تصفیه پیشرفته پساب چیست؟
تصفیه پیشرفته پساب مجموعهای از فرایندها است که آلودگیهای باقیمانده در پسابهای صنعتی را که با روشهای تصفیه بیولوژیکی معمول قابل حذف نیستند، کاهش میدهد. این دسته از فناوریها معمولاً پساب را از طریق هر نوع فرایند پس از مرحله بیولوژیکی بهبود میبخشند، زیرا آلایندههای موجود در پسابهای صنعتی متنوع هستند و نمیتوان یک روش واحد را برای همه آنها به کار گرفت. به طور کلی تصفیه پیشرفته با کاهش مواد جامد معلق و به تبع آن کاهش قابل توجه BOD آغاز میشود و همچنین حذف فسفر و نیتروژن را در بر میگیرد. کارکرد و هدف این فناوریها افزایش کیفیت آب خروجی بهگونهای است که بتوان از آن برای بازچرخانی آب استفاده کرد و همزمان بار آلودگی به منابع آبی کاهش یابد. به کارگیری این رویکردها به گسترش فناوریهای اکسیداتیو، فرآیندهای غشایی (UF، NF، RO) و بیولوژیکی در کنار مدیریت مصرف انرژی منجر میشود.
فسفات زدایی
دلیل اهمیت فسفر در آبهای سطحی وجود فسفر همراه با نیتروژن میتواند منجر به رشد بیرویه جلبکها و خزهها در رودخانهها، تالابها و استخرهای زلالسازی شود. میزان فسفر در پسابها اغلب شامل حدود 50 تا 70 میلیگرم در لیتر میشود، که بخش زیادی از آن به مواد صابونی و detergents مربوط است. با وجود اینکه مقداری از فسفر در فرآیند تهنشینی و تصفیه بیولوژیکی اولیه حذف میشود، باز هم مقدار قابل توجهی به صورت محلول در خروجی باقی میماند و برای استانداردهای کاهش فسفر (معمولاً کمتر از 1–2 mg/L) باید اقدام اضافی انجام گیرد.
روشهای رایج فسفاتزدایی موجـود
- کشت خزهها و گیاهان فتوسنتز و رشد گیاهان منجر به مصرف فسفر موجود در پساب میشود. این روش مستلزم استخرهای تخصصی برای کشت خزه یا گیاهان است و نیازمند برداشت دورهای برای حفظ تداوم رشد است. به دلیل نیاز به فضای بزرگ و تجهیزات کنترل رشد جلبکها، این روش معمولاً کمتر بهکار گرفته میشود و هزینهبر است.
- رسوبدهی فسفر افزودن املاح لختهساز همچون آلومینیوم یا آهک و کلرید فریک موجب تشکیل رسوبات فسفردار میشود. این روش بهطور گسترده برای کاهش فسفر استفاده میشود و معمولاً میتواند حدود 80 تا 90 درصد فسفر را از پساب خارج کند.
نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون بیولوژیکی در تصفیه پیشرفته پساب
چرا نیتریفیکاسیون لازم است ؟؟Az آلودگیهای ازت در پسابها به دلیل دفع مواد زائد انسانی، باقیماندههای غذایی و پسابهای صنعتی ایجاد میشود. حدود 40 درصد ازت به شکل آمونیاک و حدود 60 درصد بهصورت ترکیبات آلی ازته یا نیترات وجود دارد.نیتریفیکاسیون در تصفیه اولیه و بیولوژیکی بخشی از ازت حذف میشود، اما واکنشهای نیتریفیکاسیون برای تبدیل آمونیاک به نیتریت و نیترات به حضور اکسیژن محلول و بافت مناسب نیاز دارد. اغلب یک تانک هوادهی مجزا برای نیتریفیکاسیون در نظر گرفته میشود تا از مواد آلی کربنه باقیمانده کاهش یافته و سپس نیتریفیکاسیون انجام شود. شرایط مطلوب شامل pH حدود 8.4 و اکسیژن محلول حداقل 1.5 mg/L است.دنیتریفیکاسیون دنیتریفیکاسیون یک فرایند غیرهوایی است که برای تامین کربن مصرف میشود. برای این منظور از کربنهای آلی مانند متانول، شکر، اتانول یا اسید استیک استفاده میشود تا از ایجاد نیترات به عنوان محصول جانبی جلوگیری شود.
آمونیاک زدایی به وسیله هوادهی
روش کار آمونیاک تولیدشده را میتوان از طریق فرایند هوادهی از محلول پساب بیرون آورد. در این فرایند پساب به بالای برجهای خنککننده پمپاژ میشود و هوای غالباً از پایین به بالا جریان میکند تا آمونیاک محلول به صورت گاز خارج شود. این روش نسبت به نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون هزینه کمتری دارد و کارایی آن با افزایش دما در تابستان بهبود مییابد اما در دمای پایین و یخبندان زمستان میتواند کارایی کمتری داشته باشد.
