دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
-1- مقدمه ، ضرورت تحقیق
نیاز انسان به محیط سالم امری انکارناپذیر است که بسادگی نمی توان از کنار آن گذشت ، چرا که متابولیسم بدن انسان در سایه محیط زیستی سالم راندمانی مطلوب از خود نشان میدهد و این مهم میسر نمی شود مگر اینکه در حفظ و نگهداری محیط زیست نهایت دقت و تلاش بکار گرفته شود در راستای اهمیت همین مسئله است که بحث تصفیه فاضلاب به میان می آید و دفت و تأمل در این امر کمک شایانی به سلامت محیط زیست می کند . از حدود یکصد سال پیش که رابطه ای بین اثر باکتریها و میکروبهای بیماریزا آشکار گشت انسان بفکر پاکسازی آبهای آلودهخ افتاد ، بعبارت دیگر فن تصفیه آب و فاضلاب در روند امروزی خود بیشتر در اثر پیشرفت علم زیست شناسی و پزشکی بوجود آمده است (1)
پرداختن و توجه به این فن از آنجا شروع گشت که بتدریج برای جلوگیری از آلوده شدن منابع طبیعی آب و بویژه رودخانه ها ، ورود فاضلاب به این منابع ممنوع اعلام گردید .متأسفانه افزایش شهرنشینی و پیشرفتهای صنعتی نه تنها باعث بالا رفتن میزان مصرف آب گردیده بلکه میزان آلودگی آبها را نیز افزایش داده است مخصوصا" که با گذشت زمان بعلت کاربرد دهها محصول شیمیایی جدید در زندگی روزمره و ورود آنها به فاضلاب شهری و تخلیه فاضلاب به آبها و یا مصرف هزاران ترکیب جدید شیمیایی در صنایع و تخلیه آنها به جریانها از طریق پسابها موضوع آلودگی محیط زیست را پیچیده تر ساخته است .بنا به دلایل ذکر شده ، تصفیه فاضلاب امری کاملا" ضروری بنظر رسیده و این ضرورت انگیزه ای جهت ساختن تصفیه خانه های بزرگ و مدرن گردید .
اما ، بعلت اینکه تصفیه خانه های بزرگ نیاز به صرف هزینه فراوان دارد لذا بطور خود بخود ساخت آنها محدود میشود و بجای آنها تصفیه خانه های کوچکتر و محدودتری در نظر گرفته می شوند .
منظور از تصفیه خانه های کوچک ، تصفیه خانه هایی هستند که بنا به عللی که توضیح داده خواهد شد چند واحد از تأسیسات تصفیه خانه بزرگ در آن بکلی حذف و یا ساختمان آن در واحدهای دیگر ادغام شده اند . مهمترین عاملی که موجب کوچک شدن یک تصفیه خانه می شود ، عبارت از کم بودن جمعیتی است که فاضلاب آنها به تصفیه خانه می رسد . بعلاوه علل زیر نیز میتواند کوچک شدن طرح یک تصفیه خانه گردد (1) :
1- عدم نیاز به تصفیه کامل فاضلاب
2- علل اقتصادی .
3- نوع آلودگی فاضلاب .
"سپتیک تانگ" ساده ترین نوع تصفیه خانه تک واحدی است که تصفیه مکانیکی (ته نشینی ) و تصفیه زیستی بکمک باکتریهای بی هوازی بطور همزمان در آن انجام می گیرد .
سپتیک تانک می تواند حدود 30٪ آلودگی را کاهش دهد که این مقدار کم محسوب می شود و نیاز سازمان حفاظت محیط زیست را برطرف نمی سازد . (15)
اما بعلت اینکه در شهرهای مختلف بویژه شهرهایی که در آنها شبکه جمع آوری فاضلاب وجود ندارد ( شهرهایی استان مازندران ) ، سپتیک تانک کاربرد وسیعی داشته و فاضلاب تصفیه شده باید به زمین و یا آبهای سطحی و زیرسطحی منتقل گردد .
لذا این منابع در اثر تماس با فاضلاب دفع شده بشدت آلوده می شوند . این مسأله بویژه در تقاطیکه سطح آب زیرزمینی بالاست ( استان مازندران ) شدت بیشتری پیدا می کند .
البته دفع فاضلاب ناشی از سپتیک تانک به رودخانه ها ، زمینهای کشاورزی و غیره مشکلاتی از قبیل آلودگی آبها ، شیوع انواع بیماریهای واگیر و غیر واگیر ، نابودی محصولات کشاورزی و غیره را نیز بهمراه دارد .
وقوع این مشکلات ، نیاز به بهینه سازی سپتیک تانک را ضروری می سازد . جهت بهینه سازی سپتیک تانک از سیستمی به نام RBC "1" ( دیسکهای بیولوژیکی چرخان ) استفاده شده است که این سیستم را درون سپتیک تانک سنتی تعبیه می کنیم .
با استفاده از RBC درون سپتیک تانک عملا" فیلم بیولوژیکی Biofilm ) ( تشکیل و راندمان حذف BOD افزایش می یابد و پساب با کیفیت مقبولتری وارد محیط زیست می گردد .
فصل دوم :
ضرورت بهینه سازی سپتیک تانک
1-2- تعریف فاضلاب
فاضلاب مخلوط رقیقی از انواع آبهای زائد حاصل از فعالیت انسان است که این فعالیتها را می توان در امور شخصی ، صنعتی ، خدماتی و کشاورزی خلاصه کرد (15) .
در فاضلاب همواره مقدار آب ( 9/99٪ ) بوده و تنها (1/0٪ ) بقیه را سایر مواد تشکیل می دهند . فاضلاب تازه ، مایع کدر خاکستری رنگ است که بوی زننده ای ندارد .
این فاضلاب حاوی مواد مختلفی می باشد که با توجه به منشأ تولید فاضلاب ، نوع آنها فرق می کند . البته باید توجه داشت در هنگامیکه فاضلاب از صنایع رنگسازی و نساجی تولید می شود ، فاضلاب رنگی خواهد بود . فاضلاب از هر جائیکه تولید شده باشد ، با گذشت زمان اکسیژن محلول آن پایان یافته و بعد از گذشت مدت زمانی متعفن خواهد شد و رنگ آن در مورد فاضلاب خانگی و شهری بطور اخص به ساه تبدیل می شود و بوی بسیار زننده ای دارد که بوی ناشی از تولید هیدروژن سولفید بوده و رنگ سیاه آن بخاطر تشکیل ترکیب سولفید آهن می باشد . ( 2 )
2-2- مشخصات فاضلاب
برای طراحی و بهره وری از تأسیسات جمع آوری ، تصفیه و دفع فاضلاب و نیز به منظور جلوگیری از مشکلات زیست محیطی آگاهی از ماهیت فاضلابها ضروری است .
مشخصات فاضلاب را می توان در سه گروه عمده : مشخصات فیزیکی ، مشخصات شیمیایی و مشخصات بیولوژیکی دسته بندی کرد (18)
1-2-2- مشخصات فیزیکی
مهمترین مشخصه فیزیکی فاضلاب عبارت است از کل مواد جامد که شامل مواد شناور ، مواد قابل ته نشینی ، مواد کلوئیدی و مواد محلول می باشد . سایر مشخصات فیزیکی عبارتند از بو ، دما ، چگالی ، رنگ و کدورت .
