فرآیند uasb در تصفیه فاضلاب

روش های بی هوازی با تجزیه موثر آلاینده های آلی بدون نیاز به اکسیژن، نقش مهمی در تصفیه فاضلاب دارند. این فرایند ها قادر به تجزیه مواد آلی پیچیده به خصوص در فاضلاب های صنعتی هستند و به طور جانبی بیوگاز ارزشمندی را در فرایند تصفیه تولید میکنند که قابل  استفاده در تاسیسات تصفیه فاضلاب است. یکی از موثرترین فرایندهای بیهوازی، روش رآکتور بستر بیهوازی لجن با جریان رو به بالا یا Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) میباشد. در این روش، فاضلاب از پایین وارد رآکتور می شود و یک پوشش لجن معلق را تشکیل می دهد که در آن باکتری های بی هوازی رشد می کنند و مواد آلی را به متان و دی اکسید کربن تجزیه می کنند. UASB در تصفیه پساب های صنعتی با مقاومت بالا و فاضلاب شهری برتری دارد و کارایی قابل توجهی را در کاهش آلاینده های آلی نشان می دهد. در این مقاله به معرفی فرآیند uasb در تصفیه فاضلاب میپردازیم.

فرآیند uasb در تصفیه فاضلاب چیست

در سال های اخیر استفاده از فرایندهای بیهوازی با درجه بالا، به دلیل ظرفیت بارگیری بالا و تولید لجن کم، مورد توجه قرار گرفته اند. راکتورهای با درجه بالا (High Rate)، با جدا کردن ذخایر زیست توده (که با SRT بیان میشود) و نگهداری مایع (زمان نگهداری هیدرولیک، HRT)، اجازه می‌دهند تا حجم راکتور مورد نیاز در مقایسه با سیستم های سنتی به میزان قابل توجهی کاهش یابد. در میان فرایندهای بیهوازی، راکتور بستر بیهوازی لجن با جریان رو به بالا (UASB) پرکاربردترین سیستم در سراسر جهان است. راکتور UASB در دهه 1970 در هلند توسعه یافت و به دلیل عملکرد عالی آن در جریان های مختلف فاضلاب زیست تخریب پذیر، کاربرد آن به سرعت افزایش یافت. ویژگی کلیدی یک راکتور UASB لجن گرانوله است که زیست توده بسیار فعالی را با توانایی ته نشینی بالا و در عین حال حجم کم و جداسازی مناسب لجن از پساب در راکتور حفظ می کند.

یک طرح ساده از یک راکتور UASB در شکل زیر نشان داده شده است. فاضلاب در پایین راکتور وارد می شود و از طریق یک به اصطلاح “پتوی لجن” به سمت بالا جریان می یابد، که از یک بستر لجن دانه ای تشکیل شده است. پیکربندی UASB اختلاط بسیار کارآمد بین زیست توده و فاضلاب را امکان پذیر می کند که منجر به تجزیه سریع بی هوازی می شود. عملکرد یک راکتور UASB اساساً روی بستر لجن گرانوله آن می‌چرخد که وقتی فاضلاب به صورت عمودی به سمت بالا جریان می‌یابد گسترش می‌یابد.

میکروارگانیسم های متصل به ذرات لجن، آلاینده های موجود در فاضلاب را حذف می کند؛ بنابراین کیفیت بایوفیلم و بهبود میزان تماس لجن و فاضلاب از جمله عوامل کلیدی حاکم بر موفقیت راکتور UASB است. بیوگاز تولید شده اختلاط و تماس بین لجن و فاضلاب را تسهیل می کند و جداکننده گاز-مایع-جامد سه فاز که در قسمت بالایی راکتور قرار دارد، امکان استخراج بیوگاز را فراهم و آن را از پساب مایع و ذرات لجن باقی مانده جدا می کند.

پیشنهاد می کنیم به صفحه تجهیزات تصفیه خانه فاضلاب مراجعه کنید.

طرز کار رآکتور UASB (پتوی لجن بی هوازی با جریان رو به بالا)

راکتور بستر بیهوازی لجن با جریان رو به بالا UASB یک سیستم هضم بی هوازی با درجه بالا است که برای تصفیه کارآمد فاضلاب طراحی شده است. درادامه به چگونگی عملکرد این روش تصفیه می پردازیم :

1. ورود جریان : فاضلاب از پایین وارد راکتور UASB شده و به سمت بالا جریان می یابد. این فاضلاب حاوی مواد آلی است که در رآکتور بیهوازی تجزیه و تصفیه میشود.

2. پتوی لجن: در داخل راکتور، یک پوشش لجن معلق وجود دارد که توسط میکروارگانیسم های بی هوازی تشکیل شده است. وجود این بستر در رآکتور UASB بسیار مهم است زیرا به عنوان زیستگاه باکتری هایی است که آلاینده های آلی را هضم می کنند.

