مرجع تخصصی آب و فاضلاب

تاريخچه و توسعه سيستم UASB

سيستم UASBدر اواسط دهه هفتاد قرن گذشته در دانشگاه Wageningenهلند به وسيله دکتر گاتس ليتنگا و همکارانش اختراع شد.

اولين پاپلوت UASBدر يک کارخانه قند در ايجادشد و پس از موفقيت اين پاپلوت ، نصب و اجرای آن در مقياس صنعتی در کارخانه های قند ، سيب زمينی ، نشاسه ، صنايع غذايی و کارخانه های بازيافت کاغذ در سراسر هلند آغاز شد.

اولين مقالات درباره UASB، به زبان هلندی و در مجله های فنی در همان سالها به چاپ رسيد و انتشار بين المللی آنها در سال 1980 به وسيله لتينگا و ديگران آغاز شد.

سيستم های UASB، امروزه از سيستم های خوب بی هوازی و مورد پسند عمومی محسوب می شود.

از دهه هفتاد تاکنون 1215 راکتور بی هوازی سرعت بالا برای تصفيه فاضلاب در صنايع مختلف جهان به ثبت رسيده است و 72 درصد از تمام سيستم های بی هوازی فوق UASBيا EGSBتشکيل می دهد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

لجن های گرانوله

لجن های گرانوله ،انباشتي از ميکروارگانيسم ها هستند که در طول زمان تصفيه ، يا نظم يکسان در محيط و جريان هيدروليکي ثابت رو به بالا تشکيل شده اند. لجن های گرانوله تشکيل دهنده هسته اصلي تکنول.ژی UASBاست.

در هر محيط انتخاب، چنانچه شرايط ايجاب می کند تا بدون حضور هيچ کمک کننده ای ، فقط آن دسته از ميکروارگانيسم ها که مقاوم و قادر به اتصال به يکديگر بوده ، رشد و تکثير يابند ، با تجمع و انباشت اين ميکروارگانيسم ها لجن گرانوله تشکيل شود.

تراکم بيوفيلم ها يا غلظت بالاي ميکروارگانيسم هاي فعال ، امکان بارگذاری بالا در داخل راکتور UASBرا فراهم می سازد. ( يک گرم از لجن گرانوله ماده آلی وزن خشک می تواند در روز 5/0 تا 2 ميليمتر باعث پايداري گرانول ها در مقابل شسته شدن آنها و خروج از راکتور می شود.

فرآيند تشکيل گرانول

فرآيند تشکيل لجن گرانوله ، يک از جالب ترين و پيچيده ترين مباحث مورد علاقه دانشمندان است. هلندی ها مطالعات زيادی روی فرآيند تشکيل لجن گرانوله انجام داده اند و اين فرآيند به عنوان موضوع تز دکترای بسياری از پژوهشگران قرار گرفته است. مکانيسم گرانوله شدن لجن بسيار پيچيده بوده هنوز هم به طور کامل کشف نشده است. بديهي است که پر کردن راکتور و نحوه توزيع و شکل هاضم در نگهداری شکل صحيح گرانول بسيار مهم است.

نوع فاضلابی که تصفيه می شود ، حضور عناصری مانند کلسيم ، منيزيم ، آلومينيوم سيليکون ، آلومينيوم و تعداد زيادی از ميکروارگانسيم های رشته ای ( همچون متانو تريکس SPP) ، موتنع داخل هاضم ، جداکننده فاز گاز و مايع و جامد در هاضم و حرکت سريع و رو به بالای مايعات نقش مهمی در تشکيل لجن گرانوله دارند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

تصفيه فاضلاب با سيستم بی هوازی
تصفیه بی هوازی

 

تصفيه بی هوازی فاضلاب ، روش تصفيه بيولوژيکی فاضلاب بدون استفاده از هوا يا اکسيژن است و بيشترين کاربرد آن در حذف مواد آلی داخل فاضلاب و لجن می باشد. در تصفيه بی هوازی مواد آلی آلوده کننده به وسيله ميکروارگانيسم ها به گازهايی مانند متان و دی اکسيدکربن تبديل می شود که به عنوان بيوگاز شناخته شده اند.

سيستم بی هوازی برای جمع آوری گازهای توليدی و سوزاندن آن و نيز جلوگيری از انتشار بدبو مانند سولفيت هيدروژن بايستی آرايش خاصی داشته باشد.

 

سيستم تصفيه فاضلاب بی هوازی سرعت بالا

سيستم های تصفيه بی هوازی سرعت بالا ، شامل بيوراکتورهايی است که در آنها زمان بنا د لجن ( زمانی که توده سلولی لجن از سيستم عبور می کند ) از زمان ماند هيدروليکی ( زمانی که مايع از سيستم عبور می کند ) جدا شده است. اين کار باعث رشد آهسته باکتری های بی هوازی با غلظت بالا در داخل راکتور شده ، مواد آلی موجود در فاضلاب را به عبور سريع از سيستم وادار می کنند.

