندهای موثر برای حذف مواد آلی به کمک باکتری ها است. اساس این فرآیند تصفیه فاضلاب استفاده از لجن فعال بوده و برای بهبود روند تصفیه از صفحات پلی اتیلن و پی وی سی ثابت و معلق برای رشد زیست توده استفاده میشود. در ادامه مراحل تصفیه با فرآیند IFAS، مزایا، تفاوت آن با سایر فرآیندها و غیره را بررسی خواهیم کرد.
IFAS چیست؟
IFAS مخفف Integrated Fixed-film Activated Sludge و در واقع یک سیستم «ترکیبی لجن فعال و رشد چسبیده» است. در این فرآیند، هم زمان از توده زیستی معلق (لجن فعال) و لایه های زیست توده چسبیده روی مدیاهای ثابت و نیمه متحرک استفاده می شود. این ترکیب باعث می شود غلظت میکروارگانیسم ها در حوضچه هوادهی بدون افزایش حجم مخزن، به طور چشمگیری بالا برود و امکان دستیابی به راندمان بالاتر در حذف BOD، COD و نیتروژن فراهم شود. IFAS بهخصوص برای ارتقای تصفیه خانه های موجود و رساندن پساب به استاندارد های سخت گیرانه تر، کاربرد گسترده ای دارد.
تصفیه فاضلاب به روش IFAS چیست؟
استفاده از لجن فعال برای حذف مواد آلی به دلیل عدم تولید ترکیبات مضر جانبی در انواع پکیج تصفیه فاضلاب نقش مهمی دارد. در این روش ها باکتری ها مواد آلی را تجزیه نموده و در این مسیر برای رشد و تکثیر و بهبود روند تصفیه به اکسیژن و غذا نیاز دارند. تصفیه فاضلاب به روش IFAS (Integrated Fixed film Activated Sludge) نوعی فرآیند بیولوژیکی است که برای بهبود شرایط در رشد و تکثیر باکتری ها از صفحات ثابت و معلق رشد چسبیده استفاده می کند.
یکی از مهم ترین مزیت های این رویکرد آن است که بدون نیاز به افزایش چشمگیر حجم حوضچه هوادهی، می توان توده زیستی بیشتری را در سیستم نگه داشت. به این ترتیب، در همان حجم موجود، زمان ماند مؤثر میکروارگانیسم ها افزایش می یابد و امکان تصفیه فاضلاب هایی با بار آلی بالا یا استاندارد های تخلیه سخت گیرانه تر به راحتی فراهم می شود. به همین دلیل، IFAS گزینه ای ایده آل برای پروژه هایی است که با محدودیت فضا مواجه هستند یا نیاز به ارتقای ظرفیت و راندمان تصفیه خانه موجود دارند.
در مخزن تصفیه فاضلاب در این روش صفحات عمودی ثابت و معلق از جنس پلی اتیلن و پی وی سی قرار میگیرد. ابعاد و سطح پکینگ مدیا ثابت و شناور با توجه به مقدار مواد آلی موجود در فاضلاب تعیین می گردد. باکتری ها روی این صفحات قرار گرفته و از اکسیژن داخل فاضلاب و مواد آلی استفاده می کند. به همین دلیل با سرعت بیشتری شروع به رشد و تکثیر کرده و تصفیه نیز در زمان کوتاه تری انجام می شود. در این روش از سیستم های هوادهی از قبیل دیفیوزر استفاده می شود تا اکسیژن مورد نیاز میکروارگانیسم ها تامین گردد.
نحوه عملکرد IFAS
در سیستم IFAS، فاضلاب وارد مخزن هوادهی میشود و با مخلوطی از ذرات حامل و میکروارگانیسمها به طور مداوم در تماس است. میکروارگانیسمها روی سطح ذرات حامل رشد میکنند و مواد آلی موجود در فاضلاب را به عنوان غذا مصرف میکنند. ذرات حامل توسط هوادهی معلق نگه داشته میشوند و این امر باعث افزایش سطح تماس بین فاضلاب و میکروارگانیسمها میشود، که منجر به تصفیه کارآمدتر فاضلاب میشود.
