عملکرد سیستمهای افزایش نمکهای فلزی

      •با استفاده از نمکهای فلزی بین 80تا 90 در صد حذف فسفر فراهم می شود . به منظور رساندن غلظت فسفر تا 1 میلی گرم در لیتر  استفاده از نمکهای فلزی همراه با زلالساز توصیه می شود.

      •از این طریق در صورت بهینه بودن عملیات زلالسازی غلظت فسفر در خروجی تا 1 میلی گرم در لیتر و همچنین غلظت TSS تا کمتر از 15 میلی  گرم در لیتر کاهش خواهند یافت . به منظور رساندن پیوسته غلظت فسفر تا 0.5 میلی گرم در لیتر انجام فیلتراسیون فاضلاب تصفیه شده توصیه می شود.

افزودن آهک

*افزودن آهک  هم می تواند به تانک ته  نشینی اولیه و هم خروجی زلالساز ثانویه انجام شود.

سیستمهای افزودن آهک به منظور حذف فسفر به دو صورت می باشند:

              –سیستم تک مرحله ای با مصرف کم آهک

                           •میزان pH بایستس کمتر از 10 باشد .

                           •مقدار فسفر تا 1 میلی گرم در لیتر کاهش می یابد.

              –سیستم دو مرحله ای با مصرف زیاد آهک

                           •pH بایستی تا 11 ای 1105 افزایش داده شود

                           •قادر است حذف فسفر را تا کمتر از 1 میلی گرم در لیتر کاهش دهد .

                           •به یک واحد رکربوناسیون قبل ازوارد کردن فاضلاب  به سیستم تصفیه بیولوژیکی  نیاز است

                           •در صورت اعمال یک مرحله فیلتراسیون بر خروجی می توان فسفر را تا 0.1  میلی گرم در لیتر کاهش داد.

افزودن آهک

شرایط بهره برداری

نکته : سیستمهای تزریق آهک مستلزم اعمال کنترل دقیق بر :

                           •pH

                           •فرایند اخطلاط

                           •ذخیره سازی و اختلاط

نکته : از طریق رکاسینه کردن لجن تولیدی می توان آهک را احیا و مجددا استفاده کرد. این عمل به دلیل بالا بودن هزینه های مربوط به فرایند رکلسیناسیون فقط در تصفیه خانه های بزرگ توجیه اقتصادی دارد . در این حالت حتی با رکاسینه کردن آهک از لجن ، به 20 تا 30در صد  آهک اضافی  نیاز خواهد بود.

روشهای بیولوژیکی حذف فسفر

 مقدمه و تئوری :

      فسفر به عنوان یک عنصر مهم در امر انتقال انرژی در میکروارگانیسمها و در ساختارهای مختلف سلول از قبیل فسفولیپیدها ، نوکلوئوتید ها و اسید ها نوکلوئیک نقش آفرین می باشد .بااتصال یک باند فسفات به آدنوزین تری فسفات (ATP) منجر به ذخیره انرژی معادل 4/7 کیلو کالری به ازای هر مول فسفات می گردد که با تبدیل آدنوزین دی فسفات (ADP) این انرژی آزاد شده و در دسترس قرار خواهد گرفت. 10 تا 12  درصد از جرم مولکول RNA و DNA  و5/1 تا 2 درصد وزن خشک جامدات میکروبی را فسفر تشکیل می دهد.بسته به نسبت BOD/P  ، سن لجن، تکنیکهای جابجایی لجن و میزان جریانهای لجن برگشتی ، 10تا30درصد حذف فسفر کل (TP ) در سیستم بیولوژیکی صورت می گیرد.

      طی تولید جرم بیولوژیکی  ضمن حذف  BOD حذف بیولوژیکی فسفر نیز صورت میگیرد.

روشهای بیولوژیکی حذف فسفر

      •مطالعات نشان داده است که توسط سیستم لجن فعال در صورت هوادهی شدید حذف فسفر تا 80 در صد صورت می گیرد.

      •در این آزمایشات با افزودن ماده 2-4 دی نیترو فنول که مانع از جذب فسفر می شود نشان داه شد که حذف فسفر منشاء بیولوژیکی داشته است. همچنین حضور گرانولهای ولوتین (volutin ) در سلولهای میکروبی که حاوی پلی فسفات می باشددلیل دیگری بر تائید این مسئله بوده است.

      •مشاهدات نشان داد که با قرار دادن لجن برگشتی در معرض شرایط بیهوازی فسفر آزاد خواهد شد. حاصل این فعالیت ها منجر به ابداع روش فوستریپ گردید.در استفاده از سیستم لجن فعال در حذف فسفر مهمترین شرایط بهره برداری بایستی به صورت زیر باشد

     1-غلظت اکسیژن محلول از میانه های تانک هوادهی تا انتهای آن 2 mg /li  باشد.

      2-از بر گشت مجدد فسفر به سیستم لجن فعال جلوگیری شود.