2-2-2- مشخصات شیمیایی
ویژگی شیمیایی فاضلاب بسیار گسترده و پیچیده می باشد چون با توجه به ورود مواد معدنی و آلی و آلی گوناگون در هر روز به محیط زیست و اثرات تقریبا" ناشناخته آنها روی همدیگر تنها می توان مشخصات شیمیائی را در سه گروه عمده بررسی کرد .
1- مواد آلی 2- مواد غیرآلی 3- گازها
1- موادآلی
ترکیبات آلی معمولا" شامل کربن ، هیدروژن و اکسیژن و در بعضی موارد همراه با نیتروژن هستند . ممکن است عناصر مهم دیگری نظیر گوگرد ، فسفر و آهن نیز وجود داشته باشند . گروههای اصلی مواد آلی موجود در فاضلاب عبارتند از :
پروتئین (40 تا 60 درصد ) ، کربوهیدراتها (25 تا 50 درصد ) و ( چربی و روغن 10 درصد ) "15" اوره ترکیب آلی دیگری است که در تشکیل فاضلاب نقش دارد . از آنجایی که اوره به سرعت تجزیه میشود ، اوره تجزیه نشده در فاضلابهائیکه تازه نباشند به ندرت دیده میشود . فاضلاب علاوه بر پروتئین ، کربو هیدات ، چربی ، روغن و اوره حاوی مقادیر کمی از مولکولهای آلی سنتزی مختلف با ساختمانهای ساده تا بی نهایت پیچیده است .
از این مواد سنتزی می توان به پاک کننده ها ، ترکیبات آلی فرار و سموم کشاورزی اشاره کرد علاوه بر اینها تعداد اینگونه ترکیبات در نتیجه ساختن مولکولهای آلی جدید ، هر ساله افزایش میابد .
2- مواد غیر آلی ( معدنی )
مواد معدنی داخل فاضلاب دارای اهمیت زیادی بوده و در تثبیت کثرت کیفیت آن حائز اهمیت اند. غلظت مواد غیر آلی در اثر فرسایش زمین و در مسیر حرکت فاضلاب افزایش می یابد . به جز برخی از فاضلابهای صنعتی ، اکثر فاضلابها بندرت از مواد غیرآلی که در چرخه طبیعی آب به آنها اضافه می شود ، تصفیه می شوند .
از مواردیکه روی تصفیه فاضلاب مؤثر بوده و در گروه مواد غیرالی قرار میگیرند می توان به PH ، قلیائیت ، نیتروژن ، فسفر ، گوگرد ، ترکیبات غیرآلی سمی و فلزات سنگین اشاره کرد . "16" .
3- گازها
گازهائی که عموما" در فاضلابهای تصفیه نشده یافت میشود عبارتند از :
نیتروژن ، اکسیژن ، کربن دی اکسید ، هیدروژن سولفید ، آمونیاک و متان سه گاز اول از گازهای عمومی جو بوده و در همه آبهائی که در معرض هوا باشند دیده می شوند . هر سه گاز در اثر تجزیه مواد آلی موجود در فاضلاب بوجود می آیند . سایر گازهایی که در فاضلاب تصفیه نشده وجود ندارد ولی برای مقاصدی وارد فاضلاب می شود عبارتند از گاز کلر ، اوزن و اکسیدهای گوگرد و نیتروژن می باشد .
3-2-2- مشخصا بیولوژیکی
در ارتباط با مشخصات بیولوژیکی باید به ارگانیزمهای بیماریزا و روشهای شناسائی شاخص آشنا بود" 6 " .
میکروارگانیزمهای اصلی که عمل بخش بیولوژیکی را بعهده دارند عبارتند از باکتریها ، قارچها ، جلبکها ، تک یاختگان ، جانوران و ویروسها که از این میان باکتریها به خاطر تنوع و گستره عملشان نقش مهمتری را بر عهده دارند .
بطور کلی مشخصات فیزیکی ، شیمیایی و بیولوژیکی فاضلابها در جـدول ( 1-2 ) آورده شده است "18 و 15 "
همچنین بخاطر آشنایی با آلاینده های فاضلاب و دلیل اهمیت آنها در تصفیـه فاضلاب ، در جـدول (2-2 ) آلاینده های مهم فاضلاب و دلایل اهمیت حذف این آلاینده ها آورده شده است "16و 18 "
جدول (1-2 ) – مشخصه های فیزیکی ، شیمیایی و بیولوژیکی فاضلاب و منابع آنها .
3-2- انواع فاضلاب
فاضلاب بسته به شکل پیدایش و خواص آنها به سه گروه تقسیم می شود "9"
فاضلابهای خانگی ، فاضلابهای صنعتی و فاضلابهای سطحی . البته امروزه فاضلاب کشاورزی را نیز به دسته بندی بالا اضافه می کنند .
1-3-2- فاضلاب خانگی
فاضلاب خانگی از فاضلاب دستگاههای بهداشتی ، شیر دستشویی ، حمام ، ماشین لباس شویی و ظرفشویی و فاضلاب آشپزخانه و همچنین فاضلاب ناشی از شستشوی قسمت هاتی مختلف خانه ایجاد می گردد .
خواص فاضلابهای خانگی در سطح یک کشور تقریبا" یکسان است . فقط غلظت آن فرق میکند "1" .
علاوه بر فاضلاب خانگی ، فاضلاب ناشی از اماکن تجاری و خدماتی نیز به شبکه جمع آوری فاضلاب وارد شده و در نهایت فاضلاب شهری را تشکیل می دهند .
2-3-2- فاضلابهای صنعتی
فاضلابهای صنعتی بر خلاف فاضلابهای بهداشتی ( که از حالت پایداری غلظت مواد آلی و معدنی برخوردارند ) دارای اختلاف گسترده و زیادی هستند که بررسی و پژوهش جداگانه ای برای هر کدام از صنایع لازم خواهد بود .
مهمترین اختلاف فاضلابهای صنعتی با فاضلاب خانگی را می توان بصورت زیر بیان کرد :
الف – امکان وجود مواد و ترکیبات شیمیایی سمی در فاضلاب صنعتی بیشتر است .
ب – خاصیت خورندگی در فاضلاب صنعی بیشتر است .
ج – خاصیت قلیایی و اسیدی متفاوت و وسیعی در فاضلاب صنعتی دیده می شود .
د – امکان وجود موجودات زنده در فاضلاب صنعتی کمتر است .
بعضی از فاضلابهای صنعتی نظیر فاضلاب صنایع غذایی وجه اشتراک بیشتری با فاضلاب خانگی دارند . وجه مشترک فاضلاب صنعتی ناشی از کارخانجات مختلف تنها در فاضلاب خروجی از تأسیسات خنک کننده آنهاست "19" .
