یکی از متداول‌ترین روش‌های تصفیه فاضلاب‌های بهداشتی و صنعتی، فرایند تصفیه به روش لجن فعال یا لجن بیولوژیکی است. در این روش ترکیبی از لجن فعال و فاضلاب هوادهی می‌شود که زمینه را برای تغذیه میکروارگانیسم‌ها و باکتری‌ها از مواد آلی فاضلاب مهیا می‌کند.
لجن بیولوژیکی یا لجن فعال چیست؟
به طور مختصر لجن نوعی توده بیولوژیکی تجمع یافته در سیستم‌های تصفیه فاضلاب است که حاصل رشد باکتری‌ها و گندزدایی است و در کنار اکسیژن محلول شکل گرفته است.
فرآیند لجن فعال سیستم رشد معلقی است که از اوایل قرن بیستم در سال 1914 به وسیله دو انگلیسی به نام‌های Locket وArden مورد استفاده قرار گرفته است. در واقع تصفیه با لجن شامل فرایند تصفیه بیولوژیکی پساب است که در طی آن ترکیبی از لجن فعال و فاضلاب هوادهی می‌گردد. زین پس بخشی از لجن فعال با ته نشین شدن جدا می‌شود.
دلیل نامیدن این فرآیند به لجن فعال از این حقیقت سرچشمه می‌گیرد که بخشی از لجن ته‌نشین شده حاوی میکروارگانیسم‌های زنده یا فعال برای افزایش بیومس موجود و تسریع واکنش‌ها برگشت داده می‌شود. این فرآیند هوازی است و اکسیژن لازم باید از طریق هوادهی فراهم شود.
مراحل تصفیه فاضلاب به روش لجن بیولوژیکی
در تصفیه فاضلاب به روش لجن بیولوژیکی از میکروارگانیسم‌ها در خصوص حذف مواد آلی پساب‌های صنعتی و بهداشتی استفاده می‌گردد. به عبارتی وجود مواد آلی مضر در پساب‌های بهداشتی و صنعتی یک عامل تهدید کننده برای محسط زیست است. فعالان محیط زیست راه حل‌های متعددی را برای حل این موضوع ارائه داده اند.
فرآیند لجن فعال یک روش تصفیه بیولوژیکی است که زمینه را برای تغذیه میکروارگانیسم‌ها و باکتری‌ها از مواد آلی فاضلاب مهیا می‌کند و سبب حذف مواد مضر می‌گردد.
باکتری‌های هوازی در خصوص رشد و تکثیر نیازمند آب، غذا و اکسیژن هستند. لذا از مواد آلی موجود در فاضلاب به عنوان غذا استفاده می‌کنند. همچنین اکسیژن مورد نیاز آن‌ها به وسیله تزریق هوا به پساب موجود در تصفیه خانه تامین می‌شود. در طی این روند به موجب تغذیه مواد آلی به وسیله باکتری‌ها، بخش بسیار زیادی از عمل تصفیه آب تکمیل می‌گردد.
فراهم سازی بستر مناسب در خصوص استفاده از لجن بیولوژیکی نیازمند بخش‌هایی نظیر مخزن ته نشینی، مخزن هوادهی و سیستم بازگشت لجن فعال است.
فاضلاب بهداشتی، باکتری‌های هوازی و میکروارگانیسم‌ها در طی یک بازه زمانی مشخص در تصفیه خانه تعبیه می‌شوند. هدف از این کار اختصاص دهی زمان لازم برای برقراری واکنش بیولوژیکی است.
زین پس برای فراهم شدن زمینه رشد باکتری، عمل تزریق هوا به منظور تامین اکسیژن انجام می‌گردد.
با بهره گیری از تجهیزاتی نظیر هوادهی سطحی ثابت، هوادهی سطحی شناور و هوادهی عمقی حد مشخصی از هوا وارد فاصلاب خواهد شد و زمینه برای تکثیر میکروارگانیسم‌ها مهیا می‌گردد. در طی این روند با مصرف مواد آلی توسط باکتری‌ها، عمل تصفیه تکمیل خواهد شد.
در مرحله بعدی، یک اتصال میان میکروارگانیسم‌ها و باکتری‌ها شکل می‌گیرد که با تبدیل شدن به توده‌های سنگین به کف مخزن ته نشینی منتقل خواهند شد. سپس فاضلاب تصفیه شده از مخزن خارج می‌گردد و باکتری‌های تجمع یافته در کف مخزن برای مصارف بعدی مورد استفاده واقع خواهد شد.
جالب است بدانید که لجن موجود در کف مخزن به طور مجدد به مخزن هوادهی منتقل خواهد شد. این فرایند تحت عنوان لجن فعال بازگشتی شناخته می‌شود.
انواع مختلف روش‌های لجن بیولوژیکی
روش‌های لجن بیولوژیکی بر اساس بار هیدرولیکی و بار آلودگی وارد بر واحد حجم حوض‌های هوادهی، زمان ماند هیدرولیکی، زمان ماند میکروارگانیسم‌ها در سیستم و نحوه هوادهی به انواع مختلفی تقسیم می‌شود که هر یک دارای کاربردهای خاصی می‌باشند.
