متداول ترین انواع پکیج های تصفیه فاضلاب بهداشتی شامل تصفیه فاضلاب هوادهی گسترده ، راکتورهای ناپیوسته متوالی، نهرهای اکسیداسیون، پکیج تثبیت تماس، راکتور تماس بیولوژیکی چرخان و فرآیندهای فیزیکی / شیمیایی (متکلف و ادی۱۹۹۱).فرآیند هوادهی گسترده یکی از اصطلاحات فرآیند لجن فعال می باشد که تصفیه بیولوژیکی برای از بین بردن لجن آلی زیست تجزیه پذیر در شرایط هوازی را فراهم می کند. هوا ممکن است توسط هوادهی مکانیکی تأمین شود تا اکسیژن مورد نیاز را در فرآیند بیولوژیکی هوازی تامین کند. مخلوط کردن فاضلاب توسط حباب هایی که با هواده مکانیکی تولید می شود موجودات میکروبی را در تماس با ارگانیک های محلول حفظ می کند. علاوه بر این، برای بهینه سازی فرآیند بیولوژیکی، pH باید کنترل شود و مواد مغذی ضروری برای تسهیل رشد بیولوژیکی و ادامه تجزیه بیولوژیکی باید وجود داشته باشد.
همانطور که در شکل بالا نشان داده شده است، فاضلاب وارد سیستم تصفیه می شود و معمولاً بلافاصله مورد واکنش بیولوژیکی قرار می گیرد تا مواد جامد معلق قابل ته نشینی و یا شناور بزرگ که می توانند با میکروارگانیسم های هوازی پایین دست در فرآیند تداخل داشته باشند، حذف شوند. در فرآیند پایان خط اگر فرآیند نیاز به تنظیم جریان داشته باشد، پساب پس از آن به حوضچه های تعادل جریان راه می یابد که نرخ اوج جریان فاضلاب را تنظیم می کند. پساب پس از آن وارد محور هوادهی می شود، جایی که مخلوط شده و اکسیژن به میکروارگانیسم ها تزریق می شود. دوغاب مخلوط سپس به مخزن ته نشینی یا کلاریفایر منتقل می شود که در آن اکثر میکروارگانیسم ها در قسمت پایین کلاریفایر مستقر می شوند و بخشی از آن در ابتدای فرآیند به فاضلاب ورودی بازگشت داده می شود که اصلاحا به آن بازگشت لجن فعال شده (RAS) می گویند. موادی که برگردانده نمی شوند، لجن مازاد غیرفعال شده (WAS) برای تصفیه و دفع حذف می شود. فاضلاب شفاف سازی شده و سپس با عبور از سرریز به درون کانال جمع آوری قبل از اینکه به سیستم ضدعفونی شدن منحرف شود، جریان می یابد. سرریز از ورود لجن و سایر مواد به مخزن ضدعفونی کننده جلوگیری می کند.
پکیج های تصفیه فاضلاب هوادهی گسترده از یک مخزن تشکیل شده است که به صورت متعادلساز، هوادهی، ته نشینی، ضد عفونی و بخش های نگهدارنده / هضم لجن هوازی تقسیم می شود. پکیج های تصفیه فاضلاب هوادهی گسترده به طور معمول برای تصفیه نرخ جریان فاضلاب بین ۰.۰۰۲ تا ۰.۱ MGD ساخته می شوند. استفاده از مخازن بتنی ممکن است برای اندازه های بزرگتر ترجیح داده شود. (Sloan,1999)
پکیج های تصفیه فاضلاب هوادهی گسترده معمولاً با استفاده از “لجن بذر” از پکیج های تصفیه فاضلاب در مناطق دیگر راه اندازی می شوند. زمان تثبیت فرآیند، دو تا چهار هفته طول می کشد. (Sloan,1999)
پکیج تصفیه فاضلاب هوادهی گسترده
پکیج های تصفیه فاضلاب هوادهی گسترده به طور معمول در شهرداری های کوچک، زیربخش های حومه، مجتمع های آپارتمانی، مناطق استراحت بزرگراه ، پارک های تریلر ، مؤسسات کوچک و سایر مکان ها استفاده می شوند که دبی آن ها زیر ۰.۱ MGD است. این سیستم ها برای شرایطی که نیاز به نیتریفیکاسیون دارند، مناسب هستند.