درفاضلاب ناشی از معادن ، کارخانجات فولاد سازی و کارخانجات شیمیایی بیشتر مواد خارجی را مواد معدنی تشکیل می دهند . در حالی که در کارخانجات صنایع غذایی و نشاسته سازی بیشتر مواد خارجی ، آلی هستند .
لذا مواد تشکیل دهنده فاضلابهای صنعتی چندین برابر بیشتر از محتویات فاضلاب خانگی است .
3-3-2- فاضلابهای سطحی
فاضلاب سطحی از بارندگی و ذوب برف و یخ در نقاط بلند بدست می آید "20 " .
این فاضلاب در اثر جریان روی سطح زمین و تماس با آشغال و مواد زائد روی زمین آنها را شسته و آلوده میگردد . بیشترین مواد خارجی را در این فاضلابها ، مواد معدنی مانند شن و ماسه تشکیل می دهند که در اثر شستشوی خیابانها ، وارد فاضلاب می شوند . پسمانده ذرات گیاهی و حیوانی و مواد نفتی ، قسمتهای دیگر مواد خارجی را تشکیل می دهند . شبکه های جمع آوری این فاضلابها می تواند بصورت در هم یا مجزا باشد . اگر شبکه به صورت مجزا باشد فاضلاب تنها شامل فاضلاب خانگی صنعتی و جریان ورودی خواهد بود و اگر از شبکه در هم برای جمع آوری استفاده گردد علاوه بر سه جزء برف ، آب باران نیز وارد فاضلاب می شود . در هر حالت اجزای فاضلاب بسته به شرایط محلی و فصلی نیز خواهد بود .
4-2- تصفیه فاضلاب
1-4-2- تاریخچه
بر خلاف فنون آبرسانی شهری و جمع آوری فاضلاب که تاریخچه ای نسبتا" طولانی و چند هزار ساله دارد "9" . پالایش و تصفیه فاضلاب بصورت امروزی دارای سنه تاریخی کوتاهی میباشد . از حدود یکصد سال پیش که رابطه بین اثر باکتریها و میکروبهای بیماری در واگیری و شیوع بیماریها آشکار گشت ، انسان بفکر پاکسازی آبهای آلوده افتاد . بعبارت دیگر ، تصفیه آب و فاضلاب با روند امروزی بیشتر در اثر پیشرفت علم زیست شناسی و پزشکی بوجود آمده است .
اعلام ممنوعیت دفع فاضلابها به رودخانه ها و منابع طبیعی آب ، ضرورت تصفیه را بوجود آورده است .
با گذشت زمان و توسعه شهرها و صنایع ، خطر آلودگی محیط زیست و در نتیجه نیاز به تصفیه فاضلاب با شدت بی سابقه ای افزایش یافته و با آن روشهای بسیاری برای تصفیه فاضلاب پیشنهاد و بکار گرفته شد . روشهای طبیعی تصفیه جزو قدیمی ترین روشهایی هستند که برای تصفیه فاضلاب بکار گرفته شده اند . بویژه استفاده از فاضلاب برای آبیاری در کشاورزی بعلت دارا بودن مواد آلی مورد نیاز گیاه از یکصد سال پیش تا کنون در کشورهای اروپایی متداول بوده است .
در ایالات متحده آمریکا بدلیل عدم وجود موانع قانونی در برابر دفع فاضلاب تصفیه نشده به داخل اقیانوسها و منابع پذیرنده آبی ( نسبت به اروپا ) و همچنین وجود زمینهای وسیع مناسب برای دفع تا اواخر قرن نوزدهم به تصفیه برای دفع فاضلاب چندان توجه نشد اما در اوایل قرن بیستم شرایط زیست محیطی ایجاب کرد ، فشار برای اعمال روشهای کارآمدتر در کنترل فاضلاب رشد فزاینده ای پیدا کند .
عدم امکان فراهم آوردن سطوح وسیع و کافی برای دفع زمینی فاضلاب تصفیه نشده بخصوص برای شهرهای بزرگ منجر به استفاده از روشهای مؤثرتری در تصفیه فاضلاب شد.
در ایران از زمانهای بسیار دور لجن بدست آمده از چاههای جذب بعنوان کود در کشاورزی استفاده می شد . ولی در تمام این روشها ، تکیه بر بازیافت کود حاصل از فاضلاب بوده است نه تصفیه آن "1" .
مهمترین عاملی که باعث رشد صنعت تصفیه فاضلاب شد بروز اپیدمیها و بیماریهای خطرناک توسط فاضلاب تصفیه نشده و تولید روزافزون فاضلاب بر اثر گسترش شهرنشینی و توسعه صنایع بوده است "19" .
2-4-2- ضرورت و اهداف تصفیه فاضلاب
قبل از اینکه فاضلاب را به آبهای پذیرنده دفع کنیم ، باید آنرا تصفیه کنیم تا اینکه به موارد زیر برسیم :
الف – کاهش گسترش بیماریهای عمومی بعلت وجود میکروارگانیزمهای بیماریزا در فاضلاب .
ب – جلوگیری از آلودگی آبهای سطحی و زیر زمینی "3 " .
این دو دلیل به یکدیگر وابسته بوده ، چرا که یک منبع آب آلوده می تواند بعنوان پتانسیل عفونت نیز باشد . هر چند که در حال حاضر و با آگاهی هر چه بیشتر می توان گفت که آلودگی شیمیایی و میکروبی محیط زیست برای خود طبیعت بیشتر نامطلوب بوده و بنابراین اندازه کاهش آلودگی باید بر اساس نقطه نظرات زیست محیطی استوار باشد .
تصفیه فاضلاب بصورت مصنوعی یکی از راهکارهای دستیابی به استانداردهای محیط های پذیرنده پساب دفع شونده می باشد . تصفیه فاضلاب ، جداکردن آلاینده های موجود در فاضلاب که بصورت جامد و مایع هستند می باشد . این کار امکارن دفع نهایی اجزاء تثبیت شده فاضلاب را بدون ایجاد اثر سوء در محیط فراهم می آورد . در تصفیه فاضلاب اهداف زیر مد نظر است :
الف – تأمین شرایط بهداشتی برای زندگی مردم
فاضلابهای شهری همیشه دارای میکروبهای گوناگونی می باشند که قسمتی از آنها میکروبهای بیماریزا هستند . ورود فاضلاب تصفیه نشده به محیط زیست و منابع طبیعی آب ، چه آنهائی که روی زمین قرار دارندت و چه آنهائی که زیر زمین قرار دارند موجب آلوده شدن این منابع به میکروبهای بیماریزا میگردد و در اثر تماس انسان با این منابع و یا مصرف آب آلوده خطر گسترش این بیماریها بین مردم بوجود می آید "19 " .
ب – پاکیزه نگهداشتن محیط زیست
وارد نمودن فاضلاب تصفیه نشده به محیط زیست موجب آلودگی این محیط شده که علاوه بر خطرهای مستقیمی که برای بهداشت مردم دارد ، نتایج دیگری از قبیل : ایجاد مناظر زشت ، بوهای ناخوشایند و سرانجام تولید حشرات را بهمراه دارد . این حشرات ، خود وسیله ای برای جابجا شدن میکروبهای بیماریزا و آلودخ سازی محیط زیست با این میکروبها می باشند " 19 " .
