میکروبیولوژی تصفیه آب و فاضلاب
میکروبیولوژی تصفیه آب و فاضلاب
فهرست:
- مقدمه بر تصفیه فاضلاب
- BOD
- CBOD
- NBOD یا NOD
- COD
- TOC
- فرایند لجن فعال
- جامدات معلق مایع مخلوط (Miss)
- جامدات معلق فرار مایع مخلوط (MLVSS)
- سن لجن یا زماند ماند سلولی
- برخی از اصلاحیه های فرایند لجن فعال متعارف
- بیولوژی لجن فعال
- حذف نوترینت (N و P) توسط فرایند لجن فعال
- حذف نیتروژن، فسفر
- فرایندهای جریان اصلی و جانبی
- راه حل های پیشنهادی برای کنترل پدیده بالکینگ
- بیولوژی برگه های تثبیت فاضلاب
- بیولوژی صافی چکنده
- تماس دهنده های بیولوژیکی دوار (RBC)
- و …
مقدمه ای بر تصفیه فاضلاب
آلاینده های اصلی موجود در فاضلاب شامل ترکیبات الی قابل تجزیه بیولوژیکی، آلاینده های مقدم، پاتوژنهای میکروبی و انگل، فلزات سمی، نوترینت ها (N و P)، آلاینده های آلی مقاوم به تجزیه بیولوژیکی، ترکیبات غیرآلی محلول و جامدات می باشند.
مهمترین اهداف تصفیه فاضلاب عبارتند از :
- کاهش محتوای آلی فاضلاب (به عنوان مثال کاهش BOD)
- حذف / کاهش ترکیبات آلی جزئی مقاوم در برابر تجزیه بیولوژیکی یا انواع سمی و سرطانزا
- حذف / کاهش فلزات سمی
- حذف / کاهش نوترینت ها (ازت و فسفر) به منظور کاهش آلودگی منابع آب پذیرنده فاضلاب ها (منابع سطحی یا زیرزمینی)
- حذف یا غیرفعال سازی میکروارگانیسم های پاتوژن و انگل ها
فاضلاب خانگی ترکیبی از فضولات انسانی و حیوانی (مدفوع و ادرار) و آب خاکستری رنگ حاصل از شستشو، استحمام و پخت و پز می باشد. عموما هر فردی روزانه ۱۰۰ – ۵۰۰ گرم مدفوع براساس وزن مرطوب و ۱/۳-۱ ليتر ادرار دفع می کند. فاضلاب خانگی بطور عمده از پروتئین ها (۶۰-۴۰٪)، کربونیدرات ها (۵۰-۲۵٪)، چربی ها و روغن ها (۱۰٪)، اوره مشتق شده از ادرار و شمار زیادی از ترکیبات آلی جزئی که شامل آفت کش، سورفاکتانت ها، فنل ها و آلاینده های مقدم است، تشکیل می شود. از جمله ترکیبات دیگر می توان به غیر فلزات (Se , As)، فلزات (Hg,Pb ,cd)، ترکیبات بنزن (بنزن و اتیل بنزن) و ترکیبات کلرینه (نظیر کلروبنزن، تتراکلرواتان، تری کلرواتان) اشاره کرد.
ترکیب فاضلاب خانگی
در فاضلاب خانگی، مواد آلی بصورت کربن آلی محلول (Dissolved organic carbon -DOC) و کربن آلی معلق (Particulate organic carbon – POC) وجود دارند. POC نماینده تقریبا ۶۰% كربن الی بوده و مقداری از آن از طریق ته نشینی حذف می شود. در فرایندهای لایه ثابت ( DOC، (Fixed – Film مستقیما توسط لایه بیولوژیکی جذب می شود، در حالی که POC جذب سطحی سطح بیوفیلم شده و در ادامه توسط فعالیت بیولوژیکی هیدرولیز می شود.
سه آنالیز عمده که در تعیین غلظت مواد آلی فاضلاب مورد استفاده قرار می گیرد شامل COD ،BOD و TOC می باشد. ترکیبات آلی جزئی (Trace organic) از طریق روش هایی چون کروماتوگرافی گازی (GC) و اسپکترومتری جرمی (MS) تعیین می شوند.
BOD
عبارت از مقدار اکسیژن محلول مصرفی توسط میکروارگانیسم ها برای اکسیداسیون بیوشیمیایی مواد آلی (BOD کربنه یا CBOD) و مواد غیرآلی (BOD اتوتروفیک یا نیتروژنه) است. در صورتی که نمونه دارای BOD بیش از 8mg/l باشد، بایستی عمل رقیق سازی – انجام پذیرد.
در یک فاضلاب خانگی با شدت متوسط، ازت کل (TN) معادل 40mg/l (شامل 15mg/l الی 25mg/l آمونیاکی) فسفركل (TP) معادل 8mg/l و BOD و SS معادل 220mg/l می باشد.
CBOD
مقدار اکسیژن مصرفی توسط جمعیت مخلوط میکروارگانیسم های هتروتروفیک به منظور اکسیداسیون ترکیبات آلی در تاریکی در دمای 20C در طی یک دوره ۵ روزه می باشد.
