تصفیه بی هوازی فاضلاب های

هرچند روشهای تصفیه بی‌هوازی در اغلب كشورهای اروپایی كاربرد گسترده‌ای دارند اما به طور معمول در انگلستان مورد استفاده قرار نمی‌گیرند. با وجود عدم استقبال صنایع انگلیس از این روش شورای مهندسین مشاور و علوم آكادمی انگلیس در جهت ساخت و بهره داری از چهار نوع هاضم بی‌هوازی در مقیاس پایلوت سرمایه‌گذاری نمود كه شامل یك فرایند تماسی، یك فیلتر بی‌هوازی با جریان رو به بالا و یك راكتور UASB بود. همه اینها با ظرفیت اسمی (حجم اسمی) و یك راكتور با بستر شناور با ظرفیت اسمی طراحی شدند (آندرسون و همكاران، 1988). پایلوتها در یك كارخانه بستنی سازی بنام والس در شهر گلاستر قرار داده شد و به مدت 5/3 سال از سال 1987 مورد بهره برداری قرار گرفت.

برخی اطلاعات حاصل از بهره برداری از تصفیه خانه‌های پایلوت توسط كاین و همكاران (1990) و اسمیت (1991) منتشر شده است. مورگان و همكاران (1991) بر روی اكولوژی میكروبی راكتورها به مدت 24 هفته از شروع بهره برداری پایلوت مطالعه نموده و به محدودیت حفظ توده میكروبی در سیستم پی بردند. سیستم UASB در مقیاس پایلوت در تشكیل گرانول ناموفق بوده و مطالعات آزمایشگاهی نیز نشان داد كه تشكیل گرانول بر روی این فاضلاب رضایتبخش نیست (كایلس و همكاران، 1990)، در حالی كه گرانولهای حاصل از تصفیه پساب كراخانه لبنیات سازی توسط UASB نسبت به فاضلاب بستنی سازی خوب بود (هاكز و همكاران، 1992). گودوین و همكاران در سال 1990 گزارش دادند كه زمان لازم برای تشكیل گرانول و تصفیه مؤثر این فاضلاب قابل بررسی است.

این مطالعه اطلاعات بیشتری را از چهار راكتور در مقیاس پایلوت در مدت زمان بهره برداری پایدار ارائه نموده و عملكرد هریك از انواع راكتورها را بر روی فاضلاب بستنی سازی مقایسه می‌كند. تجربیات به دست آمده از مطالعات پایلوت در طراحی یك فرایند فیلتر بی‌هوازی (بستر آكندی)، با جریان رو به بالا در مقیاس كامل در بخش دیگری از اروپا برای تصفیه فاضلاب بستنی سازی مورد استفاده قرار گرفت. دراین مقاله تجربیات بهره برداری از این تصفیه خانه نیز تشریح شده است.

روشها

الف : شكل راكتور

مورگان و همكاران (1991) ابعاد چهار راكتور در مقیاس پایلوت را گزارش كرده‌اند. حوضچه ته نشینی فرایند تماسی با اختلاط كامل دارای یك كویل مسی خنك كن بود و در دمای تقریباً         و با هدف كاهش گاز تولیدی در جهت بهبود ته نشینی توده میكروبی و جامدات برگشتی به راكتور بهره برداری شد. در حین مطالعه حوضچه ته نشینی با اضافه شدن یك كف پخش كن سطحی كه برای پراكنده شدن یكنواخت توده میكروبی شناور جدا شدن گاز از فلوكها تعبیه شده بود، تغییر یافت.

فیلتر بی‌هوازی با ارتفاع 4/5 متر و سطح مقطع یك مترمربع با ETAPACK پر شد. ETAPACK بوسیلة شركت پرموتیا تهیه شده و از مواد پركننده صافی می باشد. قطر آن 5/6 سانتیمتر و از جنس پروپیلن است. سطح مخصوص آن و دارای درجة تخلخل 95% می باشد. فضای داخل راكتور همانگونه كه توسط كاین و همكاران (1991) تشریح شده است، شامل دو قسمت 64/1 مترمكعبی است كه هر یك 31% حجم راكتور را اشغال می‌نماید و در 5/1 متری بالای پایه راكتور قرار گرفته است.

در اكثر موارد بهره برداری، مواد نگهدارنده در راكتور بستر شناور شامل L 160 ماسه با اندازه ذرات mm 5/0 و با درجه تخلخل 35% و وزن مخصوص 75/2 بود. در فوریه 1990 محیط فوق با L 160 گرانول كربن فعال با همان اندازه متوسط ذرات، وزن مخصوص 35/1 و تخلخل 45% جایگزین شد. راكتور UASB به یك جدا كننده گاز ـ مایع ـ جامد و با زاویه 60درجه مجهز شده بود. تمام راكتورها به برق متصل بودند و همچنین دمای لازم (35 درجه سانتیگراد) بوسیله یك مبدل حرارتی كه در محل ورودی راكتور قرار داده شده بود و محتویات راكتور یا فاضلاب برگشتی از هاضم از آن عبور می كرد تامین می‌شد. همچنین فیلتر بی‌هوازی حاوی یك المنت الكتریكی قابل تنظیم مستقل در خط برگشتی بود. راكتورهای بستر شناور، فیلتر بی‌هوازی و UASB هر سه دارای شیرهای نمونه گیری در نقاط مناسب بودند كه توسط مورگان و همكاران (1991) تشریح شده است.

ب : ورودی

در ژوئن  1987 راكتورها با دریافت پساب كارخانه كه اساساً فاضلاب حاصل از بستنی سازی بود راه اندازی شد. این پساب با COD mg/L  4500 برای كاهش مقدار چربی از واحد شناورسازی با هوای محلول عبور داده شده بود. برای تأمین مواد غذایی نسبت COD:N:P به میزان 100:2:1 اوره و فسفات افزوده می‌شد.

