فرآیند – برگه 6

تصفیه خاک ،SOIL REMEDIATION

فرآیند Bioremediation٬ Fenton Reagent٬ Oil Absorbants٬ soil flushing٬ SOIL REMEDIATION٬ soil washing٬ تصفیه خاک٬ جاذب های نفتی٬ خاكشويي٬ زيست پالايي٬ صفحات و بوم های جاذب نفتی و روغنی٬ معرف فنتون

خاک به عنوان بستری واسط و رابط آب به هوا نقش بسیار مهمی را در انتقال آلودگی ایفا می کند. با توجه به آلودگی مستمر آب و هوا به آلاینده ها، بخصوص آلاینده های نفتی، روش های پاکساری به شرح زیر می باشد:

– روش های فیزیکی
– روش های شیمیایی
– روش های بیولوژیکی
– روش های حرارتی
– روش های تثبیت و پایداری آلاینده ها

هر یک از روش های پاکساری خاک فوق به دو صورت اجرا در محل (In-Situ) و خارج از محل (Ex-Situ) قابل اجرا می باشد. انتخاب هر یک از این روش ها به عوامل متعددی چون نوع آلودگی، سن آلودگی، پراکندگی آلودگی، عرض و عمق خاك و … بستگي دارد. برخي از روش هايي كه در پاكسازي خاك آلوده كاربرد رايج تري داشته و به شرح زير مي باشد:

زيست پالايي ،Bioremediation

اصلاح بيولوژيكي يك تكنولوژي تصفيه است كه از فعاليت بيولوژيكي موجودات زنده براي كاهش غلظت يا سم‌زدايي از آلاينده‌ها استفاده مي‌كند. عموماً در اين فرآيند ميكروارگانيزم ها عمل تجزيه يا تغيير شكل تركيبات شيميايي در محيط را انجام مي‌دهند. اين نوع اصلاح زيستي به روش هاي متعددي انجام مي گيرد كه از آن جمله مي توان به استفاده از كرم هاي خاكي، كشت گياه و كمپوستينگ اشاره كرد. هزينه اين روش از ساير روشها كمتر اما مدت زمان اجرای پاکسازی طولانی تر مي باشد.

خاكشويي ،soil washing،soil flushing

اين روش در دسته روش هاي فيزيكي قرار مي گيرد. اساس عملكرد اين روش تزريق حلال هاي شيميايي (Surfactant) به داخل شبكه خاك و خروج آلاينده از فاز خاكي به فاز آبي مي باشد. در روش اجرا در محل، در دو طرف پلوم آلودگی 2 گمانه حفر گردیده که از یکی از آنها ماده شوینده وارد و از دیگری پساب آلوده خارج می گردد. قابل ذكر است كه پساب خروجي در مرحله بعد در سطح زمین مورد تصفيه قرار خواهد گرفت.

معرف فنتون ،Fenton Reagent

اساس عملكرد روش فنتون استفاده از پراكسيد هيدروژن (H2O2) و نمك هاي آهن II و III ظرفيتي مي باشد. اين روش از روش هاي شيميايي محسوب شده و بازدهي بالاتري نسبت به ساير روش ها به خصوص برای حذف هیدروکربنهای چند حلقه ای سنگین (PAH) را دارد. در این روش، نمکهای آهن عملا نقش کاتالیزور را برای تولید یون هیدروکسیل (OH-) ایفا می کنند. یونهای هیدروکسیل با حمله به آلاینده های سنگین آنها را تجزیه کرده و بی خطر می نمایند.

جاذب های نفتی ،Oil Absorbants

بومها (boom) و جاذبهای نفتی صفحاتی هستند که به صورت فیزیکی نفت را جذب می نمایند. این صفحات یا پدها (Pad) روغن/نفت دوست (Oleophilic) بوده و آبگریز (Hydrophobe) می باشند. لذا در مواقعی که حوادث ریزش و پاشش نفت اتفاق می افتد، مانند واژگون یا غرق شدن نفتکش ها (Oil Tankers) یا تانکرهای حمل سوخت (Oil Tanker Trucks) می توان در خشکی و دریا از این صفحات جاذب استفاده نمود. این صفحات و بوم ها حتی اگر در داخل دریا یا مخزن آب انداخته شوند، صرفاً تا 17 برابر وزن خود نفت را جذب کرده و روی آب می ایستند و آب را جذب نمی نمایند. پس از انجام عملیات پاکسازی خاک و آب، می توان این صفحات را جمع آوری نموده و نفت آنرا را در جای مناسب تخلیه نمود. این صفحات به دفعات قابل استفاده می باشند.

صفحات و بوم های جاذب نفتی و روغنی

پدها یا صفحات جاذب روغنی مشابه دستمال کاغذی عمل می نمایند، با این تفاوت که با توجه به خاصیت آبگریز بودنشان (hydro phobic) ، آب را جذب نمیکنند و بجای آن روغن و نفت ریخته شده یا باقیمانده روی خاک ، آسفالت و یا حتی آب را با توجه به خاصیت نفت دوستی شان (oleophilic) جذب می نمایند . کاربرد اصلی این صفحات جاذب ، جمع آوری سریع و اضطراری آلودگی از روی زمین است ، قبل از آنکه آلودگی پخش شود یا به خاک نفوذ نماید. پدهای جاذب نفت در ضخامت ها و اندازه های متنوع تولید میشوند.

پدهای جاذب مواد نفتی ممکن است از نانو جاذب های سنتز شده یا مواد سینتتیک مصنوعی دیگر و یا پر مرغابی و پر اردک ساخته شوند.

در کنار پدهای جاذب ، رول جاذب مواد نفتی و رول های جاذب مواد شیمیایی نیز جهت کاربردهای جمع آوری مواد شیمیایی و آلودگی هایی با دامنه بیشتر قابل تأمین می باشد.

الف) شیت های سفید جاذب روغنی (بصورت ورقه ای و رول)

PRICE/BALE	UNIT /CASE	SIZE	PRICE/ LG	LG/BALE	ABSORBENCY /BALE	TYPE	FORMAT	ITEM
$$$	100	40.64×45.72CM	$$$	5.67KG	79.49 LITERS	MEDIUM	PADS	WOLMP
$$$	100	40.64×45.72CM	$$$	6.8KG	94.63 LITERS	HEAVY	PADS	WOLHP
$$$	1	40.64×45.72CM	$$$	5.67KG	79.49 LITERS	MEDIUM	SINGLE ROLL	WOLMR
$$$	1	40.64×45.72CM	$$$	6.8KG	94.63 LITERS	HEAVY	SINGLE ROLL	WOLHR

* ورقه های فوقانی و تحتانی با دوام و مقاوم به سایش ، هسته چند ورقه ای با مرکز پلی پروپیلن را پوشش می دهند.

* قدرت ضد آب بالا : این محصول برای سیالات روغنی که حاوی مایعات با چسبندگی کم ،مثل سوخت دیزل هستند بسیار مناسب است.

* سطح گود حرارت دیده باعث مقاومت بالای لایه می شود.

* سوراخ شده جهت استفاده راحت تر .

* بدون پرز.

ب) پد های زرد رنگ جاذب آب و مواد شیمیایی (به صورت ورقه ای و رول)

PRICE/BALE	UNIT /CASE	SIZE	PRICE/ LG	LG/BALE	ABSORBENCY /BALE	TYPE	FORMAT	ITEM
$$$	100	40.64×45.72CM	$$$	5.67KG	87.06 LITERS	MEDIUM	PADS	YCLAHP
$$$	100	40.64×45.72CM	$$$	6.8KG	102 LITERS	HEAVY	PADS	YCLAHP
$$$	1	40.64×45.72CM	$$$	5.67KG	87.06 LITERS	MEDIUM	SINGLE ROLL	YCLAHP
$$$	1	40.64×45.72CM	$$$	6.8KG	102 LITERS	HEAVY	SINGLE ROLL	YCLAHP

* ورقه های فوقانی و تحتانی با دوام و مقاوم به سایش ، هسته چند ورقه ای با مرکز پلی پروپیلن را پوشش می دهند.

* جذب کننده آب ، بیشتر مایعات رایج صنعتی مثل روغن ها ، حلال ها ، سرد کننده ها و امثال این ها را جذب می کند.

* سطح گود حرارت دیده ، سبب مقاومت بالای لایه می شود.

* سوراخ شده جهت استفاده راحت تر .

* بدون پرز.

ج) صفحات جاذب خاکستری رنگ (به صورت ورقه ای و رول)

PRICE/BALE	UNIT /CASE	SIZE	PRICE/ LG	LG/BALE	ABSORBٍٍENCY /BALE	TYPE	FORMAT	ITEM
$$$	100	40.64×45.72CM	$$$	5.67KG	87.06 LITERS	MEDIUM	PADS	GLAMP
$$$	100	40.64×45.72CM	$$$	6.8KG	102 LITERS	HEAVY	PADS	GLAHP
$$$	1	40.64×45.72CM	$$$	5.67KG	87.06 LITERS	MEDIUM	SINGLE ROLL	GLAMR
$$$	1	40.64×45.72CM	$$$	6.8KG	102 LITERS	HEAVY	SINGLE ROLL	GLAHR

* ورقه های فوقانی و تحتانی با دوام و مقاوم به سایش ، هسته چند ورقه ای با مرکز پلی پروپیلن را پوشش می دهند.

* این محصول قابلیت جذب مایعات آبی و سیالات نفتی را به هر دو شکل دارد.

* سطح گود حرارت دیده باعث مقاومت بالای لایه می شود.

* سوراخ شده جهت استفاده راحت تر .

* بدون پرز.

از بوم های جاذب و پدهای جاذب میتوان در جمع آوری روغن، نفت یا هیدروکربن از روی مخازن تصفیه فاضلاب، مخازن جمع آوری آب و روغن، مخازن متعادلساز و … در پتروشیمی ها، پالایشگاه ها، و نیروگاه ها استفاده نمود.

دکانتر SBR- Decanter یا سرریز شناور

ابزار دقیق٬ تجهیزات_مکانیکی٬ فرآیند Decanter٬ floating weir٬ SBR٬ دکانتر٬ سرریز شناور

نحوه عملکرد دکانتر SBR:

ارسال سیگنال از طریق PLC به دکانتر پس از گذشت زمان کافی جهت زلالسازی
انتقال دکانتر به زیر سطح آب از طریق محرک برقی
تنظیم میزان جریان خروجی براساس میزان استغراق سرریز
عمل کردن سوییچ القایی محرک در زمانی که سطح آب به پایین ترین حد رسیده و توقف عملیات تخلیه
حرکت محرک به سمت نقطه پارک برای شروع سیکل بعدی
عمل كردن سوييچ القايي محرك در زمان رسیدن دكانتر به نقطه پارك

اجزای تشکیل دهنده دکانتر SBR

کانال و سرریز سیال ورودی
ناودان های انتقال سیال از سرریز به لوله ورودی
کلکتور چرخنده خروجی
اتصال چرخنده
مانع کفاب
محرک برقی

مشخصات فنی دکانتر SBR:

جنس:کلیه قطعات از جنس فولاد ضد زنگ
ظرفیت تخلیه : 5/2 مترمکعب در دقیقه به ازای هر متر طول در شرایط نرمال (بسته به طول و ارتفاع آب بر روی سرریز )
ابعاد: طول دکانترهای ساخت این شرکت بین 3 تا 10 متر (ساخت طولهای متفاوت به صورت سفارشی)

انعطاف پذیری خوب در برابر تغییرات دبی به دلیل توانایی تنظیم سرعت حرکت دکانتر
مقاوم در برابر خوردگی
ارتقا بهره برداری از سیستم به دلیل انتقال فاضلاب تصفیه شده از طریق سریز به داخل کانال دکانتر و رویت کیفیت آن
تعمیر و نگهداری آسان و حداقل ، به دلیل نصب سیستم درایو در خارج از تانک
عملکرد به عنوان سرریز در شرایط سیلاب و دبی زیاد، جهت جلوگیری از ایجاد خسارت به واحد تصفیه خانه

تصفیه فاضلاب به روش IFAS، Integrated fixed film activated sludge

فرآیند IFAS٬ Integrated fixed film activated sludge٬ تصفیه فاضلاب

تصفیه فاضلاب به روش IFAS در واقع همان فرآیند لجن فعال هوادهی گسترده می باشد که جهت افزایش جمعیت میکروارگانیسم ها و افزایش سطح تماس در واحد هوادهی صفحات لاملا در آن قرارداده می شود که باعث افزایش راندمان تصفیه و همچنین کاهش حجم مخزن هوادهی و کاهش ابعاد تصفیه خانه و به دنبال آن کاهش سرمایه گزاری اولیه می گردد. تصفیه فاضلاب به روش ifas از انواع فرآیندهای رشد معلق به همراه رشد چسبیده می باشد که حجمی از مخزن هوادهی بر اساس طراحی انجام شده با صفحات لاملا پر می شود و محلی برای قرارگیری رشد میکروارگانیسم ها فراهم می کند تا بتوانند بر روی این صفحات قرار گیرند و با تامین اکسیژن مورد نیاز آنها از طریق هوادهی از مواد آلی موجود در فاضلاب تغذیه کنند و سبب تصفیه فاضلاب و کاهش BOD و COD و سایر آلاینده های فاضلاب می گردند.

تصفیه فاضلاب به روش IFAS به دلیل وجود پکینگ مدیا و افزایش جمعیت میکروارگانیسم ها مقاومت بسیار بالایی در برابر شوک های فاضلاب دارد. در ضمن با تغییر مقدار پکینگ لاملا در مخزن هوادهی می توان ظرفیت تصفیه خانه را نیز تغییر داد و حجم مخزن هوادهی را کم کرد، بنابراین این سیستم انعطاف پذیری بالایی هم در زمان طراحی و هم در زمان بهره برداری از تصفیه خانه دارد.

ویژگی های پکیج تصفیه فاضلاب به روش IFAS عبارت اند از:

افزایش راندمان تصفیه و مقاومت در برابر شوک های وارده به سیستم تصفیه

بهره برداری آسان بدون نیاز به اپراتور تمام وقت

امکان تغییر ظرفیت تصفیه خانه با کم و زیاد کردن مقدار پکینگ لاملا در مخزن هوادهی در زمان بهره برداری

عملکرد سیستم بدون تولید بو و آلودگی های زیست محیطی

واحدهای مختلف پکیج تصفیه فاضلاب به روش IFAS

آشغالگیر – متعادل ساز – هوادهی – ته نشینی – آنتی فوم – کلر زنی – مخزن ذخیره پساب جهت پمپاژ به واحد فیلتراسیون – فیلتر شنی – فیلتر کربنی – مخزن ذخیره پساب تصفیه شده جهت استفاده در مصارف مورد نظر از جمله کشاورزی و آبیاری فضای سبز – واحد نگهداری و هاضم لجن بیولوژیک – اتاق کنترل – کلریناتور – پمپ انتقال لجن

تجهیزات مختلف پکیج تصفیه فاضلاب به روش IFAS

الکتروپمپ های کف کش – بلوئرهای هوادهی – دوزینگ پمپ های تزریق مواد شیمیایی – الکترو موتور و گیربکس – تابلو برق – دیفیوزرهای هوادهی – نازل های آب پاش

در حال حاضر از اين روش در تصفیه فاضلاب اکثر كشورهاي پیشرفته مورد استفاده قرار ميگيرد.

گندزدایی آب به روش کلرزنی

تجهیزات_مکانیکی٬ فرآیند گندزدایی آب به روش کلرزنی

یکی از روش‌ های مرسوم گندزدایی آب در تصفیه آب و فاضلاب امروزه استفاده از کلر می‌باشد. دلایل زیر باعث کاربردی شدن این ماده‌ی گندزدا در تصفیه‌ی آب‌شده است:

ارزان بودن
به‌ جای گذاشتن باقیمانده
مؤثر در غلظت‌های کم
در دسترس بودن در سه حالت:

گاز (گاز کلر)
مايع (هيپو کلريت سديم)
جامد (هيپو کلريت کلسيم)

روش کلرزنی

جايگاه ضدعفونی با کلر در تصفيه معمول آب

واکنش کلر در آب:

HOCl: اسيد هيپو کلرو
HCl: اسیدکلریدریک
OCl- : يون هيپو کلرو

با اضافه کردن کلر به آب واکنش های مذکور انجام می‌گیرد. محصول واکنش های بالا هرکدام از محصولات واکنش ها ویژگی خاصی دارد که میزان تولید آن وابسته به شرایط محیطی آب دارد.

ثابت‌ شده است که اثر گندزدايي HOCl بيشتر از خاصيت گندزدایی یون OCl- می‌باشد.

شرايط بهينه واکنش:

pH پايين (6 ~ 7)
20 ~ 25°C
زمان تماس بيشتر از 30 min
باقيمانده Cl2 بالا (> 0.5 mg/L)

با توجه به نمودار زیر تأثیر PH در واکنش‌ های ابتدایی مشهود است.

نمودار توزيع گونه‌ های کلر در°C 25

نحوه نگهداری و استفاده کلر در تصفیه‌خانه‌ها:

مخازن کلر به دو شکل می‌باشد:

مخزن 65 کيلو گرمي براي مصارف کم
مخزن 1 تني براي مصارف زياد

نحوه افزودن کلر به آب:

افزودن کلر به آب از طریق کلریناتور انجام می‌گیرد. کلریناتور ها برای کنترل مقدار کلر لازم برای تزریق مورداستفاده قرار می‌گیرد.

پس از کنترل مقدار کلر از بوستر پمپ‌ ها برای انجام عمل تزریق با ایجاد خلأ استفاده می‌شود.

فشار توليدي در پوستر پمپ بايد بيشتر از فشار خط جريان باشد. تا تزريق صورت گيرد.

ميزان دوز کلري که بايد افزوده شود:

کلر موردنیاز براي گندزدايي + کلر باقيمانده

گونه‌ های مختلف کلر:

کلر مايع
استفاده از هيپوکلريناتور جهت تزريق کلر مايع
تزريق کلر مايع (Na(OCl)) به‌صورت رقیق‌شده
کلر جامد
اهميت درجه خلوص در کلر جامد (هيپوکلريد کلسيم (Ca(OCl2)))
توليد Ca(OH2) به هنگام استفاده از کلر جامد که يک نوع باز است، افزايش pH راداریم و بنابراين کلر جامد تأثیرش کمتر از کلر گازي می‌باشد و به همين خاطر در استخر ها براي کاهش pH اسيد استفاده می‌شود.

مواد واکنش‌ پذیر با کلر:

واکنش کلر با مواد معدني:

آمونیاک:

Cl2 + H2O ® HOCl + H+ + Cl-

HOCl « OCl- + H+, pKa = 7.6

منودیکلروآمین

دی کلروآمین

تریکلروآمین

نمودار تئوريک نقطه شکست (Breakpoint)

کلر علاوه بر گندزدایی برای حذف برخی فلزات سنگین نیز کاربرد دارد.
حذف آهن:
آهن 2 ظرفيتي آهن 3 ظرفيتي توليد رسوب

حذف منگنز:

اين واکنش در pH هاي بالا رخ می‌دهد.

از کلر برای حذف گاز H2S نیز استفاده می‌شود.

واکنش کلر با مواد آلی:

براثر واکنش کلر با مواد آلی مواد خطرناک جدیدی تحت عنوان THM تولید می‌شود.

THM ها (تري هالویتان ها) فوق‌العاده سرطان‌زا می‌باشند.

مواد آلی +کلر: (THMs)

CH3Cl
CH2Cl2
CHCl3
CHBrCl2
CHBr2Cl

در حالت کلی:

مواد آلی + کلر

گندزدایی آب آشامیدنی با هدف انهدام عامل‌های میکروبی بیماری‌زا، کنترل میکروارگانیسم‌های مزاحم، ممانعت از رشد مجدد میکروبی در شبکه‌های آب‌رسانی و حذف یا تقلیل رنگ، طعم و بوی آب به انجام می‌رسد. نیل به موفقیت در این امر، تمهیدهای ویژه‌ای از حوضه‌ی آبریز تا مصرف‌کننده را طلب می‌کند و نخستین شرط تحقق آن، پیش‌بینی تمهیدهای مدیریتی و فنی برای ممانعت و یا تقلیل ورود آلاینده‌ها به منابع آب است. در رویکردهای نوین مدیریت کیفیت آب نیز، حفاظت منابع آب، به کارگیری فرآیندهای مناسب و حفاظت از آب تولید شده در مراحل ذخیره‌‌سازی و توزیع و سرانجام گندزدایی آب، به عنوان راهبردهای نیل به سلامت آب آشامیدنی اعلام و برای کنترل کیفیت آب در منابع تأمین، شاخص‌های کدورت، رشد جلبک‌ها، رنگ، هدایت الکتریکی و رخدادهای هواشناسی، در تصفیه‌خانه‌ها، شاخص‌های غلظت و زمان تماس عامل گندزدا، pH، کدورت و رنگ و در شبکه‌ی توزیع، شاخص‌های کلر باقی‌مانده، کدورت، اشریشیاکلی‌گرماپای، شمارش جمعیت میکروبی(HPC) و فشار آب توصیه شده است.
به دلیل مزایای متعدد کلرزنی در تحقق سلامت میکروبی آب، سازمان جهانی بهداشت به صراحت اعلام کرده است که”پیامدهای بهداشتی ناشی از فرآورده‌های جانبی کلرزنی، در مقایسه با عدم کفایت انجام آن، بسیار جزیی است و کلرزنی آب بدون توجه به کنترل فرآورده‌های جانبی حاصل از آن باید انجام ‌شود”. مطالعه‌‌های اپیدمیولوژی محققان نیز نشان می‌دهد که احتمال ابتلا به سرطان ناشی از فرآورده‌های جانبی کلرزنی در استخرهای شنا 25 و در آب آشامیدنی، 6 در میلیون است.
در کلرزنی فاضلاب نیز هر چند به اعتقاد سازمان جهانی بهداشت، کلرزنی پساب فاضلاب‌ها به دلایل متعدد دشوار بوده و دستیابی به کیفیتی از پساب کلرینه شده که همواره شاخص‌های بهداشتی را تأمین کند، به تقریب ناممکن و غیراقتصادی است، اما با این حال، در شرایط خاص، موفقیت در کلرزنی پساب فاضلاب را منوط به نیل به شاخص‌های BOD کمتر از 20 و به ترجیح کمتر از 10، COD کمتر از 40 و TSS کمتر از 10 میلی‌گرم بر لیتر دانسته است.
نگاه اجمالی
برای اینکه آبی قابل استفاده باشد، علاوه بر حذف انواع آلاینده‌ها از آب و خارج کردن یونها و مواد رسوبی و کلوئیدی ، باید برای مصارف خانگی و بهداشتی ، عاری از باکتریها و ویروسها‌ی مضر باشد. برای پاک کردن آب از اینگونه آلودگی‌ها معمولاً به یک اکسید کننده قویتر از نیاز داریم.
فرآیند حذف باکتریها و ویروسها از آب توسط یک اکسید کننده را گندزدایی می‌نامند. برای اینکار معمولا از ازن یا ترکیبات کلردار استفاده می‌شود.

استفاده از ازن در گندزدایی آب
برای انجام عمل گندزدایی ، هوای غنی شده از ازن را از درون آب عبور می‌دهند. حدود 10 دقیقه تماس کافیست تا ازن بر روی آلودگی تاثیر کرده و آنها را از بین ببرد. از آنجا که طول عمر مولکولهای ازن کوتاه است، هیچگونه حفاظت زمینه‌ای برای محافظت آب از آلوده شدن در آینده وجود ندارد. یکی دیگر از اشکالات این روش ، عمر کوتاه است که نمی‌توان آن را ذخیره کرد و یا از مکانی به مکان دیگر حمل کرد. باید آن را در محل استفاده بوسیله فرآیندی نسبتا گران شامل تخلیه الکتریکی در هوای خشک تولید کرد.
استفاده از ترکیبات کلردار برای گندزدایی آب
متداولترین عامل تصفیه آب که در اکثر کشورهای پیشرفته استفاده می‌شود، استفاده از اسید هیپوکلرو است. این ترکیب کووالانسی و خنثی با عبور از درون غشاء موجودات ذره‌بینی آنها را می‌کشد. هم مانند ازن پایداری کمتری دارد و نمی‌توان آن را ذخیره کرد.
در مراکز بزرگ تصفیه آب ، هیپوکلرواسید را با حل کردن گاز کلر در آب در PH متوسط تولید می‌کنند. بنابراین محلول رقیق کلر در آب ، دارای مقدار کمی است و چنانچه محیط واکنش زیاد باشد، اسید هیپوکلرو به یون هیپوکلریت که خاصیت گندزدایی کمتری دارد، تبدیل می‌شود.

روش جلوگیری از ایجاد یون هیپوکلریت
در استخرهای شنا ، معمولاً برای تولید هیپوکلرو اسید از نمک کلسیم‌هیپوکلریت یا محلول آبی سدیم‌هیپوکلریت استفاده می‌شود. با انجام واکنش اسید – باز بیشتر درون آب ، یون هیپوکلریت به اسید هیپوکلرو تبدیل می‌شود. برای جلوگیری از تجزیه اسید ، باید PH محیط به دقت کنترل شود تا بیش از اندازه قلیایی نباشد، چون برای جلوگیری از خوردگی مواد ساختمانی استخر در محیط اسیدی ، معمولاً PH را بالاتر از 7 نگه می‌دارند. حفظ PH قلیایی ، همچنین مانع از تبدیل آمونیاک حل شده به کلر آمینها ، مخصوصا (که باعث تحریک چشم است) ، می‌شود.
نقطه تعادل در واکنش تبدیل یون هیپوکلریت به اسید هیپوکلرو باید طوری تنظیم شود که برتری با اسید هیپوکلرو که خاصیت گندزدایی دارد، باشد. برای این منظور ، تنظیم PH آب ضروری است، زیرا در PHهای بین 7 تا 9 تعادل به سمت تولید یون هیپوکلریت جابجا می‌شود. برای تنظیم PH آب از یک اسید مثل سدیم بی‌سولفات یا یک باز مثل کربنات سدیم و یا یک تامپون مثل سدیم بی‌کربنات می‌توان استفاده کرد.
مزیت استفاده از ترکیبات کلردار
در این روشها ، مقداری از کلر بعد از تصفیه آب به صورت حل شده باقی می‌ماند، بطوری که اگر آب پیش از اینکه مصرف شود، از آلودگی‌های بعدی با باکتری یا ویروس محافظت شود.

مضرات کلرزنی آب
مهمترین مانع برای کلرزنی به منظور گندزدایی آب ، تولید مواد کلردار آلی است که جزء آلاینده‌ها هستند و برخی نیز جزء ترکیبات سمی می‌باشند. اگر آب ، حاوی فنل یا ترکیبی از آن باشد، کلر ، جانشین اتمهای حلقه شده ، باعث ایجاد ترکیبات سمی با بو و مزه زننده می‌شود.
شکل دیگر ، تولید تری‌ها‌لومتانها می‌باشد. ترکیب نگران کننده اصلی ، کلروفرم ، می‌باشد که از واکنش هیپوکلرو اسید با ماده آلی حل شده در آب تولید می‌گردد. برخی دانشمندان عقیده دارند که کلروفرم در انسان ، تولید سرطان کبد می‌کند. برای جلوگیری از این خطرات ، برخی از کشورها از ازن یا دی‌اکسید کلر برای گندزدایی استفاده می‌کنند، زیرا این عوامل گندزدا کلروفرم تولید نمی‌کنند یا به میزان ناچیز تولید می‌کنند.
مزایای گندزدایی آب
با توجه به آنچه گفته شد، به هر حال تحت هیچ شرایطی نباید گندزدایی آب را حذف کرد، زیرا ریشه‌کنی واقعی امراض کشنده مثل بیماری وبا و حصبه که عامل اصلی آنها آب است، با استفاده از مواد گندزدا امکانپذیر می‌باشد. در کشورهای فقیر که تصفیه آب در آنها اغلب نامنظم است، هر ساله انسانهای زیادی (مخصوصاً کودکان) بوسیله امراضی که عامل آنها آب آلوده است، جان خود را از دست می‌دهند.