پکیج های تصفیه فاضلاب هوادهی گسترده معمولاً از فولاد، بتن، پلی اتیلن یا کامپوزیت ساخته می شوند. اگر سیستم به اندازه کافی کوچک باشد، کل سیستم به عنوان واحدی که آماده نصب است وارد می شود. در صورت بزرگتر بودن سیستم، واحد ته نشینی، محفظه هوادهی و مخزن کلر به عنوان واحدهای جداگانه تحویل داده می شوند که سپس در محل جمع می شوند (WEF,1985).
اجزای اصلی کلیدی پکیج های تصفیه هوادهی گسترده شامل موارد زیر است: پمپ های انتقال برای انتقال فاضلاب بین واحدهای متعادلساز و هوادهی. آشغالگیر یا دانه گیر برای کاهش اندازه مواد جامد بزرگ، سیستم هوادهی متشکل از بلوئر و دیفیوزر برای متعادلساز، هوادهی و واحد نگهدارنده لجن. پمپ هوایی برای بازگشت لجن؛ پل لجنروب و سرریز برای واحد ته نشینی؛ و لامپ ماوراء بنفش، هیپوکلریت مایع، یا ماژول های قرص مورد استفاده در منطقه ضد عفونی. بلوئر ها و سوئیچ های کنترل پنل ، چراغ ها و استارت موتور به طور معمول به یک قسمت فوقانی یا یک طرف پکیج تصفیه متصل می شوند. (Sloan,1999)
موجودات بیولوژیکی درون سیستم برای تولید پساب با کیفیت قابل قبول به زمان تماس کافی با مواد آلی نیاز دارند. زمان ماند معمولدر فرآیند هوادهی گسترده حدود ۱۸ الی ۲۴ ساعت می باشد. زمان تماس، سرعت جریان روزانه، پارامترهای تأثیرگذار و پارامترهای پساب تعیین کننده اندازه مخزن هوادهی در جایی است که هوا برای مخلوط کردن فاضلاب و تأمین اکسیژن برای عملیات رشد بیولوژیکی تعیین می شود.
حجم پکیج هوادهی گسترده براساس نرخ جریان پیک در طول ۲۴ ساعت محاسبه می شود. ممکن است برای جلوگیری از اضافه بارگذاری سیستم از جریانهای متناقض در صبح و عصر، یک سیستم متعادلساز جریان لازم باشد. متعادلساز اجازه می دهد تا فاضلاب با نرخ چریان قابل کنترل به فرآیند تصفیه فاضلاب تحویل داده شوند (WEF,1985).
سیستم ها باید در مکانهایی نصب شوند که جمع آوری فاضلاب با جریان ثقلی امکان پذیر باشد. علاوه بر این، سایت باید پایدار، خوب زهکشی شده باشد و مستعد سیل نباشد. این مرکز باید با فاصله حداقل از ۳۰ متر (۱۰۰ فوت) از کلیه مناطق مسکونی نصب شود و مطابق با کلیه مقررات مربوط به بخش بهداشت و یا محدودیت های منطقه بندی باشد (WEF,1985).
برای اطمینان از سهولت کار و نگهداری، سیستم های هوادهی گسترده باید با دیوارهای مخزن نزدیک به ۰.۱۵ متر (۶ اینچ) از سطح زمین نصب شوند. این امر در زمستان عایق بندی می کند، مانع ورود آب های سطحی می شود و اجازه می دهد تا سیستم به راحتی تعمیرو نگهداری شود. اگر پکیج در زیر زمین نصب شود، برای جلوگیری از نفوذ آبهای سطحی به داخل پکیج، باید دیوارهای انحرافی یا انحراف مجزا باشد. هنگامی که پکیج کاملاً بالای سطح زمین نصب شود، برای نگهداری آسان، عایق لازم برای هوای سرد و پل های دسترسی فراهم شود (WEF,1985).