ج – بازیابی فاضلاب
با توجه به اینکه مقدار نمکهای معدنی محلول در فاضلاب بمراتب کمتر از آب دریاهای آزاد می باشد و فاضلاب جزء آبهای شیرین و آلوده بحساب می آید استفاده دوباره از فاضلاب تصفیه شده بجـای آب شیرین جهت آبیاری کشاورزی بمراتب ارزانتر خواهـد بود "15" .
3-4-2- روشهای تصفیه فاضلاب
برای تصفیه فاضلاب روشهای متعددی وجود دارد این روشها شامل تصفیه فیزیکی ، تصفیه شیمیایی و تصفیه بیولوژیکی می باشد . تصفیه فیزیکی شامل واحدهای دانه گیر و ته نشینی اولیه می باشد که مهمترین هدف آن حذف مواد قابل ته نشینی تحت تأثیر نیروی ثقل میباشد . در تصفیه شیمیایی ، استفاده از مواد شیمیایی در حذف آلاینده ها مورد نظر است که به دلیل ایجاد لجن زیاد و گران بودن ، تا حد امکان از این روش استفاده نکرده و از سایر روشها بجای آن بهره میگیریم .
تصفیه بیولوژیکی که مهمترین و پرکاربردترین روش تصفیه فاضلاب می باشد را می توان در دو گروه
کلی : 1- سیستمهای رشد معلق 2- سیستمهای رشد چسبیده تقسیم بندی نمود "19" .
1- سیستمهای رشد معلق ( Suspended growth process)
مواد آلی داخل فاضلاب بصورت محلول یا معلق هستند که وظیفه تجزیه و هضم آنها بر عهده میکروارگانیزمها می باشد .
چنانچه شرایطی فراهم آید که میکروارگانیزمها در داخل فاضلاب معلق باشند به اصطلاح در فاز مایع با هم برخورد داده شوند و در عین حال تصفیه فاضلاب نیز انجام گیرد . به این فرآیند رشد معلق گفته می شود . چون کلیه میکروارگانیزمها به رشد و تکثیر در محیطی می پردازند که همواره در آن معلق می باشند . از فرآیندهای اصلی تصفیه بیولوژیکی رشد معلق می توان به :
1- فرآیند لجن فعال .
2- حوضچه های هوادهی
3- راکتور ناپیوسته متوالی
4- هضم هوازی لجن
اشاره کرد . از میان این روشها ، لجن فعال فرایندی است که بیش از همه در تصفیه فاضلاب مورد استفاده قرار میگیرد که مختصرا" بررسی می شود "6 " .
روشهای تصفیه عموما" به دو دسته هوازی و بیهوازی تقسیم می شوند که روشهای تصفیه رشد معلق عموما" هوازی هستند . در سیستمهای بی هوازی گاز متان تولید می شود که منبع انرژی با ارزشی است . در سیستم بی هوازی لجن کمتری تولید می شود . هزینه های تأمین انرژی هوادهی در روش هوازی بیشتر از هزینه تأمین بی هوازی است . سرعت رشد میکروارگانیزمهای اختیاری در سیستم بی هوازی کمتر است "30 " . سیتمهای بیهوازی حساسیت بیشتری به دما و ph دارند .
فرآیندهای تصفیه هوازی عبارتند از :
1- لجن فعال .
2- فیلتر چکنده .
3- دیسکهای بیولوژیکی چرخان .
4- حوضچه های هوادهی .
5- هضم هوازی لجن .
6- راکتور ناپیوسته متوالی .
و غیره و فرآیندهای تصفیه بیهوازی عبارتند از :
1- سپتیک تانک .
2- فیلتر بیهوازی .
3- هضم بی هوازی لجن و غیره .
سیستمهای رشد چسبیده Attached growth processes) (
در سیستمهای کشت میکروبی چسبیده یا به عبارتی در فرآیندهای رشد چسبیده از راکتورهای بیولوژیکی استفاده می شود که در آنها فاضلاب با لایه های میکروبی متصل به سطوح در تماس است . میکروارگانیزمها در سطح ماده واسطه ای که Media) ( خوانده می شود جمع شده و با استفاده از مواد پروتئینی لزج ( آنزیمها ) به آن می چسبند این لایه جاندار که به آن بیوفیلم گفته می شود مکانی انباشته ااز میکروارگانیزمهاست که نقش تصفیه فاضلاب را بعهده دارد . در این فرآیندها حذف مواد آلی و همچنین فرآیند نیتریفیکاسیون Denitrification) ( قابل تحقق است (23 و 15 ) .
برجی که از ماده واسطه پر شده است بنام برج بیولوژیکی خوانده می شود و چنانچه بستر آن بصورت نامنظم پر شده باشد آن را فیلتر چکنده گویند . آنچه که در این فرآیند اتفاق می افتد بدین صورت است که فاضلاب از سطح بیوفیلم داخل راکتور عبور می رسند و بعلت وجود گرادیان غلظت در لایه به داخل آن نفوذ میکند . ذرات و کلوئیدهای معلق ممکن است در سطوح چسبیده باقی بمانند . اکسیژن لازم برای فرآیندهای هوازی رشد چسبیده از طریق اکسیژن فاضلاب ورودی و همچنین از طریق فضاهای خالی داخل داکتور تأمین می شود . رشد لایه بیوسم به یک جهت محدود میباشد و این جهت به طرف بیرون از سطح جامد است .
از مهمترین فرآیندهای رشد چسبیده میتوان به صافیهای چکنده با بار آلی کم و باز زیاد ، دیسکهای بیولوژیکی چرخان ) RBC ( و راکتورهای با بستر پر شده اشاره نمود .
فرآیند لجن فعال - ) Activated (
راکتورهای لجن توسط آردرن و لاکت در انگلستان ابداع شد "26 " .
چون در این فرآیند لجنی که ته نشین می شود حاوی میکروارگانیزمهای زنده است و این لجن را برای افزایش جرم زنده و تسریع واکنشها بر می گردانند آنرا لجن فعال می گویند .
فرآیند لجن یک سیستم تصفیه از نوع رشد معلق است که می توان آنرا در راکتورهای اختلاط کامل یا جریان پیستونی انجام داد .
با توجه به اینکه مطالعات زیادی در خصوص ترکیب روشهای تصفیه بطور مثال لجن فعال با فیلتر چکنده و یا سیستم های هوازی ، صورت گرفته اما کاربرد سیستم ترکیبی سپتیک تانک با دیسکهای بیولوژیکی چرخان در مطالعات و بخصوص در داخل کشور دیده نشده . لذا ضرورت تحقیق در این زمینه امری کاملا" اجتناب ناپذیر است .
در ادامه ابتدا به ضرورت وجود سپتیک تانک و معرفی آن و سپس نیاز به بهینه کردن سپتیک تانک توسط ترکیب با دیسکهای بیولوژیکی چرخان اشاره می شود .