لایه زیست توده تشکیل شده روی مدیا معمولاً دارای نواحی با شرایط متفاوت است؛ بخش های نزدیک به سطح، کاملاً هوازی هستند و بیشترین نقش را در اکسیداسیون BOD و نیتریفیکاسیون بر عهده دارند، در حالی که در لایه های عمقی تر، شرایط آنوکسیک ایجاد می شود و امکان دنیتریفیکاسیون فراهم می گردد. این ساختار چند لایه باعث می شود IFAS بتواند هم زمان روی حذف مواد آلی و کاهش نیتروژن معدنی (نیترات و نیتریت) اثر بگذارد و از این نظر نسبت به سیستم های کلاسیک لجن فعال، انعطاف پذیری عملکردی بالاتری داشته باشد.
مراحل تصفیه فاضلاب به روش IFAS
در پکیج تصفیه فاضلاب بهداشتی و غیره که از این روش استفاده می شود، فاضلاب چند مرحله مهم را طی می کند که عبارتند از:
تصفیه فیزیکی
در ابتدای مخزن و کانال ورود فاضلاب برای جمع آوری ذرات معلق بزرگ آشغالگیر نصب میشود. تکه های معلق در فاضلاب به کمک این تجهیزات جمع آوری شده و از انسداد لوله و تاسیسات در گام های بعد جلوگیری میشود. این مرحله بیشتر نوعی پیش تصفیه است و به مقدار کم پارامترهایی از قبیل TDS را تغییر می دهد.
متعادل سازی
فاضلاب بعد از پیش تصفیه وارد حوضچه متعادل سازی می شود. در این مرحله فاضلاب بخش های مختلف حوضچه از نظر دما و نوع آلاینده ها به کمک همزن های مخصوص متعادل میشوند. این مرحله از ایجاد شوک در روند تصفیه جلوگیری می کند.
تصفیه بیولوژیکی
مهم ترین مرحله، تصفیه بیولوژیکی است. در این مرحله چند صفحه عمودی به نام پکینگ مدیا از جنس پلی اتیلن و پی وی سی در داخل مخزن قرار میگیرند. برخی از این صفحات ثابت بوده و مابقی معلق هستند. علاوه براین، هوادهی عمقی و سطحی انجام میشود تا اکسیژن فاضلاب افزایش پیدا کند. مواد آلی توسط باکتری ها تجزیه شده و باعث رشد و تکثیر بیشتر میکروارگانیسم ها میشود. با افزایش تعداد باکتری های چسبیده روی صفحات، لایه های لجن تشکیل شده و به مرور از روی صفحه جدا میشوند.
تکه های لجن جدا شده از پکینگ مدیا به دلیل وزن سنگین در کف مخزن ته نشین می شوند. بخشی از این لجن به عنوان لجن برگشتی برای داخل مخزن انتقال داده میشوند. مابقی به مرور از دستگاه تخلیه میشوند.
گندزدایی فاضلاب
در آخرین مرحله، گند زدایی و ضد عفونی فاضلاب به شیوه های مختلف از جمله تزریق کلر و مواد شیمیایی انجام می شود. این مرحله با توجه به کیفیت خروجی مورد نظر پیاده سازی میشود و در اجرای آن در تمام پکیج ها الزامی نیست.
نکته مهم در بهره برداری از سیستم های IFAS، تنظیم صحیح دبی لجن برگشتی و کنترل غلظت لجن فعال (MLSS) در مخزن هوادهی است. اگر MLSS بیش از حد افزایش یابد، خطر گرفتگی، افت راندمان هوادهی و کاهش کیفیت ته نشینی بالا می رود و اگر خیلی کم باشد، ظرفیت تصفیه سیستم کاهش پیدا می کند. به همین دلیل، در طراحی و بهره برداری این فرآیند، پایش مداوم شاخص هایی مانند MLSS، MLVSS، F/M و SVI اهمیت زیادی دارد.
پارامترهای طراحی و بهره برداری در سیستم IFAS
در طراحی پکیج های تصفیه فاضلاب به روش IFAS، چند پارامتر کلیدی نقش تعیین کننده ای در راندمان نهایی دارند. درصد حجم اشغال شده توسط مدیا در حوضچه هوادهی، یکی از مهم ترین این پارامترها است و معمولاً بر اساس بار آلی فاضلاب و استاندارد خروجی، انتخاب می شود. هر چه سطح ویژه مدیا و درصد پوشش آن در مخزن بالاتر باشد، ظرفیت سیستم برای تحمل شوک های آلی و هیدرولیکی بیشتر خواهد بود. علاوه بر این، زمان ماند هیدرولیکی، میزان هوادهی، نرخ برگشت لجن و نسبت F/M باید به گونه ای تنظیم شوند که از یک سو رشد پایدار بیوفیلم روی مدیا حفظ شود و از سوی دیگر، ته نشینی لجن ثانویه با کیفیت مناسب انجام گردد. عدم توجه به این پارامترها می تواند منجر به افت راندمان، شستشوی مدیا، و نوسان در کیفیت پساب خروجی شود.