برداشتن ازت به کمک کلرینهکردن در تصفیه پیشرفته پساب: رویکردها، کارایی و مزایا
مکانیزم و مشکلات کلر میتواند گاز آمونیاک را به گاز نیتروژن و سایر ترکیبات معدنی نیتروژن تبدیل کند. اما مصرف بالای کلر و باقیماندن یون کلرید در پساب خروجی از جمله معایب اصلی این روش است. برای کاهش کلر باقیمانده معمولاً پس از کلرینه کردن، پساب از طریق عبور از بستر کربن فعال میگذرد تا کلر اضافی حذف شود.
تصفیه بیولوژیکی
تقسیمبندی کلی تصفیه بیولوژیکی بهطور عمده بر پایه فعالیت میکروارگانیسمها از نوعهای مختلف صورت میگیرد و به دو دسته اصلی تقسیم میشود:
- تصفیه بیولوژیکی هوازی
- تصفیه بیولوژیکی غیر هوازی
تصفیه بیولوژیکی هوازی:
تصفیه بیولوژیکی هوازی یکی از اجزای کلیدی تصفیه پساب است که شامل واحدهای هوادهی، لجن فعال و صافیهای بیولوژیکی به همراه استخرهای اکسیداسیون میشود. در این فرایند میکروارگانیسمهای موجود در پساب با مصرف مواد آلی، اکسیژن لازم برای واکنشهای زیستی را فراهم میکنند و در نتیجه دیاکسید کربن و آب حاصل میشود؛ به همین دلیل تأمین مداوم اکسیژن محلول برای ادامه این فرایند ضروری است. در قسمت هوادهی، پساب ورودی به مخزن هوادهی به عنوان منبع کربنی برای باکتریها عمل میکند و با رسیدن اکسیژن به سطح، فرایندهای میکروبی آغاز میشود؛ لجن فعال به صورت لختههای تهنشین از پساب جدا میشود و آب نسبتاً شفاف از بالای مخزن خارج شده و برای پالایش نهایی وارد فیلتر شنی میشود، در حالیکه لجن تهنشست به مخزن هوادهی بازگردانده میشود تا چرخه تصفیه تکرار گردد. صافیهای بیولوژیکی از کارکرد سطحی و پخش مناسب آب بر روی بستر شنی بهره میبرند؛ در این بستر میکروارگانیسمها روی سطح رشد میکنند و با اکسیژن هوای اطراف و آلودگی آلی عبوری، یک لایه زیستی ایجاد میشود که در مراحل تکمیلی میتواند با استفاده از فیلتر کربنی برای حذف ترکیبات آلی باقیمانده و بو بهبود یابد. گاهی این لایه زیستی از سطح جدا شده و به مخزن رسوبی منتقل میشود و به تهنشست منجر میشود؛ در چنین شرایطی، بهکارگیری تزریق مواد شیمیایی (دوزینگ پمپ) میتواند به پایداری فرایند و بهبود عملکرد تهنشینی کمک کند.
تصفیه بیولوژیکی غیر هوازی:
تصفیه بیولوژیکـی غیر هوازی برای حذف آلایندههای آلی گزینهای مناسب است اما دارای محدودیتهایی نیز هست؛ از جمله هزینههای مربوط به مدیریت لجن و فضای لازم در تأسیسات که از جمله ملاحظات عملیاتی محسوب میشود. در این فرایند باکتریها بدون حضور اکسیژن، مواد آلی را به دیاکسید کربن و گاز متان تبدیل میکنند و مزیت اصلی این روش کاهش مصرف اکسیژن و نیاز به فرآیندهای هوادهی است؛ ضمن اینکه گاز متان تولیدشده میتواند به عنوان منبع انرژی در واحد تصفیه بازیافت یا استفاده شود.امتیازات این روش شامل تولید کم سلولهای بیولوژیکی، نیاز کمتر به مواد غذایی معدنی، عدم نیاز به اکسیژن و تجهیزات هوادهی، و همچنین امکان تولید گاز متان است. با این حال معایب آن نیز وجود دارد: نیاز به دمای بالاتر محیطی (حدود 29 تا 35 درجه سانتیگراد)، سرعت تبدیل زیستی پایینتر و زمانبر بودن فرایند، بهخصوص برای پسابهایی با غلظت پایینتر BOD که در این گونه موارد مزیتهای غیر هوایی کمتر نمایان میشود.
