لجن، محصول جانبی عملیات تصفیه فاضلاب است و معمولاً ترکیبی از آب با مواد آلی از ضایعات انسانی، ذرات پسماند مواد غذایی، میکروارگانیسم‌ها، مواد شیمیایی و جامدات معدنی ناشی از محصولاتی که تولید یا مصرف می‌کنیم می‌باشد. صرف نظر از استفاده از هر فرایندی برای تصفیه فاضلاب، لجن اغلب به‌عنوان “Biosolid” شناخته می‌شود. بیوسولیدها حاصل پردازش لجن فاضلاب شهری یا صنعتی هستند و پس از حذف آب و مواد آلاینده، به شکلی پایدار، غنی از مواد آلی و مغذی تبدیل می‌شوند. لجن‌ها در نهایت و پس از پردازش‌های لازم یا به‌عنوان کود مورداستفاده قرار می‌گیرند، یا سوزانده و یا دفن می‌شوند. لجن همچنین می‌تواند ناشی از فرایندهای صنعتی باشد که در این صورت، تفاوت‌های زیادی بین لجن صنایع مختلف وجود دارد. انواع خاصی از لجن صنعتی مجاز است برای تصفیه با لجن شهری وارد شبکه فاضلاب شهری شود یا به تصفیه خانه لجن تحویل داده شود تا برای تصفیه با لجن فاضلاب مخلوط شود. تصفیه لجن یکی از اجزای مهم تصفیه‌خانه‌های فاضلاب شهری است. از اهداف اولیه تصفیه لجن می‌توان به حداقل رسانیدن آلودگی لجن و در نتیجه کاهش خطرات بهداشتی دفع آن، کاهش حجم لجن و بازیافت مواد جانبی ارزشمند آن اشاره کرد.
انواع لجن
پسماندهایی که در تصفیه خانه های فاضلاب جمع می شوند، لجن (یا جامدات زیستی) نامیده می شوند. لجن همان مواد باقیمانده جامد، نیمه جامد یا دوغابی است که به عنوان محصول جانبی فرآیندهای تصفیه فاضلاب تولید می شود. این پسماند معمولاً به عنوان لجن اولیه و ثانویه طبقه بندی می شود.
فیللجن اولیه از رسوب شیمیایی، ته نشینی و سایر فرآیندهای اولیه تولید می شود، در حالی که لجن ثانویه توده زباله زیستی فعال است که از تصفیه بیولوژیکی حاصل شده است. برخی از تصفیه خانه های فاضلاب نیز مواد جامد سپتیک تانک ها را از سیستم های تصفیه فاضلاب خانگی در محل دریافت می کنند. معمولا لجن ها برای تصفیه و دفع در ادامه فرآیند با هم ترکیب می شوند.
پیشنهاد می‌کنیم از صفحه لجن فاضلاب دیدن کنید.
مراحل تصفیه لجن
تصفیه لجن در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب معمولاً شامل چندین مرحله است که به منظور کاهش حجم، بهبود حمل و نقل و مدیریت دفع لجن انجام می‌شود. تصفیه و دفع لجن فاضلاب از موضوعات اصلی در طراحی و بهره‌برداری از کلیه تصفیه‌خانه‌های فاضلاب می‌باشد. دو هدف اساسی از تصفیه لجن قبل از دفع نهایی آن، کاهش حجم آن و تثبیت مواد آلی است. لجن تثبیت شده بوی زننده‌ای ندارد و مزاحمت یا خطر برای سلامتی ندارند. حجم لجن کمتر، هزینه‌های پمپاژ و ذخیره‌سازی را کاهش می‌دهد.
تصفیه لجن فاضلاب معمولاً شامل ترکیبی از سه فرآیند تغلیظ، هضم و آبگیری است. در ادامه به تشریح هر یک از این سه مرحله می‌پردازیم:
1. تغلیظ از اولین مراحل تصفیه لجن
غلیظ شدن معمولاً اولین مرحله تصفیه لجن است؛ زیرا مدیریت لجن آبداری که حجم بیشتر آن را آب تشکیل می‌دهد، غیرعملی است. غلیظ شدن لجن درواقع باعث کاهش حجم و در نهایت باعث افزایش چگالی لجن باقیمانده می‌شود. برای تغلیظ لجن از روش های گوناگونی همچون تغلیظ گرانشی و شناورسازی با هوای محلول استفاده می‌شود. یک واحد تغلیظ لجن، می‌تواند حجم کل لجن را به کمتر از نصف حجم اولیه کاهش دهد.
2. هضم
هضم لجن یک فرآیند بیولوژیکی است که در آن مواد جامد آلی به مواد پایدار تجزیه می‌شوند. هضم، جرم کل مواد جامد را کاهش می دهد، عوامل بیماری‌زا را از بین می‌برد و آبگیری یا خشک کردن لجن را آسان‌تر می‌کند. لجن هضم شده دیگر حالت مضر و تهاجمی ندارد و قابلیت دفع یا استفاده از آن را در کودرسانی به گیاه خواهد داشت.
در مقاله روش های تصفیه آب می‌توانید درباره این موضوع اطلاعات بیشتری کسب کنید.
3. آبگیری از مراحل تصفیه لجن
لجن فاضلاب هضم شده معمولاً قبل از دفع، آبگیری می‌شود. لجن آبگیری شده هنوز حاوی مقدار قابل توجهی آب است (حدود 70 درصد) اما حتی با این رطوبت، لجن دیگر مانند یک مایع رفتار نمی‌کند و می‌تواند به‌عنوان یک ماده جامد در نظر گرفته شود. بسترهای خشک‌کننده لجن، ساده‌ترین روش آبگیری‌اند.
روش های تصفیه لجن فاضلاب
از روش های مختلفی به منظور اجرای سه مرحله تصفیه لجن شامل تغلیظ، هضم و آبگیری استفاده می‌شود که در ادامه این مقاله به معرفی آن می‌پردازیم:
1. تغلیظ
- تغلیظ گرانشی: اجازه می‌دهد لجن با استفاده از نیروی جاذبه ته‌نشین و تغلیظ شود.
- شناورسازی با هوای محلول (DAF): از حباب‌های هوا برای شناور کردن ذرات لجن به سطح و حذف آن‌ها استفاده می‌کند.
2. تثبیت
- هضم بی‌هوازی: تجزیه بیولوژیکی مواد آلی در غیاب اکسیژن که به تولید گاز متان و تثبیت لجن منجر می‌شود.
- هضم هوازی: تجزیه بیولوژیکی مواد آلی در حضور اکسیژن که منجر به کاهش مواد جامد فرار و پاتوژن‌ها می‌شود.
3. آبگیری
- پرس نواری: آب را از لجن با استفاده از تسمه‌ها و غلتک‌ها خارج می‌کند.
- سانتریفیوژ: با استفاده از نیروی گریز از مرکز آب را از لجن جدا می‌کند.
- فیلترپرس: با اعمال فشار و از طریق فیلترهای پارچه‌ای، آب را از لجن خارج می‌کند. برای خرید این محصول از صفحه فیلتر پرس دیدن کنید.
- بسترهای خشک‌کن: اجازه می‌دهد لجن به طور طبیعی از طریق زهکشی و تبخیر خشک شود.
پس از انجام سه مرحله اصلی تصفیه و مدیریت لجن، ممکن است نیاز به گندزدایی لجن وجود داشته باشد. گندزدایی لجن به دو روش زیر صورت می‌گیرد:
- ضدعفونی شیمیایی: از مواد شیمیایی مانند کلر یا اوزون برای از بین بردن پاتوژن‌ها در لجن استفاده می‌کند.
- تصفیه حرارتی (هضم دمای بالا): دمای لجن را افزایش می‌دهد تا پاتوژن‌ها را از بین ببرد.
دیاگرام مراحل تصفیه لجن
در تصویر زیر دیاگرام یک نمونه از پروسه تصفیه لجن را مشاهده می‌کنید. در این فرایند، ابتدا لجن مخلوط دریافتی از تصفیه ثانویه فاضلاب از یک واحد شناورسازی با هوای محلول (DAF) عبور داده می‌شود. در این واحد ذرات جامد به وسیله مولکول‌های اکسیژن به سطح آب صعود کرده و از لجن جدا می‌شوند. لجن غلیظ شده با بخار خمیر می‌شود، سپس به هیدرولیز حرارتی منتقل می‌شود، جایی که مولکول‌های بزرگ مانند پروتئین ها و لیپیدها تحت حرارت و فشار تجزیه می‌شوند.
لجن هیدرولیز شده از یک واحد تقطیر ناگهانی – جایی که افت ناگهانی فشار باعث از هم گسیختگی سلول‌ها می‌شود – عبور داده می‌شود و سپس به هضم بی‌هوازی – جایی که باکتری‌ها مواد آلی محلول را به بیوگاز تبدیل می‌کنند – می‌رسد. لجن هضم شده از یک مرحله آبگیری عبور داده می‌شود. مواد جامد خشک شده دفع می‌شوند و آب بازیافتی به تصفیه ثانویه بازگردانده می‌شود.
مقاله پیشنهادی: فرآیند لجن فعال متعارف در تصفیه فاضلاب
روش های دفع لجن
مقصد نهایی لجن تصفیه شده معمولاً زمین است. لجن آبگیری شده را می‌توان در زیر زمین به صورت بهداشتی دفن نمود. منظور از دفن بهداشتی آن است که لجن را با آب و آهک مخلوط و سپس در زمین دفن می‌کنند و یا با حفر شیارهایی به عمق 90 سانتیمتر و فاصله 1.5 متر لجن را در آن‌ها مدفون می‌کنند. همچنین ممکن است در زمین‌های کشاورزی پخش شود تا از ارزش آن به‌عنوان تقویت‌کننده خاک و کود استفاده شود. ازآنجایی‌که لجن ممکن است حاوی مواد شیمیایی صنعتی سمی باشد، در زمین‌هایی که محصولات برای مصرف انسان در آن کشت می‌شوند، پخش نمی‌شود.
در جایی که مکان مناسبی برای دفع در زمین در دسترس نباشد، مانند مناطق شهری، لجن ممکن است سوزانده شود. سوزاندن، آب موجود در لجن را به طور کامل تبخیر می‌کند و مواد جامد آلی را به خاکستر بی‌اثر تبدیل می‌کند. خاکستر باید دور ریخته شود، اما کاهش حجم، دفع را مقرون‌به‌صرفه‌تر می‌کند. هنگام سوزاندن لجن فاضلاب، کنترل آلودگی هوا یک نکته بسیار مهم است. باید از دستگاه‌های مناسب برای تصفیه هوا مانند اسکرابر و فیلترهای مناسب استفاده شود.
سخن پایانی
تصفیه لجن فاضلاب یکی از مراحل حیاتی در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب است که تأثیر بسزایی در حفاظت از محیط‌زیست و کاهش هزینه‌های بهره‌برداری از تصفیه‌خانه‌ها دارد. لجن حاصل از فرآیند تصفیه فاضلاب حاوی مواد آلی، آلاینده‌ها و میکروارگانیسم‌های مضر است که در صورت عدم تصفیه مناسب می‌تواند به آلودگی آب، خاک و هوا منجر شود. تصفیه لجن به کاهش حجم، تثبیت مواد آلی و حذف پاتوژن‌ها کمک می‌کند و در نهایت باعث کاهش خطرات زیست‌محیطی و بهداشتی می‌شود.
با استفاده از روش‌هایی مانند تغلیظ، هضم بی‌هوازی، آبگیری و ضدعفونی، لجن به ماده‌ای پایدارتر تبدیل می‌شود که می‌تواند به‌عنوان کود در کشاورزی، بازیافت مواد ارزشمند و همچنین برای تولید بیوگاز استفاده شود. این فرآیندها نه تنها به مدیریت بهینه منابع کمک می‌کنند، بلکه به کاهش هزینه‌های دفع و جلوگیری از آلودگی نیز منجر می‌شوند.