مقایسه IFAS و MBBR
استفاده از پکینگ مدیا برای رشد باکتری ها و کمک به تجزیه مواد آلی در تصفیه فاضلاب به روش MBBR نیز رایج است. اما این دو روش با هم در نحوه اجرا تفاوت دارند. پکینگ مدیا در MBBR قطعات بسیار کوچکی هستند که در مخزن شناور می شوند. این در حالیست که در IFAS از صفحات بزرگ ثابت و شناور استفاده شده و به صورت عمودی داخل مخزن قرار میگیرند. اجرای IFAS نیاز به هزینه بیشتری دارد، اما راندمان آن برای کاهش آلاینده ها بالاتر است.
از نظر کاربردی نیز، MBBR بیشتر در تصفیه خانه هایی به کار می رود که از ابتدا بر اساس این فناوری طراحی می شوند، در حالی که IFAS به طور ویژه برای ارتقای سیستم های لجن فعال موجود بسیار مناسب است. در IFAS می توان بدون تغییر اساسی در سازه های بتنی و حوضچه های فعلی، تنها با افزودن مدیا و اصلاح هوادهی، ظرفیت و راندمان تصفیه خانه را افزایش داد. همچنین، وجود لجن فعال معلق در کنار رشد چسبیده، انعطاف سیستم را در برابر تغییرات دبی و بار آلودگی بیشتر می کند.
مزایای تصفیه فاضلاب به روش IFAS
IFAS در مقایسه با روشهای سنتی تصفیه فاضلاب، مزایای متعددی دارد، از جمله:
- راه اندازی این فرآیند نیاز به هزینه کمی دارد و پیچیده نیست. چون مقدار زیادی از حجم مخزن را صفحات پکینگ مدیا اشغال می کنند و نیاز به سیستم های هوادهی با تعداد زیاد نیست.
- این روش تاثیر زیادی بر حذف نیترات از فاضلاب دارد.
- با توجه به نحوه تصفیه، این فرآیند قادر به بهبود COD و BOD تا 95 درصد است.
- در فرآیند IFAS مقدار لجن تولیدی کم است و هزینه های تخلیه لجن را تا حد مطلوبی کاهش می دهد.
- بدون تولید ترکیبات مضر جانبی تصفیه انجام میشود.
- به دلیل استفاده از مخزن متعال سازی، از شوک در روند تصفیه جلوگیری شده و روشی پایدار به شمار می رود.
- کارایی تصفیه بالا: IFAS میتواند فاضلاب را به طور موثرتری از سایر روشها تصفیه کند و به طور قابل توجهی سطح آلایندهها را در فاضلاب تصفیه شده کاهش دهد.
- فضای اشغال شده کمتر: سیستمهای IFAS به دلیل کارایی بالا، به فضای کمتری نسبت به سیستمهای سنتی تصفیه فاضلاب نیاز دارند.
- پایداری بیشتر: IFAS در برابر تغییرات ناگهانی بار فاضلاب و شوکهای سمی مقاومتر است و پایداری عملیاتی بالایی دارد.
- قابلیت ارتقا: سیستمهای IFAS به راحتی قابل ارتقا هستند و میتوان ظرفیت تصفیه فاضلاب آنها را با افزایش تقاضا افزایش داد.
- تولید لجن کمتر: IFAS در مقایسه با روشهای سنتی لجن فعال، لجن کمتری تولید میکند.
معایب IFAS
در کنار مزایای متعدد، IFAS معایبی نیز دارد، از جمله:
هزینه سرمایهگذاری اولیه بالا: سیستمهای IFAS به دلیل استفاده از ذرات حامل و تجهیزات هوادهی، هزینه سرمایهگذاری اولیه بالاتری نسبت به روشهای سنتی تصفیه فاضلاب دارند.
نیاز به تخصص بیشتر: برای طراحی، راه اندازی و نگهداری سیستمهای IFAS به تخصص و مهارت بیشتر نیاز است.