5-2- شناسایی و دلایل ساخت تصفیه خانه های کوچک
هماهنگونه که مختصرا" در مقدمه ذکر گردید تأسیس پالایشگاههای بزرگ و مدرن فاضلاب تنها به دلایلی چند محدود می شود که این دلایل مفصلا" در ادامه بیان می گردد. بنابر این تصفیه خانه های کوچک مطرح می گردند . منظور از تصفیه خانه های کوچک ، تصفیه خانه هایی هستند که به عللی چند واحد از تأسیسات تصفیه خانه بزرگ یا بکلی حذف و یا ساختمان آن در واحدهای دیگر ادغام شده اند "1 " .
مهمترین عاملی که موجب کوچک شدن یک تصفیه خانه می شود ، عبارت از کم بودن جمعیتی است که فاضلاب آنها به تصفیه خانه می رسد . علاوه بر کمی جمعیت ممکن است علل دیگری نیز که در زیر نامبرده می شوند موجب کوچک شدن طرح تصفیه خانه گردند :
الف – عدم نیاز به تصفیه کامل فاضلاب
گاهی ممکن است بعلت وجود منابع طبیعی با ظرفیت تصفیه زیاد مانند رودخانه های بزرگ و یا دریا بتوان از ایجاد بعضی واحدهای تصفیه خانه خودداری و در هزینه سرمایه گذاری اولیه صرفه جویی نمود .
در این صورت فاضلاب را بصورت ناقص تصفیه کرده و بقیه عمل تصفیه را بعهده منابع طبیعی نامبرده می گذارند . البته در این حالت باید دقیقا" میزان آلودگی فاضلاب را داشته باشیم تا مبادا موجبات آلودگی محیط زیست را فراهم آوریم ، که اتفاقا" بحث اصلی مطرح شده در این تحقیق بر روی همین مسأله است .
ب – بعلت عدم امکان مالی و نیاز اجتناب ناپذیر به صرفه جویی از ساختن چند واحد تصفیه خانه صرفه جویی نموده و بدین ترتیب ساختمان تصفیه خانه را کوچکتر می سازند.
ج – نوع آلودگی فاضلاب
برای تصفیه فاضلابهای صنعتی ممکن است بعلت نوع آلودگی تنها نیاز به ایجاد چند واحد برای تصفیه خانه گردد و ساختمان آن کوچک طراحی شود .
امروزه با توجه به تعداد روزافزون شهرکهای مسکونی که در مجاورت شهرهای بزرگ ساخته می شوند ، مناطق ییلاقی که نمی توانند از شبکه فاضلاب شهری استفاده کننده روستاهایی که دفع فاضلاب آنها با مشکل مواجه است و بالاخره واحدهای مستقلی از قبیل بیمارستانها ، ارگانها و غیره ، مسأله تصفیه خانه های کوچک اهمیت زیادی پیدا کرده است . سبک تانک و ایمهاف تانک از انواع تصفیه خانه های کوچک هستند .
1-5-2- سپتیک تانک Septic tank ) ( .
تاریخچه- از حدود 100 سال پیش توسعه روش بی هوازی در اروپا شروع شد . در سال 1860 لوریس اچ مورزاس از تانکهای سپتیک ، که در آنها لجن ته نشین شده تحت هضم بی هوازی قرار میگیرد و عمل هضم و جدا سازی جامدات هر دو در یک نانک صورت می گیرد "1 " . در فرانسه استفاده کرد " 27 " .
دونالدکالرون در سال 1895 اولین کسی بود که به وجود متان پی برد و برای شهر اکستر انگلستان از تانک سپتیک استفاده نمود و از گاز متان حاصل شده برای روشنایی اطراف استفاده کرد "9 " .
در سالهای 1902 و 1912 آزمایشات مشابهی در آمریکا صورت گرفت . در سال 1904 دکتر کارل ایمهاف "1 " آلمانی ، از تانکی جهت تصفیه بی هوازی استفاده کرد که در آن عمل هضم و جداسازی جامدات در دو قسمت جداگانه انجام می گرفت . وی دستگاه تخمیر بیهوازی را بنام خویش ثبت نمود . که به مخزن ایمهاف معروف گردید و در سال 1904 در انگلستان محققی بنام تراویس "2 " ، تانکی مشابه تانک ایمهاف بکار برد . شمایی از ایمهاف نانک در شکل (3-2 ) آمده است .
2-5-2- تعریف سپتیک تانک
سپتیک تانک سـاده ترین نـوع تصفیـه خانه تـک واحـدی است که تصـفیه مکانیکی (ته نشینی) و تصفیه زیستی با کمک باکتریهای بیهوازی بطور همزمان در آن انجام می گیــرد "1 " .
سپتیک تانک مانند شکلهای صفحات بعد تشکیل شده است از تانک سرپوشیده ای که معمولا" با بتن آرمه و در ابعاد کوچک آن با مواد پلاستیکی مانند فایبرگلاس ساخته میشود .
فاضلاب پس از ورود به تانک و بعلت کاهش سرعت جریان آن ، قسمتی از مواد معلق خود را بصورت ته نشینی از دست می دهد و از سوی دیگر تانک بیرون می رود . درجه آلودگی فاضلابی که از سپتیک تانک بیرون می رود تقریبا" معادل درجه آلودگی فاضلاب بیرون آمده از استخرهای ته نشینی نخستین می باشد یعنی حدودا" 30 درصد کاهش آلودگی بهمراه دارد .
مواد ته نشینی شده بصورت لجن در کف تانک با کمک باکتریهای بیهوازی هضم می شود . بطوریکه تانک حداکثر 1 تا 2 بار در سال نیاز به خالی کردن پیدا می کند "1 " .
سپتیک تانک برای تصفیه فاضلاب یک ساختمان و یا مجتمعی از چند ساختمان مسکونی بکار می رود .
طول تانک مستطیل شکل را معمولا" دو تا چهار برابر عرض آن انتخاب می کنند و عمق مؤثر تانک حداقل باید 2/1 متر باشد . در تانکهای بزرگ عمق باید از نظر اقتصادی در حدود 2 تا 3 متر انتخاب گردد و بعلاوه فاصله سطح فاضلاب تا سقف تانک باید 30 تا 40 سانتیمتر انتخاب گردد "1 " .
برای بهتر زلال سازی فاضلاب معمولا" تانکها را مانند شکل (1-2 ) از دو قسمت و یا مانند شکل (2-2 ) از سه قسمت می سازند .
حجم قسمت اول را دو برابر قسمتهای بعدی انتخاب میکنند تا اینکه اولا" نوسانهای فاضلاب را تا حدودی جبران کند و ثانیا" مواد جامد بیشتری در آن ته نشین گردد .
ورود و خروج فاضلاب باید در نقطه ای زیر سطح تانک انجام گیرد که مواد شناور از تانک به بیرون نریزد و برای بیرون فرستادن گازهای تولید شده از عمل باکتریهای بیهوازی در سپتیک تانک لازم است لوله های تهویه ای به قطر حدود 10 سانتی متر پیش بینی گردد "15 " .
