مرجع تخصصی آب و فاضلاب

شاخص های دیداری لجن فعال (Visual Indicators of Activated Sludge)

لجن فعال (Activated Sludge) یک فرآیند بیولوژیکی در تصفیه فاضلاب است که در آن میکروارگانیسمها مواد آلی را تجزیه میکنند. بررسی شاخصهای بصری لجن به اپراتورها کمک میکند سلامت و عملکرد سیستم را ارزیابی کنند. در زیر مهمترین شاخص های بصری توضیح داده شده اند:

۱. رنگ لجن (Sludge Color)

• لجن سالم:

  • رنگ قهوهای شکلاتی (نشانه فعالیت باکتریهای هوازی و شرایط مناسب).

• لجن غیرطبیعی:

  • سیاه/تیره: نشانه شرایط بیهوازی (کمبود اکسیژن).

  • زرد/خاکستری: لجن جوان یا کمبار (Underloaded).

  • سبز: رشد جلبک (نور مستقیم خورشید یا حضور فسفر زیاد).

۲. ساختار فلک ها (Floc Structure)

• فلک های ایدهآل:

  • اندازه ۵۰۰–۱۰۰۰ میکرون، متراکم و با قابلیت تهنشینی سریع.

• مشکلات رایج:

  • فلک های ریز (Pin Floc): اندازه کمتر از ۱۰۰ میکرون؛ نشانه بار آلی کم یا شوک بارگذاری.

  • فلک های پراکنده (Disintegrated Flocs): تجزیه فلکها به دلیل سمیت یا pH نامناسب.

  • رشد رشته های بلند (Filamentous Bulking): حضور بیش از حد باکتریهای رشتهای (مثل Microthrix) که باعث کاهش ته نشینی و افزایش SVI میشود.

۳. کف (Foam) و اسکوم (Scum)

• کف سفید و کفآلود:

  • ناشی از حضور مواد شوینده یا سورفکتانت در فاضلاب.

• کف قهوهای ضخیم:

  • نشانه لجن پیر (Old Sludge) یا کمبود مواد مغذی (نیتروژن/فسفر).

• اسکوم (Scum):

  • تجمع چربی، روغن یا کف روی سطح؛ نیاز به حذف فیزیکی دارد.

۴. شفافیت آب زلال (Supernatant Clarity)

• شفافیت مطلوب: آب زلال پس از تهنشینی (کمتر از ۳۰ NTU).

• آب کدر:

  • حضور ذرات معلق (TSS بالا) به دلیل بار آلی بیش از حد، سمیت یا اختلال در ته نشینی.

۵. بو (Odor)

• بو طبیعی: بوی خاکی (ناشی از فعالیت باکتریهای هوازی).

• بوهای غیرطبیعی:

  • بوی تخم مرغ گندیده (H₂S): شرایط بیهوازی در سیستم.

  • بوی ترشیدگی: فساد لجن یا تجمع مواد آلی.

۶. آزمون ته نشینی (Settleability Test)

• شاخص حجم لجن (SVI – Sludge Volume Index):

  SVI=حجم لجن تهنشین شده پس از ۳۰ دقیقه (ml/L)غلظت MLSS (g/L)SVI=غلظت MLSS (g/L)حجم لجن تهنشین شده پس از ۳۰ دقیقه (ml/L)​

  • محدوده ایدهآل: ۵۰–۱۵۰ ml/g.

  • SVI بالا (>۱۵۰): لجن حجیم (Bulking) به دلیل رشد باکتریهای رشتهای.

  • SVI پایین (<۵۰): لجن فشرده (Dense Sludge) به دلیل بار آلی بالا یا کمبود اکسیژن.

