در چند دهه اخير فرايند لجن فعال بطور موفقيت آميزي در تصفيه فاضلابهاي صنايع گوشت مورد استفاده قرار گرفته است. اين فرايند نسبت به صافي چكنده استاندارد هزينه سرمايه گذاري پايينتري دارد و نسبت به لاگون و بركه سطح نسبتاً كمتري را اشغال مي كند.
در فرايند لجن فعال فاضلابها با ميكرو ارگانيزمهاي معلق) لجن فعال) مخلوط و هوادهي مي گردند. بعد از هوادهي، مايع مخلوط به يك مخزن ته نشيني هدايت شـده كه در آنجا لجن فعال ته نشين و به فاضلاب ورودي به حوض هوادهي برگشت داده مي شود. پساب توليدي در مخزن ته نشيني كه نسبتاً زلال است بعنوان پساب تصفيه خانه به محيط زيست تخليه مي گردد.
هواي مـورد نياز به روشهاي گوناگوني تأمين مي گردد. ايـن روشـها شـامل دميـدن هـوا بـدرون مـايع مخلـوط از طريـق ديفيوزرها، هوادهي مكانيكي سطحي و لوله هاي سوراخدار نصب شده در كف حوض هوادهي هستند.
همه اين روشها بطور رضايت بخشي بكار گرفته شدهاند بطوريكه در صورت طراحي صحيح ميتوانند اكسيژن مورد نياز مايع مخلوط(mg/L5/0) را تأمين نموده و لجن را بصـورت سوسپانسـيون نگـه دارنـد. بـراي انجـام فراينـد نيتريفيكاسيون بايستي ضرورتاً غلظت اكسيژن محلول در حد mg/L 2 نگه داشته شود.
تصفيه خانه هاي متعارف را زماني كه نيتريفيكاسيون اجباري نيست ميتوان به كار گرفت. بعنوان مثـال از آنها ميتوان بعنوان پيش تصفيه قبل از تخليه به شبكه فاضلابرو شهري استفاده نمود. يكي از معايـب بـزرگ لجن فعال متعارف ظرفيت بافري ضعيف آن در مقابل شوكهاي آلي و هيدروليكي است.
اين مشكل را مي توان با طراحي و نصب يك حوض متعادل سازي در بالا دست راكتور و يا استفاده از يك راكتور لجن فعال هوادهي ممتد رفع نمود. در فرايند لجن فعال هوادهي ممتد، زمان ماند هيدروليكي در حوض هـوادهي بـين ۲۴-۳۰ ساعت (يا حتي بيشتر) فراهم گرديده و در اين دوره زماني با اختلاط كامل فـراهم شـده توسـط هـوادههـاي مكانيكي يا ديفيوزري، محتويات راكتور يكنواخت نگه داشته مي شود.
حجم بزرگ حوض همراه با هواي زيـاد فاضلاب ورودي باعث ايجاد يك فرايند پايدار شده كه سيستم در اين شرايط بارگذاريهاي متنـاوب را تحمـل مي نمايد. يكي ديگر از معايب سيستم لجن فعال متعارف توليد مقدار قابل توجهي لجن مازاد است كه قبل از دفع ،نياز به تصفيه بيشتري دارد.
بعضي از تحقيقات قبلي توصيه نمودهاند كه از لجن مـازاد توليـدي بعنـوان منبع پروتئين استفاده شود، اما نگراني در مورد امكان انتقال بيماريهاي عجيب و غريب حيـواني بـه انسـانها، باعث عدم پذيرش آن توسط اتحاديه اروپا شد. استفاده از لجن فعال هوادهي ممتد يـا لاگـونهـاي هـوادهي بدليل قرار داشتن سيستم در فاز خودخوري، توليد لجن بيولوژيكي را به حداقل ميرساند.
