تصفیه بی هوازی

هضم بي هوازي يك روش مناسب و پذيرفته شده براي تصفيه فاضلابهاي صنعت گوشت است. فرايندهاي بي هوازي در شرايط عدم وجود اكسيژن مورد بهره برداري قرار گرفته و محصـولات نهـايي آنهـا مخلـوطي از گازهاي متان و دي اكسيد كربن و مقداري لجن تثبيت شده است. هضم بي هوازي مواد آلي بـه متـان و دي اكسيد كربن يك فرايند بيولوژيكي و شيميايي پيچيده است كه داراي سه مرحله، هيدروليز، اسيدزايي و متان زايي است.

در طي مرحله اول، تركيبات پيچيده به تركيبات مياني با وزن مولكولي كوچكتر تبديل ميگردنـد. در مرحله دوم باكتريهاي استوژنيك، اين تركيبات مياني را به اسيدهاي آلي و نهايتاً از طريق فاز متانوژني به متان و دي اكسيد كربن تبديل مي كنند (شکل ۵-۳). در كشورهايي از جمله ايالات متحده آمريكا سيستمهاي بي هوازي كه با بكارگيري لاگونهاي ساده ايجادميشوند، از سالها پيش براي تصفيه فاضلاب كشتارگاهي به كار گرفته شده اند.

. اين سيستمها براي نواحي بـا جمعيت متراكم كه زمين مورد نياز كم بوده، بدليل ايجاد بوهاي نامطبوع مناسب نيستند. استفاده گسترده از لاگونهاي بي هوازي در تصفيه فاضلاب كشتارگاهي نشان ميدهد كه اين سيستمهـا بـدليل رانـدمان قابـل قبول در كاهش  BODو به حداقل رسيدن هزينه هاي سـاخت و بهـره بـرداري روش مناسـبي بـراي تصـفيه اينگونه فاضلابها مي باشند (۲۴).

يك لاگون بي هوازي شامل يك بركه احداث شده در زمين است كه عمق آن بين ۳-۵متر و زمان ماندي بين ۵ -۱۵روز ايجاد مي نمايد. در بيشتر موارد دو بركه بصورت سري و يا موازي ايجاد و مورد بهـره بـرداري قرار گرفته و در بعضي اوقات به يك بركه هوازي متصل مي گردند. بركه ها فاقد همزن مكانيكي بوده و اختلاط در آنها توسط صعود گازهاي توليدي و اختلاط سطحي توسط جريانات جوي انجام مي شود.

در مورد هوادهي توسط جريانات سطحي هوا بايستي توجه داشت كه براي جلوگيري از ايجاد بوهاي نامطبوع ناشي از فرايند بي هوازي تا حد امكان سطح بركه به حداقل برسد. فاضلاب خام از نزديك كف بركه وارد شده و براي جلـوگيري از ايجاد اتصال كوتاه از نزديك سطح بركه خارج مي گردد. بركه هاي بي هـوازي يـك گزينـه اقتصـادي بـراي تصفيه اينگونه فاضلابهاي قوي محسوب ميگردند.

ميزان حذف BODدر اين سيستمها متغير بوده، هر چند در بعضي موارد نتايج عالي در حذف شاخصهاي آلودگي داشته اند . در موارد گزارش شده حذف BOD، COD و TSS به ترتیب ۹۷٪ و ۹۶٪ بوده است. جدول ۸-۳ داده های حاصل از چند مورد بهره برداری از لاگون بی هوازی جهت تصفیه فاضلاب صنایع کشتارگاهی را نشان می دهد.       جدول ۸-۳ تصفیه فاضلاب صنعت گوشت با استفاده از لاگون بی هوازی

  لاگون بي هوازي داراي پتانسيل ايجاد مشكلاتي مثل انتشـار گازهـا اسـت. در نتيجـه تجزيـه مـواد آلـيفاضلاب، گازهاي متان و دي اكسيد كربن توليد ميشود. اين گازها وارد شـده اتمسـفر و در انتشـار گازهـاي گلخانهاي در اتمسفر نقش به سزايي دارند. گاز متان پتانسيل گرمايش هوا به ميزان ۲۵برابر دي اكسيد كربن را دارد. ساير گازهاي انتشار يافته از اين بركهها گازهاي بد بـو مثـل سـولفيد هيـدروژن و آمونيـاك هسـتند.