همانگونه كه كاین و همكاران (1990) شرح دادند از ژانویه 1988 فاضلاب ورودی برای هر چهار راكتور به وسیله اختلاط محصولات كارخانه بستنی سازی و آب یخ كه به حوضچه یكنواخت سازی با حجم 11 مترمكعب وارد می شد، به دست می‌آمد. مواد مغذی، نیتروژن و فسفر (با میزان 100:2:1 برای COD:B:P ، تقریباً kg19/0 دی آمونیوم هیدروژن فسفات وkg12/0 اوره در هر مترمكعب ورودی و EDTA كلات كننده فلزات كمیاب نظیر Co, Mn, Fe و Ni با غلظت mg/L 02/0 نیز بطور دستی اضافه می‌شد. در سپتامبر 1988 همچنین دو ماده پاك كننده اصلی كه برای نظافت داخل كارخانه استفاده می شد و توسط مركز تحقیقات یونی لیور غیرسمی شناخته شده بود، در حدود غلظت مورد استفاده معمول به ورودی اضافه شد. این میزان شامل mg/L3/6 ماده پاك كننده قلیایی غیریونی و mg/L 8/3 پاك كننده آنیونی خنثی بود. مشخصات فاضلاب در فاصله زمانی ژوئن 1988 تا اوت 1990 در جدول 1 نشان داده شده است. تغذیه سیستم به سرعت باعث pH پائین فاضلاب موجود در مخزن نگهداری شد و به همین علت به خنثی سازی نیاز داشت. اسیدی شدن فاضلاب ورودی در تانك یكنواخت سازی در تابستان به مراتب سریعتر از زمستان بود به طوری كه در مقادیر اسیدهای چرب فرار (VFA) تولید شده در فصول مختلف به میزان 7 برابر اختلاف نشان داده شد. محتویات حوضچه یكنواخت سازی به طور اتوماتیك و با استفاده از اضافه كردن NaOH به میزان 7 برابر اختلاف نشان داده شد. محتویات حوضچه یكنواخت سازی به طور اتوماتیك و با استفاده از اضافه كردن NaoH به میزان mg/L 600-350 در pH  حدود 8/6-6/6 تنظیم شد.

بهره برداری راكتور

ابتدا در ژوئن سال 1987، راكتورهای فرایند تماسی، فیلتر بی‌هوازی و UASB با لجن غربال شده حاصل از هاضم بی‌هوازی لجن فاضلاب شهری بذردهی شد. متعاقب تغییر در تغذیه سیستم از خروجی واقعی كارخانه، محتویات هر چهار پایلوت خالی شده و در دسامبر 1987 توسط لجن غربال شده حاصل از هاضم‌های بی‌هوازی لجن فاضلاب لبنیات سازی مجدداً بذردهی شد.

در اكتبر سال 1988 بار دیگر راكتور فرایند تماسی خالی شد و سپس با لجن غلیظ غربال شده پر شد. از هفته یازدهم سال 1990، علیرغم تداوم برگشت لجن و به منظور توقف توده میكروبی در راكتور، به مدت دو ساعت قبل از عمل تغذیه و 17 ساعت در شبانه روز در حین عمل تغذیه اختلاط صورت نگرفت. از هفته 23 سال 1990 عمل برگشت فقط به مدت 7 ساعت در روز صورت گرفت.

فیلتر بی‌هوازی برای سرعت جریان رو به بالای 17 متر در روز طراحی شد، اما این میزان حین بهره برداری تغییر می كرد. در اكتبر 1989 مواد پركننده فیلتر از قسمت پائین حذف شد و باعث گردید كه حجم فوقانی راكتور به میزان 31% افزایش پیدا كند. در حین این كار فاضلاب به آهستگی از راكتور كشیده شد و در یك مخزن بسته نگهداری و سپس در طی سه روز بار دیگر به راكتور اضافه گردید.

در سعی مجدد برای ایجاد گرانول در راكتور، بار دیگر UASB در ماه مارس 1989 با لجن غربال شده فاضلاب شهری به میزان VSS kg 19 پر شد. اما بهر صورت ابعاد جداكننده فاز گاز ـ مایع ـ جامد طوری بود كه به مایع اجازه می داد با سرعت رو به بالای 80 متر در روز از دهانه جداكننده عبور كند كه در واقع این سرعت بیشتر از سرعت ته نشینی لجن به وجود آمده بود. مجدداً جداكننده‌ای برای بهره برداری با UASB در مارس 1990 و ژوئن همان سال با لجن غربال شده حاصل از هاضم بی‌هوازی تصفیه فاضلاب بستنی سازی پر شد.

راكتور بستر شناور نیز در ژوئن سال 1989 با لجن غربال شده فاضلاب شهری بار دیگر بذردهی شد و مجدداً با ذرات ماسه جدید پر گردید.

راكتور با جریان مایع رو به بالای 25 متر در ساعت با انبساط بستر 39% - 32% بهره برداری شد. در فوریه 1990 برای كاهش سرعت جریان رو به بالا، بستر راكتور با كربن فعال گرانوله تعویض و مجدداً با لجن فاضلاب شهری غربال شد و پساب خروجی راكتور فرایند تماسی بذردهی گردید. به این ترتیب سرعت جریان  رو به بالای مایع به 16 متر در ساعت كاهش یافت و انبساط بستر به 10% رسید. میزان بارگذاری آلی دراین راكتور بر اساس حجم كاری (حجم مفید) L 525 محاسبه شد.