افزايش ابعاد تصفيه خانه و هوادهي اضافي براي انجام فرايند تثبيت لجن در اين سيستمها با عـث افـزايش هزينـه هـاي سـرمايه گذاري و بهره برداري ميگردد كه بايستي مد نظر متوليان قرار گيرد.
با توجه بـه اينكـه فاضـلاب كشـتارگاه حاوي ازت بالايي است، و با توجه به اينكه براي تخليه مستقيم پساب بـه محـيط زيسـت حـذف آمونيـاك از الزامات زيست محيطي و قانوني است، لذا حذف مواد مغذي قبل از تخليه به محـيط زيسـت ضـروري اسـت. بنابراين عجيب نيست كـه در طراحيهـاي مـدرن سيسـتم لجـن فعـال هـوادهي گسـترده بـه دليـل انجـام نيتريفيكاسيون مطمئن و توليد لجن كمتر بيشتر مورد توجه طراحان قرار مي گيرد.
در طراحي كار آمد تلاش بر اين است تا اكسيژن باند شده در نيترات را از طريق فرايند دنيتريفيكاسيون مورد استفاده قرار داده و بدين ترتيب ضمن كاهش هزينههاي تصفيه، غلظت نيترات را در پساب توليدي به حداقل برساند.
در سالهاي اخير توجه زيادي نسبت به استفاده از راكتورهاي ناپيوسته متوالي (SBR) در تصـفيه فاضـلاب صنايع غذايي شده است. زيرا اين سيستمها حداقل زمان ماند را تضمين نموده و پساب با كيفيت عالي توليد مي كنند. يك فرايند ناپيوسته همچنين در مقابل افزايش بارگذاري آلي و هيدروليكي كه ناشي از تغيير شيفت كاري صنايع ايجاد ميشود مقاوم بوده و تغييرات كيفـي زيـادي در پسـاب ايجـاد نمي گـردد.
از محاسـن آن ميتوان به جريان پيستوني ايده آل كه نرخ واكنشها را به حداكثر مي رساند، ته نشيني ايدهآل و متعادل سازي ذاتي جريان اشاره نمود.
تخليه پساب با استفاده از خروجيهاي شناور و يا نصب سرريزهاي قابل ننظيم انجـام مي شود. معمولاً در اين سيستمها از هوادههاي شناور استفاده مي شود. همچنين يك واحد انوكسيك براي رفع كدورت پساب خروجي و فراهم نمودن شرايط ايدهآل براي انجام دنيتريفيكاسيون تعبيه مي شـود. گروهـي از محققين از سيستم لجن فعال SBRدر مقياس پايلوت براي تصفيه فاضلاب كشتارگاه گـاو اسـتفاده كردنـد.
سيستم با دوره كاري ۲۴ ساعته مورد بهره برداري قرار گرفت. نتايج نشان داد كـه رانـدمان حـذف CODبـا مقدار اوليه mg/L 3512 برابر با ۸/۹۷٪ بود. يك مطالعه موردي نشان داد كه استفاده از SBRهمراه با يـك لاگون بي هوازي ضمن كاهش بار آلي باعث حذف مواد مغذي از فاضلاب مي گـردد.
جريـان اصـلي فاضـلاب كشتارگاه كه شامل خون، چربي و پروتئين بود وارد يك حوضچه ته نشيني مـيشـد كـه جامـدات قابـل تـه نشيني و چربيها از آن جدا مي شد.
سپس جريان به دو قسمت برابر تقسيم مي شد. يك قسمت به لاگون بـي هوازي كه پساب زلال حاصل از حوض ته نشيني فضولات حيواني را نيز دريافت مي كرد، وارد مي شـد. نيمـه ديگر جريان به SBRوارد ميشد. پساب خروجي از لاگون بي هوازي نيز به SBRوارد ميشد. متوسط نسبت BOD به ازت كل ورودي به SBRبرابر ۳:۱بود كه كربن كافي براي انجام نيتريفيكاسيون و دنيتريفيكاسيون را فراهم مي كرد.