لاگونهاي بي هوازي با يك لايه رويه غليظ و گريس در روي سطح مورد بهره برداري قرار مي گيرند تا از ورود اكسيژن به درون فاز مايع جلوگيري نموده و گرما در راكتور حفظ و ذخيره شـود. همچنـين از انتشـار بـو در محيط اطراف جلوگيري مي نمايد.

بنابراين بايستي تا حد امكان از ايجاد شكستگي و بريدگي در رويه جلوگيري كرد. يكي از مواردي كه با عث ايجاد شكستگي در اين لايه مي گردد، ايجاد طغيان در جريان فاضلاب ورودي به اين سيستم است.

ايجاد بو در اثر انجام فرايندهاي بي هوازي داراي تاريخچه طولاني است. حتي از سالهاي دهه ۱۹۶۰كه اطلاعات مردم در مورد مسائل زيست محيطي كم بود و حد مجاز ورود آلايندهها به محيط بالا بود، اعتراضات زيادي به بوهاي نامطبوع متصاعد شده از اين بركه ها گزارش شده است.

يكي از راه حلهايي كه از لحاظ زيست محيطي پذيرفته شده است، استفاده از پوششـهاي غشـايي در سـطح ايـن لاگـونهـا اسـت. بطوريكه همزمان با كنترل بوهاي نامطبوع ميتوان بيوگاز حاصل از اين فاضلابها را بعنوان گاز سوختي جمـع آوري و در كشتارگاه مورد استفاده قرار داد. اين ابداع و ايده نو باعث ميشود تا لاگونها، بيشتر شناخته شده و بعنوان يك روش مناسب براي تصفيه اينگونه فاضلابها پيشنهاد گردند و در طراحي و ساخت تصفيه خانـه هـا يك گزينه مناسب محسوب گردند.

استفاده از راكتورهاي بي هوازي پيش ساخته و آماده براي تصفيه فاضلاب صنايع گوشت كاملاً پذيرفته شده است. جها ارتقاء راندمان اين سيسـتمهـا، آنهـا را جهـت شـرايط مزوفيلـي ۳۵ درجه سانتیگراد  و ترموفيلي ۵۵ درجه سانتیگراد  طراحي و بهره برداري مـي نماينـد  در مطالعـهاي كـه توسـط بـلاك ۵همكاران انجام شد، ساخت، راه اندازي و پايش يك راكتور بي هوازي تماسي را در تصفيه فاضلاب كشتارگاهي در مورد ارزيابي قرار دادند.

این راکتور با زمان ماند ۲۴ ساعت و بارگذاری آلی KgBOD/m³ 5/3 مورد بهره برداری گرفت، نتایج نشان داد که با راندمان حذف ۹۳٪ – ۸۸٪  پسابی با BOD برابر mg/L 220 بدست می آید. بوهم ۵۶ عملکرد یک راکتور بی هوازی تماسی به حجم m³ 3 و با بارگذاری آلی KgBOD/m³ 6/2 را تحقیق خود مورد بررسی قرار داد.

اين راكتور داراي راندمان حذف مواد آلي %۸۰بود. يك ارزيابي اقتصادي نشان داد كه اين فرايند با توجه به خصوصيات پساب توليدي يك فرايند اقتصادي است. نتايج مطالعهاي ديگر كه توسط همنز و شوربن ۵۷انجام شد نشان داد كه يك سيستم بي هوازي در تصفيه فاضلابي با BOD اولیه mg/L2000  داراي راندمان حذف بار آلي به ميزان ۹۵٪ است.

همچنين توليد گـاز فقـط در حـد نگهـداري راكتور در دماي۳۳ درجه سانتیگراد بود. آلبرت لي ۵۸براي تصفيه فاضلاب گشتارگاه از يك هاضم بي هـوازي تماسـي بـا زمان ماند هيدروليكي ۳۰ساعت استفاده نمود. نتايج نشان داد كه كاهش BODدر حدود ۹۰٪ بود. فاضـلاب يك كشتارگاه توسط هاضم بي هوازي تماسي در انگلستان مورد تصـفيه قرارگرفـت. نتـايج ايـن تحقيـق نيـز راندمان حذف  BODرا ۹۰٪ نشان داد.