۷. مشکلات رایج و راهکارها

شاخص بصری علت احتمالی راهکار

لجن سیاه + بوی H₂S کمبود اکسیژن افزایش هوادهی، بررسی پمپهای هوا

رشد رشتههای بلند کمبود مواد مغذی (N/P) افزودن اوره یا فسفات

کف قهوهای ضخیم لجن پیر افزایش نرخ تخلیه لجن مازاد (WAS)

آب زلال کدر بار آلی بیش از حدکاهش بارگذاری یا افزایش MLSS

۸. جمع بندی

بررسی شاخص های بصری لجن فعال، ابزاری ساده اما حیاتی برای پایش عملکرد سیستم است. این شاخصها باید همراه با آزمون های آزمایشگاهی (مانند MLSS، SVI و میکروسکوپی) برای تشخیص دقیقتر استفاده شوند. تنظیم پارامترهای عملیاتی (هوادهی، بارگذاری، تخلیه لجن) بر اساس این مشاهدات، سلامت سیستم را تضمین میکند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

تشریح فرآیند لجن فعال

۱. فرآیند لجن فعال (Activated Sludge Process)

فرآیند لجن فعال یک روش بیولوژیکی برای تصفیه فاضلاب است که در آن میکروارگانیسمها (بهویژه باکتریها) مواد آلی را در حضور اکسیژن تجزیه میکنند. این فرآیند شامل مراحل زیر است:

• تانک هوادهی (Aeration Tank): فاضلاب با لجن فعال (مخلوط میکروارگانیسمها) مخلوط و هوادهی میشود تا اکسیژن مورد نیاز برای تجزیه مواد آلی تأمین گردد.

• تانک تهنشینی (Clarifier): پس از هوادهی، مخلوط به تانک تهنشینی منتقل میشود تا زیستتوده (لجن) از پساب تصفیهشده جدا شود.

• بازچرخش لجن (Sludge Recycling): بخشی از لجن تهنشینشده به تانک هوادهی بازگردانده میشود تا غلظت میکروارگانیسمها حفظ شود.

• تخلیه لجن مازاد (Waste Activated Sludge): لجن اضافی از سیستم خارج میشود تا از انباشته شدن بیش از حد زیستتوده جلوگیری گردد.

۲. دلایل انتخاب فرآیند لجن فعال

• راندمان بالا: قابلیت حذف ۸۵–۹۵٪ BOD و مواد آلی.

• انعطافپذیری: امکان تطبیق با تغییرات بار آلی و هیدرولیکی.

• قابلیت ارتقا: امکان افزودن مراحل نیتراتزدایی و فسفرزدایی.

• فضای نسبتاً کم: در مقایسه با روشهای طبیعی مانند لاگونها.

• کیفیت پساب مطلوب: مناسب برای تخلیه به محیطهای حساس یا استفاده مجدد.

۳. محاسبات کلیدی برای طراحی سیستم

الف) محاسبه حجم تانک هوادهی

• زمان ماند هیدرولیکی (HRT):

  HRT=Q/V​

  • VV: حجم تانک (m³)، QQ: دبی فاضلاب (m³/day).

  • محدوده معمول: ۴–۸ ساعت برای تصفیه استاندارد.

• زمان ماند سلولی (SRT):

  SRT=(​X⋅V)/(Qw​⋅Xw)​

  • XX: غلظت MLSS (mg/L)، QwQw​: دبی تخلیه لجن (m³/day)، XwXw​: غلظت لجن مازاد (mg/L).

  • محدوده معمول: ۵–۱۵ روز برای سیستمهای متعارف.

ب) نیاز اکسیژن (Oxygen Demand)

• اکسیژن مورد نیاز برای اکسیداسیون مواد آلی:

  (0.68/(O2​=Q⋅(S0​−S)⋅((1−Y​

  • S0S0​: BOD ورودی (mg/L)، SS: BOD خروجی (mg/L)، YY: ضریب تولید لجن (۰.۴–۰.۶).

ج) تولید لجن مازاد (Sludge Production)

• مقدار لجن تولیدی:

  Px​=Y⋅Q⋅(S0​−S)+(kd​⋅X⋅V)

  • kdkd​: ضریب زوال میکروبی (معمولاً ۰.۰۵–۰.۱ day⁻¹).

۴. تخلیه و مدیریت لجن

الف) تخلیه لجن مازاد (WAS)

• لجن مازاد از سیستم خارج و به واحدهای تثبیت (هاضم) منتقل میشود.