 

مکانيسم

مکانيسم اصلی ماندگار لجن در داخل راکتور ، به تحرک کم و به احاطه شدن آن به وسيله مواد ( ميکروارگانيسم ها به سطح آن چسبيده و لجن مانند سطوح صافی در سيستم های بی هوازی عمل می کنند ) يا خود تجمعی منتج به گلوله شدن ( ميکروارگانيسم ها به يکديگر می چسبند و لجن گرانوله ايجاد می شود ) مربوط می شود.

در حقيقت ، سيستم تصفيه فاضلاب بی هوازی سرعت بالا وقتی کامل است که بتواند برای تصفيه انواع فاضلاب های رقيق و غليظ که محتوی مواد آلی ( مانند صنايع تقطيری ، کارخانجات کاغذسازی ، پتروشيمی ، صنايع غذايی و غيره ) و حتی برای تصفيه فاضلاب شهری در مناطق گرمسيری به کار گرفته شود.

اين سيستم تصفيه ، يک تکنولوژی کاملی است و در سراسر دنيا حداقل حدود 1200 تصفيه خانه در صنايع مختلف به ثبت رسيده که از اين سيستم تصفيه استفاده می کنند ، برخی شمار واقعی اين نوع سيستم را حدود دو برابر تخمين می زنند.

اين آمار ، نشان دهنده اهميت زياد و موفقيت فراوان بستر لجن گرانوله بی هوازی ، در سطحی بالاتر از ميزان مورد انتظار می باشد.

UASBچيست؟

از ديدگاه سازه ای ، راکتور UASBچيزی به جز يک مخزن خالی با طراحی ساده به نظر نمی رسد در داخل UASBلوازم مکانيکی يا اجزای متحرکی که خراب يا پاره شوند ، وجود ندارد از اين رو ، نگهداری آن تقريباً بدون هزينه است.

UASBبا سيستم تصفيه بی هوازی رو به بالا از بستر لجن ، تکنولوژی خاصی در تصفيه فاضلاب سرعت بالا محسوب می شود که از بستر لجن گرانوله بی هوازی در يک راکتور آغاز می شود.

هاضم UASBيکی از مؤثرترين و اقتصادی ترين روش های هضم بی هوازی فاضلاب است.

اين سيستم علاوه بر دارا بودن همه مزايای ساير سيستم های بی هوازی مانند توليد لجن کمتر ، مصرف انرژی کم ، توليد بيوگاز و غيره مزايای ديگری از قبيل حجم کم راکتور به علت متراکم بودن راه اندازی آسان ، هزينه بسيار کم در طول نگهداری بلند مدت ، بیصدا بودن و کارکرد اصولی و رضايت بخش را نيز داراست.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

نحوه تاثیر مواد شیمیایی روی باکتریها:

- تخریب دیواره سلول باکتریها

- انعقاد پروتئین های باکتری ها

- اثر روی گروههای سولفیدریل که باعث اختلال در فعالیت آنزیمها می شود.

- اثر آنتاگونیستی : یعنی شباهت ماده شیمیایی با مواد مورد نیاز باکتری که باعث نابودی باکتری می شود.

ترکیبات فنل:

اسیدفنیک از مواد ضد عفونی کننده قوی است که با تاثیر روی پروتئین های  باکتری باعث مرگ باکتری می شود. به دلیل اینکه فنلی قدرت ضد میکروبی یسیار قوی دارند بنابراین قدرت ضد میکروبی سایر مواد را با آن می سنجند  که بر اساس تعریف عبارت است از:

میزان رقتی از ماده ضد میکروبی که در زمان مشخض باعث ازبین رفتن تعدادمشخصی باکتری می شود

ضریب فنلی

میزان رقتی از فنل که در همان زمان همان تعداد باکتری را از بین ببرد.

یعنی اگر ضریب فنلی برابر با 2 باشد باید دو برابر رقت فنل از ماده مورد نظر بکار برد.از فنل برای ضدعفونی کردن بزاق ، مدفوع و سایر مواد آلوده استفاده می شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

عوامل آلکیلان:

ماده دیگر فرمالدئید است که گاهی بصورت گاز بکار می رود. در صورت محلول بودن بعنوان فیکساتور نمونه های بافت شناسی بکار می رود یا در صنعت واکسن سازی  بعنوان غیر فعال کننده مورد مصرف دارد.بعلت سمیت مصرف محدودی دارد. از معایب این ماه دیر اثرمی کند، نفوذ پذیری کم اما عوارض زیادی دارد.محلول 37% آنرا فرمالین گویند.

گلوتارالدئید نوعی دی آلدئید است  که همراه با  ترکیب ید در هنگام اپیدمی هپاتیت  برای ضد عفونی کردن سیستم فاضلاب بکار می رود. این ماده در PH قلیایی و در حضور مواد آلی غیر فعال نمی شود.