      3-حفظ شرایط بی هوازی در زلالساز ثانویه به منظور جلوگیری از آزاد شدن فسفر به جریان فاضلاب خروجی

روشهای بیولوژیکی حذف فسفر

مکانیزم حذف بیولوژیکی فسفر

      •تحت شرایط تماس پی در پی  بیهوازی –هوازی بین میکرو ارگانیزمها در مصرف سوبسترا یک رقابت ایجاد می شود که در نهایت میکرو ارگانیزمهای ذخیره کننده فسفر در این رقابت پیروز شده و غالب می شوند .

      •مطالعات نشان داد که ارگانیزمهای مسئول حذف فسفر به دسته یا جنس اسینتو باکتر ها تعلق دارند که باکتریها گرم منفی ، کوتاه و حجیم با اندازه 1تا 5/1 میکرومتر می باشند .وجود فاز بی هوازی در سیستم های حذف فسفر به عنوان یک مرحله بسیار مهم در تولید کربو هید راتهایی چون  اتانول ، استات و سوکسینات  که به عنوان منبع کربن برای اسینتو باکتر ها  مصرف خواهند شد  ، مطرح است.

      • آئرو موناسها و سودو موناسها  به عنوان میکرو ارگانیزمهای فاکولتیتیو در فاز بی هوازی محصولات تخمیری و استات راتولید می کنند.در طی فاز بی هوازی نسبت مولاری مصرف استات  به فسفر آزاد شده 3/1 می باشد.

      •مقدار فسفر آزاد شده و سر عت آزاد شدن آن متاثر از نوع سوبسترا می باشد به طوری که برای سوبسترا های مختلف مقدار فسفر رها شده  به صورت زیر است :

    اسیدبوتریک>اسیداستیک>گلوکز>اسیدپروپیونیک> استات سدیم

روشهای بیولوژیکی حذف فسفر

روشهای بیولوژیکی حذف فسفر

      •فرایند فوستریپ (phostrip )

     -تنها فرایند بیولوژیکی حذف فسفراست که در مسیر جریان لجن برگشتی یک ناحیه بی هوازی منظور شده است.

     -20تا 30در صد از جریان لجن برگشتی وارد تانک بی هوازی  آزاد کننده فسفر می شود.

     - فسفر در این تا نک آزاد می شود و سپس همراه جریان سرباره راهی تانک ترسیب شیمایی شده و در آنجا با افزودن آهک به طریق شیمایی رسوب داده می شود.

   نکته : در این سیستم چون تنها بخشی از جران فاضلاب در معرض تصفیه شیمیایی قرار می گیرد ، مقدار آهک مصرفی نسبت به سیستمهای صرف آهکزنی  کمتر بوده و لجن تولیدی کمتر است.

روشهای بیولوژیکی حذف فسفر

فرایند اصلاح شده باردن فو (modified bardenpho process )

       - این فرایند به منظور حذف نیتروژن و فسفر طراحی شده است.

       - در این سیستم بر گشت لجن از مراحل بی هوازی به مرحله آنوکسیک درون برگشت می شود.

روشهای بیولوژیکی حذف فسفر

فرایند A/O

- در وهله نخست به منظور حذف فسفر طراحی شده است ولی به منظور انجام نیتریفیکاسون هم استفاده می شود.

- باقطع عمل هوادهی در بالا دست تانک هوادهی منطقه ای بیهوازی ایجاد می شود.

روشهای بیولوژیکی حذف فسفر

فرایند UCT (university of capetown)

        -به منظور حذف نیتروژن و فسفر طراحی شده است

روشهای بیولوژیکی حذف فسفر

فرایند UCT

روشهای بیولوژیکی حذف فسفر

فرایند SBR ( sequencing batch reactor)

      - با اعمال تغییراتی در سیستم SBR متعارف از طریق افزودن دو مرحله بیهوازی و هوادهی  امکان حذف فسفر فراهم می شود.

      شامل 5 مرحله :

     1- مرحله پر شدن (filling)

     2- مرحله اختلاط بی هوازی (anaerobic mix)

     3- مرحله هوادهی(aeration)

     4- مرحله ته نشینی(settling)

     5- مرحله تخلیه (withdrawal)

روشهای بیولوژیکی حذف فسفر

فرایند لجن فعال اصلاح شده از نظر عملیاتی

روشهای بیولوژیکی حذف فسفر

سیستم تلفیقی حذف بیولوژیکی فسفر

روشهای بیولوژیکی حذف فسفر

بر خی از نکات ضروری در مورد سیستمهای حذف بیولوژیکی

* مقادیر لجن تولیدی در همه فرایند های بیولوژیکی حذف فسفر به جز فرایند فوستریپ از لجن تولیدی در سیستمهای رشد معلق متعارف  کمتر است .

* به جز فرایند فوستریپ در سایر فرایند های بیولوژیکی حذف فسفر ،میزان حذف فسفر به نسبت BOD/P در فاضلاب ورودی بستگی دارد.