زمان ماندهیدرولیکی برای پساب در داخل تانک (ساعت 48-16 ) در نظر گرفته می شود بنابراین ابعاد تانک طبق این زمان ماند تعیین می گردند " 15 " .
کد اجرائی BS6297 برای پساب کم در سال 1983 بکار گرفته شده است "1 " .
فرمول زیر برای محاسبه ظرفیت کل سپتیک تانک جائیکه عمل لجن زدایی در فاصله کمتر از یک سال انجام می گیرد داده شده است :
وقتیکه جمعیت تحت پوشش 4 باشد ، ظرفیت تانک برابر است با
با استفاده از استاندارد ساخت سال 1985 مقدار مینیمم ظرفیت 2700 لیتر در نظر گرفته می شود " 10 " .
استاندارد آلمان ) DIN4261 ( حجم لازم در سپتیک تانک برای هر نفر 300 لیتر و حداقل حجم تانک را 3 متر مکعب پیشنهاد کرده است . حداقل حجم تانک در اطریش و سوئیس 5 متر مکعب می گیرند "1 " .
استاندارد انگلستان حجم تانک برای توقف یک شبانه روز میانگین فاضلاب در حالت بدون بارندگی بعلاوه 8/1 متر مکعب فضا برای جمع شدن لجن پیشنهاد می کند . همچنین حداقل حجم را 5/3 متر مکعب پیش بینی کرده است "1 " .
استاندارد هندستان حجم مفید تانک را حداقل 3/2 مترمکعب و بر مبنای 112 تا 252 لیتر برای هر نفر در نظر می گیرد و حجم لجن بدست آمده از تانک را 21٪ لیتر برای هر نفر در شبانه روز پیش بینی می کند "1 " .
لجن بدست آمده از سپتیک تانک از نظر وزنی 25 تا 30 درصد و از نظر حجمی 75 تا 80 درصد کمتر از لجنی است که از استخر ته نشینی نخستین بدست می آید "15 " .
نگهداری سپتیک تانکها :
برای اینکه سپتیک تانک با بازده بهتری کار کند باید به نکات زیر توجه شود :
1- هیچگونه ماده گندزدایی مانند کلر و غیره نباید به درون تانک ریخته شود چون موجب از بین رفتن باکتریهای تصفیه کننده فاضلاب می شود .
2- در فاصله زمانی لازم باید لجن جمع شده در کف تانک را بیرون آورد . لجناب را مب توان بصورت زهکشی و ثقلی خالی نمود و لجن را معمولا" با کمک پمپ بیرون می آورند .
3- هنگام خالی کردن تانک نبایستی تمام مواد لجنی را بیرون آورد ته مانده لجن در سپتیک ، کار دوباره آنرا بهبود می بخشد
شکل ( 4-2 ) نمونه ای از تسهیلات بکار گرفته شده در بیرون سپتیک تانک را نشان می دهد که این تسهیلات جهت محدود کردن تخلیه جامدات معلق بدرون سپتیک تانک ، بکار گرفته شده اند .
( b و a ) با فلهای داخلی جهت منحرف کردن مسیر حرکت گازها .
( c ) لوله ای که از تخلیه جامدات معلق به قسمت دوم سپتیک تانک ، مخالفت می کند .
3-5-2- علل کاربرد سپتیک تانک
پرداختن و توجه به سپتیک تانک از آنجا آغاز شد که بتدریج برای جلوگیری از آلوده شدن منابع طبیعی آب و بخصوص رودخانه ها و زمینهای کشاورزی ، ورود فاضلاب به این منابع
ممنوع اعلام شده . این جلوگیریها نیاز به تصفیه فاضلاب و تکامل روشهای آنرا ایجاب نمود "1 " .
با گذشت زمان و بویژه پس از جنگ جهانی دوم ، در نتیجه توسعه شهرها و صنایع ، خطر آلودگی محیط زیست و در نتیجه نیاز به تصفیه فاضلاب با شدت بی سابقه ای افزایش یافت و همزمان با آن روشهای بسیاری برای تصفیه فاضلاب پیشنهاد و بکار گرفته شد .
در تکامل فن تصفیه فاضلاب از نظر زمانی روشهای طبیعی تصفیه جزو قدیمی ترین روشهایی هستند که برای تصفیه بکار گرفته شده اند .
استفاده از فاضلاب برای آبیاری در کشاورزی بعلت خاصیت کودی آن از یکصد سال پیش تا کنون در کشورهای اروپایی متداول بوده است .
از دهها سال پیش تا کنون حوضچه های تثبیت و تصفیه فاضلاب در کشورهای اروپایی مورد استفاده قرار گرفته اند .
از دیرباز می دانستند که آبهای طبیعی قادرند مواد آلی و آلوده کننده ای را که از طریق تخلیه فاضلاب و پساب دریافت می کنند تحت تأثیر میکروارگانیزمها کنند و نتیجه این عمل مصرف اکسیژن محلول آبهاست .
یکی از مهمترین عوامل آلوده کننده آبها ، فاضلاب و پساب می باشد و بطوریکه تخمین زده اند هر متر مکعب فاضلاب تصفیه نشده می تواند 40 تا 60 متر مکعب آب را بشدت آلوده نماید "9 " .
بطوریکه اگر اکسیژن این آبها بسرعت جایگزین نگردد در هیچ مصرفی ، آب آلوده قابل استفاده نخواهد بود .
در سال 1982 در سواحل ژاپن بعلت تخلیه پساب کارخانه ای ، کلیه ماهیهای دریا تا مسافت دوری بعلت وجود سموم زیاد در پساب ، آلوده و مسموم شدند "9 " .
بطوریکه در عرض چند روز مجبور شدند این ماهیهای مسموم را بمنظور دور ساختن از دسترس مرم ، صید و از بین ببرند .
یا در سال 1960 بود که تخلیه پسابهایی که شدیدا" آلوده به فلزات سنگینی مثل روی – سرب و کادمیم بودند و مصرف آبهای آلوده در کشاورزی ژاپن باعث گردید که اولا" برنجایی که با این آبهای آلوده آبیاری شده اند شد باز ایستند "9 " .
ثانیا" افرادیکه از آب آلوده بعنوان منبع آب آشامیدنی استفاده کردند بنوعی ناراحتی استخوان که در اثر آن استخوانها نازک و شکسته میگردید دجار شدند . بعدها معلوم شد که هر دوی این عوارض بعلت سرب و کادمیم زیاد در آب آلوده بوده است "9 " .
با توجه به شواهدی که بیان گردید در ضرورت تصفیه صحیح فاضلابها ابهامی باقی نمی ماند و به تبع آن لزوم استفاده از سپتیک تانک مطرح می گردد که با طراحی و کاربرد صحیح می توانیم به اهداف زیر تا حدود زیادی نزدیک شویم .
1- تصفیه فاضلاب علاوه براینکه آلودگی های محیط را به میزان وسیعی کاهش می دهد ، فاضلابهای تصفیه شده را با اطمینان می توانیم در آبها یا زمین تخلیه کنیم .
