برای فعالان حوزه تصفیه فاضلاب، یک سوال رایج وجود دارد که بسیاری به آن فکر کردهاند: آیا باید یک مخزن ته نشینی بعد از مخزن هیدرولیز و اسیدیسازی نصب شود؟ برخی استدلال میکنند که این کار زائد است و صرفاً اتلاف پول است، در حالی که دیگران اصرار دارند که ضروری است - بدون آن، فرآیندهای بعدی ممکن است به خطر بیفتند. امروز، ما این موضوع را به زبان ساده بررسی خواهیم کرد و شفافیت را برای تازهواردان و متخصصان باتجربه تضمین میکنیم. صرف نظر از سطح تجربه شما، این بحث شما را به خوبی آگاه خواهد کرد.
ابتدا، درک هدف مخزن هیدرولیز و اسیدیسازی ضروری است. به زبان ساده، این مخزن به عنوان یک «متخصص پیشتصفیه» در تصفیه فاضلاب عمل میکند و بهطور خاص مواد آلی مقاوم را هدف قرار میدهد. به عنوان مثال، مواد با مولکولهای بزرگ در فاضلاب صنعتی یا چربیها و الیاف در فاضلاب خانگی توسط میکروارگانیسمها در مخزن به مولکولهای کوچکتر تجزیه میشوند - شبیه خرد کردن یک تکه بزرگ از گوشت خوک پخته شده - و این امر هضم و جذب آنها را برای مخزن هوازی بعدی آسانتر میکند. این مرحله همچنین زیست تخریبپذیری فاضلاب را افزایش میدهد، که به طور موثر راندمان فرآیندهای تصفیه بعدی را دو برابر میکند و در عین حال بیوگاز تولید میکند و آن را به یک مرحله «تبدیل پسماند به منبع» تبدیل میکند.
اما مشکل اینجاست: مخزن هیدرولیز و اسیدیسازی بیصدا کار نمیکند. لجن داخل باید معلق بماند تا از تماس کامل با فاضلاب اطمینان حاصل شود و به میکروارگانیسمها اجازه دهد به طور موثر عمل کنند. با این حال، این هم زدن منجر به این میشود که آب، تعداد زیادی لختههای لجن ریز، جامدات معلق تا حدی تجزیه شده و حتی برخی از بیوفیلمهای قدیمی و جدا شده را حمل کند. اگر این مواد مستقیماً وارد واحد تصفیه بعدی شوند - مانند UASB، مخزن اکسیداسیون تماسی یا مخزن غشایی MBR - عواقب آن میتواند شدید باشد.
بیایید ابتدا در مورد عواقب عدم نصب یک مخزن ته نشینی بحث کنیم. اگر یک راکتور UASB در پاییندست متصل شود، جامدات معلق بیش از حد در آب در اطراف توزیعکننده UASB رسوب میکنند. با گذشت زمان، این میتواند سوراخهای توزیع را مسدود کند و منجر به توزیع ناهموار جریان آب شود. علاوه بر این، لجن دانهای داخل ممکن است شسته شود و فرآیند واکنش بیهوازی در اصل کارآمد را مختل کند. در نتیجه، اثربخشی تصفیه کاهش مییابد و نیاز به خاموشیهای مکرر برای لایروبی دارد که هم زمانبر و هم پرهزینه است.
اگر سیستم یک مخزن اکسیداسیون تماسی باشد، وضعیت چندان بهتر نخواهد بود. بیوفیلم در مخزن اکسیداسیون تماسی روی مواد بستهبندی رشد میکند. هنگامی که مقدار زیادی جامدات معلق در آب وجود داشته باشد، به سطح بیوفیلم میچسبند و مسیرهای اکسیژن و مواد مغذی را مسدود میکنند. در نتیجه، بیوفیلم نمیتواند نفس بکشد یا «غذا بخورد» و به تدریج پیر و جدا میشود. جمعیت میکروبی در مخزن با گذشت زمان کاهش مییابد و منجر به تصفیه ناقص فاضلاب میشود.
