سیستم تصفیه فاضلاب به روش فیلتراسیون با کیک لجن و جریان رو به بالا
USBF
Up flow Sludge Blanket Filtration
معرفي تصفیه فاضلاب به روش USBF:
فرآيند تصفیه فاضلاب USBF حاصل بيش از چهل سال تحقيق، آزمايش و تجارب عملي مي‌باشد.
اين فرآيند يك سيستم لجن فعال متعارف است كه با يك منطقه بي‌هوازي و يك كيك فيلتر لجن با جريان رو به بالا تركيب شده و در يك بيوراكتور يكپارچه گرد هم آمده است. سيستم پي در پي و مدولار USBF ، به طور ويژه فضاي كمتري گرفته و اجزاي محرك بسيار كمتري دارد. نتيجه امر يك سيستم كارآمد تصفيه فاضلاب مي‌باشد كه هزينه نگهداري و راهبري پاييني دارد. تكنولوژي تصفیه فاضلاب USBF ماهيتاً محدوديت ظرفيت نداشته و در رنج گسترده‌اي از كاربردها قابل مصرف مي‌باشد.
تصفيه‌خانه‌هاي بسياري جهت تصفيه فاضلابهاي مسكوني و بهداشتي، واحدهاي صنعتي، صنايع غذايي و كشاورزي طراحي و اجرا شده‌اند و به خوبي با اين تكنولوژي در حال بهره‌برداري هستند. طراحي با ظرافت، سادگي و به صرفه بودن اين سيستم تاثيري برجسته بر صنعت تصفيه فاضلاب گذاشته است. به طوريكه در گزارش سال 1995 مركز توسعه صنعتي سازمان ملل متحد
(United Nations Industrial Development Organization) ، دكتر لادنس.ك.وانگ در مورد سيستم جمله زير را بيان نمود:
(اين هنر جديد، يك انقلاب مهم در زمينه فرآيند مهندسي محيط زيست مي‌باشد).
كليات:
تكنولوژي تصفیه فاضلاب USBF به طور انحصاري سه الگوي جديد را جهت افزايش راندمان و كاهش هزينه‌ها تركيب مي‌نمايد:
1 — UP Flow Sludge Blanket Filtration (USBF)
(سيستم فيلتراسيون جريان رو به بالا با بستر لجن)
امروزه ته‌نشيني، متداول‌ترين تكنيك جداسازي جامدات معلق از فاضلاب مي‌باشد. نرخ پايين جداسازي در سيستمهاي رايج، بازده راكم و مدت زمان لازم را بالا مي‌برد و مستلزم مخازن بزرگ و ديگر تجهيزات مي‌باشد. در تكنولوژي تصفیه فاضلاب USBF با بكارگيري يك فيلتراسيون با جريان رو به بالا در يك بستر لجن كه در يك مخزن زلال‌ساز منشوري يا قيفي شكل قرار گرفته، نرخ جداسازي را سرعت مي‌دهيم. USBF
تركيبي از سلولهاي ميكروبي و آب از پايين وارد زلال‌ساز مي‌گردد و ضمن حركت رو به بالا، سرعت آنها كاهش مي‌يابد تا جائيكه لخته‌هايي از سلولها ثابت و ساكن مي‌شوند. اين لخته‌ها تشكيل يك بستر كيك مانند لجن داده و به طور موثري ذرات كلوئيدي و ديگر ذرات ريز را فيلتر مي‌نمايند. هنگاميكه لخته‌ها بزرگ و سنگين مي‌گردند، به پايين زلال‌ساز فرود مي‌آيند و از آنجا توسط پمپ به ناحيه بي‌هوازي برگشت داده مي‌شوند.
2- غلظت بالاي لجن 2- [High Sludge Concentration]
تمام تصفيه‌خانه‌هاي متعارف در غلظتهاي متوسط يا پايين لجن عمل مي‌نمايند. واحدهاي USBF در غلظتهاي بالا عمل مي‌نمايد كه باعث مي‌گردد راندمان فيلتراسيون با بستر لجن بالا رفته و شرايطي ايجاد گردد كه تعداد سلولهاي ميكروبي كه در جستجوي غذا- ماده آلي- هستند، در فاضلاب افزايش يابد. با گرسنه نگهداشتن توده زنده (Biomass) و يا فوق فعال‌سازي (Superactivated) آنها، سلولهاي ميكرو در كمبود مواد غذايي به سراغ طيف گسترده‌تري از مواد آلي مي‌دوند كه اين طيف گسترده‌تر شامل موادي مي‌شود كه در روشهاي ديگر غيرقابل تجزيه بيولوژيكي تصور مي‌شوند.