3. هضم بی هوازی: همانطور که فاضلاب از میان بستر لجن به سمت بالا حرکت می کند، باکتری های بی هوازی مواد آلی را به ترکیبات ساده تری مانند متان و دی اکسید کربن تجزیه می کنند.

4. جداسازی گاز: گازهای متان و دی اکسید کربن تولید شده در طی فرآیند هضم، حباب هایی را تشکیل می دهند. این حباب ها از طریق جریان فاضلاب بالا می روند و به ایجاد اختلاط بیشتر و حمل ذرات هضم شده به بالای راکتور کمک می کنند.

5. ساختار سه لایه: راکتور UASB معمولا دارای یک ساختار سه لایه متمایز است ؛ ناحیه پایینی که در آن جریان ورودی وارد می شود، منطقه میانی با پوشش لجن فعال، و منطقه بالایی که در آن آب تصفیه شده در حالی که بیوگاز جدا می شود، از مخزن خارج می شود.

6. تخلیه پساب: فاضلاب تصفیه شده از بالای مخزن از رآکتور خارج می شود.

طراحی راکتور UASB امکان تماس طولانی مدت بین فاضلاب و باکتری ها را برای تصفیه کارآمد فراهم می کند. نیاز به فضای کم، حداقل نیاز به انرژی و راندمان حذف بالا برای آلاینده های آلی، آن را به گزینه ای محبوب برای تصفیه فاضلاب های صنعتی و شهری تبدیل کرده است.

برای کسب اطلاعات درباره تصفیه بیهواری به مقاله تصفیه فاضلاب به روش بی هوازی مراجعه کنید.

مزایای فرآیند uasb در تصفیه فاضلاب

فرآیند بستر بیهوازی لجن با جریان رو به بالا (UASB) چندین مزیت را در تصفیه فاضلاب ارائه می دهد:

1.  راندمان بالا: سیستم های UASB در حذف آلاینده های آلی از فاضلاب، به ویژه در تصفیه پساب های صنعتی و فاضلاب با مقاومت بالا بسیار کارآمد هستند.

2. مصرف انرژی کم: در مقایسه با روش های تصفیه هوازی، UASB به حداقل انرژی نیاز دارد زیرا در غیاب اکسیژن کار می کند و به هوادهی متکی نیست.

3. تولید بیوگاز: این فرآیند بیوگاز (متان و دی اکسید کربن) را به عنوان یک محصول جانبی تولید می کند که می تواند به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر برای گرمایش یا تولید برق مورد استفاده قرار گیرد.

4. طراحی فشرده: راکتورهای UASB نسبت به سایر سیستم های تصفیه ردپای نسبتاً کمی دارند که آنها را برای مکان هایی با فضای محدود مناسب می کند.

5. حداقل تولید لجن: هضم بی هوازی در UASB منجر به کاهش تولید لجن در مقایسه با سیستم های هوازی می شود و هزینه ها و اثرات زیست محیطی مرتبط با مدیریت لجن را کاهش می دهد.

6. انعطاف پذیری: سیستم های UASB پایدار هستند و می توانند نوسانات موجود در دبی و کیفیت  فاضلاب را کنترل کنند و عملکرد پایداری را در طیف وسیعی از شرایط عملیاتی ارائه دهند.

7. مقرون به صرفه بودن: به دلیل مصرف انرژی کمتر و کاهش استفاده از مواد شیمیایی، فرآیندهای UASB اغلب برای تصفیه انواع خاصی از فاضلاب در مقایسه با روش های جایگزین مقرون به صرفه تر هستند.

مقاله پیشنهادی: تصفیه فاضلاب به روش USBF

کاربرد فرآیند uasb در تصفیه فاضلاب

فرآیند بستر UASB کاربردهای متنوعی در تصفیه فاضلاب بخش های مختلف دارد که در ادامه اشاره میکنیم :

1. تصفیه فاضلاب های صنعتی: فرآیند uasb در تصفیه فاضلاب صنعتی با مقاومت بالا که در صنایع مختلفی مانند فرآوری مواد غذایی، داروسازی، خمیر و کاغذ، تولید مواد شیمیایی و تولید نساجی تولید میشود، مناسب است و به طور موثر ترکیبات آلی پیچیده را از این فاضلاب ها حذف می کند.

2. تصفیه فاضلاب شهری: این روش قابل استفاده در تصفیه فاضلاب شهری است، جایی که می تواند به طور موثر آلاینده های آلی را کاهش دهد و پساب عاری از آلودگی جهت مصرف مجدد یا دفع تحویل دهد.

3. هضم بی هوازی لجن: سیستم های UASB در هضم بی هوازی لجن فاضلاب، کاهش حجم آن، تثبیت آن و تولید بیوگاز به عنوان محصول جانبی استفاده می شود.