روشهای دیگر گندزدایی
از دیگر روشهای گندزدایی استفاده از نور فرابنفش می‌باشد که با ایجاد رادیکال آزاد باعث از بین رفتن موجودات بیماری‌زای آب می‌شود. روش جدیدتر استفاده از صافیهای نانومتری می‌باشد که مانع از عبور مولکولهای آلی زیستی و دیگر مولکولهای آلی بزرگ می‌شود که اندازه آنها بزرگتر از نانومتر است.

مبانی کلرزنی
برای حصول اطمینان از درستی کلرزنی قواعد زیر بایستی رعایت شود:
1 ـ آب مورد گندزدایی، صاف و بدون کدورت باشد.
2 ـ کلر مورد نیاز آب مشخص گردد، نقطه شکست کلر و کلر باقی مانده آزاد حائز اهمیت است.
3 ـ در هر حال زمان تماس حدود یک ساعت برای ازبین بردن زیستوارک‌های حساس در مقابل کلر منظور گردد.
4 ـ حداقل کلر باقیمانده پس از یک ساعت 0.5 میلی گرم در لیتر پیشنهاد می‌شود. این مقدار در بیماری‌های همه گیر‌ روده تا 1 میلی گرم در لیتر نیز توصیه شده است.
5 ـ مقدار کلر مورد نیاز هر نوع آب برابر خواهد بود با مقدار کلری که به آب اضافه می‌شود تا پس از یک ساعت مقدار 0.5 میلی گرم در لیتر کلر باقی مانده داشته باشد.

روش کلرزنی
با توجه به حجم آب مورد گندزدایی و وسعت پروژه، روش کلرزنی تعیین می‌گردد. کلر ممکن است به یکی از اشکال زیر در دسترس باشد:
الف) گازکلر Cl2
ب) کلرامین NH2 Cl و NHCl2
ج) پرکلرین High Test Hypochlorit) H.T.H)
د) دی اکسید کلر Clo2
کلر اولین ماده انتخابی در گندزدایی آب است زیرا ارزان، موثر و کاربرد آن بسیار ساده است. برای جلوگیری از آثار سمی آن توسط دستگاه کلرزنی به آب اضافه می‌شود. ترکیب آمونیاکی کلر نیز برای گندزدایی آب به کار می‌رود لیکن اثر آن کندتر از اثر کلر است. این امر باعث محدودیت استفاده از آن شده است.
پرکلرین یا H.T.H یا هیپوکلریت پر قدرت، یکی از ترکیبات کلسیم است که 70ـ60 درصد کلر دارد. محلول ساخته شده از H.T.H و ترکیبات دیگر کلردار برای گندزدایی آب بکار می‌رود.
ـ پرکلرین Ca(OCL)2 به صورت پودر یا کریستال ریز در بسته هایی با وزن مشخص تهیه و توزیع می‌گردد.
ـ گرد سفید کلر CaOCL2 که کلر قابل استفاده آن 39ـ33.5% است.
ـ محلول هیپوکلریت سدیم Naocl که دارای 5ـ3 و 16ـ10 درصد وزنی کلر قابل استفاده است.
به هر حال علی رغم ترکیبات جانبی کلر با مواد آلی آب و خطرات احتمالی آن برای سلامت هنوز کلر به عنوان یک ماده شیمیایی گندزدا برای بهسازی آب آشامیدنی مورد استفاده است.

روش کلر زنی مخازن آب
کلرینه کردن آب مخازن: ابتدا حجم مخزن را معین نموده، سپس به ازای هر متر مکعب ( 1000لیتر ) آب از 3 تا 5 گرم پـــــــودرپرکلرین استفاده می شود. کلرینه کردن مخازن به روش هــای دستی و مکانیکی انجام می شود که در روش دستی لازم است حتماً پس از اضافه کردن محلول کلر آب مخزن به هم زده شود. بعد از گذشت نیم ساعت در صورت مناسب بودن نتیجه کلرسنجی آب قابل مصرف است. قابل ذکر است که نتیجه کلرسنجی در کلیه ساعات شبانه روز و در نقاط مختلف شبکه لوله کشی باید در حد مطلوب باشد. حد مطلوب آخرین شیر مصرفی شبکه 0.5 تا 1 PPM (قسمت در میلیون)

طرز تهیه و استفاده از محلول کلر مادر
از ترکیب سه قاشق مرباخوری ( ۱۵ گرم ) از پودر پرکلرین۷۰درصد در یک لیتر آب، کلر مادر بدست می آید که باید در یک بطری تیره رنگ یا پوشیده با کاغذ آلومینیوم نگهداری شود. ۳ تا ۷ قطره از این محلول کلرمادر در یک لیتر آب بمدت ۳۰ دقیقه آنرا بهداشتی و قابل شرب می نماید.

نحوه گندزدایی مخازن تعمیر شده و یا جدیدالاحداث
طبق جدول زیر مقدار کلر مورد لزوم محاسبه می گردد:

حجم مخزن به متر مکعب

درصد خلوص کلر

کلر مورد مصرف به کیلو گرم

ساعت ماند کار

100

70

3/4

12

200

70

6/8

12

قبل از گند زدائی، جدار داخلی مخازن با برس سیمی تمیز و شست و شو می گردد و با توجه به حجم مخزن می توان به ازای هر متر مکعب 43 گرم پرکلرین(70 درصد به صورت محلول) آماده نمود. بعد از این مرحله چندین بار با آب مخزن را شستشو می دهیم.

ترکیبات آلی جانبی حاصل از عمل کلرزنی آب آشامیدنی
تشکیل ترکیبات جانبی آلی حاصل از عمل کلرزنی آب آشامیدنی از نظر سلامتی انسان و همچنین ایجاد مشکلات در تاسیسات تصفیه آب از سال 1974 که وجود کلروفرم و سه تری هالومتان (THMs) دیگر گزارش شد، مورد توجه بوده است. تحقیقات وسیعی از آن تاریخ انجام شده است تا فاکتورهایی که در تشکیل این ترکیبات دخالت دارند شناخته شوند و بتوان از طریق تکنیکهای آب آشامیدنی، غلظت آنها را کاهش داد. بعضی از این ترکیبات جانبی با دز زیاد به صورت خوراکی و یا تزریقی در حیوان ایجاد سرطان می کنند و ممکن است در درازمدت اثرات نامطلوبی بر سلامت انسان نیز داشته باشند.

مواد هوموسی که به صورت طبیعی در آبهای سطحی یافت می شوند، مواد پیش سازی هستند که در کلرزنی آب آشامیدنی ترکیبات جانبی ایجاد می کنند که برخی از این ترکیبات مشکوک به ایجاد سرطان می باشند. در اثر واکنش بین کلر و ترکیبات هوموسی بیش از 780 ترکیبات جانبی ایجاد می گردد، که درصد عمده این ترکیبات هالوژنه می باشند. از جمله گروههای شناخته شده ترکیبات جانبی می توان تری هالومتانها (چهار ترکیب) هالواستیک اسیدها (نه ترکیب)، هالواستونیتریلها (چهار ترکیب) را نام برد. چنانچه تعیین مقدار کل این ترکیبات مورد نظر باشد از دستگاه تعیین مقدار کل ترکیبات آلی هالوژنه Total Organic Halogen (TOX) استفاده می شود. و اگر تعیین مقدار کیفی و کمی هر یک از این ترکیبات لازم باشد از دستگاههای گاز کروماتوگرافی (GC) و یا گاز کروماتوگرافی / مس اسپکترومتری (GC/MS) استفاده می شود. در این مقاله ترکیبات اصلی حاصل از عمل کلرزنی آب آشامیدنی، فاکتورهایی که موجب افزایش و یا کاهش این ترکیبات اصلی می شود، تکنیکهایی که در تاسیسات تصفیه خانه می توان بکار برد تا تشکیل این ترکیبات را به حداقل رسانید و روشهای اندازه گیری این ترکیبات مورد بازنگری قرار می گیرد.

نصب و راه اندازی سیستم های تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی

بهره برداری٬ تجهیزات_مکانیکی٬ راه اندازی٬ فرآیند

فرآیندهای مربوط به تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی (تصفیه ثانویه) غالبا در تصفیه خانه های فاضلاب شهری و برای کمک به انجام تصفیه ای با کیفیت و محافظت از منابع آبی صورت می گیرد. فرآیندهای تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی دربرگیرنده ی سیستم های بیولوژیکی پیچیده ای می باشند که نیازمند توازن دقیقی میان غذا (مواد مغذی) و محیط (فضا) می باشند.

به دلیل آن که در خلال راه اندازی، برای تصفیه کارآمد نیاز به انبوه مناسبی از جمعیت میکروارگانیسم ها می باشد؛ لذا راه اندازی فرآیندهای تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی نسبت به عملکرد آن ها در حالت عادی به دلیل نیاز به کنترل بیشتر فرآیندها، بسیار حساس‌تر و حیاتی تر می باشد. راه اندازی مناسب فرآیندهای تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی موجب تضمین حداکثر بازدهی تصفیه در روزهای آغازین شروع به کار تصفیه خانه می گردد.

این بخش به بررسی ملاحظات و روش های راه اندازی فرآیندهای تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی اختصاص یافته است. نکات و راهنمایی های ذکر شده در این بخش کلی بوده و برای هر نوع یا هراندازه از فرآیندهای تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی قابل استفاده و تعمیم می باشد. مطالب مطرح شده در این بخش با فرض رعایت مسائل و نکات ذکر شده در مباحث “آماده سازی برای راه اندازی تصفیه خانه های فاضلاب ” و ” راه اندازی فرآیندهای پیش تصفیه، تصفیه اولیه و تجهیزات کلرزنی ” عنوان خواهد شد.

لجن فعال در تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی

لجن فعال یک فرآیند بیولوژیکی تصفیه فاضلاب می باشد. لجن فعال عمدتا از باکتری ها، پروتوزوآ ها(protozoa) و روتیفرهایی (rotifers) تشکیل شده است که در لجن و در حضور اکسیژن محلول زندگی می کنند. فرآیند تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی به روش لجن فعال مواد آلی را از فرم های تقسیم شده بسیار ریز، کلوئیدی و محلول به محصولات اکسید شده و لخته های ته نشین شونده تبدیل می کند. با خروج این لخته ها از فاضلاب (به عنوان لجن فعال) بوسیله ته نشینی، پساب باقی مانده کیفیت بسیار بالایی خواهد داشت.

فعالیت بیولوژیکی در مخازن هوادهی صورت می گیرد که در آن ها ارگانسیم ها با وارد شدن اکسیژن به مخلوطی از لجن فعال و فاضلاب در یک محیط هوازی نگهداری می شوند. ته نشینی لخته ها نیز در مخازن ته نشینی ثانویه صورت می گیرد.

فاضلاب خام شامل مقادیر کافی ای از ارگانیسم ها برای انجام فرآیند تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی بر روی مواد آلی موجود در فاضلاب نمی باشد؛ از این رو برای دست یابی به اهداف تعیین شده برای تصفیه فاضلاب (با فرآیند بیولوژیکی)، تامین مقدار کافی توده های میکروبی (لجن فعال) و توزیع و نگهداری آن در سراسر فاضلاب ضروری می باشد. با تغذیه میکروارگانیسم ها از مواد آلی و افزایش تعداد آن ها، از حوض هوادهی خارج می شوند و در زلال ساز ته نشین می شوند؛ همواره مقدار کافی از این میکروارگانیسم ها که برای تصفیه کارآمد مورد نیاز می باشد به حوضچه هوادهی بازگردانده خواهد شد.

اولین هدف در زمان راه اندازی، فراهم نمودن مقدار کافی از فلوک های میکروبی (لجن فعال) در کوتاه ترین زمان ممکن می باشد. این امر موجب کاهش میزان اکسیژن بیوشیمیایی مورد نیاز (BOD₅) و کاهش بار در آب های پذیرنده به واسطه ته نشینی و حذف لخته های لجن فعال در مخزن ته نشینی می گردد.

بخشی از این لخته های ته نشین شده (لجن فعال) تا زمان رسیدن غلظت میکروارگانیسم ها به مقدار دلخواه، که از آن به عنوان جامدات معلق مایع مخلوط (MLSS) نیز یاد می کنند، به مخازن هوادهی بازگردانده می شود. با رسیدن به غلظت دلخواه، مازاد لخته‌های ته نشین شده (لجن فعال) به منظور تامین غلظت مناسب MLSS در فرآیند از سیستم حذف می شود.

فرآیند تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی لجن فعال را می توان از جنبه های متنوعی مورد اصلاح و تغییر قرار داد که با توجه به ویژگی های فاضلاب مورد نظر می توان این تغییرات و اصلاحات را اعمال نمود و با رویکرد متناسب با این ویژگی اقدام به تصفیه فاضلاب کرد. جدول شماره یک برخی از این اصلاحات را نشان می دهد. (به تفاوت در غلظت های MLSS توجه کنید)

استفاده از آنالیزهای آزمایشگاهی و جداول زمانی برای کنترل فرآیند در طول راه اندازی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. فرد یا افراد مسئول برای راه اندازی باید اطلاعات مربوط به طراحی فرآیند تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی مانند مقدار جریان ورودی، مقدار BOD₅، سن لجن، مدت زمان سکون، دما و غلظت جامدات معلق مایع مخلوط (MLSS) را در اختیار داشته باشد. مشاوره در مورد نحوه ی استفاده از این پارامترهای کنترلی و اعمال تغییرات احتمالی مورد نیاز باید با مهندس طراح سیستم انجام شود. با اعمال اصلاحات احتمالی مورد نیاز می توان غلظت MLSS مورد نیاز برای راه اندازی را محاسبه کرد. با استفاده از اعداد در نظر گرفته شده در طراحی برای جریان و غلظت MLSS و اندازه مقدار واقعی جریان و محاسبه میزان بار BOD₅ ورودی به حوض، مقدار غلظت MLSS مورد نیاز برای راه اندازی یک حوض هوادهی قابل محاسبه خواهد بود.

معادله بالا برای یک حوض هوادهی می باشد. اگر بیش از یک حوض هوادهی در تصفیه خانه وجود داشته باشد، مقدار MLSS طراحی باید بر اساس آن تغییر یابد تا حداقل غلظت MLSS مورد نیاز برای راه اندازی هر حوض تامین شود. وجود این تناسب در جهت تامین غذای کافی برای میکروارگانیسم ها (F/M) و مناسب ماندن سن لجن، ضروری می باشد. با راه اندازی یک یا دو حوض می توان سایر حوض ها را با استفاده از لجن فعال موجود در این حوض ها (به عنوان لجن فعال تغذیه)، با سرعت و راندمان بیشتری راه اندازی نمود. (مثال ۱ و ۲)

کمترین غلظت MLSS مورد نیاز برای راه اندازی، غلظتی می باشد که برای جلوگیری از هدر رفتن لجن فعال در طول فرآیند راه اندازی مورد نیاز می باشد (اگر جریان ورودی به تصفیه خانه در طول فرآیند راه اندازی بیشتر از مقدار پیش بینی شده افزایش یابد، غلظت MLSS راه اندازی نیز بایستی متناسب با آن افزایش یابد)، اما نیازی به تغییر غلظت MLSS به دلیل وجود نوسانات دمایی یا تغییرات جزئی در جریان نیست و با تامین %۱۰± از کمترین غلظت MLSS مورد نیاز می توان به راندمانی مناسب برای راه اندازی دست یافت.

مقدار بهینه برای غلظت MLSS را می‌توان با تنظیم مناسب میزان لجن برگشتی و دفعی (که موجب تغییر غلظت MLSS در حوض هوادهی می شود) و هم چنین با مقایسه میزان حذف BOD₅ در فرآیندهای تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی، تعیین نمود. مقدار بهینه ی غلظت MLSS زمانی حاصل می شود که BOD₅ در پساب خروجی از زلال ساز نهایی کمترین مقدار ممکن را دارا باشد.

کلرید آهن یا پلیمرها می توانند با متمرکز نمودن (تغلیظ) جامدات مورد استفاده برای گردش مجدد، به تامین غلظت MLSS مورد نیاز و هم چنین کاهش بار BOD₅ در آب های پذیرنده کمک شایانی نمایند. میزان مواد شیمیایی یا پلیمر مورد نیاز برای افزودن به مخازن ته نشینی را می‌توان در آزمایشگاه ها و به کمک آزمایش “جار” (jar test) تعیین نمود.

در زمان اضافه نمودن این مواد شیمیایی باید بسیار دقیق و محتاط عمل نماییم، چراکه ممکن است این کار موجب افزایش مقدار کاتیون های سمی گردد. در برخی موارد افزایش مواد شیمیایی به عنوان منعقد کننده موجب تغییر غلظت MLSS می شود و دلیل آن لخته شدن بخشی از مواد جامد به صورت لخته های شیمیایی (به جای لخته های بیوژیکی) می باشد. انجام آزمایش برای اندازه گیری غلظت مواد جامد معلق فرار (MLVSS) از دو جهت مهم و ضروری می باشد : اندازه گیری مواد جامد معلق بیولوژیکی، پیشگیری یا برطرف نمودن مسئله ی لخته های شیمیایی.

بازرسی و تست های اولیه

پیش از به کار بستن اطلاعات ارائه شده در پاراگراف های قبلی، شخصی باتجربه و مسئولیت‌پذیر باید به دلایل زیر اقدام به بازرسی و انجام تست های اولیه بر روی تجهیزات فرآیند تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی (لجن فعال) نماید :

اطمینان از تمیز بودن مخازن و سیستم های لوله کشی
باز و بسته نمودن تمامی شیرها و دریچه ها (متناسب با وظیفه شان) و بررسی عملکرد روان و بدون مشکل آن ها و قرارگیریشان در حالت بسته
بررسی سطوح سرریزهای پساب های خروجی
اطمینان از باز بودن سر تمام نازل های سیستم کنترل کف
بررسی سیستم هوا:

بررسی فیلترهای هوا و قطره گیر ها
بررسی عدم وجود نشتی در خطوط هوا
بررسی شیرها برای عملکرد مناسب و روان
بررسی مناسب بودن فواصل، روانکاری و حفاظ های ایمنی در بلوئرها
بررسی تنظیم بودن سیستم های کوپلینگ موتورها
بررسی نصب محکم و دقیق موتورها و بلوئرها
بررسی سنسورها و نمایشگرهای هوا برای عملکرد درست و تنظیم بودن

بالا و پایین نمودن درپوش های هوا و بررسی عملکرد مناسب آن ها
بررسی دیفیوزرها و اطمینان از عبور راحت هوا از آن ها

در صورت استفاده از هواده های مکانیکی باید با چرخاندن آن ها به صورت دستی از تنظیم بودن و عملکرد روان آن ها اطمینان حاصل نمود.

پس از بررسی نصب، عملکرد و تنظیم بودن سیستم طبق دفترچه های راهنمای موجود و ارائه شده از طرف سازنده و تامین کننده تجهیزات، تجهیزات آماده برای تست اولیه می باشند. در صورت امکان باید از آب خانگی برای تست تر تجهیزات استفاده نمود و

سیستم های لوله کشی برای عدم وجود نشتی آب یا هوا مورد بررسی قرار گیرند.
نحوه ی استقرار شیرها و دریچه ها نیز باید دوباره بررسی شود.
سیستم کنترل کف برای بررسی نحوه ی صحیح پاشش نازل ها و ناحیه تحت پوشش باید بررسی شود.
سیستم هوادهی و تجهیزات ایمنی آن برای عملکرد مناسب باید بررسی شوند (فشار هوا و آمپر مصرفی باید ثبت و بایگانی گردد).
میزان لرزش، سروصدا و گرم شدن موتورها نیز باید بررسی شود و آمپر مصرفی آن ها نیز ثبت شود.

پس از بررسی عملکرد مناسب سیستم هوادهی، سیستم را برای ۳ الی ۴ ساعت در مدار قرار داده و برای جلوگیری از بروز مشکل به صورت منظم بازرسی نمایید.

بازرسی و تست اولیه مخازن ته نشینی نهایی به صورت کامل در بخش مربوط به راه اندازی سیستم های پیش تصفیه، تصفیه اولیه و تجهیزات کلرزنی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

روند راه اندازی

پیش از راه اندازی سیستم تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی، باید نمونه ای از فاضلاب خام مورد نظر را تهیه کرده و آزمایشات مربوط به مواد جامد قابل ته نشینی را روی آن انجام دهیم. برای انجام این آزمایش فاضلاب فیلتر شده را به دقت از مجموعه خارج نموده و مقادیر BOD₅ واکسیژن شیمیایی مورد نیاز (COD ) را اندازه گیری نمایید. استفاده از فیلتراسیون به منظور ایجاد تقریبی ویژگی های پساب خروجی از زلال ساز اولیه صورت می گیرد. برای به دست آوردن رابطه ی میان BOD₅ با COD آزمایش های BOD₅ و COD باید بر روی چندین نمونه صورت گیرد.

این رابطه این امکان را برای ما فراهم می کند تا برای کنترل فرآیند در طول راه اندازی به جای تست BOD₅ که مدت زمان بیشتری را نیاز دارد، از تست COD استفاده نماییم. این آزمایش باعث اندازه گیری سریع راندمان از طریق فرآیند تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی (لجن فعال) شده و ابزاری سریع برای برآورد نسبت مواد آلی (BOD₅) به جمعیت میکروبی (MLSS) که غالبا با عنوان نسبت غذا به میکروارگانسیم ها (F/M) نیز نامیده می شود، می باشد. یک تصفیه خانه ی عادی و معمول در اغلب مواقع نسبت F/M ای در بازه ی ۰/۲ تا ۰/۵ را دارا می باشد، به جز در مواردی که از هوادهی گسترده استفاده می شود و در این موارد این نسبت ۰/۱ یا کمتر می باشد.

رابطه ی بین BOD₅ و COD بایستی به صورت اختیاری استفاده شود چرا که ممکن است به دلایل متفاوتی مانند افزایش مواد آلی غیرقابل تجزیه و یا انتقال مواد جامد این نسبت تغییر کند، که این امر موجب نادرستی و غیرقابل اتکا شدن این رابطه می گردد. برای کاهش خطا در محاسبه نسبت COD/BOD₅، می توان از محاسبه این نسبت بوسیله انجام آزمایش بر روی بخش مایع یک آزمایش جامدات معلق برای اندازه گیری BOD₅ و COD، استفاده نمود (که با عنوان BOD₅ و COD محلول شناخته می شود).

رابطه ی COD/BOD₅ محلول در مقایسه با نسبت COD/BOD₅ دیگر قابل اعتمادتر (ثابت تر) خواهد بود، اما به زمان بیشتری نیاز دارد. به خاطر داشته باشید که نسبت COD/BOD₅ محلول ممکن است در تمام نقاط تصفیه خانه یا پکیج تصفیه فاضلاب یکسان نباشد؛ لذا بسته به شرایط راه اندازی، ممکن است برای کنترل دقیق راه اندازی نیاز به اندازه گیری نسبت COD/BOD₅ در نقاط مختلفی از تصفیه خانه باشد (برای اطمینان از درستی رابطه ی COD/BOD₅، انجام هر دو آزمایش COD و BOD₅ در طول راه اندازی نیز باید ادامه داشته باشد).

هنگامی که راه اندازی سیستم تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی خاتمه یافت و فرآیند بهره برداری به روال عادی خود وارد شد، آزمایش COD باید به عنوان ابزاری مناسب برای کنترل فرآیند مورد استفاده قرار گیرد (با اینکه آزمایش BOD₅ پارامتری استاندارد برای کنترل فرآیند بوده و نتایج مربوط به آن نیز از طرف بیشتر سازمان های نظارتی درخواست می شود).

در روزهای دوم و سوم بعد از ورود پساب زلال ساز اولیه به حوض هوادهی، مقادیر BOD₅، COD، MLSS و شاخص حجم لجن (SVI) باید از نمونه های گرفته شده از حوض هوادهی و زلال ساز نهایی، اندازه گیری شود (ممکن است مقادیر عددی رابطه بین COD و BOD₅ جریان ورودی و جریان خروجی یکسان نباشند، بنابراین آزمایش BOD₅ باید به صورت روزانه انجام شود).

SVI نشان دهنده ی ویژگی های ته نشینی لخته ها در زلال ساز نهایی می باشد و احتمال وقوع پدیده بالکینگ شدن لجن را نیز نشان خواهد داد. در حالت کلی اگر SVI در بازه ی ۱۵۰ – ۵۰ باشد، یعنی ته نشینی لجن به خوبی صورت گرفته است. نظارت بصری بر روی آزمایشات مربوط به جامدات قابل ته نشینی برای به دست آوردن اطلاعات در خصوص ویژگی های ته نشینی لجن فعال در زلال ساز نهایی، بسیار مفید خواهد بود.

مثال های زیر در رابطه با روش های ذکر شده در بالا می باشد :

مثال ۱ : تعیین MLSS : یک حوض

تصفیه متداول

یک حوض هوادهی

شرایط طراحی

جریان = ۱ MGD

بار BOD₅ به مقدار۳۷lb. BOD/DAY/1000 ft ³در یک مخزن

دما = ۷۰F

MLSS = mg/l 1500

غلظت BOD به مقدار ۱۵۰ میلی گرم در لیتر

شرایط واقعی

جریان = MGD 0/75

بار BOD₅ به مقدار ۲۸lb. BOD/DAY/1000 ft ³در یک مخزن

دما = ۶۵F

^*غلظت BOD به مقدار ۱۵۰ میلی گرم در لیتر

^* توسط آنالیز فاضلاب خام، آنالیز خروجی زلال ساز یا توسط رابطه BOD₅/COD به دست آمده است.

کمترین غلظت MLSS مورد نیاز :

مثال ۲ : تعیین MLSS : چندین حوض

تصفیه متداول

۱۰ حوض هوادهی با ظرفیت ۱۵۰۰ حوض/ft³

(۳ حوض راه اندازی می شود)

شرایط طراحی

جریان =MGD ۱۶

بار BOD₅ به مقدار ۳۷lb. BOD/DAY/1000 ft ³ در یک مخزن

دما = ۷۰F

MLSS = mg/l 1500

حجم کلی حوض ها = ft³ 540000 = ۱۰ × ft³ 54000

غلظت BOD به مقدار ۱۵۰ میلی گرم در لیتر

شرایط واقعی

جریان = MGD 4

بار BOD₅ به مقدار ۳۱lb. BOD/DAY/1000 ft ³ در یک مخزن

دما = ۶۵F

^{*غلظت BOD به مقدار ۱۵۰ میلی گرم در لیتر}

کمترین غلظت MLSS مورد نیاز :

تعداد حوض های مورد نیاز برای راه اندازی تحت شرایط موجود، توسط جریان تعیین می شود. جریان طراحی شده در مثال شماره دو برای ۱۰ حوض MGD 16 می باشد (یا ۱/۶ برای هر حوض به شرط مساوی بودن حجم آن ها). بنابراین MGD 4 نیاز به۲/۵ حوض دارد (MGD 4 تقسیم بر ۱/۶). از آنجا که این عدد رند نیست پس عدد بزرگتر بعدی (یعنی ۳ حوض) را مد نظر قرار می دهیم. در نتیجه راه اندازی ۳ حوض در ابتدا، نسبت غذا به میکروارگانیسم (F/M) بهتری را در مقایسه با راه اندازی هر ۱۰ حوض یا تنها یک حوض بوجود خواهد آورد و راه اندازی با راندمان بهتری صورت خواهد گرفت.