روش MBR
یکی از روش‌های لجن بیولوژیکی، تصفیه به روش MBR است. در تصفیه به روش MBR یا فرآیند راکتور بیولوژیکی غشایی برای حذف واحدهای ته نشین شده در روش معمول لجن فعال، از یک نوع سیستم ممبران لوله ای یا رشته‌ای در مخزن هوادهی بهره گرفته می‌شود.
زمانی که عمل هوادهی در فاضلاب انجام می‌گیرد و فرآیندهای بیولوژیکی بین مواد آلی، میکروارگانیسم و باکتری تکمیل می‌گردد، توده‌هایی از لجن در فاضلاب شناور می‌شود. زین پس، فاضلاب از ممبران عبور داده می‌شود و با جداسازی ذرات معلق، پساب‌ها زلال خواهند شد. روش MBR دارای راندمان بالایی است و ضمن تولید لجن کمتر، فضای کمتری را نیز اشغال می‌نماید.
روش SBR
یکی از روش‌های تصفیه لجن بیولوژیکی، روش SBR یا راکتور ناپیوسته متوالی است. روش SBR شامل دو بخش تحت عناوین راکتور و مخزن پرشونده و خالی شونده است که فرایندهایی نظیر هوادهی، پر شدن رآکتور، ته نشینی، تخلیه و سکون را انجام می‌دهند.
به عبارتی دیگر کلیه فرایندهای روش لجن بیولوژیکی در روش SBRنیز شکل می‌گیرد اما کلیه مراحل در دو مخزن خالی شونده و پر شونده به صورت متوالی انجام می‌پذیرد.
روش EAAS
از روش EAAS یا فرآیند لجن فعال با هوادهی گسترده در خصوص تصفیه خانه‌های کوچک بهره گرفته می‌شود. در این روش به منظور جمع آوری نمودن ذرات معلق و جامد بزرگ فرایند تصفیه با اشغالگیر دستی یا مکانیکی تکمیل می‌گردد. زین پس به وسیله تجهیزات مکانیکی پر قدرت اعم از هوادهی شناور عمل هوادهی در لجن شکل می‌گیرد. در طی این روند باکتری‌ها به حذف مواد آلی خواهند پرداخت و حجم گسترده‌ای از لجن در کف مخزن ته نشین خواهد شد. قسمتی از لجن ته نشین شده از مخزن تخلیه و بخشی دیگر در قالب لجن فعال بازگشتی به مرحله قبل وارد می‌گردد.
از آنجایی که در روش EAAS از لجن‌های دارای سن بالا استفاده می‌شود و میانگین مدت زمان نگهداری هیدرولیکی حدود 24 ساعت شکل می‌گیرد، شرایط بسیار مناسبی در خصوص حذف مواد آلی از فاضلاب مهیا خواهد شد.
روش CMAS
یکی از روش‌های پر کاربرد تصفیه فاضلاب به وسیله لجن بیولوژیکی، روش CMAS یا لجن فعال با اختلاط کامل است. در روش CMAS، فاضلاب به حوضچه های ته نشین شده منتقل می‌شود و حجم بسیار زیادی از ذرات جامد آن در کف مخزن تجمع می‌یابد. این روند فشار کمتری را به مخازن هوادهی تحمیل می‌سازد.
زین پس همزمان با عمل هوادهی، همزن‌های بزرگ کلیه پساب مخزن را با یکدیگر ترکیب می‌نمایند. هدف از این عمل، یکسان سازی غلظت مواد در کلیه بخش‌ها است.
توجه داشته باشید، زمانی که واکنش‌های بیولوژیکی بین مواد آلی و باکتری‌ها انجام می‌شود، پساب‌ها به مخزن ته نشینی ثانویه انتقال پیدا می‌کنند. در طی این روند بخش گسترده ای از لجن تحت عنوان لجن فعال بازگشتی به مرحله قبل باز می‌گردد و مابقی آن تخلیه خواهد شد. همچنین فاضلاب تصفیه شده نیز در خصوص بهره گیری‌های بعدی از مخزن خارج می‌گردد.
روش CPFAS
به طور مختصر از آنجایی که در روش CPFAS مصرف انرژی بسیار پایین است و فرایند حذف مواد آلی پساب با راندمان بالایی شکل می‌گیرد، این روش کاربرد بسیار زیادی در تصفیه خانه‌های شهری دارد.
روش CPFAS تحت عنوان لجن فعال متعارفی با جریان قالبی نیز شناخته می‌شود و عملکردی مشابه با روش اختلاط کامل دارد. با این حال، عمده تفاوت روش CPFAS با روش اختلاط کامل به طور و عرض مخزن اختصاص دارد. به عبارتی دیگر، در روش CPFAS پس از مرحله ته نشینی اولیه، برای کاهش سطح نیاز به تجهیزات جانبی در خصوص همزدن فاضلاب در مرحله هوادهی از مخزن‌هایی با طول زیاد و عرض بسیار کم بهره گرفته می‌شود.
شرکت باتاب صنعت اوژن (BSOCO) ارائه دهنده خدمات مشاوره، طراحی، ساخت، اجرا و راه اندازی انواع سیستم های لجن فعال می باشد. همچنین این شرکت در زمینه بهره برداری و نگهداری از تاسیسات، تامین تجهیزات (به همراه مهندسی خرید) و تعمیر تجهیزات تصفیه خانه فعالیت می نماید. در زیر انواع سیستم های تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال آمده است.