همچنین مخزن غشایی MBR که معمولاً استفاده میشود وجود دارد که الزامات بالاتری برای جامدات معلق در ورودی دارد. مخلوط لجن و آب از مخزن اسیدیسازی هیدرولیز مستقیماً به مخزن غشایی تغذیه میشود. آن لختههای لجن ریز به سرعت منافذ غشا را مسدود میکنند و منجر به کاهش شار غشا و افزایش شدید فشار تراغشایی (TMP) میشوند. یک غشا که میتواند سه تا پنج سال دوام بیاورد، ممکن است نیاز به تعویض در عرض یک سال داشته باشد که هزینهها را به میزان قابل توجهی افزایش میدهد. علاوه بر این، باید دفعات شستشوی معکوس افزایش یابد و بار کاری عملیاتی دو برابر شود.
برخی ممکن است استدلال کنند: «غلظت لجن در مخزن هیدرولیز و اسیدیسازی من زیاد نیست و داشتن کمی باقیمانده در آب نباید مشکل بزرگی باشد، درست است؟» اما این طرز فکر اشتباه است. حتی اگر در کوتاه مدت هیچ چیز اشتباه به نظر نرسد، این جامدات معلق به تدریج در فرآیندهای تصفیه بعدی جمع میشوند. این مانند یک زهکشی خانگی است - ریزش موی گاه به گاه ممکن است باعث انسداد نشود، اما تجمع روزانه در نهایت منجر به گرفتگی میشود. علاوه بر این، مواد معلق بیش از حد در آب میتواند دقت آزمایشهای کیفیت آب پاییندست را به خطر بیندازد. به عنوان مثال، اندازهگیریهای COD و BOD ممکن است نتایج بالاتری را نشان دهند و شما را به اشتباه به این باور برساند که تصفیه بیاثر است و احتمالاً شما را به مسیر اشتباهی هدایت میکند.
مزایای خاص افزودن یک مخزن ته نشینی چیست؟ اول و مهمتر از همه، این مخزن مستقیماً «جداسازی لجن و آب» را فعال میکند. مخزن ته نشینی مانند یک «فیلتر» عمل میکند و به مخلوط لجن و آب از مخزن هیدرولیز و اسیدیسازی اجازه میدهد تا به آرامی در داخل مخزن «ته نشین» شود. لختههای لجن سنگینتر به ته میروند، در حالی که آب شفاف از بالا خارج میشود و مستقیماً بار فرآیندهای بعدی را کاهش میدهد. لجن ته نشین شده نیز میتواند به مخزن هیدرولیز و اسیدیسازی بازیافت شود. از یک طرف، این به حفظ غلظت لجن در مخزن کمک میکند، جمعیت میکروبی را تقویت میکند و راندمان تجزیه را بهبود میبخشد. از سوی دیگر، حجم تخلیه لجن را کاهش میدهد و هزینههای تصفیه لجن را کاهش میدهد و در یک زمان به دو هدف دست مییابد.
ثانیاً، افزودن یک مخزن ته نشینی میتواند پایداری کل سیستم تصفیه را افزایش دهد. در صنعت تصفیه فاضلاب، بزرگترین نگرانی «نوسان» است - حتی تغییرات جزئی در کیفیت ورودی یا سرعت جریان میتواند فرآیندهای پاییندست را مختل کند. با اثر بافری مخزن ته نشینی، حتی اگر جامدات معلق در مخزن هیدرولیز و اسیدیسازی گهگاه از استانداردها فراتر روند، مخزن ته نشینی میتواند بیشتر ناخالصیها را رهگیری کند و از انتشار نوسانات به مرحله بعد جلوگیری کند. این معادل افزودن یک «قفل ایمنی» به کل سیستم است.