راه اندازی فرآیند تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی به روش لجن فعال می تواند با استفاده از فاضلاب خام یا لجن تغذیه برای فراهم نمودن حجم مناسبی از میکروارگانیسم ها که جامدات معلق مایع مخلوط (MLSS) نیز شناخته می‌شوند، صورت گیرد.

استفاده از بذر لجن فعال یکی از مطمئن ترین روش های راه اندازی می باشد. در صورت امکان باید به میزان کافی بذر لجن را درون حوض هوادهی قرار داد تا مقدار MLSS حداقل به ۵۰۰ میلی گرم در لیتر رسیده و بتوان جریان موجود در تصفیه خانه را تحت کنترل داشت. در زمان راه اندازی برای تامین حداقل میزان اکسیژن محلول (۲ میلی گرم در لیتر) و کمک به مخلوط نمودن، باید از حداکثر توان هوادهی استفاده نمود. با وجود بذر لجن هوادهی شده، در صورت امکان جریان ورودی به حوض هوادهی باید تقریبا چیزی در حدود ۱۰ درصد جریان تصفیه خانه باشد و در صورت نبود مشکل در سیستم و فرآیند، روزانه به مقدار ۱۰ درصد افزایش یابد. این امر موجب افزایش کیفیت خروجی فرآیند تصفیه همزمان با افزایش غلظت MLSS می شود.
در صورت استفاده از فاضلاب خام، راه اندازی فرآیند تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی (لجن فعال) را با پر کردن حوض هوادهی از فاضلاب خامی که وارد زلال ساز اولیه نشده است، آغاز نمایید. این کار موجب فراهم نمودن بیشترین مقدار بذر ارگانیسم های بدون نیاز به بذر لجن می شود. قبل از ورود فاضلاب خام به حوض برای جلوگیری از گرفتگی دیفیوزرها و فراهم نمودن شرایط مناسب اختلاط، تجهیزات هوادهی باید کار خود را آغاز کنند و کارکرد آن ها باید به گونه ای باشد که حداقل مقدار اکسیژن محلول برای سیستم (۲ میلی گرم در لیتر) را فراهم کنند. پس از این کار در صورت امکان حوض های هوادهی باید به مدت تقریبی ۸ ساعت بای پس شوند که در همین مدت فاضلاب خام نیز هوادهی می شود. بعد از گذشت زمانی در حدود ۷ ساعت هواده ها خاموش می شوند و مایع مخلوط درون حوض برای مدت ۳۰ تا ۶۰ دقیقه ته نشین خواهد شد، بعد از گذشت این زمان فاضلاب خام جدید وارد حوض خواهد شد. مخلوط مایع جدید دوباره هوادهی خواهد شد و به شکل قبل ته نشینی صورت خواهد گرفت. این عمل تا زمانی که MLSS به حداقل مقدار خود، یعنی ۵۰۰ میلی گرم در لیتر برسد ادامه خواهد داشت. پس از حصول این شرایط بایستی حوض ها را در معرض جریان پیوسته فاضلاب قرار دهیم و MLSS موجود اجازه خواهد داشت تا به حداقل غلظت MLSS محاسبه شده برسد. با بالا رفتن MLSS، در صورتی که مقدار DO بیش از ۲ میلی گرم در لیتر باشد، میزان هوادهی باید کاهش یابد. آزمایش DO معمولا در زمان راه اندازی به صورت مرتب و هر ۲ ساعت یکبار، برای اطمینان از وجود اکسیژن برای میکروارگانیسم‌ها صورت می گیرد.

با صرف نظر از اینکه کدام یک از روش های فوق مورد استفاده قرار می گیرد، هیچ فاضلاب برگشتی ای در طول زمان راه اندازی نباید هدر برود (دور ریخته شود)؛ پمپ های برگشت لجن باید به گونه ای عمل کنند که از تشکیل هر گونه پتوی لجن در مخازن ته نشینی جلوگیری شود. این روند موجب اطمینان از وجود حداکثر تعداد میکروارگانیسم های موجود در زمان برگشت لجن فعال به حوض هوادهی می شود.

زمانی که برای جریان کامل فاضلاب به مقدار غلظت مناسب MLSS دست یافتیم، بایستی اقدام به تنظیم نرخ پمپاژ لجن فعال برگشتی نماییم. میزان پمپاژ لجن برگشتی را می توان با آنالیز مواد جامد قابل ته نشینی محاسبه نمود :

درصد MLSS در آزمایش ۶۰ دقیقه ای جامدات قابل ته نشینی که به صورت اعشاری بیان می‌شود × (مجموع جریان ورودی و جریان لجن برگشتی) = میزان پمپاژ لجن فعال برگشتی

مثال ۳ : محاسبه میزان پمپاژ لجن برگشتی

جریان ورودی به حوض هوادهی : MGD 4

جریان برگشت لجن : MGD 2

حجم MLSS در یک آزمایش ته نشینی ۶۰ دقیقه ای : ml 400 در ۲ لیتر : ۲۰% : ۰/۲

بنابراین

MGD 1/2 = MGD (2+4) × ۰/۲= میزان فاضلاب برگشتی

گالن بر دقیقه ۸۳۵ = GPM/MGD 695 × MGD 1/2 = میزان فاضلاب برگشتی

بنابراین مقدار پمپاژ لجن فعال برگشتی باید از MGD 2 به MGD 1/2 یا ۸۳۵ گالن در روز کاهش یابد. تنظیم این مقدار برای تامین MLSS مناسب در حوض هوادهی ضروری می باشد.

پس از تعیین مقدار پمپاژ لجن فعال برگشتی، لجن بایستی شروع به تشکیل لایه ای (پتویی) در مخزن ته نشینی نماید. پس از آنکه قطر لایه (پتو) لجن به اندازه تقریبی ۳۰ سانتی متر رسید، می توان میزان پمپاژ لجن فعال مازاد را محاسبه نمود. میزان پمپاژ لجن فعال مازاد نیز باعث تغییر میزان پمپاژ لجن برگشتی می شود.

مثال ۴ : محاسبه میزان پمپاژ لجن فعال مازاد

این کار به یکی از دو روش زیر انجام می شود:

تصفیه بوسیله لجن فعال در حالی که تمام حوض ها در مدار می باشند.

فرض کنید مقادیر زیر بوسیله آنالیزهای آزمایشگاهی به دست آمده است:

MLSS: mg/l 2800 (استفاده در مرحله ۱)

جامدات معلق، لجن برگشتی: mg/l 5600 (استفاده در مرحله ۶)

جامدات معلق، فاضلاب ورودی: mg/l 60 (استفاده در مرحله ۲)

میانگین جریان روزانه: MGD 4 (استفاده در مرحله ۲)

حجم حوض هوادهی: MG 0/55 (استفاده در مرحله ۱)

سن طراحی شده برای لجن: میانگین زمان اقامت سلولی: ۵ روز (استفاده در مرحله ۴)

میزان پمپاژ لجن برگشتی: GPM 835

محاسبه:

مرحله ۱: مقدار جامدات موجود در حوض هوادهی بر حسب lbs :

= lbs/MG/mg/l 8/34 × MG حجم حوض هوادهی × mg/l MLSS

حجم جامدات موجود در حوض هوادهی lbs 12700 = 8/34 × ۰/۵۵ × ۲۸۰۰

مرحله ۲: جامدات اضافه شده توسط جریان خروجی از زلال ساز اولیه بر حسب lbs/day :

: lbs/MG/mg/l 8/34 × (MGD) میانگین جریان در روز × (mg/l) جامدات معلق جریان ورودی

= lbs/MG/mg/l 8.34 × MGD 4 × mg/l 60

جامدات اضافه شده توسط پساب زلال ساز اولیه lbs/day ۲۰۰۰

مرحله ۳ : عمر لجن (روز) :

مرحله ۴: اگر سن محاسبه شده برای لجن کمتر از مقدار در نظرگرفته شده (۵ روز) در طراحی باشد، نیاز به هیچ گونه دفعی (تخلیه ای) نمی باشد. در شرایط معمولی، سن لجن نشان دهنده‌ی زمان کم یا زیاد کردن نرخ دفع (تخلیه) می باشد.

سن طراحی شده برای لجن: ۵ روز؛ بنابراین نیاز به اصلاح مرحله ۳ می باشد:

= MLSS مورد نیاز بر حسب lbs

= جامدات اضافه شده توسط جریان خروجی از زلال ساز × سن لجن

lbs 10000 = lbs/day 2000 × day 5

مرحله ۵ : در نتیجه مقدار MLSS مورد نیاز برای دفع (تخلیه) برابر است با :

lbs 2700 = lbs 1000 – lbs 12700

مرحله ۶ : میزان (نرخ) پمپاژ لجن فعال مازاد :

بنابراین این میزان (نرخ) پمپاژ لجن فعال مازاد (دفعی)، میزان (نرخ) پمپاژ لجن برگشتی را از GPM 835 به GPM 794/5 خواهد رساند. (GPM 40/5 – ۸۳۵)

دلیل انتخاب بازه ی ۲۴ ساعته برای میزان (نرخ) پمپاژ لجن فعال مازاد (دفعی)، حذف نمودن تغییرات ناگهانی برای فرآیندهای بیولوژیکی حساس می باشد.

روش دیگری که برای محاسبه میزان (نرخ) دفع (تخلیه) مورد استفاده قرار می گیرد، استفاده از غلظت دلخواه MLSS می باشد که از قبل و در زمان اقدامات مربوط به راه اندازی به دست آمده است.

فرض کنید مقادیر زیر توسط آزمایشات انجام گرفته در آزمایشگاه به دست آمده است:

MLSS: mg/l 2800

جامدات معلق، فاضلاب برگشتی : mg/l 5600

جامدات معلق، پساب اولیه: mg/l 60

میانگین جریان روزانه : MGD 4

حجم حوض هوادهی : MG 0.55

میزان MLSS دلخواه : mg/l 2720

مرحله ۱: میزان جامداتی که باید دفع (تخلیه) شوند بر حسب lbs/day :

= ۸/۳۴ × میانگین جریان روزانه × (MLSS دلخواه – MLSS آزمایشگاهی)

lbs/day 2670 = 8/34 × MGD 4 × ( mg/l 2720 – ۲۸۰۰)

مرحله ۲: نرخ (میزان) پمپاژ لجن فعال مازاد (دفعی):

بنابراین نرخ (میزان) پمپاژ لجن برگشتی GPM 795.4 خواهد بود (GPM 39/6 – 835).

در صورت تغییر خصوصیات فاضلاب و به دنبال آن تغییر غلظت MLSS دلخواه، ممکن است نیاز به تنظیم مجدد نرخ (میزان) پمپاژ لجن فعال مازاد (دفعی) و نرخ (میزان) پمپاژ لجن برگشتی باشد. لذا برای ایجاد بهترین شرایط تصفیه فاضلاب و تامین بهینه ترین مقدار ممکن برای MLSS در حوض هوادهی، میزان (نرخ) پمپاژ لجن فعال مازاد (دفعی) بسته به شرایط ایجاد شده باید افزایش یا کاهش یابد.

زمانی که تصفیه خانه به حالت پایدار رسید، لجن فعالی با کیفیت مناسب به سرعت ته نشین خواهد شد و مایعی تمیز، بی بو و پایدار را بر روی سطح باقی خواهد گذاشت. هم چنین لخته‌هایی دانه شکل نیز ظاهر خواهند شد که دارای لبه هایی کاملا مشخص، رنگی متمایل به قهوه ای طلایی و دارای بویی نامطبوع خواهد بود. با این حال ممکن است شرایطی در طول راه اندازی بوجود بیاید که نشان دهنده ی عملکرد ضعیف سیستم و فرآیندها باشد و اپراتور نیز نباید توقع نتیجه گیری سریع از روندهای کنترلی بیان شده داشته باشد. ارزشمندترین عنصر موجود در تصفیه خانه هنگام بروز مشکلات این چنینی در فرآیندهای تصفیه (فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی)، وجود اپراتوری متخصص و باتجربه می باشد.

وجود پساب ناپایدار در طول فرآیند راه اندازی غالبا به دلیل تصفیه بیولوژیکی ناکافی روی می‌دهد. معمولا برای کاهش خطرات بهداشتی بر روی آب های پذیرنده از کلرزنی استفاده می‌شود. برای اطمینان از صدمه ندیدن حیات وحش و جانداران آبی موجود در آب های پذیرنده به دلیل کلرزنی بیش از حد پساب خروجی تصفیه خانه، باید هماهنگی های لازم را با سازمان محیط زیست و سایر ارگان های مربوطه انجام داد.

استفاده از آلوم، کلرید آهن (کلروفریک) و پلیمرها برای کمک به روند ته نشینی در مخازن ته نشینی نهایی موجب کاهش بار BOD₅ روی آب های پذیرنده می شود. قبل از تخلیه محتویات حوض های هوادهی به مخازن ته نشینی نهایی، باید آن ها را به طور کامل با لخته سازها (coagulants) مخلوط نمود.

در طول راه اندازی، زمانی که مقدار MLSS پایین است، ممکن است کف زیادی در حوض های هوادهی تشکیل شود. تشکیل کف به خاطر وجود شوینده های مصنوعی و سایر سورفاکتانت ها در شرایطی که هوادهی زیاد و MLSS پایین است، اتفاق می افتد. این کف حاوی ذرات جامد لجن، چربی و باکتری است که در اسرع وقت باید تحت کنترل قرار گیرد. یکی از روش های موثر برای کنترل این پدیده به کارگیری نازل های آب و استفاده از فاضلاب آشغال گیری شده یا آب شرب در آن ها می باشد.

روش دیگر برای کنترل کف در فرآیند تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی، استفاده از عوامل کف زدا (ضد عفونی کننده) به صورت مستقل یا همراه با نازل های آب است. هم چنین اپراتور می تواند برای تسریع روند کنترل کف و تامین MLSS مورد نیاز برای این امر، میزان هوادهی را کاهش دهد. با ادامه‌ی روند صعودی تشکیل MLSS در حوض های هوادهی، میزان کف کاهش خواهد یافت و فرآیند به سمت پایدار شدن حرکت خواهد کرد.

اتفاق دیگری که در طول فرآیند راه اندازی سیستم تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی ممکن است رخ دهد، وقوع پدیده بالکینگ لجن به دلیل بارگذاری بیش از حد حوض می باشد. از نشانه های وقوع این پدیده می توان به ته نشینی لجن و تراکم بسیار پایین لجن اشاره نمود. با وقوع این پدیده، لایه (پتوی) لجن در زلال ساز نهایی عمیق تر (ضخیم تر) شده و با بالا آمدن بیش از حد سریز خواهد شد. در این حالت میزان ته نشینی لجن به شدت کاهش می یابد و مقدار SVI به شدت افزایش یافته و لجن سبک و کرکی شکل خواهد شد.

پدیده بالکینگ لجن، همراه با رشد ارگانیسم های رشته ای می باشد که با چسبیدن به یکدیگر از لخته ای به لخته ی دیگر موجب جلوگیری از تراکم ذرات لجن و ته‌نشینی ضعیف می گردد. علت دیگر وقوع پدیده بالکینگ لجن وجود آب محبوس است که در این حالت به دلیل زیاد شدن مقدار آب و کاهش چگالی، باکتری هایی که لخته ها را تشکیل می‌دهند متراکم می شوند.

معمولا به دنبال پدیده بالینگ لجن مواردی از قبیل pH پایین، DO پایین، کاهش غلظت نیتروژن، افزایش F/M و سپتیک شدن فاضلاب رخ می دهد. اولین هدف برای کنترل این پدیده افزایش سن لجن یا کاهش نرخ (میزان) F/M می باشد.

پایین بودن DO – یکی از ابتدایی ترین مواردی که باید مورد بررسی قرار گیرد مقدار DO می‌باشد. این مقدار بایستی حداقل ۲ میلی گرم در لیتر باشد و در صورت کمتر بودن آن از این مقدار باید اقدام به بررسی تجهیزات هوادهی و اطمینان از عملکرد صحیح آن ها و افرایش میزان هوادهی نمود. در صورتی که هواده ها و بلوئرها در حداکثر ظرفیت خود قرار دارند، نیاز به اضافه نمودن هواده ها، دیفیوزرها و بلوئرهای جدید به سیستم می باشد که طراحی صحیح و اصولی ای برای انجام دادن این کار لازم است.

پایین بودن pH – معمولا در زمان انجام اقدامات اصلاحی در سیستم، برای کنترل پدیده بالکینگ لجن و افزایش pH از طریق تقویت ویژگی های ته نشینی لجن از آهک استفاده می شود. (غالبا همراه با عوامل کمک کننده به لخته سازی)

بالا بودن F/M (پایین بودن سن لجن) – معمولا برای کاهش مقدار F/M، بار آلی (F) موجود در حوض را با کم کردن جریان ورودی به آن کاهش می دهند و یا مقدار M را با افزایش مقدار لجن برگشتی یا کاهش میزان دفع، افزایش می دهند. هر دوی این موارد منجر به افزایش سن لجن خواهد شد.

اهمیت بازبینی و بررسی اطلاعات بایگانی شده ی تصفیه، زمانی مشخص می شود که می توان بوسیله آن ها علل بوجود آمدن چنین مشکلاتی را ریشه یابی نموده و از بروز مجدد آن ها جلوگیری نمود.

یکی از مواردی مهمی که باید به آن دقت کرد، اشتباه نگرفتن پدیده بالکینگ لجن با بالا آمدن لجن می باشد. در پدیده بالا آمدن لجن خصوصیات مربوط به ته نشینی و تراکم به مقدار کافی می باشد. بالا آمدن لجن نتیجه ی طولانی شدن بیش از حد مدت زمان ماندن لجن در زلال ساز می باشد. در این حالت لجن با رشد بیش از حد لجن (از اندازه ای در حدود یک نخود تا بزرگی یک توپ بسکتبال) که غالبا همراه با تشکیل کفی قهوه ای رنگ بر روی سطح مخزن ته نشینی است، مواجه می شویم.

لجن با وارد شدن به فرآیند دینیتریفیکاسیون باعث آزاد سازی گاز نیتروژن می شود که این گاز با افتادن در لجن موجب بالا آمدن لجن بر روی سطح می شود. برای رفع این مشکل می توان از افزایش میزان (نرخ) پمپاژ لجن فعال برگشتی یا افزایش میزان (نرخ) دفع لجن مازاد و کاهش سن لجن استفاده نمود.

راه اندازی فرآیند تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی با استفاده از روش لجن فعال در زمستان، به زمان بیشتری برای شکل گیری ذرات جامد معلق در مایع مخلوط نیاز دارد که این امر ممکن است بر روی عملکرد سایر قسمت های تصفیه خانه نیز تاثیر نامطلوبی داشته باشد. در زمستان میزان بارگذاری و نرخ هوادهی دست خوش تغییرات زیادی می شود. فاضلاب برای رسیدن به تصفیه ای با بازدهی مناسب نیاز به هوای کمتر و ذرات جامد بیشتری دارد. معمولا تغییرات دمایی در محیط از اهمیت چندانی برخوردار نمی باشد مگر در مواردی که موجب تغییرات دمایی زیادی در سیال گردد. (۱۲± درجه سانتیگراد)

چک لیست فرآیند لجن فعال

چک لیست زیر در راستای تکمیل نکات ذکر شده برای راه اندازی فرآیند تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی (لجن فعال) می باشد:

بررسی دستورالعمل های ارائه شده توسط سازنده و تامین کننده قطعات
آماده سازی برای راه اندازی

الف) ملاقات با مهندسین مشاور و متخصصان راه اندازی.

-دریافت مقادیر مربوط به پارامترهای طراحی

. جریان ورودی به حوض هوادهی

. بارگذاری و غلظت BOD₅

. دما

. حجم مخازن (کلی و جزئی)

. MLSS

. ظرفیت پمپ های لجن (برگشت و دفع لجن)

-محاسبه رابطه میان COD و BOD₅

. انجام آزمایش های مربوط به BOD₅ و COD حداقل یک هفته پیش از راه اندازی

. محاسبه میزان COD به BOD₅

ب) برآورد شرایط واقعی راه اندازی

-جریان ورودی به حوض (ها) در زمان شروع

-میزان بارگذاری و غلظت BOD₅

-دما

-حجم حوض (ها) در زمان شروع

ج) محاسبه حداقل غلظت مقدار مورد نیاز MLSS برای راه اندازی

روند راه اندازی

الف) با بذر لجن

-هواده ها را روشن نموده و حداقل مقدار DO (mg/l 2) را تامین کنید

-حوض(های) هوادهی را با فاضلاب خام با پر نمایید

-با اضافه نمودن بذر لجن به حوض (های) هوادهی مقدار MLSS را برای راه اندازی به حداقل مقدار mg/l 500 برسانید.

-جریان ورودی به حوض (های) هوادهی را به مقدار تقریبی ۱۰ درصد طراحی تنظیم نموده و روزانه به اندازه ۱۰ درصد افزایش دهید.

-تمام لجن فعال موجود در مخزن ته نشینی نهایی را برگردانید.

ب) بدون بذر لجن

– هواده ها را روشن نموده و حداقل مقدار DO ( دو میلی گرم در لیتر) را تامین کنید

– حوض (ها) را با فاضلاب خام پر کنید.

– جریان را وارد حوض هوادهی نمایید

– جریان را برای مدت ۸ ساعت بای پس نموده و مایع مخلوط درون حوض را به مدت ۷ ساعت هوادهی کنید

-هواده ها را خاموش کرده و به مایع مخلوط زمانی بین ۳۰ تا ۶۰ برای ته نشینی بدهید

– دوباره جریان را وارد حوض هوادهی کرده، جریان را برای ۸ ساعت بای پس نموده، مایع مخلوط را دوباره هوادهی کرده و به آن اجازه ته نشینی بدهید؛ این روند را تا زمانی که MLSS به حداقل مقدار خود یعنی mg/l 500 برسد، ادامه دهید.

-جریان را به صورت پیوسته وارد حوض نمایید

– تمام لجن فعال موجود در مخزن ته نشینی نهایی را برگردانید

کنترل فرآیند تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی در خلال راه اندازی

الف) تمامی مقادیر کنترل عملکرد و پارامترهای استاندارد پساب را که شامل موارد زیر می‌باشند، اندازه گیری کنید :

-MLSS در حوض های هوادهی

-DO در حوض های هوادهی

-COD و BOD₅ جریان ورودی و خروجی

-SS در زلال ساز ثانویه

-SVI در زلال ساز ثانویه

-محاسبه F/M

ب) محاسبه نرخ (میزان) پمپاژ لجن فعال برگشتی زمانی که غلظت MLSS در حوض هوادهی به کمترین مقدار غلظت مورد نیاز می رسد.

ج) اجازه تشکیل پتو (لایه) لجن در در مخزن ته نشینی نهایی زمانی به عمق تقریبی ۳۰ سانت

د) محاسبه نرخ (میزان) دفع (تخلیه) لجن فعال و آغاز دفع لجن فعال.

عملکرد عادی

الف) نظارت بر عملکرد فرآیند تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی را با اندازه گیری پارامترهای کنترل کننده ی عملکرد و استاندارد پساب را که شامل موارد زیر است ادامه دهید:

-غلظت BOD₅ جریان ورودی و خروجی

-MLSS در حوض هوادهی

-SS در زلال ساز ثانویه

-SVI در زلال ساز ثانویه

-DO در حوض هوادهی

-محاسبه F/M

ب) تنظیم فرآیند

-نرخ (میزان) لجن برگشتی

-نرخ (میزان) دفع (تخلیه)

-تامین هوا

فیلترهای چکنده در تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی

فرآیند تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی موجود در صافی چکنده کاملا مشابه با فرآیند موجود در لجن فعال می باشد. در حالت کلی، صافی چکنده مواد جامد آلی محلول و رقیق شده را از فاضلاب حذف می کند و مواد جامد را به صورت بیولوژیکی به مواد پایدارتر دیگری اکسید می کند. مدیای فیلترهایی که شامل سنگ، تکه های چوب یا مواد مصنوعی هستند، فضای مورد نیاز برای رشد لجن یا توده‌های زئوگلایی را که حاوی باکتری، پروتوزوئید، جلبک، قارچ، کرم ها و لاروهای حشرات هستند، را فراهم می کند.

با عبور پساب زلال ساز اولیه از فیلتر، رشد ژله ای بیشتر مواد معلق، کلوئیدی و محلول در فاضلاب را حفظ می کند. این مواد به عنوان غذا توسط ارگانیسم ها مصرف می شود و در نتیجه موجب کاهش غلظت مواد آلی در فاضلاب می شود. لایه (فیلم) اضافی تشکیل شده به خاطر رشد ارگانیسم های جدید، به صورت دوره ای یا مداوم از فیلتر خارج شده و در مخازن ته نشینی نهایی جدا می گردد. به این ترتیب حجم زیادی از بار BOD₅ از فاضلاب خارج خواهد شد.

هدف اصلی در طول فرآیند راه اندازی تشکیل مناسب فرآیند رشد لجن به منظور دستیابی هرچه سریع تر به بازدهی پیش بینی شده می باشد.

فیلترهای چکنده به دو دسته ی با جریان استاندارد (پایین) و با جریان بالا تقسیم می شوند. میزان بارگذاری مناسب برای فیلترهای جریان استاندارد gpd/ft² 25 – 100 واحد سطح و lbs BOD₅/day/1000ft³ 5 – 25 ازمدیا می باشد. فیلترهای جریان استاندارد معمولا عمقی در حدود ۱/۸ الی ۲/۴ متر داشته و دایراه ای یا مستطیلی شکل می باشند. جریان از درون تانک های دوزینگ پمپ های اتوماتیک یا متناوب به فیلترها تزریق می شود. میزان این تزریق به گونه ای است که از خشک شدن مدیای فیلتر جلوگیری کند.

مواد خارج یا شسته شده از مدیا فیلتر پایدار بوده و به سادگی ته نشین می گردد. این مواد غالبا شامل کرم ها، حلزون ها و لاروهای حشرات می باشند. پساب خروجی از مخزن ته نشینی نهایی معمولا دارای BOD₅ ای در محدوده ی mg/l 20 – ۲۵ می باشد.

میزان بارگذاری مناسب برای فیلترهای جریان بالا gpd/ft² 100 – ۱۰۰۰ واحد سطح و lbs BOD₅/day/1000ft³ 25 – ۳۰۰ ازمدیا می باشد. فیلترهای جریان بالا معمولا عمقی در حدود ۰/۹ الی ۲/۴ متر داشته و دایراه ای یا مستطیلی شکل می باشند. این نوع فیلترها به دلیل گردش خروجی (پساب) فیلتر غالبا دارای بارگذاری پیوسته می باشند. به علت بارگذاری بیشتر خروج مواد از این فیلترها نیز بیشتر صورت می گیرد؛ بنابراین مواد خارج شده از این فیلترها در مقایسه با فیلترهای جریان استاندارد سبکتر و از پایداری کمتری برخوردار بوده و ته نشینی آن ها نیز مشکل تر می باشد. پساب خروجی از مخزن ته نشینی نهایی معمولا دارای BOD₅ ای در محدوده ی mg/l 20 – ۲۵ می باشد.

در صورتی که فیلتری با جریان بالا بارگذاری ای بیش از BOD₅/day/1000ft³ 25 – ۳۰۰ از مدیا را داشته باشد، نیاز به استفاده از فیلترهای میانی و فیلترهای ریزشی به دلیل کاهش راندمان حذف BOD₅ می باشد. استفاده از این روش تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی بیشتر در مواقعی مرسوم می‌باشد که انتظار می رود میزان بار مواد آلی بالا باشد و تصفیه ای مختصر در این مرحله کافی باشد.