احتمال گرفتگی: ذرات حامل در سیستمهای IFAS میتوانند در طول زمان گرفتگی پیدا کنند، که نیاز به نگهداری منظم و دقت دارد.
اگر شستشوی دوره ای مدیا و تنظیم مناسب شدت هوادهی به خوبی انجام نشود، لایه های بیوفیلم می توانند بیش از حد ضخیم شوند و ضمن کاهش انتقال اکسیژن، باعث جدا شدن توده های بزرگ لجن و ایجاد ناپایداری در زلال سازی شوند. به همین دلیل، طراحی صحیح الگوی هوادهی، در نظر گرفتن نقاط دسترسی برای شستشوی مدیا و تدوین برنامه نگهداری منظم، از پیش شرط های بهره برداری موفق از سیستم های IFAS به شمار می رود.
کاربرد فرآیند IFAS
با توجه به اینکه IFAS یک روش بیولوژیکی قدرتمند است، لذا بیشترین کاربرد را در تصفیه فاضلاب انسانی و بهداشتی دارد. البته در تصفیه فاضلاب های صنعتی نیز قابل اجرا است و محدودیتی در این زمینه وجود ندارد. از مهم ترین موارد کاربرد تصفیه فاضلاب IFAS می توان به گزینه های زیر اشاره کرد:
- تصفیه فاضلاب مجتمع مسکونی: IFAS به طور فزایندهای برای تصفیه فاضلاب خانگی در تصفیهخانههای فاضلاب کوچک و بزرگ استفاده میشود.
- تصفیه فاضلاب صنعتی: IFAS برای تصفیه فاضلابهای صنعتی از صنایع مختلف، مانند صنایع غذایی، شیمیایی و نساجی به کار میرود.
- تصفیه فاضلاب کشاورزی: IFAS برای تصفیه فاضلابهای کشاورزی، مانند فاضلاب ناشی از آبیاری و شستشوی دام استفاده میشود.
- تصفیه فاضلاب بیمارستانی: IFAS برای تصفیه فاضلابهای بیمارستانی که حاوی مواد آلی و میکروبهای خطرناک هستند، به کار میرود.
- تصفیه فاضلاب کشتارگاه
- تصفیه فاضلاب آشپزخانه و رستوران
- تصفیه فاضلاب هتل
- تصفیه فاضلاب صنایع نساجی
- تصفیه فاضلاب صنایع غذایی
طراحی و ساخت پکیج تصفیه فاضلاب به روش IFAS
تنوع در روش های تصفیه بسیار زیاد بوده و مهم این است که فرآیند انتخابی با نوع فاضلاب تناسب داشته باشد. آبسازه در طراحی پکیج تصفیه فاضلاب به روش IFAS ابتدا فاضلاب و مواد آلی و مقدار آنها را آنالیز نموده و بر همین اساس طرح استاندارد را ارائه می دهد. در نهایت با رعایت استانداردها ساخت پکیج با متریال های فلزی، پلی اتیلن و فایبرگلاس به صورت کاملا سفارشی و اختصاصی انجام می شود. جهت کسب اطلاعات بیشتر درباره مشخصات فنی این دستگاه می توانید با کارشناسان فروش آبسازه تماس بگیرید.
سخن پایانی
IFAS به عنوان یک فناوری ترکیبی و انعطاف پذیر، جایگاه ویژه ای در میان فرآیند های بیولوژیکی تصفیه فاضلاب پیدا کرده است. این روش با تلفیق مزایای لجن فعال و رشد چسبیده، امکان ارتقای تصفیه خانه های موجود، افزایش ظرفیت، بهبود راندمان حذف BOD، COD و نیتروژن و دستیابی به استاندارد های سخت گیرانه تر تخلیه را بدون نیاز به توسعه وسیع سازه ای فراهم می کند.
با توجه به روند رو به افزایش الزامات زیست محیطی و محدودیت فضا در بسیاری از پروژه ها، انتظار می رود فرآیند IFAS در سال های آینده بیش از پیش مورد توجه قرار گیرد. مجموعه آبسازه با تکیه بر تجربه در طراحی و ساخت پکیج های بیولوژیکی، امکان به کارگیری IFAS به صورت مستقل یا در ترکیب با سایر فرآیند ها را فراهم کرده و متناسب با نوع فاضلاب و اهداف کیفی پروژه، راهکار اختصاصی ارائه می دهد.
