I. مرور کلی سیستم های تصفیه بیولوژیکی فاضلاب
تصفیه آب فاضلاب بیولوژیکی مدرن به طور کلی به سه مرحله تقسیم می شود:
- درمان اولیه (معالجه فیزیکی): ضبط صفحه نمایش، مخزن رسوب اولیه
- درمان ثانویه (معالجه بیولوژیکی): مخزن تهویه، مخزن رسوب نهایی
- درمان ثالثی (معالجه بیولوژیکی/فیزیکولوژیکی): حذف نیتروژن و فسفر
لجن به صورت جداگانه به سیستم هضم لجن تحویل داده می شود.
بر اساس نیاز به اکسیژن، درمان بیولوژیکی به درمان هوازی (روشهای لجن فعال، استخر اکسیداسیون، کانال اکسیداسیون، فیلتر نشت، کانتاکتور بیولوژیکی چرخش و غیره) طبقه بندی می شود.) و درمان بی هوا (هضم زباله).
II. جامعه میکروبی در مدفوع فعال
فرآیند لجن فعال برای تصفیه فاضلاب به اکوسیستم های هتروتروفیکی متکی است که از میکروارگانیسم های جمع شده از جمله باکتری ها، قارچ ها، پروتوزوها و متازوها تشکیل شده است.باکتری های هتروتروفیک و قارچ های هتروتروفیک آزاد پایین ترین سطح تروفیک را تشکیل می دهند.آنها توسط پروتوزوی های هتروتروفیک که توسط شکارچیان ثانویه مانند روتیفرها و ناتوئیدها مصرف می شوند، در نهایت تصفیه فاضلاب را تحقق می بخشند.
(۱) باکتری ها ۰ نیروی اصلی برای تخریب ماده ی آلی
باکتری ها مهم ترین گروه میکروبی در لجن فعال هستند و دو عملکرد اصلی دارند: تجزیه ماده آلی و تشکیل طومار.
انواع باکتری های تجزیه کننده ارگانیک
Pseudomonas، Flavobacterium، Alcaligenes، Bacillus
- مادگان مخرب کربوهیدرات:زائف
- ماده های تخریب کننده پروتئین غالب:آلکالیژن ها، فالو باکتری ها، باسیلوس ها
(II) مکانیسم شکل گیری فلک
فلوک های گل فعال از طریق اثر همبستگی سه عنصر تشکیل می شوند:
- باکتری های شکل دهنده فلک (زوگلا رامیگرا): به شکل میله ای، گرام منفی، کپسول شده و غیر اسپورول. آنها تجمع باکتری را از طریق پلیمرهای خارج از سلولی و مواد بین سلولی تحریک می کنند.
- باکتری های رشته ای متوسط: چارچوب های رشته ای را برای فلک ها فراهم می کنند، که امکان اتصال و رشد باکتری های تشکیل دهنده فلک را فراهم می کند، که عمدتا شامل:
- باکتری های نایتریک کننده
- اسپایروتیلوس(باکتری های آهن)
- بِگِیاآوا(باکتری های اکسید کننده گوگرد)
- تیوتریکس(باکتری های کاهش دهنده گوگرد)
- سیلیات ها: موکروپروتئین ها و پلیمرهای پلی ساکارید را برای تشکیل ساختارهای پل و تسهیل فلوکولاسیون ترشح می کنند.
(III) قارچ ها ۰ مواد فرسوده کننده مواد آلی آتش شکن
قارچ ها می توانند مواد ارگانیک سخت برای تجزیه زیست را با سرعت نسبتا کم تجزیه کنند.رشته های قارچی متوسط به عنوان هسته های فلوک عمل می کنند و عملکرد فلوکولیشن و رسوب را بهبود می بخشندبا این حال، تکثیر بیش از حد قارچ منجر به جمع شدن گِل و خواص ضعیف رسوب می شود.
علل رشد غیرطبیعی قارچ های عظیم:
- کاهش دما
- مقدار pH پایین
- نسبت C/N بالا آب فاضلاب
- بارگذاری بیش از حد مواد ارگانیک
- حضور سولفید ها
(IV) پروتوژوها ️ ارگانیسم های شاخص برای کیفیت آب
پروتوزوی های رایج در لجن فعال:
- پروتوزواهای آمئو
- فلاژلاتی (فیتوفلاژلاتی و زوفلاژلاتی)
- سیلیات ها: سیلیات های آزاد شنا و سیلیات های ساقه دار
اهمیت شاخص: حضور سیلیات ها یک شاخص کلیدی برای درمان بیولوژیکی کارآمد است. فلاژلات ها رقابت پذیری ضعیف برای غذا دارند و فقط در آب های فاضلاب با غلظت بالا زنده می مانند..
(V) متازوا شکارچی های ثانویه
متازوها از باکتری ها و پروتوزوای کوچک به عنوان شکارچی های ثانویه تغذیه می کنند. آنها زنجیره غذایی را گسترش می دهند و میزان تولید گل را به شدت کاهش می دهند. گونه های نماینده شامل روتیفرها و ناتوئیدها هستند.
III. سه مرحله از تشکیل مدفوع
فرآیند حذف ماده آلی از گل فعال با تشکیل گل هم زمان است که شامل سه مرحله متوالی است:
مرحله ۱: انتقال جرم ۰ جذب و جذب
لجن بازگشت بلافاصله مواد کلائیدی و BOD غیرقابل حل را از آب فاضلاب جذب می کند و سپس جذب تدریجی مواد ارگانیک محلول در سلول های میکروبی برای تجزیه متابولیک انجام می شود.
مرحله ۲: تحول متابولیک
مواد ارگانیک از طریق تبدیل متابولیک از جمله هیدرولیز، گلیکولیز (کربوهیدرات ها) ، دکاربوکسیلیشن، دی آمیناسیون (پروتئین ها) و β-اکسیداسیون (لیپید ها) انجام می شوند.زیربناهای تجزیه شده سپس وارد چرخه TCA و زنجیره حمل الکترون می شوند تا انرژی تولید کنند.، با دی اکسید کربن و آب به عنوان محصولات فرعی متابولیک نهایی.
مرحله سوم: فلوکولاسیون (Flocculation)
با کاهش غلظت ارگانیک، میکروارگانیسم ها وارد مرحله تجزیه اندوجنی می شوند. پلیمرهای پلی ساکارید در اطراف سطوح سلولی ترشح می شوند تا انسجام را افزایش دهند،فلک های مستقر که به جدایی جامد و مایع در مخزن رسوب نهایی دست می یابند.
IV. شرایط محیطی برای تخریب ماده آلی
- دمای: 20~30°C، فعالیت آنزیم میکروبی را تنظیم می کند
- مواد مغذی: BOD: N: P = 100: 5: 1؛ عناصر ردیابی K، Ca، Fe، Mg به طور اضافی مورد نیاز هستند
- اکسیژن محلول شده (DO): 0.5 ‰ 1 mg/L در ورودی مخزن، 2 ‰ 3 mg/L در خروجی؛ میزان متابولیسم به شدت کاهش می یابد زمانی که DO کمتر از 0.5 mg/L باشد
- ارزش pH: 6.5 ≈ 7.5، بهینه در کمی قلیایی 7.27.4میکروارگانیسم ها نمی توانند در pH < 4 یا pH > 10 زنده بمانند.
- مواد سمی: رتبه بندی سمیت فلزات سنگین: Ag > Hg > Sn > Cu > Cd > Cr