ترکیبات آلی → Co2 + H2o + NH4 + جرم باکتری
بیومیس پروتوزونری → بیومیس باکتریایی + Co2
پروتوزوئرها و بازده تبدیل بیومس باکتریایی به بیومس پروتوزوئری برابر 0.78 mg پروتوزوئر به 1mg بیومس باکتریایی است. از فرمول زیر برای محاسبه مقدار BOD در زمانی که آب رقیق سازی بذردهی نمی شود استفاده می گردد:
NBOD یا NOD
باکتریهای اتوتروف نظیر نیتریفایرها نیز قادر به اکسیداسیون NH (نیازمند مصرف اکسیژن برای این عمل) برای تبدیل به NG هستند. نیاز اکسیژن توسط نیتریفایرها، BOD اتوتروفیک یا اکسیژن مورد نیاز نیتروژنه (ازته) نامیده می شود.
اکسیژن نیتروژنه تئوریکی مورد نیاز برابر ۴/۵۷ گرم به ازاء هر گرم آمونیوم اکسید شده به نیترات می باشد. با این حال مقدار واقعی گاهی کمتر از این مقدار است، زیرا مقداری از نیتروژن به سلول های باکتریایی الحاق می شود.
NOD = TKN × 4.57 یا
NOD= (N جذب شده – موجود N) × 4.33
TKN = ازت کجلدال کل (مجموع ازت آلی و آمونیاکی) در آنالیز BOD ترکیب، ۲- کلرو ۶- پیریدین (تری کلرومتيل) با غلظت 10mg/l به عنوان بازدارنده فعالیت نیتریفایرها مورد استفاده قرار می گیرد. میزان حذف BOD بین ۷۰٪ توسط فرآیند لجن فعال پربار تا ۹۵٪ توسط فرآیند لجن فعال هوادهی گسترده متغیر است.
COD
عبارتست از مقدار اکسیژن لازم برای اکسیداسیون کامل کربن آلی به H20 , Co2 و آمونیاک. COD از طریق اکسیداسیون با دی کرومات پتاسیم ( K.Cr20] در حضور اسید سولفوریک و سولفات نقره (در شرایط دمای جوش) اندازه گیری شده و بصورت mg/l گزارش می شود. چنانچه مقدار COD بسیار بالاتر از مقدار BOD باشد، نشان دهنده حضور مقادیر زیاد مواد آلی است که به راحتی توسط میکروارگانیسم ها تجزیه نمی شوند.
Total organic carbon) TOC)
کربن آلی کل به حالت اکسیداسیون مواد آلی بستگی ندارد. TOC از طریق اکسیداسیون مواد آلی با گرما و اکسیژن (چنانچه ترکیبات آلی فرار یعنی VOCs در نمونه وجود داشته باشند در مرحله هوادهی حذف می شود) یا اکسیدان های شیمیایی و به دنبال آن اندازه گیری Co2 آزاد شده با آنالایزر مادون قرمز، اندازه گیری می شود.
مروری بر تصفیه فاضلاب
تصفیه مقدماتی (Preliminary treatment): هدف این عملیات حذف آت و آشغال ها و مواد ذرهای درشت بوده که ممکن است سبب گرفتگی برخی دستگاه ها (نظیر پمپ ها) و غیره شوند.
تصفیه اولیه (Primary treatment): عبارتست از تصفیه از طریق فرآیندهای فیزیکی، نظیر آشغالگیری یا ته نشینی
تصفیه ثانویه (Secondary treatment): فرآیندهای واحد بیولوژیکی (لجن فعال، صافی چکنده، برکه های تثبیت) و شیمیایی (نظیر گندزدایی) مورد استفاده برای تصفیه فاضلاب را گویند. حذف نوترینت ها نیز عموما در طی تصفیه ثانویه فاضلاب بوقوع می پیوندد.
تصفیه مرحله سوم با پیشرفته (Tertiary or advanced treatment): واحدهای عملیاتی و فرآیندی که به منظور حذف بیشتر BOD، نوترینت ها، پاتوژن ها و پارازیت ها و گاهی اوقات ترکیبات سمی مورد استفاده قرار می گیرند.
فرایند لجن فعال: لجن فعال یک فرآیند رشد معلق است که اولین بار در کشور انگلستان توسعه پیدا کرد. این فرآیند الزاما شامل یک تصفیه هوازی است که مواد آلی را به NH4, H2o , CO2 و بیومس سلولی جدید اکسید می نمایند. سلول های میکروبی تشکیل فلوک هایی را می دهند که در تانک ته نشینی، ته نشین می شوند.
ادامه مطلب را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.
ورود یا ثبـــت نــــام + فعال کردن اکانت VIP
مزایای اشتراک ویژه : دسترسی به آرشیو هزاران مقالات تخصصی، درخواست مقالات فارسی و انگلیسی، مشاوره رایگان، تخفیف ویژه محصولات سایت و ...
حتما بخوانید:
⇐ سوالات تستی میکروبیولوژی آب و فاضلاب + پاسخ تشریحی
دیدگاه خود را ثبت کنید
تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟در گفتگو ها شرکت کنید.