اما در اين تحقيق ميزان بيوگاز توليدي كم بود. يـك مطالعـه مـروري نشان داد كه بيشترين هاضمهاي بي هوازي بكار رفته در تصفيه فاضلاب صنعتي، مربوط صنايع كشتارگاهي و بسته بندي گوشت بوده اند (۲۶). فرايندهاي هضم بي هوازي مزوفيلي و ترموفيلي تماسـي بعنـوان يـك گزينـه در مقايسـه بـا فراينـدهاي فيزيك و شيميايي در يك دوره بهره برداري ۸ماهه مورد مطالعه قرار گرفت.

نتايج نشـان داد كـه در بارگـذاري KgCOD/m³day 75/2 و زمان ماند ۵/۲ روز، متوسط راندمان حذف BOD و COD به ترتیب ۱/۹۳٪ و ۹/۷۴٪  بود. به نظر میرسد فرایند هضم در نرخ بارگذاری KgCOD/m³day 5/2 بسیار موفقیت آمیز بوده است. فراينـد هضم بي هوازي تماسي داراي دانسيته بيومس بالا بوده و بدليل بازچرخش لجـن، راكتـور داراي زمـان مانـد ميكروبي (  (SRTبالائي است. دانسيته بالاي بيومس، زمان ماند سلولي بالا و افزايش دما قادر به كاهش زمـان ماند هيدروليكي هستند.

با توجه به نتايج بدست آمده از راكتورهاي بي هوازي در سراسر جهان، فرايندهاي بي هوازي گران قيمت بوده و بهره برداري از آنها نياز به تكنولوژيهاي بالايي دارد. فيلترهاي بي هوازي براي تصفيه فاضلاب كشتارگاهي بكار گرفته شده اند.

در ايـن سيسـتمهـا بـدليل وجـود بسـتر (مـديا) و كلـونيزه شـدن ميكروارگانيزمها بر روي بستر و ايجاد بيوفيلم، زمان ماند ميكروبي طولاني است. بـرخلاف فيلترهـاي هـوازي متعارف، فيلترهاي بي هوازي بصورت جريان رو به بالا و بستر مستغرق بهره برداري مي گردند. چون فيلترهاي بي هوازي حاوي يك بستر حمايتي هستند، احتمال گرفتگي فضاي خالي بين مواد تشكيل دهنده مديا وجود دارد.

بنابراين براي جلوگيري از اين مشكل بايستي ابتدا فاضلاب مورد پيش تصـفيه قـرار گرفتـه و جامـدات معلق، چربي، روغن و گريس از آن جدا گردد (۲۷). آندرسن و اشميد فاضلاب كشتارگاه را با استفاده از فيلتر بي هوازي مورد تصفيه قرار دادند كه در مرحله راه اندازي با مشكلات ناشي از تجمع چربي مواجه شدند.

براي رفع اين مشكل از يك واحد شناور سازي با هـواي محلول بعنوان پيش تصفيه براي حذف روغن و گريس استفاده شد. در طي دوره ۲۲هفتهاي بهره بـرداري از راكتور كاراييآن در حذف COD بين %۶۲-%۹۳بود. اما محققين تاكيد كردند كه فرايند نياز به نظارت دقيق داشته و بايستي تأسيسات پيش تصفيه كاملي را بكار گرفت.

آرورا و همكــاران نيــز يــك راكتــور فيلتــر بــي هــوازي را بــا زمــان مانــد ۲۴ســاعت و نــرخ بارگــذاري KgCOD/m³day 7 مورد بهره برداری قرار دادند. راندمان حذف این راکتور در نرخ بارگذاری KgCOD/m³day 5/5 برابر با ۹۰٪ بود.

بطور معمول بهره برداری ایمن از فیلترهای بی هوازی مزوفیلی در محدوده KgCOD/m³day 3-2 است. در این بارگذاری میزان حذف COD بین ۸۵٪ – ۸۰٪ انتظار می رود. نوع سوم سيستم بي هوازي با درجه بالا كه ميتوان از آنها براي تصفيه فاضلابهاي كشتارگاهي استفاده كرد راكتور بستر لجن بي هوازي با جريان رو بـه بـالا ( (UASBاسـت.