2- فاضلاب تصفیه شده بطریقه بیولوژیکی براحتی می تواند مصارفی در کشاورزی و یا درصنعت بعنوان آب خنک کننده ) Cooling Water ( در مراکز تولید نیرو داشته باشد .
3- بقایای موادیکه انسان مصرف کرده و بصورت مواد دفعی داخل فاضلاب گردیده در روشهای تصفیه بصورت لجن فعال زائد بعد از عملیات هضم لجن ، بعنوان کود بسیار مناسب و مطمئن برای باروری زمینهای زراعتی قابل مصرف خواهد بود .
مطالب عنوان شده فوق در خصوص ضرورت تصفیه فاضلاب و به تبع آن ضرورت سپتیک تانک می باشد . اما پساب خروجی از سپتیک تانک باید با اطمینان کامل ( از لحاظ میزان آلودگی ) وارد محیط زیست گردد .
در گذشته به طرق مختلفی این کار انجام می گرفت که در اینجا به ذکر نمونه هایی از آنها بترتیب زمان استفاده ، پرداخته می شود .
1- پخش فاضلاب خروجی از سپتیک در خاک توسط جریان ثقلی متناوب ، شکل (5-2 ) و شکل (6-2 ) .
2- استفاده از فیلترهای شنی شکل (7-2 ) و ساختن بسترهای سنگی برای جذب فاضلاب به داخل زمین مانند شکلهای (8-2 ) و (9-2 ) .
3- استفاده از والت فیلتر در درون سپتیک تانک شکل (b-10-2 ) .
4- استفاده از فیلتر بیولوژیکی شکل (14-2 ) "15 " .
شکل (11-2 ) – سپتیک تانک بتنی دو خانه ای جدا از هم "15 " .
شکل (12-2 ) – سپتیک تانک دو خانه ای با سیستم جذب در زمین "15 " .
شکل (13-2 ) – سپتیک تانک یا تانک ته نشینی از جنس فایبر گلاس "15 " .
اما تمام این سیستمها بازدهی محدودی دارند و به نوعی نظر ما را از لحاظ اطمینان از آلوده نکردن محیط زیست ، جلب نکردند لذا همین مسأله انگیزه ای بود ، جهت تفکر بیشتر در زمینه بهینه سازی راندمان سپتیک تانک .
6
-2- تاریخچه توسعه سیستم RBS
در سال 1900 توسط "ویگاند " در آلمان جهت تصفیه پساب از این فرآیند استفاده شد . امتیاز آن بخاطر توصیف یک استوانه شامل تکه های چوب بود "15 " .
در سال 1926 ، ایمهاف و در سال 1934 بچ نیز این فرآیند را تحقیق کردند "15 " .
در سال 1930 Emscher filter جایگزین این فرآیند شد اما بعلت تراکم و مسدود شدن رسیدگی بیشتر نشد .
بطور مشابه آلن در سال 1929 یک اختراع بنام " چرخ بیولوژیکی " را توسط Maltby در آمریکا گزارش کرد که شامل یک سری چرخهای پره دار گردان بود "15 " .
فرآیند RBC در سال 1960 در کشور آلمان غربی نصب شده بود و سپس تکنولوژی آن به ایالات متحده معرفی شد "15 " .
این فرآیند از سال 1969 فقط در ایالات متحده امریکا بکار گرفته شد در ایالات متحده و کانادا 70 درصد سیستمهای RBC نصب شده فقط برای حذف BOD ترکیبات کربن دار بکار می رفتند ، 25 درصد بصورت ترکیبی از حذف BOD ترکیبات کربن دار و حذف نیتروژن ) Nitrification ( و 5 درصد برای nitritication ثانویه جریان خروجی"15".
بعلت خواص ساختمان RBC ، افت هد هیدرولیکی پائین و عمق کم ، سازگاری با شرایط جدیدی یا وجود تصفیه آسان ، کاربرد آن گسترش بیشتری پیدا کرد .
1-6-2- توصیف سیستم RBC
سیستم RBC شامل یک سری دیسکهای چرخان است که نیروی چرخشی توسط یک الکتروموتور با دور کم (15-1 ) دور در دقیقه ، به سیستم القاء می شود .
این دیسکهای چرخان که اصطلاحا" Media "1 " نیز نامیده میشوند بر روی یک محور نصب میشوند که این محور بصورت مستقیم یا غیر مستقیم به الکتروموتور ارتباط دارد . ارتباط غیرمستقیم الکتروموتور با محور در مواقعی برقرار میشود که دور الکتروموتور زیاد باشد و جهت کم کردن این دور ناچار به نصب چرخ دنده های مناسب یا تسمه میشویم .
حدودا" (60-40 ) در صد سطح Media درون فاضلاب قرار میگیرد و در اثر گردش آرام Media بر روی صفحات ، یک سیستم رشد چسبیده ) Attached growth ( پدید خواهد آمد که biofilm نامیده می شود و این فیلم تشکیل شده مواد مغذی را از درون فاضلاب و اکسیژن لازم را از روی سطح فاضلاب گرفته و به مصرف می رساند که ماحصل این اعمال ، تصفیه فاضلاب می باشد . بدیهی است که فیلم تشکیل شده بر روی Media از نوع هوازی است .
"1 " ) biomass ( اضافی بوسیله نیروی برشی که چرخش ایجاد می کند از فیلم جدا شده و به داخل مخلوط می ریزد که مخلوط نیز بصورت تعلیقی است .
یک سیستم کامل RBC شامل دو یا چند رشته موازی است که هر کدام از این رشته ها شامل چند مرحله می باشد .
مختصری درباره ) biofilm فیلم بیولوژیکی (
تأثیر الگوی جریان یک اجتماع میکروبی سیستمهای biofilm به آنالیز فرآیند بستگی دارد . سیستـمهای biofilm نـظیر RBC,trickling filter ، راکتـور سـوسپانسیـون ) ASR ( ، بسترهای مغشوش و غیره عمدتا" برای تصفیه پساب بکار گرفته می شوند بخاطر اینکه می توانند غلظت biomass زیادی را در راکتور نگهداشته باشند و همچنین کنترل biomass در آنها بسادگی صورت میگیرد "22" .
بطور طبیعی هم ، چنین biojelm هائی روی دیواره یا کف رودخانه های آلوده یافت می شوند "2 " . "22 " .
" هیکی و روبرت و غیره ،3، " توانستند نظرهای بسیاری را جلب کنند بخاطر اینکه شدت تغییر شکل مواد آلی در طرح آنها بسیار بالا و غیر منتظره بود .
فعالیت بیولوژیکی و ترکیب پساب بطور جرئی تعیین گشته و همچنین بار مراحل بعدی واحد تصفیه یا مقدار آب کاهش داده می شود . بنابراین کیفیت آب روی عملیات واحدها و طراحی آنها مؤثر است . مخصوصا" زمان ماند پساب در سیستم نیز می تواند بهمان اندئازه در واحدهای تصفیه مؤثر باشد .
