فرآیند لجن فعال متعارفی با جریان قالبی (CPFAS)

      از میان تمام انواع فرآیندهای لجن فعال، فرآیند لجن فعال متعارفی با جریان قالبی بیشترین کاربرد را در تصفیه انواع فاضلاب­ ها و به خصوص فاضلاب­ ها شهری داردو به همین سبب گاهی به اختصار به آن لجن فعال متعارفی می­ گویند.

     در این فرآیند همانند فرآیند اختلاط کامل (CMAS)، قبل از مخزن هوادهی از یک واحد ته­ نشینی اولیه استفاده می­ شود. به علاوه در مخزن هوادهی دیوارهایی تعبیه می­ گردد که به کمک آنها مخزن هوادهی بصورت یک کانال با عرض کم وطول زیاد درمی­ آید. همین مسئله سبب می­ شود که رژیم جریان در مخزن هوادهی از اختلاط کامل به قالبی (نهرگونه) تبدیل شود. در شکل مقابل فرآیند لجن فعال متعارفی با جریان قالبی نشان داده شده است.

     جریان قالبی در مخزن هوادهی باعث می­ شود که دیگر نیازی به تأسیسات لازم جهت اختلاط کامل مخزن هوادهی وجود نداشته و مصرف انرژی و هزینه تأمین تجهیزات کاهش یابد. به علاوه به تجربه ثابت شده است که در شرایط مشابه راندمان تصفیه فاضلاب نیز در جریان قالبی (نهرگونه) اندکی افزایش می­ یابد.

     طی این فرآیند فاضلاب از ابتدای این کانال وارد شده و پس از گذر از کل طول کانال وارد مخزن ته­ نشینی ثانویه می­ شود. از همین رو نیاز به اکسیژن در ابتدای کانال به علت وجود غلظت بالای مواد آلاینده، زیاد بوده و به تدریج با جذب این مواد در طی مسیر کانال نیاز به اکسیژن نیز کاهش می­ یابد. بنابراین سیستم هوادهی باید به گونه­ ای باشد که امکان تغییر و تنظیم لازم در مقدار هوادهی در نقاط مختلف مخزن هوادهی وجود داشته باشد.

     در عمل به سبب آنکه سیستم هوادهی باعث ایجاد اختلاط نسبی می­ شود، جریان قالبی ایده ­آل وجود ندارد. در واقع رژیم جریان در فرآیند لجن فعال متعارفی ترکیبی از اختلاط کامل و قالبی است.

عمده­ ترین ویژگی­ ها و مزایای فرآیند لجن فعال متعارفی با جریان قالبی(CPFAS) عبارتند از:

    1- استفاده از آن در تصفیه انواع فاضلاب­ ها بسیار معمول است.

    2- فرآیند پایه بسیاری از انواع فرآیندهای لجن فعال است.

    3- قابلیت تبدیل به بسیاری از انواع فرآیندهای لجن فعال از جمله تغذیه مرحله­ ای، طراحی سلکتور و فرآیندهای آنوکسیک/هوازی را دارد.

اصلی­ ترین محدودیت­ ها و معایب این فرآیند نیز عبارتند از:

    1- طراحی آن در شرایط هوادهی جریان قالبی پیچیده ­تر و مشکل­ تر از فرآیند اختلاط کامل است.

    2- تنظیم مقدار اکسیژن تزریقی با مقدار اکسیژن مورد نیاز به سادگی امکان­پذیر نیست.

    3- راه بری و بهره ­برداری از این فرآیند نسبت به فرآیند اختلاط کامل مشکل­ تر است.

 استفاده از فرآیند لجن فعال متعارفی با جریان قالبی(CPFAS) برای تصفیه فاضلاب در شرایط زیر می­ تواند بهترین کارایی را در استفاده از این فرآیند به دنبال داشته باشد. این شرایط عبارتند از:

   1- نسبت BOD5 به COD فاضلاب بیشتر از 0/5 باشد.

   2- مقدار COD فاضلاب کمتر از 1000 میلیگرم در لیتر باشد.

   3- امکان تنظیم سیستم هوادهی برای هوادهی متغییر در مخزن هوادهی وجود داشته باشد.