4. تصفیه پساب های کشاورزی: UASB برای تصفیه پساب های کشاورزی حاوی بارهای آلی بالا روشی کارآمد محسوب میشود.

5. تصفیه شیرابه محل دفن زباله: می توان از آن برای تصفیه شیرابه از محل های دفن زباله استفاده کرد که به طور موثر بار آلاینده را قبل از تخلیه ایمن یا تصفیه بیشتر کاهش می دهد.

6. سیستم های غیرمتمرکز: طراحی فشرده و سازگاری UASB آن را برای تصفیه فاضلاب غیرمتمرکز یا در مقیاس کوچک در مناطق روستایی یا دورافتاده مناسب می کند و راه حلی مقرون به صرفه ارائه می دهد.

تطبیق پذیری فرآیند UASB، کارایی در حذف آلاینده های آلی و توانایی مدیریت انواع مختلف فاضلاب، آن را به گزینه ای ارجح در کاربردهای متعدد تصفیه فاضلاب در صنایع و جوامع تبدیل کرده است.

مقاله پیشنهادی: تصفیه فاضلاب به روش MLE

معایب فرآیند uasb در تصفیه فاضلاب

در حالی که روش UASB مزایای متعددی را ارائه می دهد، دارای محدودیت ها و معایب احتمالی به شرح زیر است:

1. تصفیه محدود ترکیبات غیرقابل تجزیه: سیستم های UASB ممکن است با ترکیبات غیرقابل تجزیه زیستی یا به آهستگی زیست تخریب پذیر موجود در برخی پساب های صنعتی که به مراحل تصفیه اضافی نیاز دارند، با چالش روبرو شود.

2. دوره راه اندازی طولانی تر: دستیابی به عملکرد بهینه در راکتورهای UASB اغلب به دوره راه اندازی طولانی تری در مقایسه با برخی روش های تصفیه هوازی نیاز دارد.

3. حساسیت به دما و pH: کارایی سیستم های UASB را می توان تحت تأثیر نوسانات دما و تغییرات pH قرار داد که به شرایط عملیاتی پایدار برای عملکرد بهینه نیاز دارد.

4. حساسیت به بارهای شوک: افزایش ناگهانی بار آلی یا مواد سمی در ورودی، می تواند جامعه میکروبی را در راکتور مختل کند و کارایی تصفیه را تحت تاثیر قرار دهد.

5. نیاز به اپراتور متخصص: بهره برداری و نگهداری مناسب توسط پرسنل ماهر برای عملکرد موفقیت آمیز سیستم های UASB بسیار مهم است و به طور بالقوه به تخصص و آموزش بالاتری نیاز دارد.

6. حذف محدود نیتروژن و فسفر: UASB در درجه اول بر حذف آلاینده های آلی تمرکز دارد و ممکن است نیتروژن و فسفر را به طور موثر حذف نکند که در نتیجه نیاز به تصفیه اضافی برای حذف مواد مغذی دارد.

8. مشکلات بالقوه تولید بوی نامطبوع: در موارد خاص، فرآیند تخریب بی هوازی ممکن است گازهای بدبویی تولید کند که اگر به درستی مدیریت نشود، می تواند منجر به مشکلاتی در مجاورت تصفیه خانه شود.

درک این محدودیت‌ها به برنامه‌ریزی، طراحی و بهره‌برداری مناسب از سیستم‌های UASB کمک می‌کند تا مزایای آن‌ها را به حداکثر برسانند و در عین حال معایب احتمالی در کاربردهای تصفیه فاضلاب را کاهش دهند.

برای آشنایی با روش تخلیه سپتیک مقاله تخلیه سپتیک را مطالعه کنید.

سخن پایانی

راکتور بستر بیهوازی لجن با جریان رو به بالا (UASB) به طور فزاینده ای برای تولید انرژی تجدیدپذیر به شکل بیوگاز از انواع جریان های فاضلاب، از جمله صنعتی و شهری ، در سراسر جهان استفاده می شود. استفاده از فرآیند uasb در تصفیه فاضلاب ، امکان تجزیه آلاینده های آلی پیچیده را تسهیل میکند و به مصرف کمتر انرژی در خلال فرایند تصفیه کمک می نماید. در تصفیه برخی از فاضلاب های صنعتی، استفاده از واحدی های UASB برای تجزیه مواد آلی مقاوم، مناسب ترین راه میباشد. شرکت مهندسی پاک پساب اقلیم، با آگاهی نسبت به ماهیت انواع فاضلاب و دارا بودن دانشی جامع نسبت به روش های مختلف تصفیه، سیستم های تصفیه فاضلاب را با به کارگیری انواع فرایندهای تصفیه ارائه می نماید. جهت کسب اطلاعات بیشتر با ما در تماس باشید.