بخشی از مقاله
امکان سنجی ارتقاء تصفیه خانه فاضلاب جنوب اصفهان با بیوراکتورهای نوین USBF در مقیاس پیشتاز
چکیده
هدف از این تحقیق بررسی عملکرد بیوراکتور نوین USBF در ارتقاء تصفیه خانه های فاضلاب شهری به روش لجن فعال متعارف است. در این مطالعه از یک پایلوت ًٍٍِ لیتری استفاده شد و فاضلاب ورودی به بیوراکتور از حوضهای ته نشینی اولیه تصفیهخانه فاضلاب شهری جنوب اصفهان تأمین گردید. عملکرد سیستم در زمانهای ماند هیدرولیکی600 ، 400 200 دقیقه در سامانه های زیستی و با غلظت زیست توده ( (MLSS در حدود 3000میلی گرم بر لیتر (مشابه با شرایط عملیاتی تصفیه خانه) ارزیابی و با عملکرد تصفیه خانه فاضلاب در مقیاس واقعی مقایسه شد. نتایج نشان داد که بیوراکتور نوین USBF در زمان ماندهای یاد شده به ترتیب دارای راندمان 9 ، 93 86درصد میباشد. در مقابل، در تصفیه خانه فاضلاب جنوب اصفهان در شرایط مشابه و در زمان ماند هیدرولیکی400دقیقه در فرآیند تصفیه زیستی ، راندمانی در گستره 75-89درصد دارد. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که سیستم بیوراکتور نوین USBF در مقایسه با فرایند لجن فعال متعارف در زمان ماند کوتاه تر عملکرد مطلوبتری داشته و می تواند به عنوان یک گزینه مناسب جهت ارتقاء تصفیه خانه های فاضلاب مورد توجه قرار گیرد.
کلمات کلیدی: USBF ، لجن فعال متعارف، تصفیه فاضلاب، ارتقاء تصفیه خانه فاضلاب ، محیط زیست
مقدمه
به دلیل منابع محدود آّب شیرین، تصفیه فاضلاب و استفاده مجدد از پساب امری ضروری در کشور است. امروزه از روش های مختلفی به منظور تصفیه فاضلاب استفاده میشود ]ٌ.[ بهبود و توسعه روش های تصفیه فاضلاب به منظور کاهش هر چه بیشتر اثرات نامطلوب به محیط های پذیرنده یکی از راه های رسیدن به توسعه پایدار از نظر زیست محیطی میباشد. در این راه استفاده از روش های جدید در طراحی، ساخت و بهره برداری از تصفیهخانه های فاضلاب شهری با هدف افزایش عملکرد در حذف آلایندهها و نیز کاهش هزینه های ساخت و بهره برداری باید همواره مورد نظر قرارگیرد. یکی از روش های جدید که در دنیا با استقبال زیادی روبرو شده، فرآیند USBF میباشد. این فرآیند یک سیستم لجن فعال میباشد که از یک منطقه انوکسیک، حوضچه هوادهی و یک فیلتر لجن با جریان روبه بالا(زلالساز) تشکیل شده است. راهبری این سیستم بسیار ساده بوده و پس از راه اندازی خود بخود قابل تنظیم میباشد. فاضلاب وارد بخش انوکسیک شده و سپس در آنجا با لجن برگشتی از کف زلالساز مخلوط میشود، پس از این اختلاط جریان بصورت نهر گونه از پایین بخش انوکسیک وارد قسمت هوادهی بیوراکتور میشود. پس از هوادهی یک جریان از مخلوط مایع فاضلاب وارد قسمت پایین زلالسازی میگردد. در آنجا بستر لجن لخته های لجن را جذب کرده و فاضلاب تصفیه شده در نتیجه عبور از بستر لجن فیلتر میشود؛ پس از جداسازی در بستر لجن پساب از روی سطح جمع آوری میشود.
محوی و همکارانش در سال2008، کارایی USBF متعارف را در تصفیه فاضلاب شهری مصنوعی از طریق بیوراکتورهای چهار لیتری با زمان هوادهی ، 42،6 ساعته مورد بررسی قرار داد و حداکثر راندمان این فرایند را در زمان هوادهی6 ساعت برای BOD5، نیتروژن کجلدال و فسفر به ترتیب ٍِ ِِ درصد گزارش داد ]ٍ.[ شاکری و همکارانش نیز در سالٌَُ کارایی سیستم USBF متعارف را در حذف نیتروژن و تعیین شرایط بهینه آن مورد بررسی قرار داد ند. طبق نتایج ارائه شده ، سیستم USBF با شاخص اکسیژن مورد نیاز شیمیائی (COD)حدود و ازت کل کجلدال حدود در زمان ماند هیدرولیکی حدود ساعت به راندمان حذف درصد برای نیتروژن و COD رسیدند و غلظت نیتروژن بر اساس یون نیترات ونیتریت و COD در پساب خروجی به ترتیب به مقدار میلی گرم در لیتر کاهش یافت ]َ.[ مصداقی نیا و همکارانش در سال در تحقیقی کارایی این سیستم را در حذف COD با فاضلاب بهداشتی مصنوعی و در
ّ ساعت زمان ماند هیدرولیکی بررسی نمودند که به راندمان حذف حدود َّ درصد برای COD رسیدند]ُ.[ در این تحقیق به بررسی عملکرد بیوراکتورهای نوین USBF در مقایسه با سیستم لجن فعال متعارف موجود در تصفیه خانه فاضلاب جنوب اصفهان پرداخته و امکان سنجی ارتقاء تصفیه خانههای فاضلاب موجود مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت.