بازرسی و تست اولیه

فردی مسئولیت پذیر و معتمد می بایست از موارد زیر اطمینان حاصل نماید:

تمیز بودن حوض ها و سیستم های زهکشی از هر گونه آشغال
باز و بسته نمودن تمام شیرها و دریچه ها و اطمینان از عملکرد و استقرار مناسب آن ها
مناسب بودن دهانه اوریفیس
روانکاری مکفی سیستم و بایگانی اطلاعات مربوط برای استفاده های آتی
محافظت شدن از تمام بخش های فلزی در دسترس سیستم

پس از اطمینان از موارد بالا، برای بررسی لرزش یا استحکام محور فیلتر (در صورت وجود درام فیلتر) باید آن را با دست چرخاند. سپس در صورت امکان بهتر است فیلتر را زیر بار هیدرولیکی قرار داده و نحوه ی گردش و دهانه های اریفیس و جریان نیز چک شوند.

اگر فیلتر دارای نازل های ثابت می باشد، پس از بازرسی های بالا، فیلتر را برای بررسی گرفتگی نازل ها بوسیله آشغال های باقی مانده از فرآیند ساخت و نحوه ی اسپری نمودن آب برای کامل خیس نمودن مدیاها، باید زیر بار هیدرولیکی قرار داد.

بازرسی و تست های اولیه ی مربوط به مخزن زلال ساز نهایی مشابه بازرسی و تست های اولیه مخزن زلال ساز می باشد که در بخش های گذشته (راه اندازی پیش تصفیه، تصفیه اولیه و تجهیزات کلرزنی) توضیح داده شده است.

روند (فرآیند) راه اندازی

پس از انجام تست های اولیه بر روی فیلتر، جریان فاضلاب را وارد بازوهای توزیع کننده نموده و نحوه ی گردش آن را برای اطمینان از کارکرد روان و بدون مشکل و توزیع یکسان فاضلاب بر روی مدیای فیلتر تحت نظر بگیرید و تعداد دور بر دقیقه ی آن ثبت شود. اگر فیلتر از نوع نازل ثابت باشد، پس از بازرسی، جریان فاضلاب را وارد نازل ها نمایید. نحوه ی توزیع جریان بر روی مدیا را بررسی نموده و هرگونه گرفتگی را در سریع ترین زمان ممکن برطرف نمایید.

در فیلترهای جریان بالا، گردش جریان خروجی از زلال ساز نهایی با عبور دادن پرفشار آب از مدیای فیلتر به جلوگیری از تولید بو و گرفتگی فیلتر کمک شایانی می کند. هم چنین این کار موجب کاهش زمان ماند و قرار گرفتن بار ثابت بر روی فیلتر می گردد. در راه اندازی فیلترهای با جریان استاندارد، خیس ماندن مدیای فیلتر یکی از مهم ترین نکات می باشد.

با وجود آنکه در فیلترهای استاندارد برای تنظیم جریان از یک سیفون (لوله گلویی شکل) استفاده می شود، در طول فرآیند راه اندازی، جریان ورودی به تصفیه خانه ممکن است به قدری باشد که فواصل زمانی مورد استفاده در سیفون خودکار به قدری طولانی باشد که موجب خشک شدن فیلتر شود. استفاده از برخی ابزارهای گردش جریان مانند پمپ های قابل حمل برای اطمینان از خیس ماندن فیلتر و اضافه نمودن پساب زلال ساز نهایی به فیلتر بسیار ضروری می باشد. استفاده از سیستم گردش جریان در فیلترهای جریان استاندارد (در صورت امکان) و جریان بالا موجب کاهش زمان مورد نیاز برای رشد بر روی مدیای فیلتر می شود.

بسته به زمان سال، وضعیت جوی، خصوصیات و میزان آلودگی فاضلاب، رشد و گسترش بر روی مدیا ممکن است چندین روز به طول بیانجامد که در طول این مدت ممکن است کیفیت پساب خروجی افت کند. معمولا برای کاهش خطرات سلامتی و بهداشتی و کاهش بار آلودگی بر روی آب‌های پذیرنده از کلرزنی و منعقد کننده ها استفاده می شود.

آزمایشات کنترلی ای که معمولا بر روی جریان ورودی و خروجی این روش تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی صورت می گیرد شامل COD یا BOD₅، جامدات معلق و جامدات کلی می باشد. این آزمایش ها نشان دهنده ی بازدهی حذف توسط فیلتر و مخزن ته نشینی می باشد؛ برای کمک به اطلاع دقیق تر از وضعیت فیلتر می توان از آزمایشات DO و pH استفاده نمود.

یکی از بی دردسرترین و راحترین بخش های تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی برای راه اندازی و راهبری، فیلتر چکنده می باشد. در طول راه اندازی اغلب مشکلاتی که ممکن است برای فیلترهای چکنده مشکل ساز باشند، مانند گرفتگی، بو و تجمع حشرات، رخ نخواهد داد. سرد بودن آب تا حدی موجب ایجاد اختلال در رشد بیولوژیکی شده و بنابراین ممکن است زمان بیشتری برای رشد بیولوژیکی بر روی فیلتر نیاز باشد.

بیشتر اوقات سردی هوا مشکل ساز نخواهد بود، اما گاها موجب یخ زدگی فیلتر می شود، به خصوص در فیلترهای جریان استاندارد که عملکردی متناوب دارند. بهتر است در صورت امکان فیلترهای جریان بالا را به صورت موازی و بدون گردش یا مقدار ناچیز راهبری نمود. فیلترهای جریان استاندارد را نیز در صورت امکان باید با بارگذاری مداوم بهره برداری نمود. این کار موجب کاهش زمان ماند فاضلاب در فیلتر در دماهای پایین می شود. نصب صفحه های باد نیز کمک شایانی به کاهش مشکلات مربوط به یخ زدگی در این دسته از فرآیندهای تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی می کند.

فیلتر به هیچ وجه نباید از مدار خارج شود مگر در مواقعی که خطری تجهیزات مکانیکی را تهدید کند. مخزن دوزینگ نیز برای کاهش اثرات یخ زدگی باید خوب پوشانده شود. اگر تکیه گاه های (ساپورت های) نازل های چرخان در هوای گرم تنظیم شده اند، به دلیل تاثیر دما بر روی انبساط و انقباض میله های آن، نیاز به تنظیم مجدد آن ها می باشد.

حوض تثبیت و لاگون هوادهی در تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی

حوض تثبیت یا حوض اکسیداسیون در حالت کلی آبی کم عمق می باشد که در حوضچه ای زمینی قرار دارد که برای تصفیه فاضلاب طراحی شده است. از موارد استفاده حوض های تثبیت می‌توان به فرآیند تصفیه کامل، تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی برای فاضلاب ته نشین شده یا تصفیه پساب فرآیندهای ثانویه اشاره نمود. از این حوض بیشتر برای تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی استفاده می شود و به ۳ گروه تقسیم می شوند : هوازی، بی هوازی و ترکیبی (هوازی و بی هوازی).

۱٫تصفیه ثفاضلاب با فرآیند بیولوژیکی با استفاده از حوض تثبیت هوازی : یک حوض هوادهی عمدتا حاوی جلبک و باکتری به صورت معلق می باشد و شرایط هوازی در تمام طول (عمق) آن برقرار است. نوعی از حوض های هوازی برای تامین اکسیژن کافی برای بار BOD₅ موجود در حوض، متکی به جلبک ها می باشد. این حوض ها برای مهیا نمودن شرایط مناسب برای رشد جلبک ها معمولا عمقی در بازه ی ۱۵ تا ۴۵ سانتی متر دارند. به دلیل فضای مورد نیاز در این حوض های هوازی، بیشتر در مقیاس های کوچک مورداستفاده قرار می گیرند.

نوع دیگری از حوض های هوازی برای تامین بیشتر هوای مورد نیاز خود از تجهیزات مکانیکی یا دیفیوزرهای هوادهی استفاده می کنند. عمق این حوض ها غالبا ۸ تا ۱۵سانتی متر است. هر دوی این حوض های هوازی از طریق هوادهی سطحی اکسیژن بیشتری به سیال وارد می کنند.

تثبیت مواد آلی در حوض های هوازی طی دو مرحله اتفاق می افتد. مرحله ی اول، مواد کربنی موجود در فاضلاب با تشکیل کربن دی اکسید، بوسیله ارگانیسم های هوازی موجود شکسته (تجزیه) می شوند. کربن دی اکسید تولید شده، طی فرآیند فتوسنتز با آزاد نمودن اکسیژن، بوسیله جلبک مصرف می شود. در نتیجه بخشی از کربن آلی موجود در فاضلاب به سلول های جلبکی ای تبدیل می شود که برای تجزیه هوازی بیشتر فاضلاب، اکسیژن تامین می کند. جدا نمودن لخته های میکروبی و جلبکی از پساب حوض برای کاهش بار آلودگی در آب های پذیرنده بسیار مهم می باشد. حذف این لخته ها معمولا در مخزن ته نشینی ثانویه انجام می شود.

لاگون های هوادهی نیز مشابه حوض های هوازی می باشند، به جز آنکه به جای رشد جلبکی از هواده های مکانیکی یا دیفیوزرها استفاده می شود و عمق لاگون ها نیز غالبا ۱۵ تا ۳۰ سانتی متر می باشد. با وجود آنکه اختلاط بوسیله هوادهی بیشتر محتویات لاگون را در حالت معلق نگه می دارد، معمولا بخشی از مواد جامد موجود ته نشین می شوند و تجزیه بی هوازی رخ می دهد. بنابراین لاگون های هوادهی را باید در دسته ی حوض های ترکیبی (هوازی و بی هوازی) قرار داد که با استفاده از هواده های مکانیکی یا دیفیوزرهای هوادهی به جای رشد جلبکی، اکسیژن مورد نیاز باکتری ها را فراهم می کنند.

۲٫تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی با استفاده از حوض تثبیت بی هوازی : حوض های تثبیت بی هوازی تا حدی بارگذاری می شوند که شرایط بی هوازی در بیشتر حجم سیال ایجاد گردد. برای این نوع از حوض ها تا عمق ۶ متری نیز مورد استفاده قرار می گیرد. تثبیت بوسیله تجزیه بی هوازی مواد جامد آلی به اسیدهای آلی، بافت های سلولی، کربن دی اکسید، متان و سایر محصولات گازی شبیه به هاضم های بی هوازی بدون حرارت خارجی، اتفاق می افتد.

۳٫تصفیه فاضلاب با استفاده از فرآیند بیولوژیکی با حوض تثبیت ترکیبی : حوض های ترکیبی، مخلوطی از دو حوض تثبیت ذکر شده در بالا می باشد. این حوض ها از مرسوم ترین و پرکاربردترین حوض های تثبیت می باشند که عمق آن ها نیز در بازه ی ۰/۶ تا ۱/۸ متر می باشد. حوض دارای لایه ای هوازی در بالا و لایه ای بی هوازی در پایین می باشد. تثبیت نیز به واسطه ی تجزیه هوازی لایه بالایی و تجزیه بی هوازی لایه زیرین اتفاق می افتد. لایه ی بالایی که لایه ی هوازی نیز نامیده می شود، نیاز به منبعی از اکسیژن مانند هواده های مکانیکی سطحی یا رشد جلبکی دارد. نگهداری صحیح از لایه ی هوازی بالایی مشکلات مرتبط با بوی ناخوشایند را که در حوض های بی هوازی وجود دارد، به حداقل می رساند.

بازرسی و تست های اولیه

خاکریزهای زمین که به عنوان حوض در این روش تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی استفاده می شوند، باید در مواردی مانند میزان نفوذپذیری، فرسایش، میزان آلودگی و سم های گیاهی مورد بررسی دقیق قرار گیرند. پوشش گیاهی و نوع گیاه های محل نیز بایستی برای تطابق با نیازهای تصفیه خانه مورد مطالعه قرار گیرد. در صورت استفاده از هواده های مکانیکی، سرپرست باید از نصب، روانکاری و عملکرد آن ها مطابق با دستورالعمل های سازنده اطمینان حاصل کند.

سیستم های دیفیوزرهای هوادهی نیز برای اطمینان از توزیع یکسان اکسیژن در سراسر سیستم تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی (لاگون) باید بازدید شوند، که این به صورت بصری یا بوسیله آزمایش های DO قابل انجام است. بلوئرهای هوادهی و همه ی موتورهای بکار رفته در سیستم نیز از این قاعده مستثنا نبوده و باید برای اطمینان از نصب و روانکاری مناسب، نبود لرزش و صداهای غیرعادی و تنظیم بودن فواصل مورد بررسی قرار گیرند.

راه اندازی

از آنجا که حوض های ترکیبی پرکاربردترین نوع حوض های تثبیت در فرآیند تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی می باشند، در این بخش به فرآیند راه اندازی این نوع از حوض ها که از جلبک به عنوان منبع اصلی اکسیژن استفاده می‌کنند، می پردازیم.

در صورت امکان راه اندازی حوض تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی را به بخش های گرم سال موکول کنید. در حالت کلی هرچه محتویات داخل گرم تر باشند فرآیند تصفیه ثانویه (تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی) بازدهی بالاتری خواهد داشت. برای جلوگیری از تولید بوی ناخوشایند و رشد علف های هرز در ابتدای بهره برداری از سیستم، قبل از ورود فاضلاب باید ۳۰ الی ۶۰ متر آب درون حوض قرار داشته باشد.

رشد جلبک ها معمولا ۷ تا ۱۲ روز بعد از ورود فاضلاب آغاز خواهد شد. سبز رنگ شدن محوطه‌ی حوض نشانه ی رشد جمعیت جلبک ها می باشد. تجزیه بی هوازی لجن های موجود در کف حوض موجب بالا آمدن حباب هایی در نزدیکی ورودی حوض می شود.

برای جلوگیری از بارگذاری بیش از حد بر روی حوض در زمان راه اندازی اولیه، فاضلاب باید به صورت متناوب وارد حوض شود. pH حوض باید به طور مستمر بررسی شود و در صورت امکان بالای ۷/۵ نگه داشته شود. وجود pH بالا برای حفظ توازن تجزیه بی هوازی لجن های کف استخر ضروری می باشد. این امر هم چنین نشان دهنده ی فعالیت مناسب جلبک ها می باشد، چرا که جلبک با حذف کربن دی اکسید موجود در سیال در حین سوخت و ساز، تمایل به بالا نگه داشتن pH دارد.

آزمایش های مربوط به اکسیژن محلول (DO) نیز بر روی محتویات حوض انجام خواهد گرفت. برای کمک به ارزیابی وضعیت حوض مقادیر pH و DO بایستی ثبت و بایگانی شود. اپراتور باید باید با کمک گرفتن از نتایج این آزمایشات به دنبال بهبود تشخیص بصری خود از وضعیت حوض باشد تا اقدامات مورد نیاز برای راهبری و نگهداری بهتر از سیستم را در کوتاهترین زمان ممکن انجام دهد.

مشکلات معمول در حوض ها (تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی)نصب و راه اندازی سیستم های تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی مانند تولید کف و بوی نامطبوع نباید در زمان راه اندازی رخ دهد. رشد علف های هرز در مدت فرآیند راه اندازی از مشکلات محتمل می باشد که باید در اسرع وقت مرتفع گردد. علف های هرز مانع گردش سیال در سیستم می شوند و بسترهای مناسبی برای رشد و پرورش حشراتی مانند پشه ها می باشند و در صورت حذف نشدن در اسرع وقت، به سرعت تکثیر خواهند کرد. در صورت جلوگیری از رشد علف های هرز و سایر گیاهان و حذف به موقع آن ها مشکلات مربوط به حشرات به طرز چشمگیری کاهش خواهد یافت.

برای رفع مشکلات مربوط به سایر حیوانات که باعث بروز اختلال در عملکرد حوض می شوند، می توان از حشره کش ها یا سایر مواد شیمیایی استفاده نمود. استفاده از مواد شیمیایی در اطراف حوض، همیشه باید با احتیاط خاصی صورت بگیرد چرا که ممکن است برای عملکرد سیستم تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی مضر باشند. مشکل دیگری که ممکن است در زمان راه اندازی رخ دهد یخ زدگی می باشد. استفاده از بادبزن‌ها و مخلوط نمودن محتویات درون حوض، یکی از روش های کاهش مشکلات مربوط به یخ زدگی می باشد.

پکیج چربی گیر EC

تجهیزات_مکانیکی٬ فرآیند الکتروشیمیایی٬ الکتروکواگولاسیون٬ کیج چربی گی

پکیج چربی گیر EC برای تصفیه، بازیابی و استفاده مجدد از فاضلاب های حاوی روغن و مشتقات نفت و گاز با استفاده از الکتروکواگولاسیون مورد استفاده قرار می گیرد. الکتروکواگولاسیون (EC) ترکیبی از روش های تصفیه قدیمی (انعقاد و شناورسازی) با روش های الکتروشیمیایی نوین می باشد. این فرآیند موجب ناپایدار شدن آلاینده های آلی محلول و روغن های امولسیونی در محیط های آبی از طریق تولید ذرات باردار که منجر به خنثی سازی بارهای الکترواستاتیک ذرات و قطره های روغن/امولسیون و تسریع فرآیند توده سازی/انعقاد (و در نهایت تسهیل فرآیند جداسازی) می شود، می گردد.

پکیج چربی گیر EC در مقایسه با روش های معمول و قدیمی انعقاد، احتمال انعقاد کوچکترین ذرات باردار شده به دلیل قرار گرفتن در میدان الکتریکی و حرکت مدام آنها بسیار بیشتر بوده و از همین رو بازدهی سیستم بیشتر خواهد بود. علاوه بر این، لخته های تشکیل شده توسط فرآیند الکتروکواگولاسیون تمایل به داشتن آب کمتری دارند و به همین دلیل در مقابل شکست مقاوم تر بوده و راحتر فیلتر می شوند.

فرآیند EC از سال ۱۹۰۹ شناخته شده و روز به روز در حال گسترش و بهبود است. بیشترین کاربرد این روش برای جداسازی روغن امولسیون، هیدروکربن های نفتی، جامدات معلق و فلزات سنگین از فاضلاب صنایعی مانند نفت و روغن و گاز، ساخت و ساز و معادن بوده است. به خصوص در بخش نفت و گاز، فرآیند و پکیج چربی گیر EC اساسی ترین نقش را برای تصفیه و استفاده مجدد (در محل) از آب در بخش هایی مانند حفاری و شکستن و به حداقل رساندن تاثیر نامطلوب تخلیه فاضلاب به چاه های جذبی ایفا کرده است.

عدم شناخت مناسب از سیستم و طراحی های غیرمهندسی و نامناسب موجب جلوگیری از رشد و شکوفایی این فرآیند در بسیاری از کشورها از جمله ایران شده است که امروزه با تشدید بحران آب در کشور و بخش صنعت و هم چنین سختگیرانه تر شدن استانداردها و قوانین محیط زیست ارزش و کارآیی این روش بیش از پیش درحال خودنمایی است.

اصول کلی الکتروکواگولاسیون در پکیج چربی گیر EC

به طور کلی واحد الکتروکواگولاسیون پکیج چربی گیر EC شامل یک آند قربانی که وظیفه اصلی آن تولید یون های فلزی منعقد کننده بوده و یک کاتد از جنس صفحات فلزی (هر دو درون محلول غوطه ور می باشند) است. جنس این الکترودها معمولا از فلزهای ارزان و غیرسمی مانند آهن می باشد. طبق اصول قانون فارادی، حلالیت (در توده) متناسب با جریان به کار گرفته شده I و مدت زمان تصفیه t_s می باشد.

در معادله بالا z ظرفیت یون های الکترود، M ظرفیت مولکولی فلز و F ثابت فارادی (C/mol 96485) می باشند. انعقاد در این روش با کاهش سطح مفید (خالص) بار اتفاق می افتد که در ادامه با توانایی ذرات کلوئیدی (که قبلا توسط انفجار الکترواستاتیک تثبیت شده اند) در استفاده از نیروی فن در وال برای تراکم صورت می پذیرد. کاهش سطح بار نتیجه ای از کاهش پتانسیل دافعه لایه دوگانه الکتریکی با حضور الکترولیتی با بار مخالف می باشد.

در شکل زیر نمونه ای از فرآیند EC موجود در پکیج چربی گیر EC و مکانیزم جداسازی توسط القا الکتریکی (انعقاد، لخته سازی و شناورسازی) نشان داده شده است.

فلزات و سایر آلاینده ها، جامدات معلق و روغن های امولسیون به خنثی سازی بارهای سطحی (ناپایدارسازی) به همراه لخته ها حرکت می کنند. این ناپایدارسازی توسط حرکت آهسته لخته ها نیز اتفاق می افتد، جایی که ناخالصی ها توسط رسوب غیرشفاف هیدروکسید به دام افتاده و حذف می شوند. میکروحباب ها (معمولا O₂ و H₂) با چسبیدن به توده ها، به جداسازی و بالا رفتن لخته ها بر روی سطح کمک می کنند. بسته به انتخاب کارفرما و نوع فاضلاب و فرآیندهای مورد استفاده، مرحله نهایی جداسازی جامدات می تواند با استفاده از روش های مختلفی مانند مخازن ته نشینی، فیلتراسیون (مدیا)، الترافیلتراسیون و … انجام شود.

تاکنون از EC برای تصفیه فاضلاب های مختلفی استفاده شده است و با توجه به عملکرد مثبت این سیستم، اصلاحات و بهبودهای گسترده ای روی آن صورت گرفته است. اما یکی از اصلی ترین کاربردهای این سیستم تصفیه فاضلاب صنایع نفت و گاز و آب حاصل از فرآوری این مواد (PW) می باشد. PW به آبی گفته می شود که زیر سنگ های مادر نفت و گاز در فشار و درجه حرارتی بالا قرار گرفته اند و در طول فرآیند تولید، همراه نفت و گاز بالا می آیند.

علاوه بر مواد نفتی و مشقات آن، سایر آلاینده های موجود در این دسته ازآب ها و فاضلاب تولیدی توسط این صنایع شامل نمک ها، هیدروکربن ها (محلول و نامحلول)، گازهای محلول (مانند H₂S و CO₂)، باکتری ها و سایر میکروارگانیسم ها و مواد جامد مختلف می باشد. هم چنین PW ممکن است شامل افزودنی های شیمیایی ای (مواد ضد خوردگی، ترکیبات اکسیژن، شکننده های امولسیون ها و شوینده ها، لخته سازها و حلال ها) باشند که در طول فرآیند تولید، حفاری و حتی پیش تصفیه مورد استفاده قرار می گیرند. این مواد شیمیایی می توانند تاثیر زیادی بر روی ضریب پراکندگی آب/روغن، سمیت و زیست تخریب پذیری داشته باشند.

امروزه PW به عنوان نوعی فاضلاب صنعتی شناخته می شود و تخلیه آن به آب های سطحی، چاه های جذبی و حتی تبخیر و ورود آن به اتمسفر بسیار خطرناک و برخلاف قوانین زیست محیطی می باشد. لذا بهتر است (هم از نظر زیست محیطی و هم اقتصادی) این نوع آب پس از تصفیه، برای استفاده مجدد دوباره به چرخه ی تولید بازگردانده شود. شکل بالا شماتیک نمونه ای از سیستم تصفیه مورد استفاده برای این نوع پساب ها را نشان می دهد.

راه اندازی سیستم های پیش تصفیه، تصفیه اولیه و تجهیزات کلرزنی

بهره برداری٬ تجهیزات_مکانیکی٬ راه اندازی٬ فرآیند پیش تصفیه٬ تجهیزات کلرزنی٬ تصفیه اولیه

تجهیزات و فرآیندهای مربوط به پیش تصفیه و تصفیه اولیه و راه اندازی صحیح آنها عاملی کلیدی برای عملکرد مناسب فرآیندهای معمول تصفیه ثانویه و تجهیزات مربوط به مدیریت لجن تولیدی می باشد. یکی از کارکردهای اصلی این تجهیزات جدا نمودن آشغال ها و حذف دانه ها (شن و ماسه)، چربی ها، مواد جامد حل شده و سایر موارد مضر برای فرآیندهای تصفیه بیولوژیکی و آسیب رسان به تجهیزات تصفیه خانه می باشد.

با وجود آن که راه اندازی اغلب این تجهیزات تنها توسط یک دکمه صورت می گیرد، انجام تست های اولیه و بازرسی های دقیق و مناسب این واحد ها موجب پیشگیری از بروز مشکلات متعدد در زمان راه اندازی تصفیه خانه فاضلاب می شود. راه اندازی مناسب و مطلوب سیستم های پیش تصفیه، تصفیه اولیه و تجهیزات کلرزنی کمک شایانی به اطمینان از بالا رفتن راندمان راه اندازی و کلی سیستم خواهد کرد.

در اینجا راه اندازی این تجهیزات را با توجه به اهداف کلی تعیین شده برای تصفیه خانه را مورد بررسی قرار می دهیم. اصول ذکر شده در این دفترچه راهنما به صورت کلی بوده و فارغ از ویژگی ها و خصوصیات منحصر به فرد موجود در هر تصفیه خانه، برای تمامی این واحدها قابل استفاده می باشد. برای درک بهتر مطالب و حصول نتیجه بهتر، مطالعه و فراهم نمودن شرایط ذکر شده در دفترچه راهنمای” آماده سازی برای راه اندازی یک تصفیه خانه فاضلاب ” ضروری می باشد.

آشغال گیرها

هدف اصلی استفاده از آشغال گیرها حذف و خارج نمودن ضایعات بزرگ موجود در فاضلاب که باعث ایجاد اختلال در عملکرد پمپ ها و سایر تجهیزات مکانیکی می گردند، می باشد.

آشغال گیرها به دو صورت دستی و مکانیکی تمیز می شوند که در هر دو مورد آشغال های جمع‌آوری شده در نهایت به روش های مختلفی مانند دفن یا سوزاندن از سیستم دفع می شوند. در برخی موارد آشغال جمع آوری شده پس از قرار گرفتن در دستگاه های خردکن به جریان ورودی فاضلاب بازگردانده می شوند. زباله های ریخته شده در اطراف آشغال گیرها باید به صورت منظم و دوره ای برای جلوگیری از بروز حوادث و کاهش مشکلات مربوط به حشرات موذی و بوی نامطبوع، جمع آوری شوند.

بازرسی و تست های اولیه

دو عمل بسیار مهم در رابطه با آشغال گیرهای میله ای که به صورت دستی تمیز می شوند عبارتند از انجام بازرسی های دقیق و اطمینان از نصب صحیح آن و تعیین جدول زمان بندی دوره ای و منظم برای تمیز نمودن آن.

بازرسی آشغال گیرهای میله ای که به صورت مکانیکی تمیز می شوند نیز برای حصول اطمینان از نصب صحیح و عملکرد مناسب، مناسب بودن بازه زمانی عملکرد آن با توجه به دفترچه راهبری ارائه شده از سوی تامین کننده تجهیز و روانکاری مناسب بخش های دوار لازم می باشد.

زمانی که سیستم آشغال گیر آماده ی انجام تست های اولیه شد، باید بوسیله دست یا در صورت امکان توسط نیروی الکتریکی یک سیکل کامل را طی کند تا نحوه عملکرد کلی و تمیز نمودن آن به طور کامل بررسی گردد. هم چنین چک نمودن کلید اضافه بار (Overload Switch) آشغال‌گیر برای جلوگیری از صدمه رسیدن به سیستم در زمان های بحرانی، بسیار مهم می باشد. سپس تجهیز باید برای مدت ۳ تا ۴ ساعت در مدار قرار گیرد تا نحوه ی عملکرد و آمپر مصرفی آن به صورت کامل مشاهده و ثبت شود.