ايـن راكتـور اصـولاً بسـتر گسـترده اسـت كـه از ميكروارگانيسمهاي بي هوازي، شامل ميكروارگانيسم هاي متان ساز كه گرانولهاي متراكم را بوجود مـي آورنـد، تشكيل شده است.

در مورد مكانيسم بوجود آمدن اين گرانولها هنوز اطلاعات كاملي وجـود نـدارد امـا نقـش اصلي در بهره برداري مناسب از فرايند را آنها بعهده دارند. جريان فاضلاب ورودي به راكتور از درون گرانولهاي بستر لجن بي هوازي به طرف بالا است و با عبور جريان فاضلاب از درون آنها، اين گرانولها بالا آمده اما بدليل اينكه داراي سرعت سقوطي بالاتر از سرعت جريان رو به بالاي فاضلاب ورودي هستند، به سطح بستر برگشته و به حجم بستر مي افزايند.

بدين ترتيب زمان ماند لجن طولاني ميگردد و دانسيته بالايي از بيومس نسبت به حجم راكتور بوجود ميآيد و ميتواند در زمان ماند هيدروليكي كوتاه بهره برداري گردد (۱۲).

راكتور هاي  UASBبر محدوديت هاي موجود در راكتورهاي بي هوازي تماسـي و فيلترهـاي بـي هـوازي غالب شده اما استفاده از آنها در تصفيه فاضلاب كشتارگاهي محدود بوده و در مقياس آزمايشگاهي يا پايلوتي است. دليل آن نيز مشكلات مربوط به شكل گيري گرانول در فاضلاب كشتارگاهي است كه اين مشكل ممكن است مربوط به غلظت بالاي چربي باشد هرچند فرايندهاي بي هوازي معمولاً در تصفيه فاضلاب كشتارگاهي نتايج خوبي ارائه دادهانـد امـا بعضـي مشكلات نيز در اين راستا وجود دارد.

نل و كريج در فرايند توليد كود آلي از پسماندهاي كشتارگاهي مشاهده كردند كه مواد آلي در مقابل فرايند تجزيه بي هوازي از خود مقاومت نشان داده و تمايل در تشكيل رويه دارند.

نتايج مطالعه ديگري كه در اين زمينه انجام شد نشان داد كه در طي فراينـد هضـم، رويـه شـكل مـي گيـرد. همچنين در مطالعه ديگري كه توسط آندرسون انجام شد، نشان داد كه گريس باعث ايجاد مشكلاتي در بهره برداري از هاضم ميشود. استفاده از هاضم بي هوازي تماسي و فيلتر بي هوازي اقتصادي نيست. زيـرا چربيهـا جذب سطحي آكندها شده و اصولاً اين مواد در فرايند بي هوازي تجزيه نمي شوند. بنابراين نتايج، پيش تصفيه واقعاً لازم است.

اطلاعات آزمايشگاهي، پايلوتي و در مقياس واقعي زيادي نشان ميدهد كه سيستمهاي بـي هـوازي بـراي تصفيه فاضلاب صنايع كشتارگاهي مناسب هستند. همچنين شواهد و مداركي وجود دارد كه نشـان مي دهـد فاضلابهای کشتارگاهی (با BOD در حد mg/L 2000) در طی فرایند تصفیه بی هوازی فقط به اندازه ای گاز تولید می کنند که دمای راکتور در حد لازم برای پیشرفت فرایند بی هوازی افزایش یابد (۲۹). جدول ۹-۳ نتایج حاصل از فرایندهای بی هوازی در تصفیه فاضلاب کشتارگاهی را نشان می دهد. جدول ۹-۳ نتایج حاصل از فرایندهای  بی هوازی در تصفیه فاضلاب صنایع کشتارگاهی

  تصفیه فاضلاب کشتارگاه و صنایع گوشت قسمت اول

تصفیه فاضلاب کشتارگاه و صنایع گوشت قسمت دوم

• ژانویه 7, 2019
• |
• بدون دیدگاه
• |