کاهش مواد بیولوژیکی نیز یک اصل اساسی در ترتیب پساب جمع آوری شده ، واحدهای تصفیه و آب دریافتی می باشد . برای افزایش ظرفیت تخلیص سعی میشود که biomass اضافی در کانالهای زهکشی جمع آوری گردد "1 " .
از لحاظ آزمایشی تفاوت مابین biomass معلق پراکنده و biofilm الحاقی سبب تغییر فرآیند می شود ترکیب پساب تهیه شده از گلوکز و آمونیا بعنوان منبع نیتروژن در نظر گرفته شده است .
نسبت C:N:P "3 " برابر 14.7:4.3:1 ( وزنی ) میباشد "22 " .
biofilm روی یـک لایـه با جنس پروپیلن در تصفیه پساب خانـگی با یک فیلتـر چکنده ) Gouda,the Netherlands ( در یک دوره زمانی تقریبا" یک ماهه پرورش داده می شود "29 " .
جهت جلوگیری از رشد جلبکها (photoaulotropic ) ، لایه پلی پروپیلن در مقابل نور حفاظت می شود و بیوفیلم فقط در کناره انتهائی لایه پلی پروپیلن مصرف می شود . بعد از بیشتر از یک ماه ، قبل از اینکه آزمایشهای اصلی شروع شود ، biofilm به مدت سه هفته جهت عادت دادن به ترکیب پساب به آزمایشگاه آورده می شود .
تحقیقات قبلی توسط "2 " chudoba در باره اثرات الگوی جریان روی اجتماع میکروبی منظور شده بر حسب انعقاد توده لجن در فرآیندهای لجن فعال انجام شده بود "29 " .
نتیجه اینکه : 1)در راکتوربا رفتار plug و غلظت بالای سوبسترا میلی گرم/لیتر ورودی ، رشد باکتریها بصورت تشکیل لخته است در حالیکه درراکتوری با رفتار mixcd و غلظت پائین سوبسترا ، رشد باکتریها بصورت رشته ای است "1 " (انتخاب سینتیک )
2) نوع سوبسترای موجود در ورودی ، همچنین اثرات ترکیب اجتماع میکروبی ، بطور مثال مواد محلول :
نتیجه اینکه :
1) در راکتور با رفتار plug و غلظت بالای سوبسترا لیتر/ میلی‌گرم ورودی ، رشد باکتریها بصورت تشکیل لخته است در حالیکه در راکتوری با رفتار mixed و غلظت پایین سوبسترا، رشد باکتریها بصورت رشته‌ای است (انتخاب سینیتیک)
2) نوع سوبسترای موجود در ورودی ، همچنین اثرات ترکیب اجتماع میکروبی ، بطور مثال مواد محلول : رشد باکتریهایی رشته‌ای را تحریک میکنند. در حالیکه در سوبسترای حاوی ذرات ریز، لخته تشکیل میگردد .
مورگان روی تصفیه پساب بستنی توسط 4 راکتور Bioflim تحقیق کرد و به این نتیجه رسید که طراحی راکتور اساساً نمی‌تواند نتیجة زیست میکروبی باشد ] 29[ .
لازاروا یافت که برای حجم سلولهای زنده و ترکیب اجتماعی میکروبی biofilm شرایط هیدرودینامیکی دخیل است. اما فهمید که این موضوع هنوز محدودیتهای زیادی دارد .
سینیتیک ماکروسکپیک biofilm (فرایند ، راکتور یا ظاهر) توسط (1968 ...Atkionson) و (1978 Harrcmocs) بررسی شد ] 29[.
در مورد انتقال جرم بیرونی ( از تودة مایع تا سطح biofilm ) و درونی (داخل خود biofilm ) توسط تئوریهای کلاسیک مکانیک سیالات و مهندسی شیمی مطالعات موفقیت‌آمیزی انجام گرفت ] 29[.
از قانون اول نفوذ فیک در انتقال جرم روی biofilm یک مفهوم کلی استنتاج میشود ، که بصورت نفوذگرایی یا جریان در هم روی سطح زیر (بی‌قاعده) biofilm انجام میگیرد .
سهم تنفس هوازی کلی توسط biomass معلق که از فرسایش biofilm تولید میشود مشخص میگردد که بوسیلة (1993 Alaerts Cao,) تحقیق شد، که همین میتواند درجة اهمیت سهم biofilm را نشان دهد ] 29[.
شکلهای صفحة بعد ، اجتماع میکروبی را در سه راکتور BATCH و CSTR و کانال نشان میدهد.
a) رشد در راکتور Batch بصورت توده‌ای است.
b) رشد در راکتورهای CSTR و کانال بصورت رشته‌ای است.
2-6-2- مرحله بندی کردن واحدهای RBC.
شکل مرحلة سیستم RBC یک انتگرال جزئی از طرحی کل فرآیند است . مراحل بصورت یک سری سلولهای مستقل قسمت‌بندی میشوند.
مرحله بندی میتواند با استفاده از بافلها در یک تانک منفرد انجام شده یا بوسیلة جدا کننده‌هایی در داخل یک تانک انجام شود. مرحله‌ای کردن سبب ایجاد شرایطی میشود که ارگانیزمها در این تغییر شرایط می‌توانند رشد کنند.
درجة پیشرفت در هر مرحله قبل از هر چیز به غلظت مواد آلی در تودة مایع همان مرحله بستگی دارد. همچنانکه پساب به سیستم جریان پیدا میکند هر مرحله دارای یک ورودی با غلظت مواد دلی کمتر از مرحلة قبل میباشد. نمونه‌هایی از مراحل RBC مرتب شده در شکل (19-2) آمده است ] 28[.
در تصفیة ثانوی معمولاً سه مرحله یا بیشتر برای هر جریان در نظر گرفته میشود. مراحل اضافی برای ازت زدایی یا ترکیب جذف BOD و آمونیاک بکار می‌رود.
برای واحدهای کوچک ، محورهای گردان RBC بصورت موازی با مسیر جریان تنظیم شده و گروه دیسکها نیز توسط بافلها جدا میشوند. (a 19-2) .
در واحدهای بزرگتر و در یک سری از رشته‌های برآیند، محورها عمود بر مسیر جریان نصب میشوند. شکل (b 19-2).
برای استفاده از بار در واحدهای اولیه ، یک stey-feed شکل (c19-2) یا یک سیستم مخروطی (b19-2) ممکن است بکار گرفته شود.
در مطالعة خواص هیدرولیکی یک سیستم RBC سه پارامتر مهم همیشه مد نظر است ] 28[.
1- شدت جریان مایع فاضلاب.
2- سرعت چرخش دیسکها.
3- درجة تغریق.
با استفاده از پارامترهای فوق همواره میتوان راندمان سیستم RBC را هدایت کرد به این معنی که کاهش و یا افزایش هر کدام از این پارامترها تأثیر مستقیم روی بهره‌دهی سیستم دارد. مثلاً اگر درجة تعریق (submergence of Degree) دیسکها افزایش یابد سطح تماس با فاضلاب درون سیستم بیشتر میشود یعنی biofilm موجود بر روی دیسکها ، مواد مغذی ـ کربن ، نیتروژن ، فسفر و ... ) بی