3- انجام كليه فرآيندها در يك بيوراكتور:
3 — (All Processes Integrated Into One Bioreactor)
تمامي تكنولوژيهاي تصفیه فاضلاب متعارف، مراحل هوادهي، ته‌نشيني، نيتريفيكاسيون، دينيتريفيكاسيون، زلال‌سازي و تغليظ و تثبيت لجن را در قسمتهاي جداگانه‌اي انجام مي‌دهند. اما در تكنولوژي USBF كليه اين مراحل در يك بيوراكتور فشرده صورت مي‌پذيرد كه نتيجتاً هزينه و اندازه تجهيزات، كاهش مي‌يابد.
شرح فرآيند تصفیه فاضلاب به روش USBF :
عملكرد يك تصفيه‌خانه بسيار ساده بوده و پس از راه‌اندازي به خودي خود قابل تنظيم مي‌باشد. فاضلاب داخل بخش بي‌هوازي مي‌گردد و در آنجا با لجن بازگشتي از كف مخزن ته‌نشيني تركيب مي‌گردد. پس از اين اختلاط، جريان به صورت نهر گونه ( Plug Flow) از قسمت پايين وارد قسمت هوادهي بيوراكتور مي‌گردد.
پس از هوادهي، يك جريان از مخلوط مايع فاضلاب وارد قسمت پايين زلال‌سازي مي‌گردد. در آنجا بستر لجن، لخته‌هاي لجن را جذب كرده و آب را از فيلتر لجن عبور مي‌دهد. پس از جداسازي، آب تميز از روي سطح توسط يك لاندر جمع‌آوري شده و از سيستم خارج مي‌گردد. جهت تكميل چرخه داخلي، لجن فعال جمع‌آوري شده در كف زلال‌ساز به قسمت بي‌هوازي در ورودي بيوراكتور بازگشت داده مي‌شود.
مزايا تصفیه فاضلاب به روش USBF:
1- كاهش هزينه سرانه تصفيه فاضلاب :
ايده متمركز نمودن كليه قسمتها در يك بيوراكتور واحد تجهيزات اضافي را كاهش داده و نيز نياز به زمين را به حداقل مي‌‌رساند.
2- كاهش هزينه‌هاي راهبري و نگهداري
طراحي فشرده، به حداقل رساندن قطعات متحرك، ساختار مدولار و هيدروليك خود راهبر باعث گرديده تا تجهيزات نظارتي كاهش يافته و هزينه‌هاي راهبري و نگهداري كاهش يابد.
3- كاهش مواد غذايي
راندمان بالاي تصفيه سبب گرديده تا مقدار نيتروژن و فسفر و نيز BOD5 و T.S.S در پساب خروجي به كمتر از 10 ميلي‌گرم در ليتر كاهش يابد.
4- لجن مازاد كمتر و تثبيت شده تر:
بارگذاري پايين ميكروبيولوژيكي منجر به سن بيشتر لجن مي‌گردد كه خود باعث توليد لجن مازاد كمتر و پايدارتر (تثبيت شده تر) مي‌شود. پس از تصفيه پاتوژنها (و گاهي نيز به طور مستقيم) مي‌توان از اين لجن مازاد به عنوان كود استفاده نمود.
5- بي‌بو بودن فرآيند تصفیه فاضلاب به روش USBF:
شرايط هوازي در طول بيوراكتور و سن زياد لجن به طور مناسبي احتمال ايجاد بو را از بين مي‌برد. تصفيه‌خانه‌هاي با سيستم USBF مي‌توانند در محيطهاي آلوده بدون هيچ تاثير سوئي قرار گيرند.
6- انعطاف هيدروليكي تصفیه فاضلاب به روش USBF:
شكل منشوري يا مخروطي زلال‌ساز نه تنها اجازه مي‌دهد كه ساير فرآيندهاي تصفيه در اطراف آن صورت پذيرد، بلكه انعطاف هيدروليكي بسيار مناسبي را ايجاد مي‌نمايد. تكنولوژي USBF به خوبي جريانهاي مازاد (Peak) را در يك حالت خود به خودي كنترل مي‌نمايد. بدين نحو كه با افزايش ميزان جريان، بستر لجن بالاتر رفته و سطح فيلتراسيون بيشتري در مخروط زلال‌ساز ايجاد مي‌شود.
7- طراحي مدولار و قابل انعطاف تصفیه فاضلاب به روش USBF:
در هنگام نياز مي‌توان بر حسب پروژه ظرفيت بهره‌برداري را افزايش داد و به تصفيه‌خانه واحدهايي مشابه اضافه نمود. واحدهاي جديد حتي مي‌توانند به قسمتهاي موجود افزوده شوند.
8- آبگيري لجن پيشرفته:
سن بيشتر لجن عملكرد دستگاههاي آبگير لجن را بهبود بخشيده و كيفيت بهتري را باعث مي‌شود.
9- ثبت شده و به اثبات رسيده:
روش نه تنها ثبت شده است، بلكه در عمل نيز در هزاران تصفيه‌خانه در سراسر جهان به كار گرفته شده است.