فرایند تصفیه بیهوازی (Anaerobic Treatment) یکی از روشهای تصفیه فاضلاب است که بدون نیاز به اکسیژن انجام میشود. این روش معمولاً برای تصفیه فاضلاب صنعتی یا خانگی با بار آلودگی بالا و در شرایطی که فاضلاب دارای مواد آلی پیچیده است، استفاده میشود. در این فرایند، باکتریهای بیهوازی (که در شرایط بدون اکسیژن فعالیت میکنند) مواد آلی موجود در فاضلاب را به مواد سادهتر تبدیل میکنند.
بیشتر بخوانید: ایستگاه پمپاژ آب و فاضلاب
مراحل فرایند تصفیه فاضلاب به روش بی هوازی
فرایند تصفیه بیهوازی به طور کلی شامل مراحل زیر است:
1. پیشتصفیه :(Pre-Treatment)
– هدف: کاهش حجم و بار آلودگی فاضلاب و حذف ذرات بزرگ و مواد غیرقابل تجزیه.
– روشها: شامل غربالگری، دانهگیری، و تهنشینی اولیه برای حذف مواد جامد بزرگ، شن و روغنها است. این مرحله باعث جلوگیری از آسیب به تجهیزات و بهبود عملکرد سیستم تصفیه بیهوازی میشود.
بیشتر بخوانید: پکیج تزریق مواد شیمیایی
2. هضم بیهوازی :(Anaerobic Digestion)
– مرحله اول – هضم اولیه (Acidogenesis):
هضم اولیه (Acidogenesis)
شرح فرآیند:
-
- در این مرحله، باکتریهای هضمکننده اولیه، که به اسیدوژنها (Acidogens) معروفند، مواد آلی پیچیده مانند پروتئینها، کربوهیدراتها و چربیها را به اسیدهای چرب و الکلها تجزیه میکنند. این اسیدها و الکلها محصولات میاندستی هستند که برای مرحله بعدی، یعنی تولید متان، ضروریاند.
بیشتر بخوانید: قطره گیر تیغه ای
مکانیزم:
-
- پروتئینها به اسیدهای آمینه و سپس به اسیدهای چرب کوتاهزنجیر تبدیل میشوند.
- کربوهیدراتها به قندهای ساده و سپس به اسیدهای چرب و الکلها تبدیل میشوند.
- چربیها به اسیدهای چرب آزاد و گلیسرول تبدیل میشوند.
بیشتر بخوانید: بگ فیلتر
شرایط عملیاتی:
-
- دما معمولاً بین 30 تا 40 درجه سانتیگراد است.
- pH معمولاً در محدوده 5.5 تا 6.5 نگهداشته میشود.
– مرحله دوم – هضم متانزا :(Methanogenesis)
هضم متانزا (Methanogenesis)
شرح فرآیند:
-
- در این مرحله، باکتریهای متانزا، که به متانژنها (Methanogens) معروفند، اسیدهای تولید شده در مرحله قبل را به متان و دیاکسید کربن تبدیل میکنند. متان تولید شده به عنوان یک منبع انرژی قابل استفاده است.
بیشتر بخوانید: بلوئر هوا
مکانیزم:
-
- اسیدهای چرب و الکلها به متان (CH4) و دیاکسید کربن (CO2) تبدیل میشوند.
- برخی از فرآیندهای تولید متان شامل تجزیه هیدروژن و تولید متان از اسید استیک هستند.
شرایط عملیاتی:
-
- دما مشابه مرحله اول، بین 30 تا 40 درجه سانتیگراد.
- pH باید به طور دقیق در محدوده 6.5 تا 8.0 نگهداشته شود.
بیشتر بخوانید: دستگاه زباله سوز
3. تخلیص و پالایش نهایی :(Post-Treatment)
– هدف: بهبود کیفیت پساب و رسیدن به استانداردهای زیستمحیطی.
– روشها: شامل استفاده از فرآیندهای دیگری مانند تصفیه هوازی (برای تجزیه باقیمانده مواد آلی) یا فیلتراسیون نهایی (برای حذف ذرات ریز و میکروارگانیسمها) است.