راكتور SBRداراي يك سيكل بود كه مرحله پر شدن آن ۱۱ساعت طول مي كشيد. این زمان با توجه به طول زمان کشتار و نظافت کشتارگاه تنظیم شده بود. سیکل هوادهی آن ۱۲ ساعت، سیکل ته نشینی ۱ساعت و تخلیه آن بدورن لاگون ذخیره سازی۳ ساعت بود.
کل حجم تصفیه خانه m3 1250 و کل جریان فاضلاب ورودی روزانه به تصفیه خانه m3 250 بود. مقدار BOD، کل ازت و کل فسفر به ترتیب mg/L 800-600 ۲۰۰ و mg/L 40 بود خروجی نهایی این تصفیه خانه دارای خصوصیات کیفی: mg/L 2=N-NH3، ۱۰= N-NO3، mg/L 20= TP، mg/L 20= BOD و mg/L 20= TSS بود. بعلاوه کل لجن فعال اضافی حاصل از SBR به لاگون بی هوازی برگشت داده می شد.
در طراحي و استفاده از فرايند لجن فعال به چند جنبه بايستي توجه كرد كه مواردي از آنها شـامل سـطح زمين موجود، سطح مهارت بهره برداران، وجود محل دفع لجن توليدي و توانايي مالي ميباشند.
اولين قدم در طراحي يك سيستم لجن فعال انتخاب ميزان بار گذاري است كه معمولاً بصورت ميزان سوبستراي ورودي به جرم لجن فعال (بر پايه وزن خشك) تعريف ميگردد. اين مقدار عموماً به نسبت غذا به ميكروارگانيسم (نسبت F:M) معروف است. اين نسبت بصورت KgBOD/kgMLSS.day بیان می گردد. در بهره برداريهـاي متعـارف محدوده اين نسبت بين ۶/۰-۲/۰ است و چنانچه مقادير بالاتر انتخاب و بكار گرفته شود فرايند تمايل به توليد لخته هاي پراكنده يا لجن غير لخته اي دارد.
مقادير پايين تر، بـدليل تـنفس خودخـوري بـه اكسـيژن ورودي بيشتري نياز دارند. سيستمهاي با نسبتهاي F:Mبالاتر از ۶/۰ گاهي اوقـات سيسـتمهاي بـا بـار بـالا ناميـده مي شوند، در حاليكه آنهايي كه F:M كمتر از ۲/۰ دارند به سيستمهاي هوادهي ممتد معروفند (جدول ۳-۱۱). سيستمهاي هوادهي گسترده عليرغم هزينه سرمايه گذاري و بهره برداري بالاتر معمولاً براي فاضلابهاي با دبي پايين انتخاب مي شوند. اين انتخاب بدليل پايداري، توليد لجن كمتر و نيتريفيكاسيون مطمئن در اين سيستم مي باشد.
بدليل رابطه استوكيومتري بين نسبت F:Mو متوسط زمان ماند سلولي)، (MCRTتصفيه خانه هاي با بارگذاري بالا، داراي MCRTكمتر از ۴روز هستند. در حاليكه كه سيستمهاي هوادهي ممتد داراي MCRT بالاتر از ۱۳روز خواهند بود.
بخاطر نرخ رشد پايين باكتريهاي نيترات ساز كه شديداً تحت تأثير درجه حـرارت هستند، اكسيداسيون آمونياك به نيترات (نيتريفيكاسيون) فقط در نسبتهاي F:M كمتر از ۱/۰ اتفاق خواهـد افتاد. همچنين بعضي اوقات چنانچه ميزان بار گذاري نيتروژن در محدوده KgM/kgMLSS.day 08/0-03/0 باشد نیتریفیکاسیون به خوبی انجام خواهد شد (۳۴).
تصفیه فاضلاب کشتارگاه و صنایع گوشت قسمت اول
تصفیه فاضلاب کشتارگاه و صنایع گوشت قسمت دوم