سورفکتانت :

صابونها : مخلوطی از نمکهای سدیم یا پتاسیم + اسید چرب است . این مواد اثر زیادی روی باکتریها ندارند و تنها با کاهش کشش سطحی باکتری ها را از سطوح جدا می کنند. اما با تغییر در نوع اسید چرب میتوان اثر آنها را بیشتر نمود. صابونهای با  اسید چرب اشباع روی باکتری ها ی گرم منفی و صابونهای با  اسید چرب غیر اشباع روی باکتری ها ی گرم ثبت اثر دارند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مشخصات اتاقهاي كلرزني
ابعاد اتاق كلرزني 5*4*3 (طول، عرض، ارتفاع) باشد تا فضاي كافي براي اپراتور جهت انجام تعميرات يا تعويض سيلندر موجود باشد.
ديوارهاي اتاقهاي كلرزني از نوع آجري با ملاط ماسه و سيمان باشد و كف اتاق از بتن بوده و ديوارها از مواد ضد آتش ساخته شود.
پي ستونهاي اتاقهاي كلرزني استحكام كافي داشته باشد(حداقل70 سانتي متر تا سطح زمين )
سقف اتاقهاي كلرزني از نوع سبك و از تيرهاي I شكل بوده و از پوشش مناسب ( ايزوگام) يا آزبست باشد.
شيب سقف به نحوي باشد كه آب باران و برف در زهكش تخليه گردد شيب مناسب 5/2 درصد است هدف آن است كه هيچگونه رطوبتي بر روي كپسول‌ها اثرگذار نباشد.
ساختمان كلرزني داراي 3 اتاق جداگانه( اتاق كلريناتور، اتاق سيلندرها، اتاق اپراتور)باشد.
زهكش مناسب در كف اتاق‌هاي كلرزني براي تخليه آب در نظر گرفته شود.
درهاي اتاق كلريناتور و سيلندرهاي گاز كلر بطرف بيرون باز شوند و ضمناً يك در اضطراري اضافي نيز منظور شود.
پنجره هاي اتاقهاي كلرزني به اندازه كافي وسعت داشته باشند تا در صورت لزوم با گشودن پنجره ها هواي اتاق كاملاً تخليه گردد.

تجهبزات اتاقهاي كلرزني
1- سيستم تخليه هوا در فاصله 10 سانتي متري از كف اتاق تعبيه گردد تا قدرت تخليه هواي اتاق را در زمان 4-1 دقيقه داشته باشد.
2- سيستم گرمايش و سرمايش اتاقها با فاصله مناسب( حداقل50 سانتي متر) از سيلندرها و كلرزنها قرار گيرد و حداقل بطور فصلي سرويس كامل اينگونه تأسيسات انجام شود.
3- وجود يك دتكتور ( هشدار دهنده ) در اتاق‌هاي كلرزني الزامي است.
4- جرثقيل سقفي از نوع هيدروليكي headroom  100 چهار حالته باشد  تيري كه جرثقيل بر روي آن نصب ميگردد به نحوي باشد كه اتاق سيلندرهاي در مدار بهره برداري و انبار سيلندرها را پوشش دهد.
5- بازوهاي جرثقيل بايد حدود 5/4 متر باشد اتصال جرثقيل به كمربند سيلندرها بايد بطور اتوماتيك طراحي شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

کندانسورهاي نيروگاههاي بخاري با سوخت فسيلي همواره در معرض تشكيل رسوبهاي بيولوژيكي biofouling هستند. فرآيند كلرزني chlorination متمركز در كندانسور مي تواند ضمن كاهش مصرف كلرين chlorine از رسوب گذاري در لوله هاي كندانسور به نحو موثري جلوگيري كرده و قوانين (محدوديتهاي) EPA در ارتباط با حداكثر ميزان مصرف كلرين را تأمين نمايد.

رسوبهاي بيولوژيكي از عوامل مهم خارج كردن كندانسور از مدار مي باشند. براي جلوگيري از تشكيل اين رسوبات در نيروگاهها، از روش كلرزني در سيكل آب خنك كن استفاده مي شود. از آنجا كه بر اساس قوانين EPA ميزان مجاز كلرين در خروجي residuals نيروگاهها تا 2/0 ميلي گرم در ليتر و فقط براي 2 ساعت در روز محدود شده است و اين ميزان كلرين توانايي جلوگيري موثر از رسوب گذاري در كندانسور را ندارد، طرح كلرزني متمركز در لوله هاي كندانسور ارائه گرديده است. در اين روش كلرين غليظ توسط نازلهایي و بصورت پاشش لحظه اي (پالس) در نقاط مختلف لوله هاي كندانسور تزريق مي گردد. اين سيستم هم در نيروگاه هاي جديد و هم در نيروگاههاي موجود قابل استفاده است.

روشهاي مختلفي براي پياده كردن سيستم تزريق متمركز كلرين، مورد بررسي قرار گرفته است و از ميان آنها دو روش استفاده از نازل ثابت و مانيفلد متحرك مناسب تر تشخيص داده شده اند. اين روشها هنوز در حد آزمايشگاهي تست شده اند و چنانچه بتوانند در نيروگاه استفاده شوند ضمن افزايش ضريب عملكرد كندانسور مصرف كلرين در نيروگاه را نيز كاهش خواهند داد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب