تصفیه فاضلاب یکی از برنامه های اساسی جوامع برای مدیریت منابع آب و حفاظت از محیط زیست است که نقش مهمی در کاهش آلودگی و بازچرخانی آب ایفا می‌کند. در میان فرایندها مختلف تصفیه، سیستم‌های بیولوژیکی مانند لجن فعال (Activated Sludge) به دلیل راندمان زیاد در حذف مواد آلی، به صورت گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند. با این وجود، این سیستم‌ها با چالش‌هایی مواجه هستند که یکی از مهم‌ترین آن‌ها پدیده بالکینگ (Bulking) است.
بالکینگ به‌عنوان یک مشکل در زمان بهره برداری از تصفیه خانه، می‌تواند کارایی فرایندهای تصفیه را به‌طور قابل‌توجهی کاهش و هزینه‌های بهره‌برداری را افزایش دهد. این مقاله به بررسی علمی پدیده بالکینگ، دلایل ایجاد آن، اثرات آن بر فرآیند تصفیه فاضلاب و راهکارهای پیشگیری و رفع این مشکل می‌پردازد.
بالکینگ چیست؟
بالکینگ در سیستم های تصفیه بیولوژیکی فاضلاب به وضعیتی اطلاق می‌شود که لجن موجود در مخزن ته نشینی، به خوبی ته نشینی نشده و به‌صورت توده‌های حجیم و سبک در سطح مخزن شناور می‌ماند. این پدیده معمولاً با افزایش شاخص حجم لجن (SVI یا Sludge Volume Index) مشخص می‌شود.
شاخص SVI که بر حسب میلی‌لیتر بر گرم گزارش می‌شود، نشان‌دهنده حجم لجن پس از ۳۰ دقیقه ته‌نشینی به ازای یک گرم جامدات معلق است. در شرایط عادی، SVI بین ۵۰ تا ۱۵۰ میلی‌لیتر بر گرم است، اما در حالت بالکینگ، این مقدار به بیش از ۲۰۰ میلی‌لیتر بر گرم افزایش می‌یابد.
اگر قصد خرید تصفیه فاضلاب با بهترین کیفیت را دارید از صفحه ی خرید پکیج تصفیه فاضلاب دیدن فرمایید.
پدیده بالکینگ دو حالت کلی دارد:
- بالکینگ رشته‌ای (Filamentous Bulking): ناشی از رشد بیش‌ازحد باکتری‌های رشته‌ای (مانند Microthrix parvicella یا Nocardia) که ساختار لجن را بی قوام و حجیم می‌کند.
- بالکینگ غیررشته‌ای (Viscous Bulking): ناشی از تولید بیش از حد پلی‌ساکاریدهای خارج سلولی (EPS) که باعث چسبندگی لجن و کاهش ته‌نشینی می‌شود.
دلایل ایجاد بالکینگ در سیستم‌های تصفیه فاضلاب
پدیده بالکینگ تحت تأثیر عوامل مختلفی ایجاد می‌شود که اغلب به شرایط عملیاتی و ویژگی‌های فاضلاب بستگی دارند. مهم‌ترین دلایل عبارت‌اند از:
۱. کمبود اکسیژن محلول (Low Dissolved Oxygen):
در مخزن هوادهی، اگر اکسیژن محلول (DO) کمتر از ۲ میلی‌گرم بر لیتر باشد، باکتری‌های رشته‌ای که مقاومت بیشتری در شرایط کمبود اکسیژن دارند، غالب می‌شوند و باعث بالکینگ می‌گردند.
۲. نسبت غذا به میکروارگانیسم (F/M Ratio) نامناسب:
نسبت F/M بالا (بیش از 0.5 کیلوگرم BOD به ازای هر کیلوگرم MLVSS در روز) باعث رشد سریع باکتری‌های رشته‌ای می‌شود، در حالی که نسبت بسیار پایین (کمتر از 0.1) می‌تواند تولید EPS را افزایش داده و بالکینگ غیررشته‌ای ایجاد کند.
بیشتر بخوانید: کاربرد جلبک ها در تصفیه فاضلاب و مزایا و معایب آن چیست؟
۳. کمبود مواد مغذی:
کمبود نیتروژن یا فسفر باعث اختلال در متابولیسم میکروارگانیسم‌ها و رشد باکتری‌های رشته‌ای می‌شود.
۴. وجود ترکیبات خاص در فاضلاب:
فاضلاب‌های صنعتی حاوی مقادیر بالای سولفید یا مواد آلی ساده (مثل قندها) می‌توانند باکتری‌های رشته‌ای مانند Thiothrix را تحریک کنند.