راه اندازی

در هنگام راه اندازی تصفیه خانه، آشغال گیرهایی که به صورت دستی تمیز می شوند نیاز به مراقبت و بررسی بیشتری دارند، چرا که ممکن است در این زمان حجم بسیار زیادی از آشغال در سیستم جمع آوری انباشته شود. گرفتگی در آشغال گیرها موجب انباشته شدن و در نتیجه بی هوازی شدن فاضلاب در سیستم جمع آوری می گردد. با رفع گرفتگی به دلیل ورود ناگهانی این بار آلودگی به سیستم، شوک بزرگی به تصفیه خانه وارد خواهد شد. در صورتی که پیش‌بینی می شود در زمان های خاصی میزان این آشغال ها از حد معمول بیشتر باشد، برای جلوگیری از بروز چنین مشکلاتی نیاز به افراد بیشتری برای تمیز نمودن آشغال گیرها خواهد بود.

آشغال گیرهایی که به صورت مکانیکی تمیز می شوند کمتر دچار گرفتگی می شوند. اما ممکن است در برخی مواقع آشغال هایی به همراه فاضلاب وارد سیستم شود که این آشغال گیرها نیز قادر به دفع آن ها نباشند، لذا انجام بازرسی های دوره ای و مدون برای رفع این قبیل مشکلات باید به صورت از پیش تعیین شده در دستور کار اپراتورها یا سایر اشخاص مربوطه قرار گیرد. بسته به جهت چرخش مکانیسم تمیزکننده آشغال گیر، شیارهای موجود در آشغال گیر ممکن است به دلیل جمع شدن آشغال ها در کف آشغال گیر دچار گرفتگی شوند.

با وجود آن که احتمال رخ دادن این اتفاق بسیار پایین می باشد اما انجام بازرسی های پیشگیرانه، به خصوص در زمان راه اندازی لازم است. بررسی عملکرد صحیح اسکرابر که وظیفه جمع آوری آشغال ها از شیارها را بر عهده دارد نیز از دیگر نکات کلیدی مربوط به راه اندازی آشغال گیرهای مکانیکی می باشد. اگر اسکرابر وظیفه خود را به درستی انجام ندهد آشغال ها مجددا به فاضلاب برگردانده خواهند شد. در طول زمان راه اندازی برای اطمینان از تمیز شدن صحیح آشغال گیر، هماهنگی مناسب بین اجزا، سفت بودن تمام اتصالات و پیچ ها و نبود لرزش در سیستم، آشغال گیر باید به صورت مرتب مورد بازرسی قرار گیرد.

تجهیزات خردکن

آشغال های بزرگ باقی مانده در آَشغال گیر تا زمانی که برای عبور از دهانه ی آشغال گیر و ورود به تصفیه خانه به اندازه کافی کوچک نشده باشند، توسط این تجهیزات خرد می شوند. خردکن‌ها آشغال های موجود را به قدری ریز می کنند که مشکلی را برای پمپ ها و سایر تجهیزات مکانیکی به وجود نیاورند. از دیگر مزایای خردکن ها می توان به کاهش بو در آشغال گیرها و کاهش کف ناشی از برگشت مواد جامد در هاضم های بی هوازی اشاره نمود.

بازرسی و تست های اولیه

خردکن ها نیز همانند آشغال گیرها بایستی مطابق با دستورالعمل های ارائه شده توسط تامین کننده ی تجهیز نصب شوند. روانکاری صحیح، تنظیم و تراز نمودن مناسب و تمیزکاری کافی از موارد مهمی می باشند که برای یک خردکن باید مورد بررسی قرار بگیرند. قبل از راه اندازی باید از کافی بودن میزان روان کننده ها و سالم بودن آژیرهای هشدار خطر و اضافه بار سیستم اطمینان حاصل نماییم.

پس از بازرسی و اطمینان از مناسب بودن نحوه ی نصب سیستم، برای بررسی تنظیم بودن و تمیز شدن کامل، تجهیز باید یک سیکل کامل را توسط چرخانده شدن به وسیله دست یا نیروی الکتریکی طی کند. در انتها، خردکن به مدت ۳ تا ۴ ساعت و برای انجام بررسی های دیگری از قبیل میزان لرزش، گرم شدن، سر و صدا و اندازه گیری آمپر مصرفی و ثبت آن ها، در مدار قرار خواهد گرفت.

راه اندازی

در حین راه اندازی بازرسی مداوم تجهیزات خردکن کمک شایانی به محافظت از تیغه های آن‌ها می نماید. برای این منظور اکثر واحدها دارای بخش هایی برای جدا کردن سنگ ها، فلزات و سایر مواد سخت می باشند. این واحدها نیز باید به صورت منظم و در فواصل زمانی مناسب تمیز و تخلیه شوند. برای کاهش حوادث و خطرات احتمالی منطقه قرارگیری خردکن ها باید همواره تمیز نگه داشته شود.

مخازن دانه گیری

هدف اصلی استفاده از مخازن دانه گیری حذف شن و ماسه، سنگریزه ها و مواد غیرآلی سنگین می باشد. مخازن دانه گیری موجب حذف سریع این مواد شده و در نتیجه از تجهیزات مکانیکی در مقابل سایش محافظت می کند، از ایجاد رسوب در لوله ها، کانال ها و مجاری آب جلوگیری می‌کند و باعث کاهش میزان ورود مواد غیرآلی به واحدهای فرآیندهای بیولوژیکی می شوند.

دانه گیرهای ثقلی غالبا مستطیلی شکل هستند و برای حذف دانه ها متکی به سرعت فاضلاب عبوری از مخزن می باشند. سرعت این جریان معمولا با استفاده از آبراه های مناسب، اوریفیس‌ها و ناودانی در ۰۱/۰ متر بر ثانیه نگه داشته می شود. این سرعت به مواد غیرآلی سنگین تر اجازه ته نشینی و خروج از سیستم به صورت دستی یا مکانیکی را می دهد و حجم مواد آلی معلق نیز کاهش می یابد.

اکثر دانه گیرهای معمول از دیفیوزرها یا پروانه ها برای ایجاد جریانی چرخشی با سرعت کنترل شده ای در سیال استفاده می کنند که این کار باعث می شود تا مواد غیرآلی سنگین تر پایین این جریان چرخشی ته نشین شده و مواد آلی به صورت معلق باقی بمانند. سرعت این جریان چرخشی توسط دبی و سرعت انتشار هوای دیفیوزرها، پروانه ها یا شکل مخزن دانه گیری کنترل می شود. برخی از دانه گیرها به جای سرعت کنترل شده، وابسته به ابزار مکانیکی حذف کننده می باشند.

برخی از آن ها از یک چنگک شیب دار مستغرق برای جداسازی و معلق نمودن مجدد مواد آلی سبک تر از مواد غیرآلی استفاده می کنند. نوع دیگر آن ها با بهره گیری از اصول مربوط به نیروی گریز از مرکز اقدام به جداسازی مواد می کنند. هر دوی این مخازن دانه گیری، عمل جداسازی و دسته بندی مواد ته نشین شده را با راندمان بهتری نسبت به دانه گیرهای کنترل کننده سرعت انجام می دهند.

بازرسی و تست های اولیه

بازرسی و انجام تست های اولیه برای مخازن دانه گیری با توجه به تجهیزات مکانیکی به کار رفته در آن ها، متفاوت می باشد.

بازرسی دانه گیرهای ثقلی شامل بررسی نوع و کیفیت ساخت مخزن و چک نمودن تجهیزات اندازه گیری جریان و نصب صحیح آن ها می باشد.

دانه گیرهای دارای جریان چرخشی باید از حیث نوع و کیفیت ساخت و باقی نماندن آشغال و زباله در مخزن پس از ساخت، مورد بررسی قرار گیرند. تجهیزات چرخان نیز مانند بلوئرها (دمنده ها) و موتورها نیز از لحاظ نصب صحیح، استقرار درست و محکم و روانکاری به اندازه کافی مورد بررسی قرار بگیرند.

دانه گیرهای مکانیکی بایستی کاملا مطابق با دستورالعمل های سازنده یا تامین کننده آن نصب شوند. دستورالعمل ارائه شده از سازنده یا تامین کننده نیز باید دارای چک لیستی برای بررسی تجهیزات باشد. در حالت کلی بررسی مناسب بودن میزان و نوع روانکار بسیار حائز اهمیت می‌باشد. تمامی فواصل و ترازهای سیستم باید به دقت بررسی شده و دستگاه بوسیله دست یا نیروی الکتریکی چرخانده شود تا یک سیکل کامل را چک کند. سپس واحد باید برای مدت زمان ۳ الی ۴ ساعت در مدار قرار گرفته شود تا مواردی همچون داغ شدن بیش از حد موتور، تجهیزات ایمنی، نصب صحیح حفاظ ها، میزان لرزش و صدای سیستم و نصب مورد بررسی قرار گیرد.

بخش دیگر دانه گیر که نیاز به بازرسی و تست اولیه دارد، مکانیزم حذف دانه ها می باشد. این مکانیزم نیاز به بررسی در بخش های نحوه ی استقرار و نصب، نوع روانکار و نحوه ی روانکاری، رعایت فواصل و ترازها دارد. قبل از بهره برداری از این بخش باید تست اولیه ای از موتور الکتریکی آن (روانکاری صحیح، سالم بودن خود موتور و آمپر مصرفی) صورت گیرد.

راه اندازی

در طول مرحله راه اندازی دانه گیر باید به صورت منظم برای اطمینان از عملکرد صحیح حذف کننده دانه ها، مورد بازرسی قرار بگیرد. ممکن است نیاز باشد تا در زمان راه اندازی تناوب عملیات حذف دانه ها به دلیل انباشتگی بیش از حد آن ها در سیستم جمع آوری، در حالتی بیشتر از حد معمول قرار داده شود.

واحد شناوری

شناوری واحدی می باشد که در آن ذرات معلق و محلول بر روی سطح آب شناور می شوند و سپس به صورت دستی یا مکانیکی از سیستم حذف می شوند. ذرات موجود در آب بوسیله حباب های آب شناور می شوند و سپس با چسبیدن به ذرات معلق و محلول دیگر باعث شناور شدن آن ها در سطح آب می شوند. از واحدهای شناوری برای تغلیظ لجن نیز استفاده می شود.

مخازن شناورسازی به سه دسته ی شناور سازی با هوا، شناور سازی با هوای محلول و شناورسازی با خلا طبقه بندی می شوند. نتیجه نهایی در هر سه سیستم یکسان می باشد و شامل وارد کردن حباب های هوا به درون سیال، برای تشکیل لایه ی شناوری از کف می باشد. در تانک‌های شناورسازی با هوا برای وارد نمودن حباب های هوا به سیال و تشکیل لایه ی شناور کف، از دیفیوزرهای هوادهی یا پروانه ها استفاده می شود.

در واحدهای شناورسازی با هوای محلول، هوا زمانی به فاضلاب اضافه می شود که فاضلاب تحت فشار می باشد. در اینجا سیال بوسیله هوا فوق اشباع می شود و سپس به مخزن دیگری با فشار اتمسفریک وارد می گردد. کاهش سطح فشار موجب می شود تا حباب هایی در طول حجم مایع تولید شود و تشکیل لایه شناور کف کمک کند.

اصول مورد استفاده در واحدهای شناورسازی خلا نیز مانند واحدهای هوای محلول می باشد. اما در این واحدها هوا در یک مخزن با فشار اتمسفریک به فاضلاب اضافه می شود و بوسیله هوا فوق اشباع می گردد. سپس فاضلاب به مخزن دیگری که خلا در آن وجود دارد برده می شود و در نتیجه با کاهش فشار حباب ها تشکیل می شوند و این امر منتج به تشکیل لایه شناور کف می گردد.

بازرسی و تست های اولیه

بازرسی و تمیز نمودن مخازن شناورسازی پس از اتمام مراحل ساخت از نکات مهم در مورد این تجهیز می باشد. مواردی که بایستی مورد بررسی دقیق گیرند عبارتند از بازرسی نصب صحیح خطوط هوا، شیرها و پمپ ها در صورتی که واحد شناورسازی از نوع مخازن خلا یا تحت فشار باشد. موارد مورد بررسی در مخازن شناورسازی با هوا عبارتند از نصب صحیح پروانه و موتور یا خطوط هوا، دیفیوزرها و بلوئرها.

فارغ از نوع مخازن شناورسازی، مکانیزم های دفع لجن می بایست برای مواردی مانند مناسب بودن فواصل و تراز بودن آن ها و روانکاری مناسب و مطابق با دستورالعمل های سازنده، مورد بررسی قرار گیرد.

قبل از در مدار قرار دادن شناور ساز برای مدت زمان ۳ الی ۴ ساعت، واحد دفع لجن می بایست یک سیکل کامل را طی نموده و از تنظیم بودن و عملکرد صحیح آن (تنظیم بودن فواصل، تنظیم بودن بخش های دوار و مناسب بودن عمق مستغرق چنگک ها) اطمینان حاصل نمود. پمپ های فشار یا خلا نیز باید برای نصب محکم و صحیح، عملکرد روان، داغ نشدن بیش از حد، لرزه و صدای غیرطبیعی و … مورد بازرسی قرار گیرند. آمپر مصرفی و فشار پمپ ها نیز باید به دقت بررسی و ثبت شود.

راه اندازی

در خلال راه اندازی واحد، برای اطمینان از عملکرد درست مکانیزم جمع آوری (Skimming) و بیش از حد بزرگ یا قطور نشدن لایه ی کف تشکیل شده، باید به صورت منظم بازرسی صورت پذیرد.

مخازن ته نشینی

مخازن ته نشینی غالبا تنها برای تصفیه اولیه فاضلاب مورد استفاده قرار نمی گیرند و از دیگر کاربردهای آن ها می توان به فرآیندهای تصفیه ثانویه مانند لجن فعال و صافی های چکنده اشاره نمود. هدف استفاده از مخازن ته نشینی اولیه حذف ذرات جامد بزرگ معلق و مواد شناور از فاضلاب، پیش از تخلیه به واحدهای تصفیه ثانویه یا آب های سطحی می باشد. مخازن ته‌نشینی اولیه به طور موثری ۶۵-۵۰ درصد از ذرات جامد معلق و ۴۰-۲۵ درصد BOD₅ را از فاضلاب های خانگی حذف می کند.

نوع ثانویه مخازن ته نشینی، وظیفه تصفیه پساب های بیولوژیکی واحد را بر عهده دارد. عملکرد این مخازن مانند مخازن نوع اولیه می باشد با این تفاوت که بارگذاری سطحی و حجم لجن در آن ها معمولا کمتر از نوع اولیه می باشد. مخازن ته‌نشینی میانی در میان صافی چکنده و برای افزایش بازدهی مورد استفاده قرار می گیرند و عملکردی مشابه با مخازن اولیه و ثانویه دارا می باشند.

بازرسی و تست های اولیه

بازرسی و انجام تست های اولیه برای زلال سازهای اولیه بسیار مهم می باشد چرا که این تجهیز یک واحد اصلی در تصفیه خانه می باشد و دارای بخش های مکانیکی زیادی می باشد که در طول عملکرد خود به صورت مستغرق می باشند. خطوط لوله و مخزن آن باید عاری از هرگونه جسم خارجی و آشغال باشد. عملکرد روان تمام دریچه های کنترلی و شیرها، استقرار صحیح آن ها و مکانیزم جمع آوری لجن (تراز بودن، مناسب بودن فواصل و روانکاری مناسب) باید مورد بررسی قرار بگیرد. بررسی تجهیزات دوار (نصب محکم و مناسب، تنظیم بودن بخش دوار، فواصل، تجهیزات ایمنی و روانکاری) و سطح سرریزها از دیگر نکات مهم است.

سیستم برای مدت زمانی در حدود ۳ الی ۴ ساعت باید در مدار قرار گیرد تا فاضلاب به طور کامل وارد آن شود. در این زمان موتورها باید از نظر داغ نشدن بیش از حد، داشتن سروصدا و لرزش های غیرعادی و اندازه گیری و ثبت آمپر مصرفی مورد بررسی قرار گیرند. عملکرد تجهیزات مربوط به جمع آوری و حذف کف موجود نیز باید به دقت بررسی شود.

راه اندازی

در زمان راه اندازی زلال ساز اولیه، لجن خامی که بر اساس نتایج آزمایش های مربوط به جامدات کلی یا معلق دارای ۴ تا ۸ درصد ذرات جامد خشک باشد، باید از زلال ساز (مخزن ته نشینی) خارج شود. معمولا نمونه برداری لجن خام از مخزن (گودال) لجن و قبل از پمپاژ صورت می‌گیرد. لجن در مخزن (گودال) مخلوط می شود و نمونه مستقیما از چاه برداشته می شود. در بعضی موارد نمونه برداری از دریچه های لوله ها در نزدیکی پمپ های لجن یا از خود پمپ صورت می‌گیرد.

در زمان انجام پمپاژ به هاضم ها، لجن باید تا جای ممکن غلیظ باشد و سرعت برداشت (پمپاژ) لجن نیز برای جلوگیری از ورود آب به لجن، تا جای ممکن باید پایین باشد. پس از حذف نمودن لجن موجود، میزان دانه های در آن نیز باید مورد بررسی قرار بگیرد. در صورتی که مقدار آن ها قابل توجه باشد، حذف بیشتر آن ها (دانه گیری بیشتر) و بررسی تجهیزات دانه‌گیری ضروری می باشد.

پرسنل بهره بردار در زمان عملکرد زلال ساز باید آموزش ببینند و با برنامه زمانی مناسبی اقدام به پمپاژ لجن در زمان راه اندازی و عملکرد عادی سیستم نمایند. زمانی که با بازرسی بصری صورت گرفته، لجن رقیق به نظر رسید (زیاد بودن مقدار آب) پمپاژ باید متوقف شود. با وجود آن که آزمایش ذرات جامد تنها ابزار دقیق برای برای اندازه گیری چگالی لجن می باشد، اما برای کنترل و نظارت بر روی عملکردهای معمول پمپاژ بسیار کند و زمان بر می باشد.

بسیاری از اپراتورها برای بررسی سریع از آزمایش گریز از مرکز استفاده می کنند در حالی که اغلب اپراتورهای با تجربه به صورت چشمی عمق لجن می توانند تشخیص بدهند که چگالی لجن برای پمپاژ مناسب است یا خیر. عمق ظاهری لجن به اپراتور برای تخمین حجم لجن و زمان مورد نیاز برای پمپاژ آن کمک می کند. نمونه برداری و انجام آزمایشات در آزمایشگاه درستی تشخیص اپراتور را نشان می دهد و هم چنین برای ثبت اطلاعات عملکرد تصفیه خانه ضروری می باشد. سایر آزمایشات مورد نیاز برای تصفیه خانه عبارت است از DO، BOD، ذرات جامد معلق و ذرات قابل ته نشینی. دفترچه راهنمای بهره برداری و تعمیر و نگه داری تصفیه خانه باید شامل لیستی از آزمایش های مورد نیاز برای زلال ساز باشد.

سه مشکل اساسی در بهره برداری که بر روی عملکرد مخازن ته نشینی تاثیر گذار است، تغلیظ بیش از حد لجن، بی هوازی شدن لجن و اتصال کوتاه (SHORT CIRCUITING) می باشند.

یکی از دلایل عملکرد نامنظم تجهیزات دفع (حذف) لجن، تغلیظ بیش از حد لجن می باشد. پس از انجام بازرسی های لازم و اطمینان از نبود نقص در عملکرد سیستم‌های مکانیکی، باید شروع به انجام مراحل دفع لجن غلیظ شده نمود. برای جلوگیری از بروز و حل این مشکل باید دفع لجن و نظارت بر آن در فواصل زمانی کوتاه تری صورت گیرد. در صورت وجود امکان آسیب رسیدن به تجهیزات، خالی کردن آب مخازن و دفع لجن باید به صورت دستی انجام شود.
اگر لجن به صورت منظم و مناسب از سیستم دفع نشود، بی هوازی خواهد شد که از نشانه های آن بویی شبیه به تخم مرغ فاسد و رشد پتوی لجن می باشد. در چنین مواقعی یکی از راه حل ها، کلرزنی محتویات زلال ساز برای کاهش بو و به تعویق انداختن فرآیند تجزیه فاضلاب در زمان انجام اقدامات اصلاحی برای رفع مشکل می باشد. کلرزنی محتویات زلال ساز باید با دقت فراوانی صورت گیرد، چرا که ممکن است بر روی فرآیندهای بیولوژیکی پیش رو تاثیرگذار باشد. در صورت عدم وجود اشکال در تجهیزات مکانیکی باعث رفع و پیشگیری از بروز چنین مشکلاتی خواهد شد.
اتصال کوتاه از دیگر مشکلاتی می باشد که ممکن است در زمان راه اندازی رخ دهد. این اتفاق زمانی مشاهده می شود که ناحیه ای با سرعت زیاد در مخزن وجود داشته باشد و از نشانه های آن می توان به بالا آمدن لجن، وجود ذرات لجن در پساب خروجی و فاضلاب بی هوازی اشاره نمود. معمولا استفاده از بافل های مناسب، نوع و ارتفاع سرریز و نوع طراحی ورودی، بوسیله ایجاد تغییر در رژیم جریان زلال ساز باعث پیشگیری یا کاهش این مورد می شود.

کلرزنی

کلر گازی سنگین تر از هوا، به شدت سمی و خورنده در فضای مرطوب می باشد. این گاز باعث تحریک غشاهای مخاطی بینی، حلق، ریه ها شده و قرار گرفتن بیش از حد در معرض آن می تواند منجر به مرگ شود. تمام افرادی که به نوعی با کلر سروکار دارند باید از این نکات آگاه باشند. آموزش اپراتور باید شامل آگاه سازی آن ها از این خطرات، استفاده از تجهیزات اضطراری و کیت های تعمیر کننده، جعبه کمک های اولیه و روش ها و رویه های کار با ظروف حاوی کلر باشد.

با وجود آن که از کلر در تصفیه خانه های فاضلاب اغلب به عنوان گندزدا استفاده می شود، اما این ماده کاربردهای گسترده ی دیگری را نیز دارا می باشد. در واحدهای پیش کلرزنی، از کلر به عنوان گندزدا و عامل کنترل کننده بو استفاده می شود، اما این کار برای کاهش بار BOD تصفیه خانه، کمک به ته نشینی، کنترل کف کردن و حذف روغن نیز موثر است.

در قسمت های مختلف تصفیه خانه ممکن است از اضافه کردن کلر به فاضلاب برای اهداف دیگری همچون کنترل و جلوگیری از ایجاد بو، کنترل خورندگی، کنترل کف در هاضم ها، کمک به تغلیظ لجن، جلوگیری از پدیده بالکینگ لجن، جلوگیری از جمع شدن آب بر روی فیلتر بر اثر گرفتگی و دفع حشرات موذی و جلوگیری از ازدیاد آن ها بر روی فیلترها استفاده نمود.

گندزدایی به معنای تخریب و از بین بردن تمام ارگانیسم های بیماری زا می باشد. با از بین بردن ارگانیسم های بیماری زا و غیربیماری زا، کلر به جلوگیری از ایجاد بوهای ناخوشایند و محافظت از منابع آب شهری، سواحل و سایر مناطق تفریحی در مقابل بیماری های ناشی از آب آلوده کمک شایانی می کند.

بازرسی و تست های اولیه

همانطور که گفته شد در هنگام آموزش در محل اپراتورها، وجود فردی متخصص و با تجربه در محل (در زمینه کار و استفاده از کلر) پیش از راه اندازی برای آموزش پرسنل و انجام بازرسی و تست های اولیه ی تجهیزات کلرزنی لازم و ضروری می باشد. در حالت کلی بازرسی از تجهیزات کلرزنی شامل بررسی نصب صحیح و دقیق، تنظیم بودن آن ها و ثبت فشار نشانگرها می باشد. اتصالات باید بوسیله آب آمونیاک در حالتی که کلرزن نیمه باز می باشد، چک شود. نیمه باز گذاشتن کلرزن به دلیل کاهش خطرات و کمک به تسریع خروج کلرزن از مدار کاری در صورت نیاز، توسط اپراتور می باشد. و

ضعیت و نحوه ی استقرار تمام شیرها باید چک شود. کامل بودن و دسترسی به تجهیزات ایمنی و ابزارآلات تعمیر و نگهداری نیز باید به دقت بررسی شود. کتابچه ی راهنمای کلرزنی که توسط جورج کلیفورد وایت نوشته شده است، جزئیات کامل و شرایط مورد نیاز برای راه اندازی تجهیزات کلرزنی را به طور مفصل مورد بررسی قرار داده است.

راه اندازی

در اغلب مواقع با وجود صورت گرفتن بازرسی ها و تست های اولیه، راه اندازی منجر به ایجاد برخی مشکلات مکانیکی می گردد. اپراتور می بایست با اندازه گیری میزان کلر مصرفی سیستم و مقدار کلر باقی مانده، حالت بهینه را برای فرآیند و سیستم با توجه به استانداردهای موجود فراهم کند.

تصفیه فاضلاب به روش برکه اکسیداسیون , Oxidation Ditch

تجهیزات_مکانیکی٬ فرآیند BOD٬ Oxidation Ditch٬ RAS٬ TSS٬ WAS٬ تصفیه فاضلاب به روش برکه اکسیداسیون

تصفیه فاضلاب به روش برکه اکسیداسیون که گونه ی دیگری از فرآیند لجن فعال می باشد، فرآیندی شامل هوادهی طولانی و اختلاط کامل است. طراحی بسیاری از سیستم ها به گونه ای می باشد که به صورت سیستم های هوادهی گسترده عمل نمایند. سیستم های معمول تصفیه فاضلاب به روش برکه اکسیداسیون شامل پیکره بندی ای تک یا چند کاناله با حوضچه های حلقوی، بیضوی یا نعل اسبی شکل می باشند. هواده هایی که به صورت افقی یا عمودی در سیستم نصب می شوند، هوادهی، گردش و تبادل اکسیژن در حوضچه را فراهم می نمایند.

پکیج تصفیه فاضلاب به روش برکه اکسیداسیون معمولاً در ابعادی ساخته می شود که توانایی تصفیه فاضلاب با دبی ۳۷ تا ۱۹۰۰ مترمکعب در روز را داشته باشد.

همانطور که در شکل بالا نیز مشاهده می کنید، فاضلاب خام پیش از ورود به برکه اکسیداسیون از آشغال گیر عبور می کند. بسته به اندازه ی سیستم و نوع طراحی آن، ممکن است نیاز به استفاده از دانه گیر نیز وجود داشته باشد. فاضلاب درون برکه توسط هواده های مستغرق یا ادوات مکانیکی هوادهی می شود (بسته به نوع طراحی) که این کار موجب چرخش مایع مخلوط حول کانال با سرعت بالایی شده و از ته نشینی ذرات جامد جلوگیری می کند. استفاده از هواده‌ها به دلیل حصول اطمینان از کافی بودن میزان اکسیژن موجود در فاضلاب برای میکروب ها و همینطور اختلاط مناسب و تماس مداوم میکروارگانیسم ها با منابع غذایی می باشد.

در برکه اکسیداسیون تمایل به عملکرد در شرایط هوادهی گسترده می باشد که در آن مدت زمان ماند هیدرولیکی و مواد جامد طولانی باشد، که این امر باعث تجزیه مواد آلی بیشتری می‌گردد. فاضلاب تصفیه شده برای جداسازی آب و جامدات بیولوژیکی به مخزن ته نشینی یا زلال ساز نهایی منتقل می گردد. سپس همزمان با جداسازی لجن، فاضلاب وارد فرآیندهای تصفیه دیگر می شود. بخشی از این لجن به عنوان لجن فعال برگشتی (RAS) به برکه بازگردانده شده و مابقی (WAS) برای انجام دیگر فرآیندها از سیستم خارج می شوند. لجن فعال مازادی که به صورت پیوسته یا روزانه از سیستم خارج می شود نیز پیش از دفع یا استفاده ی مجدد باید تثبیت شده باشد.

