(RBC)آشنایی با رآکتور بیولوژیکی گردان

 

مقدمه

 

حذف آلاینده های مختلف و درنتیجه کاهش مخاطرات زیست محیطی و حفظ بهداشت عمومی از اهداف اساسی تصفیه فاضلاب محسوب می شود. فاضلاب های حاصل از تصفیه اولیه معمولا به سیستم های تصفیه ثانویه نظیر راکتورهای بیولوژیکی چرخان وارد شده و مراحل تکمیلی تصفیه را می گذرانند. رآکتور بیولوژیکی چرخان یک فرآیند بیوفیلمی (Fixed Film) در تصفیه فاضلاب است که درآن مجموعه ای از دیسک های پلیمری بر روی یک محور با استفاده از یک موتور الکتریکی با دور پایین , دیسک ها را بصورت متناوب در هوا و فاضلاب به چرخش در می آورد و بدینوسیله هوادهی لازم انجام می گردد.

 

در مدت زمان چرخیدن , حدود 40 درصد از سطح پره ها در فاضلاب قرار می گیرد. میکرو ارگانیزم ها روی سطح دیسک ها رشد کرده و یک لایه (بیوفیلم) تشکیل داده و با اکسید کردن مواد آلی موجود در فاضلاب, انرژی لازم جهت رشد و تکثیر خود را تامین می کنند. اکسیژن محلول و مواد ارگانیک در فاضلاب منتشر می شوند تا غشا تشکیل شود سپس متابولیسم انجام می شود. ضخامت این غشا با توجه به نحوه جمع شدن میکروارگانیسم ها, دما و سایر متغیرهای سیستم  بین 75/0 تا 3 میلی متر متغیر است. میزان اضافی میکروبها بوسیله نیروهای برشی تولید شده هنگام چرخش دیسک ها در فاضلاب کنده شده و سپس در تانک ته نشینی نهایی ته نشین می شوند. سیستم (RBC) در دهۀ 70 میلادی به جهان معرفی و امروزه هزاران واحد آن راه اندازی شده است.

 

فرایند (RBC) بدون برگشت لجن,  بهره برداری می شود , زیرا غشای تشکیل شده به طور مداوم در حال رشد است. عدم نیاز به برگشت , بهره برداری آسان تری را میسر می کند. استفاده از اجزا و مؤلفه های راهبری ساده, مصرف انرژی را تا حد ممکن پایین می آورد و نیاز به تعمیر و نگهداری را کاهش می دهد. برای تجهیز و پوشاندن دستگاه ,  کاورهای فایبرگلاس پیشنهاد می شود. کاورها دستگاه را محصور کرده و از نور آفتاب و شرایط محیطی حفاظت می کنند, از جمع شدن و نفوذ آشغال و زباله جلوگیری می کنند , از رشد جلبک روی پره ها جلوگیری می کنند و کنترل دما را میسر می کنند. سیستم (RBC) در ساختار جدید و امروزی توانایی تصفیه فاضلاب با حجم های بالا را نیز دارد و برای حذف گازکربنیک, نیتروژن گیری , نیتروژن دهی و ترکیب های متنوع نیز استفاده می شود.

 

بعد از ته نشینی اولیه , پساب طی فرایندی چند مرحله ای حرکت می کند و باکتریهای هوازی مواد آلی موجود در فاضلاب را جذب می کنند. قسمتی از مواد آلی جذب شده با اکسیژن ترکیب شده و به دی اکسید کربن و آب تبدیل می شوند و قسمتی دیگر با غشای تشکیل شده ترکیب می شود.مراحل اولیه با دریافت بالاترین غلظت و حجم مواد الی و گسترش میکروب ها شروع می شود و در مراحل بعدی غلظت مواد ارگانیک کاهش می یابد . غشای تشکیل شده از باکتری ها و مواد معلق همراه با فاضلاب تصفیه شده وارد مرحله آخرشده و در ته نشین ثانویه جاری می شود و مواد جامد آن جدا می شود. فاضلاب تصفیه شده برای کلرزنی یا تصفیه بیشتر منتقل می شود.

کاربرد این تکنولوژی جدید, بطور محسوسی مسائل اقتصادی تصفیه و کنترل آلودگی را بهبود بخشیده و افزایش قیمت زمین و کارگر, استفاده از این سیستم را در مقایسه با روشهای دیگر ارجح می سازد. اکسیژن به منظور انجام فعالیت هوازی در فیلم بیولوژیکی مورد نیاز بوده و هوادهی توسط چرخش دیسک ها در سرعت های پایین تامین گشته و در نتیجه هزینه تامین انرژی بسیار پایین است.

 

مقایسه سیستم RBC با سیستم لجن فعال

 

هر دو فرآیند لجن فعال و RBC تصفیه را در حد بالایی انجام می دهند , تفاوت عمده در این است که بالای 95 درصد از ذرات معلق و مواد ارگانیک در سیستم RBC توانایی افزوده شدن به پره ها و تشکیل غشا را دارند و این تفاوت عمده , تفاوت های دیگری به شرح ذیل در بر می گیرد.