راندمان پکیج تصفیه فاضلاب هوادهی گسترده
در صورت استفاده از مواد شیمیایی، فسفر کل (TP) می تواند <2 میلی گرم در لیتر باشد. در بعضی موارد، سیستم های هوادهی گسترده دارای خروجی پساب <15 میلی گرم در لیتر BOD و <10 میلی گرم در لیتر TSS می باشد.
مزایای پکیج هوادهی گسترده
- پکیج ها به راحتی نگهداری می شوند، زیرا بسیاری از آنها حداکثر دو یا سه ساعت در روز بازررسی می شوند.
- فرآیندهای هوادهی گسترده اغلب در برخورد با بارهای آلی و نوسانات جریان بهتر هستند، زیرا زمان بیشتری برای جذب مواد مغذی توسط میکروبها وجود دارد.
- سیستم ها به راحتی نصب می شوند، زیرا در یک یا دو واحد حمل می شوند و سپس بر روی یک پد بتونی روی سایت، بالاتر یا پایین از سطح نصب می شوند.
- سیستم ها بدون بو هستند، در اکثر مکانها قابل نصب هستند، فضای اشغتای نسبتاً کوچک دارند و برای مطابقت با محیط اطراف می توانند محوطه سازی شوند.
- سیستم های هوادهی گسترده به دلیل داشتن سن های طولانی لجن دارای تولید کمترین حجم لجن هستند، می توانند برای تهیه نیتریفیکاسیون در بستر قرار بگیرند و نیازی به ته نشینی اولیه ندارند.
معایب پکیچ تصفیه فاضلاب هوادهی گسترده
- پکیج تصفیه فاضلاب هوادهی گسترده فرایندهای دنیتریفیکاسیون یا فسفر زدایی را اجام نمی دهند تا زمانی که واحدهای مخصوص به آن ها اضافه نشود.
- انعطاف پذیری برای انطباق با تغییر الزامات پساب ناشی از تغییرات استاندارد محدود است.
- به علت دوره هوادهی طولانی تر نیاز به انرژی بیشتری دارد.
- سیستم ها نسبت به سایر فرآیندهای “نرخ بالا” که زمان هوادهی کوتاهتری دارند، به فضای و مخزن بیشتری نیاز دارند.
هوادهی گسترده
روشهای عملیاتی این سیستم‌ها شامل انجام تست های کلیفرم مدفوع بر روی پساب برای اطمینان از ضدعفونی کافی و انجام بازرسی های دوره ای بر میزان اکسیژن محلول (DO) و غلظت MLSS در محفظه هوادهی می باشد. تست شاخص حجمی لجن SVI نیز جهت بررسی عملکرد حوض ته نشینی هم به صورت دوره ای انجام می شود. نمونه برداری و تجزیه و تحلیل های دیگر نیز مطابق با مقررات هر کشور در مورد پساب لازم انجام می شود.
مراحل تعمیر و نگهداری معمولی برای سیستم های هوادهی گسترده شامل بررسی موتورها، چرخ دنده ها، دمنده ها و پمپ ها برای اطمینان از روغن کاری مناسب و از بین نرفتن آن ها می باشد. همچنین برای اطمینان از عملکرد مناسب، بازرسی روتین تجهیزات نیز توصیه می شود. تولیدکننده را برای دستورالعمل های خاص O&M مطلع کنید.
همانطور که توسط شرکت های معتبر برآورد شده است، پکیج های تصفیه فاضلاب هوادهی گسترده کوچکتر که برای تصفیه دبی فاضلاب کم تر از ۰.۰۲ MGD طراحی شده اند، تقریباً ۴ تا ۶ دلار برای گالن آب تصفیه شده، برآورد هزینه دارند. برای پکیج های بزرگتر، هزینه های سرمایه گزاری تقریبا بین ۲ تا ۲.۵۰ دلار در هر گالن فاضلاب تصفیه شده می باشد. فرآیندهای نگهداری برای این فرآیند بسیار حساس هستند و نیاز به پرسنل نیمه ماهر دارند، و معمولاً خدمات بهره برداری برونسپاری می گردد که هزینه های نگهداری ۳۵۰ دلار در سال برآورد می گردد.