کاربردهای تصفیه فاضلاب به روش برکه اکسیداسیون

برکه اکسیداسیون برای مواردی کاربردی می باشد که در آن ها نیاز به حذف مواد مغذی، محدودیت بسته به ماهیت محل یا تمایل به کارگیری سیستم های بیولوژیکی با کمترین میزان مصرف انرژی و حداقل استفاده از مواد شیمیایی، مگر برای تصفیه تکمیلی وجود دارد. فرایند برکه اکسیداسیون می تواند برای تصفیه هر نوع فاضلابی که قابل تجزیه بیولوژیکی است، مورد استفاده قرار گیرد. علاوه بر آن این سیستم می تواند به گونه ای طراحی شود که دی‌نیتریفیکاسیون و حذف فسفر را نیز انجام دهد.

صنایعی که می توانند از برکه اکسیداسیون استفاده نمایند شامل صنایع غذایی، بسته‌بندی گوشت و مرغ، داروسازی، کارخانه های لبنیات، پتروشیمیایی و .. هستند. همچنین از برکه اکسیداسیون می توان در صنایع کوچک، مدارس و جوامع کوچک نیز استفاده نمود. در نهایت این روش بیشتر برای مواردی مناسب می باشد که فضای خالی بزرگی را در اختیار دارند.

مزایا و معایب برکه اکسیداسیون

مزایا

مناسب بودن برکه اکسیداسیون برای تصفیه فاضلاب های خانگی معمول، متناسب بودن میزان نیاز به انرژی و عملکرد مناسب در تمام شرایط آب و هوایی.
به دلیل پایین بودن هزینه های بهره برداری، تعمیر و نگهداری و عملکرد سیستم، برکه‌های اکسیداسیون بسیار مقرون به صرفه می باشند.
از برکه اکسیداسیون می توان با یا بدون زلال ساز استفاده نمود که این عامل بر روی انعطاف‌پذیری و هزینه های سیستم بسیار تاثیرگذار است.
این سیستم ها همواره جریان خروجی با کیفتی از لحاظ TSS، BOD و مقدار آمونیاک تولید می کند.
برکه اکسیداسیون نیاز به مهارت های تخصصی برای بهره برداری نداشته و در مقابل شوک‌های موجود در جریان فاضلاب بارگذاری های هیدرولیکی مقاوم است.

معایب

برکه های اکسیداسیون به دلیل استفاده از تجهیزاتی مانند میکسرها و سیستم های هوادهی دارای سر و صدا بوده و در صورت عملکرد نامناسب تولید بو می کنند.
تصفیه بیولوژیکی قادر به تصفیه فاضلاب هایی با میزان سمیت بالا نمی باشد.
برکه اکسیداسیون نیاز به فضای نسبتاً زیادی دارد.
در صورت تغییر استانداردهای مربوط به تصفیه، این سیستم ها انعطاف پذیری کمی دارند.

ویژگی های ساختاری و طراحی برکه اکسیداسیون

اجزای کلیدی یک برکه اکسیداسیون معمول شامل تجهیزات آشغال گیری، توزیع کننده جریان (به همراه چند سیستم)، یک حوضچه یا کانال، تجهیزات هوادهی (بسته به نوع طراحی هواده‌های مکانیکی، جت میکسرها یا دیفیوزرها)، یک مخزن ته نشینی یا زلال ساز نهایی(به همراه چند سیستم) و یک سیستم RAS (به همراه چند سیستم) می باشد. در اکثر مواقع اندازه حوضچه و زلال ساز منحصر به فرد بوده به طور مختص برای برآورده نمودن نیازهای آن سیستم طراحی می شود. برای کاهش هزینه ها و فضای اشغال شده، این تجهیزات معمولاً دارای دیواره ی مشترک می باشند.

غالباً در پکیج های با فرایند برکه اکسیداسیون، مخازن از جنس بتن می باشند. این کار موجب کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری می گردد چرا که مخازن بتنی نیازی به رنگ آمیزی مجدد دوره ای و سند بلاست ندارند. بسته به شرایط از مخازن فلزی یا ترکیبی از بتن و فلز نیز می‌توان استفاده نمود.

حجم برکه اکسیداسیون تابع عواملی مانند خصوصیات فاضلاب ورودی، استانداردهای جریان خروجی، HRT، SRT، دما، ذرات جامد معلق مایع مخلوط (MLSS) و pH می باشد. در برخی موارد ممکن است نیاز به در نظرگرفتن سایر پارامترهای به خصوص مجموعه برای طراحی برکه اکسیداسیون باشد.

برخی برکه های اکسیداسیون در ابتدا نیازی به زلال ساز نداشته و با مرور زمان می توان اقدام به ارتقا سیستم، افزودن زلال ساز و تغییر نوع فرآیند مورد استفاده یا اضافه نمودن برکه های دیگر، نمود.

کارایی برکه اکسیداسیون

با وجود تفاوت در طراحی های متفاوت این سیستم، اکثر این سیستم ها قابلیت تامین استانداردهای زیر را دارا می باشند.

با اعمال برخی تغییرات، این سیستم ها قادر به حذف TN تا mg/L 5 و حذف TP توسط فرایندهای بیولوژیکی خواهند بود.

تعمیر و نگهداری

بسته به نوع طراحی سازنده، اقدامات معمول شامل بررسی میزان DO، pH، MLSS و دیگر نمونه گیری ها و آنالیزها می باشد.

تعمیر و نگهداری برکه های اکسیداسیون شامل بازرسی دوره ای هواده ها، روغن کاری منظم روتورها و سرویس و بازرسی پمپ ها می باشد. انجام تمام مراحل و نکات ذکر شده توسط سازنده برای اپراتورها بسیار ضروری می باشد.

راکتور پتوی لجن بی هوازی با جریان رو به بالا (UASB) – Upflow anaerobic sludge blanket digestion

تجهیزات_مکانیکی٬ فرآیند UASB٬ Upflow anaerobic sludge blanket digestion٬ راکتور پتوی لجن بی هوازی با جریان رو به بالا

هدف اصلی در سیستم UASB حذف آلاینده های آلی از فاضلاب، پساب و لجن می باشد چرا که تصفیه بی هوازی فاضلاب فرآیندی است که در آن با استفاده از روش های بیولوژیکی و بدون استفاده از هوا یا اکسیژن اقدام به تصفیه فاضلاب می کنند. میکروارگانیسم های بی هوازی، آلاینده‌های آلی را به بیوگاز که شامل متان و کربن دی اکسید است، تبدیل می نماید.

راکتور پتوی لجن بی هوازی با جریان رو به بالا (UASB)

تکنولوژی پتوی لجن با جریان رو به بالا که با نام راکتور UASB نیز شناخته می شود، نوعی هاضم بی هوازی می باشد که از آن برای تصفیه فاضلاب استفاده می شود. راکتور UASB نوعی هاضم تولید کننده متان است که با به کارگیری فرآیند و میکروارگانیسم های بی هوازی، پتوی لجن دانه ایی تشکیل می دهد.

مفهوم و طراحی

اساس کار راکتور UASB بر مبنای سیستمی به عنوان جداکننده سه فازه می باشد که راکتور را قادر می سازد تا گاز، آب و مخلوط لجن را تحت شرایطی با میزان آشفتگی بالا، از هم جدا کند. این عملکرد موجب فشرده شدن پکیج و به دنبال آن کاهش هزینه ها می شود.

راکتور برای جداسازی بیوگازها دارای دودکش ها (دریچه های) متعددی می باشد. به دلیل آنکه مرز مشترک بزرگ میان آب و گاز موجب کاهش شدید آشفتگی جریان می شود، لذا بارگذاری‌های نسبتا زیاد (۱۰ تا ۱۵ kg/m³) ممکن خواهد بود. جداسازی در راکتورهای UASB تنها به ۱ متر ارتفاع نیاز دارد که همین امر مانع از بروز اثرات شناور سازی در لایه های بالاتر و در نتیجه تشکیل لایه های شناور در منطقه دلخواه می شود.

به طور کلی در طول فرآیند تصفیه توسط راکتورهای UASB، زیر لایه ها از یک بستر لجن گسترش یافته عبور می کنند که حاوی زیست توده هایی (بیومس) با غلظت بالا می باشند. پس از آن، قسمت های باقی مانده ی زیرلایه ها از زیست توده هایی با تراکم کمتر که پتوی لجن نامیده می شوند، عبور می کنند.

جریان فاضلاب ورودی توسط پمپ، از پایین (کف) وارد راکتور UASB می شود. جریان ورودی در حین حرکت رو به بالای خود با زیست توده های موجود در بستر لجن تماس پیدا نموده و سپس با ادامه ی حرکت رو به بالای خود، سایر زیر لایه ها مجدداً با زیست توده هایی که غلظت آن ها در مقایسه با بسترهای لجن پایینی بسیار کمتر می باشد، واکنش می دهد.

حجم پتوی لجن باید مقداری باشد که توانایی تصفیه تکمیلی بر روی فاضلاب برگشتی از لایه‌های زیرین بستر لجن را نیز داشته باشد. در عین حال این کار موجب ثبات کیفیت جریان خروجی نیز می گردد. یک جدا کننده سه فازی (گاز – مایع – جامد یا GLS) که در بالای پتوی لجن قرار دارد، وظیفه ی جداسازی ذرات جامد را از مخلوط (گاز، مایع و جامد) پس از تصفیه بر عهده دارد و به این ترتیب گاز و مایع می توانند از راکتور UASB خارج شوند.

سپس فاضلاب تصفیه شده توسط سیستم جمع آوری خروجی که شامل آبشخورها یا لاندر می‌باشد که در سرتاسر منطقه تخلیه وجود دارند، جمع آوری شده و به مخزن اصلی فرستاده می‌شود. بیوگاز تولید شده نیز پس از جمع آوری برای دفع یا استفاده به عنوان سوخت از سیستم خارج می شود.

در مطالعه ای که بر روی ۶۸۲ تصفیه خانه صورت گرفت، متوسط بارگذاری طراحی شده برای سیستم UASB مقدار ۱۰kgCOD/m³.d بود.

ارتفاع و سطح راکتور UASB

در راستای کاهش فضای مورد نیاز برای تصفیه خانه (کاهش هزینه خریداری زمین تصفیه خانه) راکتور UASB باید تا جای ممکن بلند در نظر گرفته شود. همچنین طراحی باید به گونه ای صورت گیرد که ارتفاع بستر لجن کافی بوده و سرعت جریان در حداکثر مقدار مجاز ( ۱/۲ تا ۱/۵ m/h ) قرار گیرد. بنابراین ارتفاع بستر لجن می بایست حداقل در حدود ۲/۵ – ۱/۵ متر باشد، و همچنین خود راکتور برای تامین فضای مناسب برای بستر لجن، پتوی لجن و جدا ساز سه فازه به ۴ متر ارتفاع نیاز دارد. آن طور که در استانداردهای موجود بیان شده است بیشترین ارتفاع مجاز برای راکتور ۸ متر می باشد، اما ارتفاع مناسب و کاربردی برای مصارف معمول بین ۴/۵ تا ۶ متر است.

در بیشتر مواقع بستر لجن ۳۰ تا ۶۰ درصد از حجم کلی راکتور را به خود اختصاص می دهد و پتوی لجن نیز ۲۰ تا ۳۰ درصد و ۱۵ تا ۳۰ درصد باقی مانده از حجم کلی نیز سهم جداساز GLS است.

جداساز گاز، مایع و جامد (GLS)

هدف اصلی از طراحی این این بخش، تسهیل برگشت لجن بدون نیاز به استفاده از انرژی خارجی یا تجهیزات کنترلی می باشد. وظیفه ی اصلی جداساز GLS مهیا نمودن سطح تماس کافی و مناسب بین گاز و آب در درون محفظه گاز، مهیا نمودن سطح کافی ته نشینی در خارج از محفظه برای کنترل مقدار سرریز سطح و باز شدن کافی روزنه های (سوراخ ها) کف برای پیشگیری از ایجاد آشفتگی به علت سرعت بالای جریان ورودی در بخش ته نشینی و برگشت مقدار کافی جامدات به راکتور UASB می باشد. توجه به هندسه و ویژگی های هیدرولیکی واحد، از عوامل مهم در اطمینان از عملکرد مناسب جداساز GLS می باشد.

مقایسه فرآیندهای هوازی و بی هوازی

جدول بالا مقایسه روش تصفیه هوازی با تصفیه بی هوازی برای فاضلابی با ۱۰۰۰kgCODB/d می باشد.

کاربردها و موارد استفاده از سیستم UASB

• صنایع تولید نوشیدنی
• صنایع تخمیر و تولید الکل
• صنایع غذایی
• صنایع کاغذ

مزایای UASB

• در طول فرآیند تصفیه، حجم قابل توجهی از بیوگازهای ارزشمند جمع آوری می شود که می توان پس از جمع آوری از آن ها استفاده نمود.
• تولید بسیار کمتر جامدات زائد بیولوژیکی در مقایسه با فرآیندهای هوازی، چرا که بیشتر انرژی موجود در فاضلاب در این روش صرف تولید محصولات گازی شده و در نتیجه انرژی چندانی برای رشد سایر سلول ها باقی نمی ماند.
• نیاز کم به انرژی برای انجام فرآیند تصفیه
• نیاز کمتر به مواد مغذی
• توانایی از مدار خارج نمودن سیستم برای مدت زمان طولانی بدون بروز خسارت های جدی
• توانایی مدیریت شوک های آلی

معایب UASB

• تصفیه بی هوازی بدون استفاده از تصفیه تکمیلی توانایی تامین استانداردهای لازم برای تخلیه خروجی به آب های سطحی را ندارد
• تولید ترکیبات کاهش یافته سولفور و نیاز توجه جدی به آن ها (به دلیل خوردگی، بوی نامطبوع و موارد ایمنی)
• طولانی بودن مدت زمان راه اندازی
• نیاز فرآیندهای بی هوازی به دامنه ی مناسبی از درجه حرارت (۱۵ تا ۳۵ درجه سانتیگراد) و در نتیجه عدم کارآیی آن برای مناطق سردسیر (به خصوص در زمستان)
• نیاز به برخی تجهیزات (pH سنج، دماسنج و …) و همچنین نیروی متخصص برای بازرسی و زیر نظر داشتن شرایط داخلی راکتور (هزینه بر بودن راهبری)

جمع بندی

در نهایت می توان گفت پتوی لجن بی هوازی با جریان رو به بالا (UASB) نوعی هاضم بی هوازی می باشد که از آن برای تصفیه فاضلاب استفاده می شود. این روش معمولاً برای رقیق سازی جریان های فاضلاب (اندازه ذرات بیشتر از ۰/۷۵ میلی متر و TSS سه درصد) مناسب است.

همانطور که در بالا اشاره شد، ۴ مورد زیر اصلی ترین کاربردهای این سیستم ها می باشند:
• صنایع تولید نوشیدنی
• صنایع تخمیر و تولید الکل
• صنایع غذایی
• صنایع کاغذ

روی هم رفته این ۴ مورد ۸۷ درصد از فعالیت های صنعتی را تشکیل می دهند. در نتیجه کاربردهای این روش روز به روز در حال گسترش بوده و امروزه در موارد زیر نیز از این فرآیند استفاده می شود:
۱- تصفیه فاضلاب و پساب صنایع شیمیایی و پتروشیمیایی
۲- فاضلاب صنایع نساجی
۳- شیرابه زباله ها
۴- چرخه تبدیل سولفور و حذف فلزات

همچنین در مناطق گرمسیر می توان از UASB برای تصفیه فاضلاب خانگی نیز استفاده کرد.

حجیم شدن لجن , Sludge Bulking

فرآیند Sludge Bulking٬ SVI٬ حجیم شدن لجن

بالکینگ یا حجیم شدن لجن، عبارتی است که برای رشد بیش از حد باکتری های فیلامنتوس به کار می رود و از مشکلات معمول فرایند لجن فعال می باشد. بالکینگ در عمل به علت SVI بالا رخ می دهد. مقدار بحرانی برای SVI بالا که باعث بالکینگ لجن می شود بستگی زیادی به شرایط عملی که در طراحی و ساخت ته نشین کننده ها اعمال شده است، دارد. بالکینگ لجن معمولاً یک مشکل عملی و بهره برداری است، بنابراین به طور علمی، شاخصی برای تشخیص شرایط بالکینگ و غیر بالکینگ از هم وجود ندارد.

فرایند لجن فعال متداول ترین تکنولوژی برای تصفیه بیولوژیکی فاضلاب می باشد. این فرایند شامل دو مرحله است، مرحله بیوشیمیایی (مخزن هوادهی) و مرحله فیزیکی (زلال ساز ثانویه). در مخزن هوادهی کربن آلی، آمونیاک و فسفات توسط لجن فعال حذف می شوند. باکتری ها در این مرحله می توانند لخته هایی را تشکیل دهند که در مرحله زلال سازی توسط نیروی ثقل از فاضلاب تصفیه شده جدا شوند، که این راهکار اقتصادی و دوستدار انرژی، تکنولوژی استانداری است که برای جداسازی جامدات و مایعات از یکدیگر به کار می رود.

جداسازی (ته نشینی) و تراکم (تغلیط مناسب) در زلال ساز ثانویه فرایند لجن فعال، ضامن کیفیت فاضلاب تصفیه شده خروجی مناسب از فرایند لجن فعال می باشد. این جداسازی در نتیجه ی تشکیل لخته های متراکم رخ می دهد. انرژی مورد نیاز نسبتاً کم نیروی ثقل، باعث شده که این ته نشین کننده ها بخش بزرگی از تصفیه خانه ها را تشکیل دهند؛ این واحدها به راحتی سطحی حدود ۳۰ تا ۳۵ درصد کل مساحت تصفیه خانه را به خود اختصاص می دهند.

شاخص حجمی لجن یا SVI نوعی اندازه‌گیری تجربی است که می تواند بین مشخصات لجن و مبانی طراحی ته‌نشین کننده ها ارتباط ایجاد کند. این مقدار با داشتن نمونه لجنی که در مدت ۳۰ دقیقه درون یک استوانه مدرج ۱ لیتری ته نشین می شود، بدست می آید. از طریق این شاخص می توان حجم لجن اشغال شده توسط یک گرم لجن پس از ته نشینی بدست آورد. تاثیر SVI بر روی ابعاد مورد نیاز ته نشین کننده بسیار قابل توجه است، به طوری که با افزایش مقدار SVI از ۱۰۰ تا ۱۵۰ میلی لیتر بر گرم، حدوداً اندازه سطح مورد نیاز برای ته‌نشین کننده را دو برابر می شود.

لخته لجنی که به خوبی متراکم نشده و متخلخل است به آرامی ته نشین می شود، بنابراین به ته نشین کننده بزرگتری برای زلالسازی و جلوگیری از فرار جامدات در جریان خروجی، نیاز دارد. رشد بیش از حد باکتری های فیلامنتوس زیان بخش بوده و در عمل باعث ایجاد مشکلات فراوانی می‌شود. کسر حجمی باکتری های فیلامنتوس در جمعیت میکروبی لجن فعال که باعث مشکلات ته نشینی می شوند، ممکن است بسیار کم باشد. معمولاً کسر حجمی بین ۱ تا ۲۰ درصد باعث ایجاد بالکینگ می شود. باکتری های فیلامنتوس اغلب گروه باکتریایی غالب بر گروه باکتریایی متابولیک در تصفیه خانه نیستند اما می توانند در همین شرایط نیز باعث بروز بالکینگ شوند.

با وجود این که تحقیقات گسترده ای در زمینه بالکینگ لجن انجام شده است، اما هنوز مشکلات بهره برداری ناشی از آن در تصفیه خانه ها وجود دارد. این امر احتمالاً به دلیل وجود شرایط مختلفی است که باعث تکثیر مضاعف باکتری های فیلامنتوس می شود. بسیاری از باکتری های فیلامنتوس در محیط کشت خالص وجود ندارند و این امر مانع از انجام مطالعات اختصاصی در مورد این ارگانیزم ها می شود.

یکی از دلایل فقدان یک راه حل مناسب عمومی برای رفع مشکل بالکینگ لجن، عدم اجماع در این است که روش مورد نظر در کدام مرحله از تصفیه باید مورد استفاده قرار گیرد. روش اصلی که در متون علمی یافت می‌شود شامل یافتن و تعیین گونه باکتری فیلامنتوس در بالکینگ لجن می باشد. پژوهشگران امید دارند که با مطالعه و درک شرایط اکوفیزیولوژیکی باکتری های فیلامنتوس (در محیط کشت خاص و یا بکار بردن روش های در محل، مانند میکرواتورادیوگرافی: MAR)، راه حلی برای جلوگیری از رشد گونه خاص فیلامنتی یافت شود.

راهبرد دیگر، تشخیص مشخصات عمومی مورفولوژی سلولی می باشد. شناخت تاثیر مرفولوژی سلولی بر روی اکولوژی باکتریایی می تواند منجر به کشف یک راه حل مستقل از گونه باکتریای موجود، شود. در این روش وجود یک گونه خاص از باکتری های فیلامنتوسی در واقع یک مشکل ثانویه است. بنابراین مشکل این است که مهندسان فرایند به خوبی از میکروبیولوژی مورد نیاز برای حل مشکل آگاه باشند و این راه حل از طریق بررسی یک یا دو مورد که در شرایط ایزوله بررسی شده اند، به دست نمی یابد.

جنبه های تاریخی

در این بخش تنها بر روی چند حقیقت تاریخی مهم که برای فهم مشکل بالکینگ لجن لازم است می پردازیم.

فرایند لجن فعال در اوایل سال ۱۹۰۰ میلادی در انگلستان توسط Ardern و Locket توسعه داده شد. در ابتدا فرایند به شکل پر و خالی شونده (Batch) بود و طولی نکشید که به صورت سیستم پیوسته مورد بهره برداری قرار گرفت. با وجود این که در سیستم پیوسته تناوب وقوع مشکل ته نشینی بیشتر است، امّا این سیستم عمومیت بیشتری پیدا کرده و در تمام جهان گسترش یافتند.

Donaldson در سال ۱۹۳۲ دریافت که اختلاط ضمنی در مخزن هواده با جریان پیستونی، بر رفتار هیدرولیکی و رژیم سوبسترا تاثیر گذاشته و شرایط اختلاط کامل را فراهم می کند، که این امر فاکتور مهمی در بهبود وضعیت بالکینگ لجن می باشد. به عنوان یک اقدام اصلاحی Donaldson پیشنهاد داد که برای بهبود وضعیت لجن برای ته نشینی خوب، مخزن هوادهی به بخش‌های مختلفی تقسیم شود (مانند راکتور با جریان پیستونی).

با این حال، طراحی سیستم لجن فعال با تغذیه پیوسته و با اختلاط کامل هنوز ترجیح داده می شود. مشخصاً منافع این سیستم در مرحله ساخت برای مهندسان عمران بر منافع مهندسی فرایند در مرحله بهره برداری، غلبه می کند. بحث بر روی تاثیر الگوی تغذیه راکتور روی قابلیت ته نشینی لجن در دهه ۷۰ مجدداً شروع شد. مطالعات، مزیت مخازن مجزا با الگوی جریان پیستونی نسبت به سیستم تغذیه پیوسته با اختلاط کامل را نشان می دادند که توصیه های Donaldson را تایید می‌کرد.

Pasveer در سال ۱۹۵۹ به تکنولوژی اصلی پر و خالی شونده ی Ardern و Locket بازگشت و سیستم نهرهای اکسیداسیون (Ditch) یا استخر های پاسویر را توسعه داد. نهرهای اکسیداسیون پر و خالی شونده برای سال‌ها در اروپا محبوبیت زیادی داشتند، امّا یکباره خیلی زود تمامی سیستم ها به استخرها و نهرهای اکسیداسیون با جریان پیوسته و با مخزن ته نشینی مجزا با بازگشت جامدات، تبدیل شدند.Pasveer طی دهه ۶۰ نشان داد که تغذیه متناوب نهر های اکسیداسیون در ابعاد بزرگ، لجن با قابلیت ته نشینی بهتری نسبت به سیستم های اختلاط کامل با تغذیه دائم، تولید می کنند.

در دهه ۷۰ Chudoba و همکارانش و Rensink در سال ۱۹۷۴ راکتور های انتخاب کننده را توسعه دادند که گسترده ترین وسیله برای مهندسان فرایند به منظور کنترل بالکینگ لجن می باشد. اگرچه که استفاده از انتخاب کننده ها موفق بوده و مشکلات بالکینگ را کاهش می دهد، ولی در بسیاری از سیستم های لجن فعال هنوز گزارش هایی از عدم موفقیت این سیستم داده می شود.

رابطه بین مورفولوژی و اکوفیزیولوژی

یکی از پیچیده ترین سوالات در مورد بالکینگ لجن رابطه بین مرفولوژی میکروبی، فیزیولوژی و سینتیک سوبسترا است و این که چقدر این امر به تسلط باکتری های فیلامنتوس در لجن فعال مربوط می شود. آیا مکانیزم عمومی برای توضیح رشد باکتری های فیلامنتوس وجود دارد یا این که هر میکروارگانیسم فیلامنتوس نیاز به شرایط فیزیولوژیکی، مورفولوژیکی، سینتیکی و طبقه بندی علمی خاصی برای توضیح و توسعه استراتژی های کنترل بالکینگ لجن فعال دارد؟ آیا امکان طراحی شرایط راکتور که بتواند از تکثیر بیش از حد فیلامنتوس ها جلوگیری نموده و هنوز هم بتواند به کیفیت خروجی مورد نیاز بیولوژیکی دست پیدا کند، وجود دارد؟

حتی اگر در بعضی از تصفیه خانه ها هیچ گاه بالکینگ لجن مشاهده نشود، برای دهه ها دانشمندان، مهندسان و میکروبیولوژیست ها در یافتن جواب اساسی به این سوالات بازمانده اند. هر چند، برخی از روابط را می توان در این مورد بکار برد که در ادامه به آن ها می پردازیم.

روش میکروبیولوژیکی

عدم موفقیت در یافتن راه حل عمومی برای کنترل بالکینگ لجن بسیاری از محققان را به سمت مطالعه جمعیت میکروبی و جستجوی برای یافتن باکتری های فیلامنتوس غالب که مسئول بالکینگ هستند، سوق داده است. از این رو کلیدهای شناسایی برای تشخیص باکتری های فیلامنتوس بر اساس مشخصات میکروسکوپی، بسط داده شده است.

با وجود محدودیت هایی که این روش های شناسایی دارند، یک وسیله سیستماتیک هستند که توسط آن ها می‌توان با اطمینان نسبی، فیلانتها را شناسایی نمود. قدم بعدی یافتن ارتباط بین غالب ترین فیلامنتوس و نوع فیزیولوژی و شرایط عملکردی آن است (نظیر غلظت اکسیژن محلول یا DO، نسبت غذا به میکروارگانیزم یا F/M، و غیره).