بیشتر بخوانید: تصفیه فاضلاب بهداشتی
مزایا:
– تولید گاز متان که میتواند به عنوان انرژی مورد استفاده قرار گیرد.
– توانایی تصفیه فاضلاب با بار آلودگی بالا.
– تولید انرژی: گاز متان تولید شده میتواند به عنوان منبع انرژی برای تولید برق یا گرما استفاده شود.
– کاهش حجم لجن: به دلیل تبدیل مواد آلی به گاز متان، حجم لجن تولید شده نسبت به روشهای هوازی کمتر است.
– حذف مواد آلی: این روش قادر است تا میزان بالایی از مواد آلی را از فاضلاب حذف کند.
انواع سیستمهای تصفیه بیهوازی:
1. هاضمهای افقی و عمودی :(Anaerobic Digesters)
– هاضمهای پیوسته :(Continuous Digesters) در این سیستمها، فاضلاب به طور مداوم وارد هاضم شده و پساب و لجن به طور مداوم خارج میشود.
– هاضمهای ناپیوسته :(Batch Digesters) در این سیستمها، فاضلاب به صورت دستهای وارد هاضم شده و پس از تکمیل فرایند، تخلیه میشود.
بیشتر بخوانید: تصفیه فاضلاب بیمارستان
2. سیستمهای لجن فعال بیهوازی (Anaerobic Sludge Digestion):
– این سیستمها معمولاً برای تصفیه لجنهای تولید شده از سیستمهای تصفیه فاضلاب استفاده میشود. لجنها در شرایط بیهوازی تجزیه میشوند تا حجم آنها کاهش یابد و گاز متان تولید شود.
بیشتر بخوانید: واحد ته نشینی
3. تصفیهخانههای فاضلاب صنعتی و کشاورزی:
– این سیستمها ممکن است به صورت تخصصی طراحی شوند تا با ویژگیهای خاص فاضلابهای صنعتی یا کشاورزی (مانند فاضلابهای دارای مواد شیمیایی یا آلی پیچیده) سازگار باشند.
کاربردها:
– فاضلابهای صنعتی: مانند صنایع غذایی و آشامیدنی که دارای بار آلودگی بالا و مواد آلی پیچیده هستند.
– فاضلابهای کشاورزی: شامل فاضلابهای دامی و زبالههای گیاهی.
– مدیریت زباله: برای تولید بیوگاز از زبالههای آلی شهری و صنعتی.
این فرایند با توجه به مزایا و نیازهای خاص هر صنعت یا نوع فاضلاب میتواند به بهبود کیفیت محیط زیست و بهره برداری از منابع انرژی کمک کند.
فرایند تصفیه بیهوازی کاربردهای گستردهای در صنعت و محیط زیست دارد. این روش به دلیل مزایای خاصی که دارد، برای تصفیه انواع مختلف فاضلابها و زبالهها مورد استفاده قرار میگیرد. در زیر، به توضیحات بیشتر در مورد کاربردهای مختلف تصفیه بیهوازی میپردازم:
بیشتر بخوانید:
1. فاضلابهای صنعتی
صنایع غذایی و آشامیدنی:
– ویژگی فاضلاب: فاضلابهای تولید شده از این صنایع معمولاً دارای بار آلودگی بالا، مواد آلی پیچیده و مقادیر زیاد چربیها و روغنها هستند.
– مزایا: تصفیه بیهوازی میتواند به کاهش بوی نامطبوع، کاهش حجم لجن و تولید گاز متان از مواد آلی کمک کند. همچنین، این روش به دلیل نیاز به انرژی کمتر برای نگهداری نسبت به برخی روشهای هوازی، میتواند مقرون به صرفه باشد.
صنایع شیمیایی و دارویی:
– ویژگی فاضلاب: فاضلابهای صنعتی این بخشها ممکن است حاوی مواد شیمیایی پیچیده، ترکیبات آلی و مواد سمی باشند.