اکسیژن موردنیاز واکنشهای بیوشیمیایی (BOD/COD)
سنجش آلودگی و مصرف اکسیژن برای سنجش میزان آلودگیهای آلی در آب از روشهایی مانند BOD (اکسیژن موردنیاز بیوشیمیایی)، COD (اکسیژن موردنیاز شیمیایی)، TOC (کل کربن آلی) و TOD استفاده میشود. مقدار BOD نشاندهنده بار آلودگی آلی است و به دو عامل اصلی بستگی دارد: (1) ترکیبات هیدروکربنی که بهعنوان منبع غذایی برای میکروارگانیسمها عمل میکنند و (2) محتوای ازت آلی و معدنی که به شکل نیترات/نترات/آمونیاک میتواند منبع غذایی باکتریها باشد.
دستهبندی موجودات ذرهبینی
میکروارگانیسمهای هتروتروپیک این دسته از میکروارگانیسمها از کربن آلی موجود در آب برای تأمین انرژی و ساخت سلولهای جدید استفاده میکنند و به سه شاخه اصلی تقسیم میشوند:
- هوازی: اکسیژن مولکولی لازم است.
- غیر هوازی: فاقد نیاز به اکسیژن مولک است.
- مختلط: بسته به حضور اکسیژن، بهطور همزمان یا بهطور دورهای بهینه کار میکنند.
میکروارگانیسمهای اتوتروپیک این گروه به کربن آلی وابسته نیستند و از CO2 برای ساختار سلولی خود استفاده میکنند. زیرمجموعههای آن عبارتاند از Chemosynthetic که از اکسیداسیون ترکیبات نیتری یا گوگرددار انرژی خود را تأمین میکند و Photosynthetic که از انرژی نور خورشید برای تبدیل CO2 به کربن آلی استفاده میکند و اکسیژن را بهعنوان محصول جانبی این واکنشها آزاد میکند.
جمعبندی تصفیه پساب پیشرفته
- تصفیه پیشرفته پساب ترکیبی از فرایندهای فسفاتزدایی، نیتریفیکاسیون/دنیتریفیکاسیون بیولوژیکی، آمونیاک زدایی، کلرینهکردن و تصفیه بیولوژیکی هوازی و غیرهوازی است.هر واحد و فرایند مزایا و محدودیتهای خود را دارد و معمولاً در یک پروژه تصفیه پساب پیشرفته ترکیبی از این فناوریها به کار میرود تا به بازچرخانی آب و کاهش آلودگی منجر شود.
سوالات متداول تصفیه پیشرفته پساب
تصفیه پیشرفته پساب چیست و تفاوت آن با تصفیه فاضلاب معمولی چیست؟
تصفیه پیشرفته پساب ترکیبی از فناوریهای اضافی فراتر از مراحل تصفیه ثانویه است که هدفش حذف آلایندههای پیچیده، میکروآلایندهها و PFAS و همچنین امکان بازچرخانی آب است. تفاوت اصلی این است که پساب خروجی به استانداردهای بالاتری رسیده و قابلیت استفاده مجدد یا کاهش تأثیر زیستمحیطی بهبود مییابد.
کدام فناوریها بهطور رایج در تصفیه پیشرفته پساب به کار میروند؟
واحدهای فسفاتزدایی و نیتریفیکاسیون/دنیتریفیکاسیون بیولوژیکی، آمونیاکزدایی، کلرینهکردن و تصفیه بیولوژیکی هوازی/غیرهوازی، همچنین فناوریهای تکمیلی مانند غشاهای (MBR، NF/RO)، کربن فعال، یونزدایی و فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته (AOPs مانند ازن و UV/H2O2) به کار میروند.
چرا به تصفیه پیشرفته پساب نیاز داریم؟
هدف حفظ منابع آب با افزایش سهم بازچرخانی، تطبیق با استانداردهای سختتر کیفیت آب خروجی، حذف آلایندههای پایدار مانند PFAS، بهبود کیفیت آب برای مصارف مختلف و کاهش اثرات زیستمحیطی است.
PFAS چیست و چگونه در تصفیه پیشرفته حذف میشود؟
PFAS گروهی از ترکیبات پایدار در برابر آب و حرارت هستند که در فاضلاب صنعتی و شهری مشاهده میشوند. حذف آنها معمولاً با ترکیب فناوریهای مانند نانو-فیلتراسیون/اسمز معکوس (NF/RO)، یونزدایی، کربن فعال و گاهی ترکیب این روشها انجام میشود؛ کارایی به طول زنجیره PFAS و نوع ماده بستگی دارد.
چگونه فناوریها را برای یک پروژه مشخص انتخاب میکنیم؟
انتخاب مبتنی بر هدف استفاده از آب خروجی (مصرف مجدد، تخلیه به محیط، نیاز به PFAS)، کیفیت ورودی، محدودیتهای فضایی و هزینهها، مقررات محلی و قابلیت نگهداری است. معمولاً طراحی بهصورت مرحلهای است: پیشصفایی؛ فرایندهای بیولوژیکی؛ polishing با غشا یا اکسیداسیون؛ و نهایتاً ضدعفونی و کنترل کیفیت خروجی.
بدون دیدگاه