به عبارت دیگر تعیین این شرایط برای مشخص کردن استراتژی خاص برای کنترل فیلامنتوس ها است. توزیع میکروارگانیزم های فیلامنتوس به طور مشخص با منطقه ژئوگرافیکی و تغییرات فصلی، تغییر می‌کند که نتایج بدست آمده از پژوهش ها نشان می دهد که میکروتریکس پارویسلا (Microthrix Parvicella) و گونه ۰۰۹۲ و ۰۰۴۱/۰۶۷۵، عمده ترین نوع ریخت شناختی و مرفولوژی فیلامنتوس ها هستند که مسئول بالکینگ ایجاد شده در حذف بیولوژیکی نوترینت ها (BNR) در سیستم های لجن فعال می باشند. همچنین این تحقیقات نشان داد که در فصل زمستان و بهار به دلیل فراوانی بیشتر Microthrix Parvicella تناوب وقوع بالکینگ نسبت به تابستان و پاییز بیشتر است. همچنین تایید شده که گونه ۰۲۱N ، گونه ۰۹۶۱، Sphaerotilus natans و Thiothrix sp با مراحل انوکسیک و بیهوازی تحت عنوان سیستم های متداول دنیتریفایر و bio-P (روش های بیولوژیکی حذف فسفر)، قابل کنترل هستند.

هر چند که به نظر می رسد که این شرایط برای میکروارگانیزم های غالب در حذف بیولوژیکی نوترینت ها نا کافی است. گونه ریختی باکتری‌های فیلامنتوس که در سیستم های حذف نوترینت بیولوژیکی یافت می شوند معمولاٌ گرم مثبت هستند که نشان می‌دهد که بیشتر مشخصه هیدروفوبیکی یا آبگریزی دارند که سطح سلول آن ها به راحتی مواد با حلالیت کم را جذب می نماید. هر چندکه علت غنی بودن سیستم های با بار کم با باکتری های تشکیل دهنده لخته گرم مثبت، مشخص نیست.

جدول (۱٫۱) گروه های پیشنهادی مدل گونه ریختی میکروارگانیزم های فیلامنتوس (Wanner and Grau,1989;Jenkins et al , 1993)

طی دهه ۹۰ روش های مولکولی بر مبنای آنالیز DNA و RNA در مورد فرایند تصفیه بیولوژیکی فاضلاب به خدمت گرفته شد. توسط این روش ها امکان تعیین صحیح جمعیت باکتری های فیلامنتوس وجود دارد. بنابراین توصیه می شود زمانی که این ارگانیزم ها در فاضلاب حضور دارند، برای مطالعه بالکینگ لجن از روش های خاص شناسایی ژنی استفاده شود. این روش ها هم از طریق تعیین مشخصات باکتری های فیلامنتوس و هم تعیین شرایط بهره برداری و کنترل صحیح (مانند راکتور های انتخابی) که یکی از چالش های بزرگ کنترل بالکینگ لجن است، صورت می پذیرد.

راهبرد مرفولوژیکی – اکولوژیکی

رشد باکتری های فیلامنتوس در دو مسیر بر اساس حق تقدم خاصی انجام می شود. این مشخصه مرفولوژیکی به طور مشخص مزایای رقابتی برای ارگانیزم های فیلامنتوس تحت شرایط محدودیت سوبسترا ایجاد می کند (مقاومت دیفیوژنی محیط). پیش بینی می شود که این ارگانیزم ها سرعت رشد ظاهری بالاتری دارند و در رقابت با سایر ارگانیزم ها پیروز می شوند، به این دلیل که به راحتی به حجم سوبسترا مایع دسترسی دارند. موردی که در بالا ذکر شد با برخی از مطالعاتی که رشد مازاد میکروارگانیزم های فیلامنتوس با مقاومت دیفیوژنی داخلی لخته های بیولوژیکی ارتباط می دهد، در یک راستا قرار دارند.

آن چه که از این دیدگاه ها مشخص است این است که شرایط مرفولوژیک ارگانیزم، به آن مزیت های اکولوژیکی می‌بخشد. همچنین این دیدگاه ها نشان می دهد که در شرایط غیر بالکینگ نیز امکان حضور باکتری های فیلامنتوس در داخل لخته وجود دارد. چنان چه که محدودیت سوبسترا رخ دهد، این ارگانیزم ها به سرعت به بیرون از لخته ها رشد می کنند. این طور به نظر می رسد و ادعا می شود که حضور فیلامنت ها در لجن فعال ساختار و اسکلت اساسی لخته های لجن را می سازند.

شناسایی و تعین خصوصیات باکتری های فیلامنتوس

به طور کلی پایه فهم و تشخیص مشخصات بالکینگ لجن بستگی به شناخت مناسب باکتری های فیلامنتوس موجود، دارد. در ادامه به طور خلاصه به این مطلب می پردازیم.

خصوصیات میکروسکوپی در برابر روش های مولکولی

بسیاری از باکتری ها هنوز شناخته شده نیستند و از لحاط علمی طبقه بندی نشده اند. بنابراین، این باکتری ها در دستورالعمل های استاندارد میکروبیولوژیکی مانند دستورالعمل باکتریولوژیک نظامند Bergey، وجود ندارد.Eikwlboom اولین کلید شناسایی برای تشخیص باکترهای فیلامنتوس در سیستم های لجن فعال را توسعه داد. این روش شناسایی به طورکلی بر اساس مشخصات مرفولوژیک و پاسخ باکتری فیلامنتوس به برخی از آزمون های رنگی میکروسکوپیک، می باشد. این دستورالعمل، شامل تکنیک ها و کلید های شناسایی که در یک دستورالعمل تشخیص میکروسکوپیک لجن جمع آوری شده است می باشد که تفاوت های جزیی با دستورالعمل Jenkins و همکارانش دارد، که به عنوان مرجع جهانی برای شناسایی باکتری های فیلامنتوس شناخته می شود.

اگر چه این نوع روش های شناسایی بسیار کاربردی هستند امّا محدودیت های خاص خود را نیز دارند. به عنوان مثال، بسیاری از باکتری های فیلامنتوس (مانند گونه های Sphaerotilus natans,1701,0092,0961) می‌توانند در واکنش به تغییرات در شرایط محیطی از لحاظ مرفولوژی تغیر کنند و حتی اگر برخی از آن ها از لحاظ مرفولوژیک تغییر نکنند ولی احتمالاً به طور مشخص، فیزیولوژی و طبقه بندی آن ها متفاوت خواهد بود.

شناسایی میکروسکوپیک باکتری های فیلامنتوس بر اساس ریخت شناسی است که توسط یک فرد کاملاً مجرب و آموزش دیده انجام می شود; به عبارت دیگر امکان اشتباه زیادی وجود دارد. به علاوه، حدود ۴۰ گونه باکتری فیلامنتوس نیز اخیراً در مطالعات سیستم های لجن فعال صنعتی شناسایی شده است که شناسایی باکتری های فیلامنتوس را سخت تر هم می کند.

شناسایی سخت و گمراه کننده که در تکنیک های سنتی میکروسکوپیک وجود داشت، منجر به استفاده از روش های مولکولی در تحقیقات شد. روش های مولکولی بر اساس آنالیز DNA و RNA باکتری ها به سرعت رشد و گسترش یافت. برای لجن فعال روش هایی به صورت متداول ارائه شده است. در واقع برای تعین خصوصیات پیچیده جمعیت میکروبی، Rrna 16s باکتری ها مورد استفاده قرار می گیرد.

فیزیولوژی باکتری های فیلامنتوس

همان طور که پیش تر ذکر شد، بیشتر باکتری های فیلامنتوس به دلیل مشکلات ناشی از کشت باکتریایی، به سختی تشریح می شوند. پیشرفت های اخیر در مورد ترکیب اتورادیوگرافی با هیبریدسازی فلوئرسنت در محل (FISH) ، شناسایی دقیق فیزیولوژی باکتری های فیلامنتوس را نوید می دهند. باید توجه داشت که رابطه مشخصی بین مرفولوژوی فیلامنتوس ها و فیزیولوژی آن ها وجود ندارد.

یک مشکل که معمولاً با آن مواجه می شویم این است که اطلاعات فیزیولوژیکی قدیمی برای تشریح مرفولوژی باکتری های فیلامنتوس استفاده می شد، احتمالاً از نظر ژنتیکی، باکتری هایی که بررسی می شدند، نامرتبط به هم با تفاوت های فیزیولوژیکی زیاد با یکدیگر بودند که در نتیجه اطلاعات فیزیولوژیکی قدیمی (مانند گونه Nostocoida Limicola) ممکن است صحیح یا غلط باشند. بنابرلین اطلاعات فیزیولوژیکی قدیمی باید با احتیاط تفسیر شوند و مطالعات آتی بر روی فیزیولوژی باکتری ها باید به طور واضح طبقه بندی ارگانیزم های مورد مطالعه را نشان دهد.

برخی از مطالعات فیزیولوژیکی بر روی محیط کشت خالص باکتری های شیمیوهتروتروف نشان می دهد که بیشتر آن ها دارای متابولیسم با تنفس هوازی می باشند که در آن اکسیژن به عنوان الکترون گیرنده نهایی عمل می‌نماید. بر اساس اطلاعاتی که فعلاً در دسترس داریم، تنها گونه های ۰۰۹۶۱، ۱۸۶۳، ۱۸۵۱ و Nostocoida Limicola قابلیت متابولیسم تخمیری را دارا هستند و از اینرو احتمال وجود مزایای رقابتی در این سیستم ها در مرحله بی هوازی وجود دارد. به هر حال، اعتقاد بر این است که جزء کوچکی از جمعیت میکروبی را این گونه‌ها تشکیل می دهند و عموماً باعث ایجاد بالکینگ لجن نمی شوند.

برخی از باکتری های فیلامنتوس مانند Microthrix parvicella ، Sphaerotilus natans ،Thiothrix spp ، گونه ۰۲۱N و گونه ۱۸۵۱ ، قادر به استفاده از نیترات به عنوان الکترون گیرنده هستند و نیترات را به نیتریت احیاء می کنند، امّا نرخ مصرف سوبسترا و دنیتریفیکاسیون برای باکتری های فیلامنتوس (گونه های ۰۲۱N و Thiothrix spp) که مورد آنالیز قرار گرفتند بسیار کمتر (بیش از ۸۰ برابر) از باکتری های تشکیل دهنده لخته می باشد.

گونه ۰۰۹۲، یک گونه باکتری فیلامنتوسی است که در بسیاری از سیستم های حذف مواد مغذی لجن فعال جزء گونه های غالب است که به نظر می رسد توانایی استفاده از نیترات به عنوان الکترون گیرنده را ندارند. به علاوه، در مورد Microthrix parvicella گزارش شده که قادر به تحمل شرایط انوکسیک نمی‌باشد. با استفاده از این اطلاعات فیزیولوژیکی بدست آمده، منطقه تماس انوکسیک برای کنترل بالکینگ لجن به خصوص بالکینگی که به واسطه گونه ۰۲۱N و Sphaerotilus natans ایجاد می شود، مورد استفاده قرار می‌گیرد. از بین غالب ترین باکتری های فیلامنتوس که در حذف نوترینت ها در سیستم لجن فعال حضور دارند تنها گونه ۰۰۹۲ و Microthrix parvicella در محیط کشت خالص رشد می کنند و با مشکلات قابل توجهی در ایزولاسیون مورد دوم مواجه می شویم.

به نظر می رسد Microthrix parvicella مشکل سازترین ارگانیزم در فرایندهای بیولوژیکی حذف نوترینت ها باشند که اظهار می شود که رفتاری مشابه باکتری های ذخیره کننده فسفات یا گلایکوژن دارند. تفاوت اصلی این باکتری با دو گونه ذکر شده در تخصص این باکتری در مورد اسیدهای چرب بلند زنجیره نسبت به اسیدهای چرب فرّار است. این ارگانیزم برای سنتز پروتئین نیاز به ترکیبات احیاء شده سولفور دارد و به عنوان میکروآئروفیلک شناخته می شوند. زمانی که شرایط انوکسیک یا بیهوازی- انوکسیک برای حذف بیولوژیکی نوترینت ها شبیه سازی می شود، M.parvicella می تواند تکثیر شود. در واقع مشاهده شده که انتخاب کننده ها (راکتورهای انتخاب کننده) توانایی حذف بالکینگ ناشی از M.parvicella را تحت شرایط انوکسیک – هوازی را ندارند.

زمانی که در یک سیستم مجهز به انتخاب کننده، در راکتور اصلی شرایط کاملاً هوازی فراهم شود، بالکینگ ناشی از M.parvicella به خوبی کنترل می شود، این در حالی است که یک سیستم انوکسیک – هوازی، باعث رشد مضاعف M.parvicella در راکتور اصلی می شود. این تجربیات آزمایشگاهی با نتایج ارزیابی سیستم های با ابعاد واقعی توسط Kurit و همکارانش در سال ۲۰۰۲ تایید شد. آن ها نتیجه گرفتند که راه مقابله اصلی با بالکینگ لجن ناشی از M.parvicella، وجود مراحل هوادهی و انوکسیک (بدون اکسیژن قابل تشخیص) می باشد.

یک فرضیه دیگر برای تکثیر M.parvicella و باکتری های فیلامنتوس مشابه توسط Casey و همکارانش ارائه شد. M.parvicella تنها قادر به دنتیریفیکاسیون نیترات به نیتریت می باشد، در حالی که هتروتروف های معمولی قادر به دنیتریفیکاسیون کامل نیترات به گاز نیتروژن اکسید هستند. در غلظت های پایین اکسیژن محلول (که در تغییر و انتقال از شرایط انوکسیک به هوازی و یا در مراحل دنیتریفیکاسیون همزمان، رخ می‌دهد)، آخرین آنزیم هایی که در مسیر واکنش دنیتریفیکاسیون وجود دارند، از تشکیل N₂O یا NO باز می‌مانند.

تئوری های متداول شایع برای توضیح بالکینگ لجن

محققان فرضیه های مختلفی را به امید آن که بتوانند توضیح عمومی برای مشکل بالکینگ لجن بیایند، فرموله کرده اند. متاسفانه، هیچکدام از آن ها نتوانستند به یک راه حل مفهومی دست یابند. علاوه بر این، بیشتر این فرضیه ها فاقد تاییدات تجربی و آزمایشگاهی هستند. با این حال، این فرضیه ها قالب کاری اساسی تئوریکی برای فهم و شیوه برخورد با بالکینگ لجن را ارائه می دهند که در ادامه به بحث در مورد آن می پردازیم.

انتشار بر اساس انتخاب

چندین محقق به تاثیر مرفولوژی باکتری های فیلامنتوس در مصرف سوبسترا در غلظت های کم مواد مغذی و اکسیژن اشاره کرده اند. تا دهه ۷۰ میلادی تصّور بر این بود که رقابت بین باکتری های فیلامنتوس و غیر فیلامنتوس تنها به نسبت سطح به حجم (A/V) بالاتر در باکتری های فیلامنتوس مربوط می شود. فرض بر این بود که به دلیل نرخ انتقال جرم، به خصوص در غلظت پایین سوبسترا، نسبت A/V بالا یک مزیت بزرگ برای ارگانیزم هایی با A/V بالاتر محسوب می شود .در غلظت های پایین سوبسترا این امر منجر به نرخ رشد نسبی بالاتر می شود.

در تئوری های بعدی اظهار شد که فیلامنت ها می توانند به راحتی به خارج از لخته ها نیز نفوذ کنند. زمانی‌که لخته ها در سوبسترا با غلظت کم تشکیل می شوند، باکتری های فیلامنتوس در داخل لخته ها می توانند دسترسی بیشتری به غلظت های بالاتر سوبسترا نسبت به میکروارگانیزم های تشکیل دهنده لخته در داخل لخته، داشته باشند. شیب غلظت کم سوبسترا درون لخته ها به صورت تئوریکی پیش بینی شدند و به صورت تجربی در لخته‌های لجن نیز مشاهده شدند. بعد ها Martins و همکارانش در سال ۲۰۰۴ این تئوری را با مقایسه رشد لخته ها و رشد بیوفیلم، توسعه دادند.

Van Lossdrecht و همکارانش در سال ۱۹۹۵ و Picioreaanu و همکارانش در سال ۱۹۹۸ اذعان داشتند که شرایط غالب بر انتشار (مانند غلظت های کم سوبسترا)، ساختار فیلامنتوس ها و بیوفیلم را به سمت بیرون از لخته گسترش می دهد. در غلظت های بالای سوبسترا، رشد به هم فشرده و هموار بیوفیلم، افزایش می یابد.Ben-Jacob و همکارانش در سال ۱۹۹۴ نشان دادند که ریخت شناسی با مرفولوژی کلونی یک محیط کشت خاص نیز به شیب بسیار آرام سوبسترا همراه با غلظت های پایین سوبسترا منجر به رشد کلونی گون های فیلامنتوس می شود. بنابراین غلظت پایین سوبسترا می تواند منجر به منبسط و فیلامنتوسی یا رشته ای شدن لخته شود. باکتری های فیلامنتوس با چنین ساختاری به خوبی متناسب باشند.

تئوری سینتیک انتخابی

Donaldson و Chudoba و همکارانش در سال ۱۹۹۳ به شکل مشابه، مشخصات ته نشینی را با مشخصات اختلاط در مخزن هوادهی لجن فعال مرتبط دانستند.Chudoba و همکارانش با استفاده از محیط های کشت مخلوط با سوبسترا مشخص، تحت شرایط کنترل شده آزمایشگاهی نشان دادند که سیستم هوادهی با درجه اختلاط محوری کم و شیب غلظت بالاتر سوبسترا، رشد باکتری های فیلامنتوس را متوقف کرده و منجر بهبود ته‌نشینی لجن می گردد. محققان نتیجه گرفتند که علت اولیه انتخاب میکروارگانیزم ها در محیط کشت مخلوط، شیب بالای غلظت در قسمت ورودی سیستم می باشد.

بر اساس این نتایج، Chudoba و همکارانش تئوری سینتیک انتخابی را برای توضیح وقوع و یا سرکوب باکتری‌های فیلامنتوس درون سیستم لجن فعال، فرموله کردند. توضیح این تئوری بر اساس انتخاب یک معیار برای محدود سازی محلول سوبسترا توسط باکتری های تشکیل دهنده فلوک و فیلامنتوس ها بود. Chudoba و همکارانش فرض کردند که میکروارگانیزم های فیلامنتوس، ارگانیزم هایی با رشد کند هستند که می توان خصوصیات آن ها را به صورت نرخ رشد حداکثر (µmax) و ضریب نیم اشباع (Ks) پایین تر از باکتری های تشکیل دهنده لخته، متمایز نمود.

در سیستم هایی که غلظت های سوبسترای کمی (به صورت متداول C_s˂Ks) در حالت جریان کاملاً مخلوط با تغذیه پیوسته دارند، باکتری های فیلامنتوس نرخ رشد ویژه بالاتری نسبت به باکتری های تشکیل دهنده فلوک دارند، بنابراین در رقابت مصرف سوبسترا پیروز خواهند شد. در سیستم‌هایی با غلظت بالای سوبسترا در راکتورهای با جریان پیستونی و نوع سیستم SBR، بدلیل این که نرخ رشد ویژه باکتری های فیلامنتوس در این شرایط کمتر از باکتری های تشکیل دهنده لخته می باشد، انتظار می‌رود که فیلامنتوس ها متوقف شوند.

مطالعات انجام شده بر روی محیط کشت خالص با برخی از باکتری های فیلامنتوس (نظیر Spaerotilus natans، Haliscomentobacter hydrossis، گونه ۱۷۰۱، گونه ۰۲۱N،Microthrix parvicella ) و باکتری های تشکیل دهنده لخته (Arthrobacter globiformis، Zoogloea ramigera) این تئوری را تایید کردند. هرچند که این سوال پیش می آید که آیا باکتری های تشکیل دهنده لخته، نماینده کل سیستم لجن فعال می باشند؟ تحقیقات مولکولی نشان داد که معمولاً باکتری های غیر غالب از لجن فعال در (محیط کشت) رشد پیدا کرده اند. اخیراً تکنیک هایی بر اساس MAR عددی و FISH برای اندازه گیری در محل سینتیک فیلامنتوس ها (Candidatus Meganema perideroedes و Thiothrix sp.) توسعه داده شده و بکار برده شده اند. این راهبرد، امکان استفاده بر روی سایر فیلامنتوس ها و غیر فیلامنتوس ها را نوید می دهد.

تا کنون کسی به طور واضح نتوانسته به طور کلی نشان دهد که نرخ رشد حداکثر باکتری های فیلامنتوس پایین تر از سایر باکتری های موجود در لجن فعال است. هر چند که هیچ توضیح تئوریکی نیز برای چرایی تاثیر مرفولوژی باکتری های فیلامنتوس در نرخ پایین تر رشد آن ها، ارائه نشده است. مقادیر کلی Ks پایین تر برای باکتری های فیلامنتوس که در تئوری سینتیک انتخابی مطرح شد نیز هنوز برای موارد عمومی به اثبات نرسیده است.

اگر Ks به عنوان خصوصیتی از آنزیم های مصرف کننده سوبسترا در نظر گرفته شود، باز هم به نظر می‌رسد که رابطه مستقیمی بین Ks و مرفولوژی فیلامنتوس ها وجود ندارد. حتی اگر Ks به عنوان یک پارامتر انتقال جرم ظاهری که انتقال جرم به داخل سلول را تشریح می کند، در نظر گرفته شود در نتیجه انتشار مذکور بر اساس تئوری A/V، Pipes خواهد بود و با تئوری سینتیک انتخابی مطابقت خواهد داشت. به هر حال درون لخته ها، مقدار Ks بر اساس حجم مایع اندازه گیری شده، قطعاً ضریب ظاهری است که با مرفولوژی لخته ها تحت تاثیر قرارمی گیرد.

هر چقدر مقاومت در برابر انتشار بیشتر باشد (لخته های بزرگتر و چگال تر)، مقدار Ks اندازه گیری شده ظاهری نیز بالاتر است. این بدان معنی است که برای باکتری های فیلامنتوس در حال رشد به سمت بیرون از لخته، مقدار Ks ظاهری در مقایسه با باکتری های داخل لخته، کمتر است. بر اساس این استدلال، تئوری انتشار و تئوری سینتیک انتخابی با هم ارتباط دارند که در واقع هر دو تئوری دو روی یک سکه هستند; و در نتیجه توانایی تشریح و توضیح یکسانی دارند.

آزمایشی توسط Martins و همکارانش در این زمینه انجام شد که نشان داد هر دو تئوری می توانند صحیح باشند. زمانی که باکتری ها در محیط حاوی نشاسته کشت داده می شوند، غلظت سوبسترا محلول همواره پایین است. محصولات حاصل از هیدرولیز (مالتوز) به طور مستقیم از طریق فعالیت رشد سلولی، مصرف می شود. در این مورد سوبسترا با غلظت پایین امّا بدون ایجاد گرادیان غلظتی در سوبسترا، مصرف می شود، به این دلیل که نشاسته درون لخته هیدرولیز می شود نه در حجم مایع موجود.

در این مورد لجن با قابلیت ته نشینی خوب ایجاد می شود (بر اساس تئوری انتشار) امّا غالباً این لخته ها توسط سلول های nostocodia تشکیل شده اند (بر اساس تئوری سینتیک انتخابی). این مشاهدات می تواند نشان دهد که رقابت بین فیلامنتوس ها و سایر باکتری ها به خوبی توسط تئوری سینتیک انتخابی تشریح می شود، امّا مرفولوژی لخته ها مانند سیستم های بیوفیلمی بستگی به ایجاد گرادیان انتشار دارد.

تئوری انتخاب ذخیره ای

به طور کلی میکروارگانیزم های غیر فیلامنتوس از خود قابلیت ذخیره سوبسترا تحت شرایط غلظت بالای سوبسترا از خود نشان می دهند. احتمالاً این قابلیت به باکتری های فیلامنتوس یک مزیت اضافی در سیستم های لجن فعال بسیار پویا و فعال نظیر راکتورهای با جریان پیستونی، SBR و سیستم های انتخابی، می دهد.

اگرچه، مطالعات اخیر نشان می دهد که لجن حجیم شده می تواند توانایی ذخیره مشابه یا حتی بالاتر نسبت به لجن با قابلیت ته نشینی خوب را داشته باشد. مطالعات بر روی محیط های کشت خالص و مخلوط نیز توانایی بالای ذخیره در برخی از باکتری های فیلامنتوس نظیر Microthrix parvicella در تمامی شرایط محیطی را، نشان می دهد (هوازی، بیهوازی و انوکسیک). مواد ذخیره شده قابلیت مصرف برای متابولیسم برای تولید انرژی یا ساخت پروتئین را تحت شرایط قحطی دارند، که می تواند بیانگر قابلیت ذخیره انتخابی برای این میکروارگانیزم‌ها در رقابت با سایر باکتری های فیلامنتوسی یا غیر فیلامنتوسی باشد.

ظرفیت ذخیره کمتر در باکتری های فیلامنتوس به طور مشخص را نمی توان به عنوان یک قانون قطعی در مکانیزم انتخابی برای باکتری های فیلامنتوس در نظر گرفت. اگر چه که ممکن است فرایند های ذخیره و تولید (فرسایش)، پارامتر های انتخاب اولیه نباشند، امّا فرایند های ذاتی هستند که نقش کلیدی در سیستم های انتخابی، بازی می کنند. در نتیجه در تشریح فرایند متابولیسم که هم در سیستم های بالکینگ و هم غیر بالکینگ وجود دارد، در نظر گرفته می شوند.

اقدامات مفید و درمانگر

به طور اساسی دو استراتژی شامل روش های مشخص و نا مشخص، برای کنترل بالکینگ به کار می رود. روش‌های نا مشخص شامل تکنیک هایی نظیر کلریناسیون، ازوناسیون و استفاده از هیدروژن پراکسید می‌باشد. قاعده کلی کاربردی این روش ها بسیار ساده است: باکتری های فیلامنتوس عامل ایجاد بالکینگ لجن بیشتر در قسمت خارجی لخته ها قرار دارند در نتیجه نسبت به باکتری های تشکیل دهنده لخته، بیشتر در معرض مواد اکسید کننده قرار می گیرند. باید توجه داشت که این توضیح در راستای فرضیه انتشار یا دیفیوژن برای رقابت بین باکتری‌های فیلامنتوس، قرار دارد.

کلرزنی به طور گسترده در ایالات متحده مورد استفاده قرار می گیرد و دستورالعمل های مربوط به کاربرد صحیح آن نیز به خوبی مستند سازی شده است. کاربرد کلرزنی در اروپا به واسطه نگرانی های محیط زیستی در رابطه با پتانسیل تشکیل محصولات جانبی خطرناک نظیر ترکیبات آلی هالوژنه، محدود شده است. جنبه منفی دیگر این است که، باکتری های با سرعت رشد پایین مانند نیتریفایرها در مواجهه با اکسیدان ها، زمان بیشتری برای بازیابی نیاز دارند، که می تواند منجر به کاهش پتانسیل کیفیت خروجی شود. بعلاوه روش های نا مشخص علت رشد بیش از حد میکروارگانیزم ها را حذف نمی کنند و فقط اثر موقتی دارند.

این مورد در رابطه با روش های کنترل کوتاه مدت مانند برگشت مجدد بیومس از زلال ساز به مخزن هوادهی و یا افزایش نرخ لجن دفعی نیز صادق است. روش های مشخص در واقع روش های پیش گیرانه‌ای هستند که هدف آن ها کمک به رشد ساختار باکتری های تشکیل دهنده لخته در گستره ای از ساختار باکتری های فیلامنتوس می باشد. چالش اصلی در رسیدن به این هدف، یافتن محیط مناسب درون تاسیسات تصفیه لجن فعال است. بدلیل موفقیت در استفاده از روش های کنترل بالکینگ در سیستم لجن فعال توسط پیش تصفیه به طور دائم، باید این روش ها توسعه داده شده و با توجه خاصی مورد استفاده قرار گیرند.