– مزایا: تصفیه بیهوازی میتواند برای تصفیه فاضلابهای با بار آلودگی بالا و مواد آلی پیچیده مناسب باشد. با این حال، نیاز به پیشتصفیه برای حذف مواد سمی و شیمیایی است که ممکن است عملکرد باکتریهای بیهوازی را تحت تأثیر قرار دهد.
صنایع کاغذسازی و نساجی:
– ویژگی فاضلاب: فاضلابهای تولید شده در این صنایع معمولاً دارای بار آلودگی بالا و مواد آلی از جمله لیگنین و سلولز هستند.
– مزایا: تصفیه بیهوازی میتواند به کاهش حجم لجن و تولید گاز متان کمک کند، که میتواند به عنوان منبع انرژی مورد استفاده قرار گیرد.
2. فاضلابهای کشاورزی
فضولات دامی:
– ویژگی فاضلاب: فضولات دامی حاوی مقدار زیادی مواد آلی، نیتروژن، و فسفر هستند.
– مزایا: تصفیه بیهوازی به کاهش حجم فضولات، تولید بیوگاز (متان) برای استفاده به عنوان انرژی و تولید کمپوست برای استفاده به عنوان کود آلی کمک میکند.
فاضلابهای زراعی:
– ویژگی فاضلاب: شامل فاضلابهای ناشی از آبیاری و شستوشوی مزارع.
– مزایا: تصفیه بیهوازی میتواند به کاهش حجم و بار آلودگی فاضلابهای زراعی کمک کرده و محصولات جانبی مانند بیوگاز و کمپوست تولید کند.
3. مدیریت زباله
زبالههای آلی شهری:
– ویژگی زباله: شامل زبالههای غذایی و سایر زبالههای آلی که در آشپزخانهها و رستورانها تولید میشود.
-مزایا: تصفیه بیهوازی میتواند به کاهش حجم زباله، تولید بیوگاز و کمپوست از زبالههای آلی کمک کند. این روش به خصوص در برنامههای مدیریت زبالههای شهری و برنامههای بازیافت ارگانیک استفاده میشود.
زبالههای صنعتی:
-ویژگی زباله: زبالههای تولید شده از صنایع مختلف که حاوی مواد آلی و مواد زائد هستند.
– مزایا: تصفیه بیهوازی میتواند به کاهش حجم زبالههای صنعتی و تولید انرژی از این زبالهها کمک کند.
4. تصفیه فاضلابهای بیمارستانی و بهداشتی
فاضلابهای بیمارستانی:
– ویژگی فاضلاب: حاوی مواد آلی، مواد زائد بیولوژیکی و احتمالا مواد دارویی.
– مزایا: تصفیه بیهوازی میتواند به کاهش حجم و بار آلودگی فاضلابهای بیمارستانی کمک کند، هرچند ممکن است نیاز به پیشتصفیه برای حذف مواد خطرناک و شیمیایی باشد.
5. پروژههای انرژی تجدیدپذیر
تولید بیوگاز:
– ویژگی: استفاده از مواد آلی برای تولید بیوگاز از طریق تصفیه بیهوازی.
-مزایا: بیوگاز میتواند به عنوان منبع انرژی تجدیدپذیر برای تولید برق و گرما مورد استفاده قرار گیرد. این فرآیند به کاهش وابستگی به سوختهای فسیلی و کاهش انتشار گازهای گلخانهای کمک میکند.
موارد کاربردی دیگر:
– پروژههای مدیریت آب و فاضلاب شهری: تصفیه بیهوازی میتواند در تصفیهخانههای فاضلاب شهری به کار رود، به خصوص در مناطقی که با مشکلات انرژی مواجه هستند و نیاز به تولید انرژی از فاضلابها دارند.
– پروژههای بازیافت و تبدیل مواد زاید: در پروژههایی که هدف آنها تبدیل مواد زاید به منابع مفید (مانند کمپوست و بیوگاز) است.
تصفیه بیهوازی به دلیل قابلیت تولید انرژی، کاهش حجم لجن، و قابلیت پردازش فاضلابهای با بار آلودگی بالا، یکی از روشهای مؤثر و پایدار برای مدیریت فاضلابها و زبالهها است.