البته، نصب یک مخزن ته نشینی در همه موارد ضروری نیست. این به شرایط کاری خاص بستگی دارد. به عنوان مثال، در برخی از تصفیهخانههای فاضلاب خانگی کوچک، مخزن هیدرولیز و اسیدیسازی مستقیماً به یک واحد یکپارچه فشرده متصل میشود که ذاتاً شامل یک عملکرد ته نشینی ساده است. در چنین مواردی، ممکن است نیازی به یک مخزن ته نشینی جداگانه نباشد. به طور مشابه، برای برخی از فاضلابهای صنعتی، محتوای جامدات معلق بسیار کم است و بار عملیاتی مخزن هیدرولیز و اسیدیسازی نیز حداقل است که منجر به تخلیه لجن ناچیز میشود. اگر محاسبات تأیید کند که این امر هیچ تأثیری بر فرآیندهای بعدی ندارد، ممکن است حذف مخزن ته نشینی نیز قابل قبول باشد. با این حال، چنین سناریوهایی نسبتاً نادر هستند. در بیشتر موارد، به ویژه برای پروژههایی با حجم تصفیه آب بالا، محتوای جامدات معلق بالا و الزامات سختگیرانه در مورد کیفیت ورودی برای فرآیندهای بعدی، مخازن ته نشینی ضروری هستند.
علاوه بر این، طراحی مخزن ته نشینی نیز باید با دقت در نظر گرفته شود. شما نمیتوانید به سادگی یک گودال حفر کنید و از آن به عنوان یک مخزن ته نشینی استفاده کنید. مساحت، عمق و زمان ماند هیدرولیکی مخزن ته نشینی باید بر اساس حجم خروجی و غلظت جامدات معلق مخزن اسیدیسازی هیدرولیز تعیین شود. به عنوان مثال، اگر زمان ماند خیلی کوتاه باشد، لجن ممکن است به طور کامل فرو نرود. اگر خیلی طولانی باشد، زمین زیادی را اشغال میکند و سرمایهگذاری را افزایش میدهد. و لوله تخلیه لجن در پایین استخر باید به طور منطقی طراحی شود، با تخلیه منظم لجن برای جلوگیری از جامد شدن لجن در ته استخر و تأثیر بر اثر ته نشینی.
به طور خلاصه، اینکه آیا یک مخزن ته نشینی به مخزن اسیدیسازی هیدرولیز اضافه شود یا نه، به «الزامات فرآیند بعدی» و «تأثیر جامدات معلق در خروجی» بستگی دارد. اگر فرآیند بعدی به جامدات معلق ورودی حساس است، یا اگر جامدات معلق خروجی برای سیستم خطر ایجاد میکند، باید مخزن ته نشینی اضافه شود. این اتلاف پول نیست، بلکه یک سرمایهگذاری ضروری برای اطمینان از عملکرد پایدار طولانیمدت کل سیستم تصفیه فاضلاب است. برعکس، اگر شرایط کاری خاص باشد و پس از محاسبه حرفهای، واقعاً ضروری نباشد، میتوان آن را ذخیره کرد، اما باید احتیاط کرد که کوچک را فدای بزرگ نکنیم و در نهایت، هزینههای نگهداری و اصلاح بیشتری را صرف کنیم.
تصفیه فاضلاب یک پروژه سیستماتیک است و هر پیوند با هم مرتبط است. ترکیب مخزن اسیدیسازی هیدرولیز و مخزن ته نشینی ممکن است یک موضوع کوچک به نظر برسد، اما در واقع بر اثر تصفیه و هزینههای بهرهبرداری و نگهداری کل پروژه تأثیر میگذارد. بنابراین هنگام طراحی، تصمیمات عجولانه نگیرید. در عوض، وضعیت واقعی را در نظر بگیرید و با متخصصان مشورت کنید تا از انحرافات جلوگیری کنید و واقعاً سیستم تصفیه فاضلاب را به کار ببرید.