* در صورتی که نسبت BOD/P در رنج مطلوب باشد فرایند های A/O و UCT و فرایند اصلاح شده باردن فو و فرایند های اصلاح عملیاتی لجن فعال می توانند مقدار فسفر را در خروجی به 1 الی 2 میلی گرم در لیتر برسا نند.

*  برای رساندن غلظت فسفر تا حدود فوق حد اقل نسبت TBOD/TP میبا یست برابر با 20 به 1 ونسبت SBOD/SP بین 12 به 1 و 15 به 1 باشد.

* در صورت نیاز به تصفیه بیشتر بایستی فرایند زلالسازی را به نحوی بهینه کرد تا مقدار TSS در خروجی تا کمتر از 20 میلی گرم در لیتر  کاهش یابد و یا اینکه از سیستم فیلتراسیون استفاده کرد.

 نکته : برای تمامی سیستمهای یاد شده اکیدا توصیه می شود که با انجام آزماسشات در مقیاس پایلوت عملکرد هر سیستم را بسته به نوع فاضلاب تعیین نمود و بهترین سیستم را مشخص کرد.

 استراتژی انتخاب سیستم مناسب

      •این استراتژ ی یک فرایند غربال گری انتخابی است که از طریق آن :

             1-در نظر گرفتن تمامی گزینه های قابل استفاده در حذف فسفر  

             2-مقایسه گزینه ها بر اساس برخی از معیار ها

            3-انتخاب مناسبترین گزینه

     این فرایند چهار مرحله دارد که در هر مرحله گزینه های مختلف ،از نظر معیار های معینی مقایسه می شوند و قابلیت هر گزینه برای شرایط مختلف بررسی می شود. در طی هر مرحله تکنولوژیهایی که با توجه به معیار ها قابلیت کاربری مناسب را نداشته باشند حذف می شوند و در نهایت گزینه اقتصادی و مطلوب گزینه ای خواهد بود که توانسته باشد شرایط لازم برای انتخاب را در طی هر چهار مرحله احراز نماید.

استراتژی انتخاب سیستم مناسب

مرحله اول :

    - مشخص کردن تاسیسات موجود

    -تعیین نیاز به احداث تاسیسات جدید

    -تعیین ضرورت حذف نیتروژن به تنهایی و یا حذف توام نیتروژن و فسفر

نکته : برای تاسیسات موجود تنهابر خی از گزینه ها قابلیت استفاده دارند.

نکته : برای تاسیساتی که تصمیم به احداث آن را داریم بایستی تمامی گزینه های حذف فسفر را مورد بررسی قرار داد.

*ارزیابی و مقایسه گزینه ها بر اساس جدول زیر :

استراتژی انتخاب سیستم مناسب

مرحله دوم :

  - در این مرحله قابلیت فرایند ها در حذف فسفر بررسی شده و تعیین می کنیم که کدام فرایند قادر است مقدار فسفر را تا حدود مد نظر کاهش دهد.

  - اگر حذف نیتروژن هم مد نظر باشد قابلیت حذف نیتروژن را نیز باید در نظر گرفت.(در این حالت لازم است روشهای اختصاصی حذف نیتروژن را نیز به جمع گزینه های مورد مقایسه افزود)

  - مقایسه مقادیر BOD5 وTSS علاوه بر P در خروجی برای گزینه ها

       *ارزیابی و مقایسه گزینه ها بر اساس جداول بعد

قابلیت فرایند ها در رساندن غلظت فسفر تا حدود مجاز در خروجی

قابلیت فرایند ها در حذف نیترو‍‍ژن و فسفر

استراتژی انتخاب سیستم مناسب

مرحله سوم

       - تمامی گزینه های که شرایط لازم در دو مرحله قبل را احراز نمایند با توجه به معیار های  جداول   زیر مورد مقایسه قرار می گیرند .

       -در این مرحله گزینه هایی که به عنوان گزینه های حاشیه ای (marginal) معرفی می شوند به مرحله چهارم راه می یابند.

* در جدول زیر اثر نسبت TBOD/TP کمتر از 20 بر قابلیت کاربری فرایند نشان داده شده است.مشخص است که باکمتر بودن این نسبت از 20 رساندن غلظت فسفر به حد 1 تا 2 میلی گرم به سختی صورت می گیرد.

استراتژی انتخاب سیستم مناسب

اثر ملزومات بهره برداری نگهداری بر قابلیت کاربری فرایند

استراتژی انتخاب سیستم مناسب

اثر تولید لجن بر قابلیت کاربری فرایندها

استراتژی انتخاب سیستم مناسب

مرحله چهارم

   -کلیه هزینه های مر بوط به بهره بردار ی و  نگهداری برای تمامی گزینه ها تعیین می گردد .

   - برخی از فاکتورهای غیر اقتصادی نیز مورد مطالعه و برسی قرار می گیرند :

              1- فضای مورد نیاز

              2-پایا بودن و قابل اعتماد بودن

              3-اثرات زیست محیطی

              4-سطح مهارت و تجربه اپراتورهابه منظور رسیدن به بهره برداری مطلوب