۵. دمای پایین:
در دماهای پایین (زیر ۱۵ درجه سانتی‌گراد)، باکتری‌هایی مثل Microthrix parvicella که به سرما مقاوم هستند، رشد کرده و بالکینگ رشته‌ای را تشدید می‌کنند.
اثر بالکینگ بر تصفیه فاضلاب
بالکینگ تأثیرات منفی متعددی بر عملکرد سیستم‌های تصفیه فاضلاب دارد که در ادامه به شرح آن می‌پردازیم.
۱. کاهش کیفیت پساب:
به دلیل ته‌نشین نشدن لجن، جامدات معلق (TSS) در پساب خروجی افزایش می‌یابد و استانداردهای تخلیه (مثلاً TSS زیر ۵۰ میلی‌گرم بر لیتر) رعایت نمی‌شود.
۲. کاهش کارایی حذف مواد آلی:
لجن فعال که به‌خوبی ته‌نشین نشود، نمی‌تواند به مخزن هوادهی بازگردد (RAS کاهش می‌یابد)، در نتیجه غلظت زیست‌توده (MLSS) در مخزن کم شده و حذف BOD و COD کاهش می‌یابد.
۳. افزایش هزینه‌های عملیاتی:
برای مدیریت لجن شناور شده، ممکن است نیاز به افزودن مواد شیمیایی (مثل پلیمرها) یا تغییر شرایط بهره برداری باشد که هزینه‌ها را افزایش می‌دهد.
۴. مشکلات بهره‌برداری:
بالکینگ می‌تواند باعث سرریز لجن از مخزن ته‌نشینی شود. همچنین به دلیل تجزیه بی‌هوازی لجن شناور بوی نامطبوع تولید می‌کند.
در ادامه از صفحه پکیج تصفیه فاضلاب بهداشتی دیدن فرمایید.
راهکارهای پیشگیری و رفع بالکینگ
برای پیشگیری و رفع بالکینگ، ترکیبی از راهکارهای عملیاتی و طراحی به شرح زیر پیشنهاد می‌شود:
۱. کنترل اکسیژن محلول:
با افزایش هوادهی، مقدار DO در مخزن هوادهی باید بین ۲ تا ۴ میلی‌گرم بر لیتر نگه داشته شود.
۲. تنظیم نسبت F/M:
نسبت F/M باید در بازه 0.2 تا 0.4 کیلوگرم BOD به ازای هر کیلوگرم MLVSS در روز تنظیم شود. این کار با کنترل غلظت MLSS (معمولاً ۳۰۰۰ تا ۵۰۰۰ میلی‌گرم بر لیتر) انجام می‌شود.
۳. تأمین مواد مغذی:
نسبت BOD:N:P باید بررسی شود و در صورت کمبود، نیتروژن (مثلاً با افزودن اوره) یا فسفر (فسفات) اضافه گردد.
۴. کنترل باکتری‌های رشته‌ای:
افزودن کلر یا پراکسید هیدروژن به مخزن هوادهی (دوز ۱ تا ۵ میلی‌گرم بر لیتر) می‌تواند رشد باکتری‌های رشته‌ای را کنترل کند، اما باید با احتیاط انجام شود تا زیست‌توده مفید آسیب نبیند.
همچنین استفاده از روش‌های انتخابی (Selector Zones) با ایجاد شرایط هوازی/بی‌هوازی متناوب در مخزن، رشد باکتری‌های رشته‌ای را محدود می‌کند.
۵. بهبود ته‌نشینی:
افزودن پلیمرهای کاتیونی می‌تواند ته‌نشینی لجن را بهبود دهد. همچنین طراحی مخزن ته‌نشینی با نسبت سطح به حجم مناسب یکی دیگر از راه های بهبود ته نشینی می‌باشد.
۶. مدیریت دما و شرایط محیطی:
در دماهای کم، استفاده از سیستم‌های گرمایشی یا انتخاب میکروارگانیسم‌های مقاوم به سرما می‌تواند مفید باشد.
سخن پایانی
پدیده بالکینگ یکی از مشکلات رایج در سیستم‌های تصفیه بیولوژیکی فاضلاب است که می‌تواند کارایی فرآیند، کیفیت پساب تصفیه شده و هزینه‌های بهره‌برداری را تحت تأثیر قرار دهد. این مشکل اغلب به دلیل شرایط نامناسب عملیاتی مانند کمبود اکسیژن، نسبت F/M نامناسب یا کمبود مواد مغذی ایجاد می‌شود. اثرات منفی بالکینگ شامل افزایش TSS در پساب، کاهش حذف مواد آلی و مشکلات بهره‌برداری است. بااین‌حال، با اعمال روش هایی همچون کنترل اکسیژن، تنظیم نسبت F/M، تأمین مواد مغذی و بهبود ته‌نشینی، می‌توان از بروز بالکینگ پیشگیری یا آن را رفع نمود.