جدول4-1 : موارد کاربرد فرآیند لجن فعال متعارفی CPFAS

ردیف موارد کاربرد

علت کاربرد

1 - شهرها

- هزینه کمتر برای ساخت مخازن هوادهی به علت زمان ماند کمتر نسبت به هوادهی گسترده

- صرفه اقتصادی جهت تهیه و نصب تجهیزات پردازش و هضم لجن

- عدم نیاز به تهیه و تامین تجهیزات مربوط به اختلاط کامل مخزن هوادهی

- کاهش مصرف انرژی به سبب حذف شرایط اختلاط کامل از مخزن هوادهی

2 - شهرک ها و مجتمع های بزرگ مسکونی با جمعیت بیش از 1000 نفر
3 - شهرک های صنعتی
4 - صنایع بزرگ غذایی و لبنی با ظرفیت بیش از 1000 مترمکعب در شبانه روز

   4- حجم فاضلاب روزانه به اندازه­ ای زیاد باشد که تهیه تجهیزات هضم و پردازش لجن مقرون به صرفه باشد.

   5- مقدار مواد معلق قابل ته­ نشینی در فاضلاب حداقل 20 درصد از کل بارآلودگی را تشکیل دهد.

     با توجه به شرایط گفته شده از فرآیند لجن فعال متعارفی (CPFAS) بیشتر در تصفیه فاضلاب بهداشتی شهرها و جوامع انسانی بزرگ استفاده می­ شود. چراکه در این فرآیند دیگر نیازی به تهیه و تأمین تأسیسات مربوط به اختلاط کامل مخزن هوادهی وجود نداشته و متعاقب آن مصرف انرژی نیز کاهش خواهد یافت. همچنین در زمانی که ظرفیت تصفیه­ خانه به اندازه کافی بالا باشد، پردازش و هضم لجن تولیدی توسط یک واحد هضم و پردازش لجن مجزا مقرون به صرفه خواهد بود درحالی که در تصفیه­ خانه ­های کوچک تأمین تأسیسات هضم لجن به نسبت حجم فاضلاب بسیار گران خواهد بود.

در جدول 1 موارد کاربرد فرآیند CPFAS به همراه علت کاربرد آن آمده است.

جدول2 : پارامترهای طراحی فرآیند لجن فعال متعارفی با جریان قالبی (ُCPFAS)

نوع رئاکتور

سن لجن(روز)

SRT (day)

F/M

Kg BOD
--------------
Kg MLVSS.d

بارگذاری حجمی
Kg BOD

--------------
m3.d

MLSS

mg
------
lit

زمان ماند هیدرولیکی
HRT (hr)

قالبی

3-15 0.2-0.4 0.3-0.7 1000-3000 4-8

در جدول 2 مهمترین پارامترهای طراحی فرآیند لجن فعال متعارفی با جریان قالبی (CPFAS) آمده است.

     به علت آنکه در این فرآیند مقدار F/M بیش از 0/1 است، لذا معمولاً این فرآیند با مشکل رشد میکروارگانیسم­ های رشته­ ای و پدیده حجیم شدن لجن مواجه نمی­ شود. چون سن لجن در این فرآیند کم است، بنابراین فرآیند نیتریفیکاسیون بصورت ناقص رخ می­ دهد. البته درصد پیشرفت نیتریفیکاسیون در این فرآیند به دمای محیط بستگی دارد.

     زمان ماند هیدرولیکی (HRT) در این فرآیند به­ اندازه­ ای است که باکتریها و میکروارگانیسم­ ها تنها فرصت کافی برای جذب مواد را داشته باشند. از این رو در فرآیند لجن فعال متعارفی با جریان قالبی (CPFAS)درمخزن هوادهی شرایط به گونه ­ای است که فرصت کافی برای هضم لجن وجود نداشته وحجم لجن تولیدی نسبت به فرآیندهایی نظیر هواهی گسترده بالا می­ باشد.

برای کسب اطلاعات بیشتر در خصوص انواع فرآیندهای لجن فعال می توانید به لینک های زیر مراجعه فرمایید.

 

1- فرآیند لجن فعال با اختلاط کامل (CMAS)

2- فرآیند لجن فعال متعارفی با جریان قالبی (CPFAS)

3- فرآیند لجن فعال با هوادهی گسترده (EAAS)

4- فرآیند لجن فعال با تثبیت تماسی (CSAS)

5- فرآیند رئاکتور ناپیوسته متوالی (SBR)

6- فرآیند رئاکتور بیولوژیکی غشایی (MBR)

 

محدوده