مواد و روشها
در این تحقیق از یک پایلوت لیتری که مشخصات آن در جدول آمده است، استفاده شد. زلالساز در انتهای دستگاه و بعد از قسمت هوادهی قرار داشت و در آن از صفحات زلالساز بمنظور بهبود کیفیت پساب خروجی استفاده شد. فاضلاب ورودی به راکتور به وسیله پمپ از خروجی حوضچه ته نشینی اولیه تصفیه خانه جنوب اصفهان به درون بیوراکتور تزریق شد و بعد از انتقال لجن فعال فاضلاب شهری از تصفیه خانه فاضلاب جنوب اصفهان و سازگاری میکروارگانیسم ها با آلاینده ها کارایی سیستم مورد بررسی قرار گرفت.
در این سیستم اکسیژن رسانی توسط دیفیوزر حباب ریز تعبیه شده در قسمت تحتانی بیوراکتور هوازی صورت گرفت.
نمونه ها از قسمت ورودی و خروجی راکتور گرفته شده و آزمایش ها براساس روش های استاندارد برای آزمایشات آب و فاضلاب]ِ[ و در آزمایشگاه تصفیه خانه جنوب اصفهان انجام شد. پایلوت مذکور به منظور نزدیکی شرایط عملیاتی با سیستم
تصفیهخانه، در محوطه تصفیه خانه فاضلاب جنوب اصفهان و در درجه حرارت محیط بدون عایق بندی و سیستم جانبی
جهت کنترل دما، قرار گرفت. آزمایش ها در فصل پائیز و زمستان ٌٌَُ ( درجه دمای درجه سانتیگراد) و در شرایط محیطی صورت گرفت به طوری حداکثر دما در حوض هوادهی درجه سانتیگراد ثبت گردید. در این تحقیق اکسیژن محلول در قسمت انوکسیک کمتر از و در قسمت هوادهی بین میلیگرم بر لیترتنظیم شد. همچنین pH سیستم بین َ تثبیت شد. پارامترهای دما، اکسیژن محلول و pH به صورت روزانه و طی چند مرحله اندازهگیری میشد.
نتایج و بحث
در این مطالعه راندمان حذف COD در سه زمان ماند هیدرولیکی دقیقه و غلظت زیست توده در حدود ًًًَ میلیگرم بر لیتر در بیوراکتور USBF بررسی و با عملکرد سیستم لجن فعال متعارف در تصفیه خانه فاضلاب جنوب اصفهان در غلظت زیست توده مشابه و زمان ماند هیدرولیکی دقیقه در سیستم تصفیه بیولوژیکی، مقایسه گردید. با اندازهگیری منظم میزان COD موجود در نمونههای فاضلاب ورودی و پساب خروجی در غلظت زیست توده و زمان ماندهای هیدرولیکی مشخص شده، میزان تغییرات COD در طول راهبری سیستم با جریان فاضلاب ورودی پیوسته تعیین شد که نتایج آن در شکل ٌ-الف آمده است. نتایج نشان داد که در زمان ماند ساعت USBF قادر است COD را از میلیگرم بر لیتر به میلیگرم بر لیتر (راندمان حذف درصد) کاهش دهد. در زمان ماند دقیقه، سیستم عملکرد بهتری نسبت به سایر زمان ماندها داشت و COD از میلیگرم بر لیتر به میلیگرم بر لیتر (راندمان حذف َُ درصد) کاهش یافت. همچنین در زمان ماند دقیقه، با COD ورودی میلی گرم بر لیتر و خروجی َْ میلیگرم بر لیتر، کمترین راندمان حذف حدود درصد مشاهده شد. علت کاهش راندمان را می توان افزایش نرخ بارگذاری آلی و نسبت غذا به میکروارگانیسم دانست. عملکرد تصفیه خانه جنوب اصفهان از نظر راندمان حذف COD در زمان ماند هیدرولیکی دقیقه در حوض انوکسیک و هوادهی، با فاضلاب ورودی و غلظت زیست توده مشابه با بیوراکتور نوین USBF بررسی شد که نتایج آن در شکل1ٌ-ب آمده است. باتوجه به شکل1ٌ-ب حداقل راندمان درصد و حداکثر راندمان حذف حدود درصد گزارش شد. عملکرد بهتر این سیستم در شرایطی است که سیستم مذکور در دمای بهینه راهبری نمیشد. در صورتی که در حوض آنوکسیک و هوادهی تصفیه خانه جنوب اصفهان از سازه های بتونی مدفون در خاک استفاده شده است.