تا به اکنون اقدامات پیشگیرانه برای بالکینگ لجن بر اساس آگاهی از فیزیولوژی و یا سینتیک انواع باکتری‌های فیلامنتوس نبوده است. این در حالی است که تاکید زیادی به مطالعه برای تعیین و تشخیص باکتری های فیلامنتوس حاضر (در محیط) شده است. به نظر می رسد که تعمیم اقدامات پیشگیرانه با مصرف بالای سوبسترا قابل تجزیه بیولوژیکی در غلظت های بالای سوبسترا، هم راستا است.

این بدان معنی است که تا مصرف COD قابل تجزیه بیولوژیکی، نیاز به ورود فاضلاب ورودی به سیستم لجن فعال از نوع جریان پیستونی می باشد، سپس می توان از یک مخزن با رژیم هیدرولیکی اختلاط کامل استفاده کرد. مصرف اکسیژن در غلظت های پایین منجر به نتایج مشابه آنچه که برای COD با قابلیت تجزیه بیولوژیکی در بالکینگ لجن رخ می دهد، می شود.

غلظت سوبسترا موثر را باید با ضریب نیم اشباع برای سوبسترا، مرتبط دانست، بنابراین در اینجا از نسبت بین نرخ سوبسترای حقیقی و سوبسترای حداکثر استفاده می شود. به نظر می رسد ثابت اکسیژن محلول تنها وابسته به زمانی است که سوبسترا با قابلیت تجزیه بیولوژیکی بالا وجود دارد. برای جلوگیری از بالکینگ، شرط لازم ایجاد یک جریان پیستونی برای بخش ورودی به فرایند لجن فعال همراه با توسعه یک انتخاب کننده است. هر دو تئوری برای بالکینگ لجن (A/V یا تئوری انتخاب انتشاری و همچنین تئوری انتخاب سینتیکی) این راهبرد را تایید می کنند.

انتخاب کننده

یک انتخاب کننده به عنوان بخش ورودی یک راکتور بیولوژیکی تعریف می شود که مشخصه های آن شامل عدد پراکندگی پایین و گرادیان بالای کافی غلظت سوبسترا می باشد. همچنین این بخش می تواند یک قسمت ورودی جداگانه از راکتور بیولوژیکی باشد که جریان ورودی و جریان برگشت لجن بالا را دریافت می کند و نرخ مصرف COD با قابلیت بالای تجزیه بیولوژیکی بالایی دارد و در این بخش تقریباً تمام COD با قابلیت تجزیه بیولوژیکی حذف می شود.

در انتخاب کننده ها مانند سایر سیستم ها، میکروارگانیزم ها در شرایط مختلف در دوره های با (دوره فراوانی) بدون (دوره قحطی) سوبسترای خارجی قرار می گیرند. یک سیستم با سیستم تغذیه پالسی یا ضربانی و یا تغذیه به روش ثابت (پر و خالی شونده) بعنوان یک انتخاب کننده ایده آل است.

نشان داده شد که در چنین سیستم هایی در مقابل بالکینگ لجن، ممکن است لجن دانه‌ای هوازی نیز تشکیل شود. درون انتخاب کننده ها میکروارگانیزم ها در شرایط رشد با نرخ بالا قرار می گیرند و قادر خواهند بود که سوبسترا را به عنوان محصول ذخیره درون سلولی درآورند (ذخیره کنند). باید یک دوره طولانی مدت بدون دسترسی به سوبسترای خارجی (نرخ رشد پایین یا شرایط قحطی) وجود داشته باشد (در مرحله هوازی) تا مجدداً سلول ها بتوانند ظرفیت ذخیره ی خود را ترمیم کنند.

انتخاب کننده ها به سرعت در سیستم های لجن فعال نصب شدند و هنوز هم به عنوان متداول ترین وسیله مهندسی، در سطح جهان برای جلوگیری از ایجاد بالکینگ لجن استفاده می شوند. با این حال، بعضاً هنوز گزارشاتی از عدم موفقیت در کنترل بالکینگ در این سیستم ها وجود دارد.

هنوز مشخص نیست که چنین عدم موفقیت هایی در نتیجه طراحی نا مناسب مخازن انتخاب کننده در شرایط گذار در سیستم های تصفیه بیولوژیکی رخ می دهد و یا عوامل دیگری به نوعی، فعالیت درونی جمعیت (میکروبی) را تحت تاثیر قرار می دهد که به باکتری های فیلامنتوس توان رقابت (در این شرایط را) می دهد. به نظر می رسد که انتخاب کننده ها در کنترل بالکینگ حاصل از فعالیت M.parvicella در فرایند حذف بیولوژیکی نوترینت ها موفق نیستند، یا حداقل برای این کار کافی نیستند. انتخاب کننده های مختلف و روش‌های به دام‌اندازی در آن ها در ادامه به صورت مختصر شرح داده شده است.

انتخاب کننده های هوازی

تا پایان دهه ۸۰ میلادی در بسیاری از کشورها تنها حذف مواد آلی کربنی (در فاضلاب) مورد نیاز بود و معمولاً سیستم های کاملاً هوازی با اختلاط کامل ترجیح داده می شدند. در ایالات متحده اکثر سیستم ها نرخ بارگذاری بالا و زمان ماند لجن (SRT) کمتر از ۵ روز داشتند. در چنین شرایطی وقوع بالکینگ لجن عمدتاً بدلیل حضور و رشد بیش از حد باکتری های فیلامنتوس مانند نوع N021 و گونه ۱۷۰۱ بود. در اروپا و آفریقای جنوبی، تاسیسات با نرخ بارگذاری پایین مانند نهر های اکسیداسیون و سیستم های هوادهی گسترده مورد استفاده قرار گرفتند.

در دهه ۹۰ میلادی قوانین مربوط به انتشار نوترینت ها به خصوص انتشار آمونیاک بویژه در اروپا و آمریکا، سختگیرانه تر شد. به عبارت دیگر برای تامین نیازهای تصفیه خانه های فاضلاب در این زمینه، به روز رسانی و توسعه به منظور ایجاد توانایی نیتریفیکاسیون بیولوژیکی، انجام شد. سیستم های هوادهی، ارتقا داده شدند و برای حفظ باکتری های نیتریفایر در سیستم، مقدار SRT تا حدود ۱۰روز افزایش دادند. به علاوه، سیستم هوادهی متناوب بدلیل توانایی در رسیدن به درجه ای مشخص از دنیتریفیکاسیون، بیشتر مورد استفاده قرار گرفتند. در چنین شرایطی بالکینگ لجن بیشتر ناشی از رشد و تکثیر بیش از حد گونه های Microthrix parvicella و گونه های ۰۲۱N، ۰۰۴۱/۰۶۷۵، ۰۰۹۲ و ۰۵۸۱ بود.

این مشاهدات منجر به تعریف مفهومی به نام F/M پایین در گروه باکتری های فیلامنتوس توسط Jenkins و همکارانش شد. انتخاب کننده های هوازی یک بخش کوچک اختلاط (هوازی یا انوکسیک) یا منطقه تماس (بدون هوادهی) می باشد که برای کنترل بالکینگ لجن ناشی از رشد بیش از حد گونه های ۰۲۱N، Thiothrix spp، Sphaerotilus natans و در برخی موارد Microthrix parvicella به کار می رود.

زمان تماس یک پارامتر طراحی متداول برای انتخاب کننده ها است که اثر خیلی قوی و غیر خطی بر قابلیت ته‌نشینی لجن دارد. هنگامی که زمان تماس کافی نباشد، سوبسترای محلول به طور کامل در منطقه تماس مصرف نمی شوند و به مخزن هوادهی اصلی منتقل می شوند. در این مورد رشد میکروارگانیزم های فیلامنتوس بدلیل مصرف سوبسترا با غلظت کم در مخزن هوادهی، اتفاق می افتد.

از طرف دیگر زمانی که زمان تماس، کمی طولانی باشد، غلظت سوبسترا ورودی به مخازن اختلاط کامل متداول کاهش می یابد که مناسب رشد میکروارگانیزم‌های فیلامنتوس است. تاثیر شدید، بزرگی یا کوچکی مخزن تماس بر روی شاخص حجمی لجن (SVI)، طراحی مناسب این واحد را مشکل می سازد.

در سیستم های با الگوی تغذیه متغیر، مانند دما، جریان و بار ورودی متغیر، مانند سیستم های تصفیه فاضلاب، یک طراحی خوب همواره کار بسیار مشکلی است و احتمالاً یکی از دلایل محتمل برای گزارش های متعدد از عدم موفقیت مخازن انتخاب کننده هوازی به همین دلیل است.

بنابراین، در عمل انتظار می رود که تنها سیستم های با جریان پیستونی به صورت یک کانال طویل (نسبت طول به عرض بیشتر از ۱۰:۱)، مخازن تماس چند بخشی، یا سیستم SBR با تغذیه نا پیوسته می تواند شیب غلظت زیاد سوبسترا و عملکرد مناسب در شرایط بسیار متغیر و پویا را تضمین کند. به علاوه، استقرار مناسب می تواند کارایی سیستم های لجن فعالی که از نظر سینتیکی محدود هستند را بهبود ببخشد.

نیاز به دستیابی به حداقل غلظت DO به عنوان تابعی از نرخ بار آلی محلول یا نرخ مصرف سوبسترا محلول در مخزن هوادهی در بسیاری از مطالعات و دیاگرام های کاری تایید و پیشنهاد شده است. اگرچه مدت زمان تماس پیشنهادی در یک مخزن انتخاب کننده هوازی بسیار کوچک است، مقدار اکسیژن مورد نیاز حدود ۱۵ تا ۳۰ درصد COD محلول حذف شده است. این امر بر اهمیت تامین اکسیژن کافی در انتخاب کننده های هوازی تاکید می کند.

اگر یک مخزن هوازی چند بخشی (جریان پیستونی) نرخ هوادهی خیلی پایین داشته باشد، تاثیر منفی آن بر ته نشینی لجن می تواند بسیار بدتر از حالتی باشد که یک مخزن انتخاب کننده اختلاط کامل با طراحی بیشینه (خیلی بزرگ)، باشد. بعلاوه ،کنترل هوادهی بسیار حائز اهمیت است و در اولین بخش که مصرف اکسیژن بالاتری دارد باید سنسور هایی نصب گردد و برخی اوقات این سنسورها در بخش انتهایی انتخاب کننده هم ممکن است نصب گردد.

انتخاب کننده های بدون هوادهی

همانند انتخاب کننده های هوازی، تمام COD با قابلیت تجزیه بیولوژیکی بالا باید در انتخاب کننده های انوکسیک و بیهوازی حذف شده و از ورود هر گونه COD با قابلیت تجزیه بالا به مرحله هوازی باید جلوگیری شود و در صورتی که این اتفاق رخ دهد یک مزیت برای باکتری های فیلامنتوس محسوب می شود. بعلاوه، اکسیژن و نیترات نباید در راکتور بیهوازی وجود داشته باشد و در راکتور انوکسیک نیز نباید تشکیل شوند.

همچنین برگشت جریان ممکن است ندانسته، مقادیری اکسیژن به این راکتورها اضافه کند. همچنین برای قطع EBPR و یا فعالیت دنیتریفیکاسیون، با حضور شرایط میکروآئروفیلیک در مراحل بیهوازی و یا انوکسیک، که بعنوان مثال می تواند منجر به انتشار اکسیژن درون سطح مایع شود و یا هوادهی لجن یا مایع جریان برگشتی در اسکرو پمپ ها یا در محل سرریزها می تواند باعث بدتر شدن خصوصیات ته نشینی لجن شود.

انتخاب کننده های انوکسیک

اولاً معیارهای طراحی انتخاب کننده های انوکسیک بر اساس نسبت COD با قابلیت تجزیه بیولوژیکی بالا به نیترات ورودی به راکتور می باشد. این در حالی است که درون انتخاب کننده ها انتظار می رود که بخش قابل توجهی از COD با قابلیت تجزیه بیولوژیکی بالا به محصولات ذخیره ای تبدیل شود و نسبت بالاتری به گستره متداول برای دنیتریفیکاسیون ارتباط مستقیم داشته باشد (حدود ۷ تا ۹ mg از COD با قابلیت تجزیه بیولوژیکی بالا به ازای هر mg از NO3-N). نوع اختلاط انتخاب شده در مقایسه با انتخاب کننده های هوادهی شده تاثیر کمتر داشته و یا کلاً بی تاثیر است.

طراحی انتخاب کننده های انوکسیک برای شرایط جریان پایدار و شرایط ویژه طراحی تا زمانی که میزان نیترات مازاد وجود دارد، انجام می شود. در سیستم های با ابعاد بزرگ، متعادل کردن بار نیترات با COD با قابلیت تجزیه بیولوژیکی، بدلیل تغییرات در میزان دنیتریفیکسیون در زلال ساز ثانویه ،کار مشکلی است.

دوره های با غلظت نیترات کم یا شرایط موقت بیهوازی در انتخاب کننده های انوکسیک، قابل انتظار است. این شرایط لزوماً برای مشخصات ته نشینی لجن مضر نیستند، به دلیل این که در یک انتخاب کننده بسته، امکان دارد که بخش مهمی از COD با قابلیت تجزیه بیولوژیکی زیاد توسط میکروارگانیزم های هتروتروف معمولی ذخیره شود یا توسط میکروارگانیزم های ذخیره کننده فسفر مصرف شوند (POAs) یا این که توسط ارگانیزم‌های ذخیره کننده گلایکوژن غیر فسفاته مصرف شوند (GAOs).

اگرچه ممکن است نشت COD قابل تجزیه بیولوژیکی به مخزن هوادهی و در نتیجه بالکینگ لجن به دلیل کاهش ظرفیت انتخاب کننده انوکسیک رخ دهد (به طور مثال در سیستم های اختلاط کامل). برای شناسایی عوامل کلیدی در رقابت بین میکروارگانیزم ها، تحقیقات بیشتری در این مورد نیاز است. در خلال طراحی قابل اطمینان یک انتخاب کننده انوکسیک در ابعاد واقعی، توصیه می‌شود که مطالعات پایلوتی انجام شده و سپس در ابعاد بزرگتر اجرا شود. تلاش برای کاهش بیشتر نیترات از خروجی، نیازمند برگشت جریان لجن است که مقادیر کمی از نیترات در خود دارد که همین امر موجب محدود شدن استفاده از انتخاب کننده های انوکسیک می شود.

انتخاب کننده های بی هوازی

تحت شرایط بی هوازی شدید (مانند فرایندهای نوع UCT)، سوبسترای محلول به خصوص اسیدهای چرب فرار و سایر سوبستراهای ساده تا حدودی مصرف شده و بخش اعظم آن ها ذخیره می شود. طراحی انتخاب کننده بیهوازی از نسبت نرخ COD قابل تجزیه بیولوژیکی مصرفی به نرخ فسفر آزاد شده که برای حذف فسفر لازم و ضروری است، تبعیت می کند که باید مطمئن شد در این شرایط هیچ COD قابل تجزیه بیولوژیکی وارد مخزن هوادهی اصلی نمی شود. این شرایط در سیستم های لجن فعال برای بهبود رشد PAOs ایجاد می شود.

هر چند که گروه دیگری از باکتری ها تحت عنوان GAOs هم می توانند به خوبی در چنین شرایطی تکثیر شوند. هر دو نوع باکتری ها قادر به مصرف سوبسترا محلول در مرحله بی هوازی بوده و آن را به شکل پلی‌هیدروکسیال‌کانوآتس (PHA) ذخیره می کنند. انرژی برای مصرف و ذخیره برگشت داده می شود که مکانیزم متفاوتی در هر دو گونه باکتری ها دارد. پلی فسفات در مورد PAOs و گلایکوژن برای GAOs استفاده می شود. این تفاوت متابولیکی انعطاف زیادی به انتخاب کننده های بیهوازی در حذف بار های آلی و استقلال در حذف فسفر را می دهد. بعلاوه، به رغم تفاوت PAOs و GAOs، هیچ باکتری فیلامنتوسی که چنین مکانیزمی را داشته باشد، شناسایی نشده است.

جدول (۱،۲) راهنمای پیشنهادی طراحی انتخاب کننده های هوازی، انوکسیک و هوازی در سیستم های تصفیه

علاوه بر این، لجنی غنی از باکترهای پلی P (پلی فسفات) معمولاً قابلیت ته نشینی بهتری بواسطه تشکیل پلی‌فسفات درون سلولی و خوشه ای چگال دارند و در ترکیب با ته نشینی شیمیایی فسفر حتی لجن غلیظ تری نیز تولید می کنند. به نظر می رسد که شرایط اختلاط در انتخاب کننده های بیهوازی مانند انتخاب کننده های انوکسیک، بحرانی نیست. همچنین این که خسارت و زیان انتقال COD به مرحله هوادهی کمتر از شرایط هوازی است; این بدان معنی است که طراحی انتخاب کننده های بیهوازی خیلی حساس نیست.

تحقیقات اخیر موفقیت انتخاب کننده بیهوازی در کنترل بالکینگ لجن را حتی زمانیکه Microthrix parvicella غالب ترین باکتری فیلامنتوس در محیط است، تایید می کنند. هر چند که همیشه از یک انتخاب کننده بیهوازی استفاده نمی شود. به عنوان مثال کاربرد این انتخاب کننده ها برای جریان دفعی غنی از ترکیبات سولفور، توصیه نمی شود. شرایط بیهوازی ممکن است برای تولید ترکیبات احیا شده سولفور مناسب باشد که در مرحله هوازی باکتری های اکسید کننده سولفور مورد استفاده قرار می گیرند.

مطالعات اخیر در هلند نشان می دهد که لجن با قابلیت ته نشینی خوب (SVI˂۱۲۰ ml/g با مقدار متداول ml/g 100) در سیستم های حذف مواد مغذی بیولوژیکی در ابعاد واقعی، با بکارگیری صحیح انتخاب کننده های انوکسیک و بیهوازی با جریان پیستونی، قابل دستیابی است. عامل مهم بالقوه که منجر به قابلیت خوب ته نشینی لجن می شود، شامل تزریق جریان به واحد هوازی بعد از یک مرحله انوکسیک/بیهوازی برای کاهش همزمان غلظت آمونیوم (کمتر از mgN/l 1) و افزایش غلظت DO (بیشتر از mgO₂/l 5/1) بود. یک نمونه از سیستم تصفیه که بر پایه این ملاحظات طراحی می شود، روش BCFS® است که در حال حاضر به طور موفق در دوازده تصفیه خانه در هلند در ابعاد واقعی اجرا شده است.

مدل سازی ریاضی

به منظور مطالعه اکوسیستم های پیچیده، مانند محیط کشت لجن فعال که در آن عوامل مختلفی با هم عمل می‌کنند، مدل سازی ریاضی می تواند ابزار بسیار کاربردی باشد. علیرغم این که با جمعیت پویا و بسیار پیچیده‌ای در لجن فعال روبرو هستیم امّا پیشرفت های زیادی در این زمینه حاصل شده است. مدل های لجن فعال (ASM 1,2,2d ,3) توسط کارگروه IWA بر روی مدل سازی ریاضی برای طراحی و بهره برداری از سیستم های تصفیه بیولوژیکی، منتشر شده که نمونه هایی از مدل های کاربردی برای مطالعه پویایی جمعیت در سیستم های لجن فعال هستند.

همزمان با افزایش دانش ما از فیزیولوژی باکتری ها، مدل ها نیز پیشرفت داده می شوند. یک نمونه، مشارکت فرایندهای ذخیره سازی در ASM 3 است. این اولین تلاش برای مدلسازی ذخیره متابولیسم پلیمری است و توضیح بهتر تغییرات و تبدیلاتی است که در انتخاب کننده ی چنین سیستم هایی رخ می دهد. همچنین اخیراً مدل های متابولیکی برای ایجاد ارتباط بهتر بین سینتیک و بیوشیمی ذخیره سازی، ارائه شده است و قطعاً در تشریح و مدلسازی فرایندهای متابولیکی که در انتخاب کننده ها وجود دارد، استفاده خواهند شد. با وجود این که جزئیات دقیق در این مدل ها، رشد باکتری های فیلامنتوس و در نتیجه بالکینگ لجن هنوز قابل پیش بینی نمی باشد.

مدل هایی که بتوانند خصوصیات ته نشینی لجن فعال را پیش بینی کنند در فاز های توسعه اولیه هستند. برخی از مدل های موجود، رشد باکتری های غیر فیلامنتوس و فیلامنتوس را با ملاحظه به این که دو گونه یا یک گروه رقابتی (مانند لخته سازها، فیلامنت ها، فیلامنت های با غلظت کم DO، فیلامنت های با F/M کم) برای یک نوع سوبسترا یا چند نوع سوبسترا (COD با قابلیت تجزیه بیولوژیک بالا یا COD با قابلیت تجزیه بیولوژیک پایین) وجود دارد، پیش بینی می کند.

اساساً این مدل ها به دو گروه تقسیم می شوند: یک گروه که به فیزیولوژی و سنتیک – بیوسینتیک باکتری ها توجه دارند و گروه دیگر که هم فیزیولوژی، سینتیک و مرفولوژی باکتری ها را در نظر می گیرند. انتقال انتشاری سوبسترا به درون لخته های لجن فعال یک مکانیزم مهم در رقابت بین باکتری‌های تشکیل دهنده فلوک و باکتری های فیلامنتوس می باشد.Kappeler و Gujer در سال ۱۹۹۴ اظهار کردند که COD با قابلیت تجزیه بیولوژیکی بالا می تواند برای رشد میکروارگانزیم های فیلامنتوس بدلیل مقاومت انتشاری در لخته های بیولوژیکی، بسیار کمک کننده باشد.

آن ها یکپارچه سازی این رفتار را در مدل‌های سنتی AS را پیشنهاد دادند. ضریب نیم اشباع COD قابل تجزیه بیولوژیکی قابل مشاهده برای میکروارگانیزم‌های فیلامنتوس، کمتر از باکتری های غیر فیلامنتوسی است که نشان دهنده مقاومت انتشاری متفاوت سوبسترا برای آن ها است. این راهبرد به ما نتایج کیفی واقعی ارائه می دهد. اگرچه که هنوز هم امکان پیش بینی SVI لجن یا خصوصیات ته نشینی لجن وجود ندرد.

مطالعات اخیر هم میکرومرفولوژی لخته ها را به خوبی در نظر دارد و هم به خصوصیات رشد باکتری های فیلامنتوس توجه می کند (رشد یکسو در اینجا مقدم تر است).

این مطالعات اولین تلاش ها برای ترکیب مشخصات مرفولوژی با فیزیولوژی باکتری های فیلامنتوس و غیر فیلامنتوس بود. سه گروه میکروارگانیزم ها (لخته ساز، فیلامنت های با اکسیژن محلول پایین، فیلامنت های با F/M پایین) به همراه پارامترهای سینتیکی و گرایش های همراه که با تئوری انتخاب سینتیکی مشخص شده بودند در نظر گرفته شدند، و سناریوهای مختلف سوبسترای محلول و DO شبیه سازی شدند.

شبیه سازی ساختار لخته های لجن فعال تحت شرایط دیفیوژنی حاکم بر آن، همانطور که انتظار می رفت نشان داد که باکتری های فیلامنتوس در شرایط سوبسترای محلول و DO محدود، غالب هستند. نویسندگان بین پارامترهای سینتیکی و تاثیر مرفولوژی سلولی، تفاوتی قائل نشدند.

اخیراً Martins و همکارانش مدل های قبلی را پذیرفته و برای پیش بینی مرفولوژی بیوفیلم لخته های لجن فعال بکار برده اند. این راهبرد نشان داد که گرادیان انتشاری برای مرفولوژی لخته ها مهمتر از تفاوت در ثابت گرایش بین ارگانیزم های مختلف است، که از تئوری با مبنای گرادیان انتشاری برای انتخاب باکتری های فیلامنتوس حمایت می کند.

بطور خلاصه، از مدل سازی می توان برای ارزیابی بهتر نقش رشد یکسوی باکتری های فیلامنتوس با هم و با ظرفیت مورد انتظار بالاتر باکتری های فیلامنتوس در رشد، مطابق با ریز-گرادیان در لخته های لجن فعال در یک گستره وسیع از پارامترهای سینتیکی، استفاده نمود. باید تحقیقات بیشتری در مورد نقش مرفولوژی باکتری ها و انتشار در یک رقابت انجام شود زیرا پارامترهای سینتیکی به نام های ضریب نیم اشباع درونی سوبسترا، ظرفیت ذخیره و نرخ تجزیه شناخته می شوند که هنوز ناشناخته هستند. این مطالعات احتمالاً منجر به درک بهتر رقابت بین باکتری های فیلامنتوس و غیر فیلامنتوس در شرایط غالب از نظر گرادیان در ریز-محیط های مانند سیستم های لجن فعال، می شود.

لجن دانه ای

با درک این که بالکینگ لجن زمانی رخ می دهد که COD قابل تجزیه بیولوژیکی تحت شرایطی که گرادیان غلظت شدید در اطراف لخته اتفاق بیافتد، می توان فهمید که هر گاه این شرایط به حداقل برسد، گرانول ها تشکیل می شوند. لجن گرانوله یا دانه ای از نظر ابعاد مرفولوژی در نقطه مقابل بالکینگ لجن قرار دارد.

فرض می شود که مرفولوژی بیوفیلم بستگی به نسبت بین نرخ انتقال سوبسترا و رشد بیومس دارد. این بدان معنی نیست که تنها کاهش گرادیان سوبسترا در اطراف لخته لجن با عث بهبود SVI می شود، بلکه در کنار آن انتخاب برای رشد و تکثیر باکتری های با رشد آرام نیز از عوامل بهبود SVI می باشد. بنابراین، بعنوان مثال همواره رسیدن به لجن گرانوله بیهوازی یا لجن گرانوله نیتریفای شده ،نسبتاً آسانتر است.

استفاده از انتخاب کننده های بیهوازی باعث انتخاب گروهی از باکتری ها (باکتری های ذخیره کننده گلایکوژن و فسفات) با نرخ رشد حداکثر کمتر از باکتری های هتروتروف متداول می شود. بنابراین این انتخاب کننده ها یک برتری در این مورد نسبت به انتخاب کننده های هوازی دارند.

نتیجه گیری

بالکینگ لجن یکی از مشکلات اصلی لجن فعال است. سطوحی از درک اطلاعات مورد نیاز برای کنترل این مشکل در عمل وجود دارد. برای مثال، یک سیستم BNR لجن فعال که برای کاهش مشکلات ناشی از بالکینگ لجن طراحی شده است باید مشخصات کلی زیر را داشته باشد:

۱) یک مرحله پیش تصفیه برای حذف سوبسترای پیچیده (مانند لیپیدها)

۲) انتخاب کننده با جریان پیستونی برای ایجاد بزرگ – گرادیان غلظت سوبسترا در طول راکتور

۳) مراحل با جریان پیستونی بیهوازی، انوکسیک و هوازی که به خوبی مشخص شده اند و ممانعت از ورود اکسیژن به مرحله انوکسیک و نیترات و اکسیژن به مرحله بیهوازی

۴) اجتناب از هوادهی متناوب و ایجاد شرایط میکروائروفیلیک

۵) هوادهی مناسب برای دستیابی به غلظت DO بالا (˂ mg O₂/l 5/1) و حداقل غلظت آمونیوم (˃ mg N/l 1) در مرحله هوازی نهایی.

حتی در سیستم هایی که به خوبی طراحی شده اند، ضعف در راهبری نیز به راحتی می تواند منجر به بالکینگ لجن شود. بنابراین، به شرط آن که فرایند های پایه ای که بر مرفولوژی لجن تاثیر می گذارند، به خوبی شناخته نشوند، این فرایند ها به درستی عمل نخواهند کرد. به قول جمله ی Albetson (1987) : “علیرغم تمام آموخته‌ها و دانایی ما، هنوز بسیاری از لجن ها دچار بالکینگ می شوند”.