·   پایداری سیستم : فرآیند لجن فعال به مجموعه ای از مواد جامد موثر نیاز دارد و این مساویست با بازیافت مواد زنده برای رسیدن به بهره برداری رضایت بخش . جریان های هیدرولیکی و شوک های بار آلی باعث اختلالات طولانی مدت می شوند. سیستم RBC نیاز به بازیافت ندارد و به دلیل اینکه غشای میکروارگانسیم ها به پره ها می چسبد , تحت تاثیر شوک ها قرار نمی گیرد.

·   نیروی انسانی : راهبری نسبتا آسان در سیستم RBC در مقایسه با فرآیند لجن فعال , نیاز به نیرو متخصص را کاهش می دهد و تقریبا به نصف می رساند.

·   انعطاف پذیری : مدت زمان کم جریان در فرآیند لجن فعال دردسرساز است. همچنین به دلیل اندازه بزرگ تجهیزات, گستردگی و مشکلات بسط و ارتقا پرهزینه و مشکل ساز هستند. از سوی دیگر امکانات سیستم RBC معمولا بدون کنترل های زیاد , تصفیه فاضلاب را به نتایج عالی هدایت می کند. به همین دلیل یک ساختار مدولار است که نیاز به حفاری کمی دارد.همچنین ارتقا و توسعه این سیستم نسبتا آسان است.

·   تعمیر و نگهداری و مصرف انرژی : این دو آیتم در قیاس با فرآیند لجن فعال , موثرترین خصوصیات سیستم RBC هستند. مصرف انرژی در RBC  بسیار کمتر از فرآیند لجن فعال است.

·   سهولت تصفیه: سیستم RBC می تواند تنها با قراردهی یک تانک و بدون برگشت لجن در هر درجه از تصفیه موفق باشد . سیستم لجن فعال معمولا برای رسیدن به این حد از تصفیه به امکانات و جزئیات بیشتری نیاز دارد.

·   ویژگی های لجن : لجن تولید شده به وسیلۀ سیستم RBC به خوبی ته نشین می شود و قابل جمع آوری است. لجن های فعال تمایل به ماندگاری دارند که مشکل ساز است , همچنین جهت برگشت لجن به مخازن بزرگتری برای متراکم شدن و فشردگی نیاز دارند.

 

مزایای سیستم :

 

·       فرآیند (RBC) سازگار با محیط

·       بهره برداری پایدار و بی نیاز از نظارت مکرر و مداوم

·       کاهش هزینه در مقایسه با سایر سیستم ها

·       صرفه جویی در زمان

·       کاهش مصرف انرژی

·       راهبری آسان و عدم نیاز به نیروی متخصص بیشتر

·       بهره برداری آسان, بدون برگشت لجن

·        نیاز کمتر به تست های آزمایشگاهی جهت کنترل سیستم

·       انعطاف در بسط و توسعه

·       اشغال فضای کمتر

·       راندمان بالای تصفیه

 

سیستم همچنین با برنامه های کاربردی که نیاز به حذف فسفر دارند به خوبی سازگار است.

برنامه های کاربردی معمول :

 

·       تصفیه فاضلاب شهری

·       تصفیه فاضلاب بهداشتی ( مجتمع های مسکونی)

·       تصفیه فاضلاب پالایشگاهی و پتروشیمی

·       تصفیه فاضلاب کارخانجات صنعتی

ملاحظات طراحی برای سیستم (RBC)  به موجب آزمایشات گسترده و تجربیات سالها فعالیت و بهره برداری تعیین می شود. همچنان تعدادی از فاکتورها در حین پروسه طراحی نیاز به بررسی بیشتری دارند مانند سرعت چرخش پره ها , ظرفیت تانک , زمان ماند و ...

 

فاکتورهای طراحی اولیه شامل موارد زیر می شوند :

 

·   از آنجایی که در سیستم RBC بازگشت لجن وجود ندارد و ذرات جامد در یک دوره زمانی کوتاهی (حدود یک تا دو ساعت) در راکتور RBC باقی می مانند , تقاضای اکسیژن ذرات بسیار کم است. در نتیجه BOD محلول یک پارامتر کنترل کننده در طراحی می باشد. مکانیزم کلی و اصلی تصفیه در سیستم RBC, انتشار اکسیژن محلول در غشای میکروارگانیسم ها و محل متابولیسم آنهاست.

·   شوک های بار هیدورلیکی : بیشتر فاضلاب های خانگی و تعدادی از فاضلاب های صنعتی می توانند به آسانی به روش RBC تصفیه شوند. برای بیشتر کاربردها پیشبرد هدف اصلی با روند اصولی طراحی همراه است , همچنین برای رسیدن به راندمان بالا و کیفیت تصفیه , انتخاب تجهیزات ضروری و کاربردی تعیین کننده است.

·   شوک های بار آلی : سیستم هایی که به شکل موثر و اصولی طراحی و نصب شده باشند علاوه بر اینکه در مقابل شوک های بار آلی مقاوم هستند  , فاضلاب های صنعتی و عفونی را نیز با قدرت بالا تصفیه می کنند.