• محاسبه دبی تخلیه:

  Qw​=(X⋅V)/(SRT⋅Xw)​​

ب) هاضم بیهوازی (Anaerobic Digester)

• هدف: کاهش حجم لجن، تثبیت مواد آلی و تولید بیوگاز.

• محاسبات طراحی:

  • زمان ماند (HRT): ۱۵–۳۰ روز برای هضم مطلوب.

  • بارگذاری مواد آلی (OLR):

    OLR=(Qsludge​⋅VS)/Vdigester​​

    • VSVS: مواد آلی فرار در لجن (kg/m³).

  • تولید بیوگاز: ۰.۵–۰.۷ m³/kg VS تخریبشده.

ج) دفع نهایی لجن

• کمپوست: استفاده از لجن تثبیتشده به عنوان کود.

• دفن بهداشتی: برای لجنهای غیرقابل استفاده.

• سوزاندن: در مواردی که لجن آلوده به مواد خطرناک است.

۵. عوامل مؤثر در انتخاب فرآیند لجن فعال

• کیفیت فاضلاب: غلظت BOD، TSS و مواد سمی.

• فضای قابل دسترس: سیستمهای فشرده تر برای مناطق شهری.

• هزینه های عملیاتی: انرژی مورد نیاز برای هوادهی و مدیریت لجن.

• مقررات محیط زیستی: استانداردهای تخلیه پساب و دفع لجن.

۶. جمع بندی

فرآیند لجن فعال به دلیل راندمان بالا، انعطاف پذیری و قابلیت تطبیق با نیازهای مختلف، یکی از پرکاربردترین روش های تصفیه فاضلاب است. طراحی دقیق بر اساس پارامترهایی مانند SRT، F/M Ratio و نیاز اکسیژن انجام میشود. مدیریت لجن شامل تثبیت بیهوازی، کاهش حجم و دفع ایمن است. استفاده از هاضمها نه تنها حجم لجن را کاهش میدهد، بلکه امکان تولید انرژی از بیوگاز را فراهم میکند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مقاله بررسی پروفیل هیدرولیکی در تصفیه خانه فاضلاب شوشتر
نعیم بنی سعید - کارشناس شرکت مهندسین مشاور دز آب ، دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی محیط
محمود صابری - مشاور عالی شرکت مهندسین مشاور دز آب ، کارشناس ارشد مهندسی محیط زیست
فرامرز ترکیان - مشاور عالی شرکت مهندسین مشاور دز آب ، دکترای ارشد مهندسی محیط زیست
چکیده مقاله:
با توجه به روابط هیدرولیکی موجود مقدار افت ارتفاع مابین واحدهای مختلف تصفیه خانه فاضلاب شوشتر محاسبه و با در نظر گرفتن افت های حاصله پروفیل هیدرولیکی این تصفیه خانه ترسیم گردید. این تصفیه خانه با فرآیند لجن فعال از نوع هوادهی گسترده در مرحله اول و متعارف در مرحله دوم طراحی شده و قرار است در شهر شوشتر واقع در شمال استان خوزستان احداث شود. واحدهای اصلی این تصفیه خانه در مرحله اول ساخت شامل حوضچه ورودی ، واحد آشغالگیری ، واحد دانه گیری ، حوضچه های هوادهی ، حوضچه های ته نشینی ثانویه ، واحد کلر زنی و لاگونهای ذخیره لجن بوده و بصورت لجن فعال از نوع هوادهی گسترده مورد بهره برداری قرار می گیرد . در مرحله دوم حوضچه های ته نشینی اولیه ساخته شده و تصفیه خانه از هوادهی گسترده به نوع متعارف تبدیل می شود . در این مرحله واحدهای تصفیه لجن که شامل حوضچه های تغلیظ لجن واحد هضم بیهوازی لجن ، واحد فیلترهای فشاری ساخته شده و از لاگونها برای ذخیره لجن تثبیت شده استفاده خواهد شد. برای محاسبه مقدار افت مابین کلیه واحدهای تصفیه خانه از روابط موجود هیدرولیکی استفاده گردید. مجموع افت مابین کلیه واحدها با احتساب واحدهای مرحله دوم برابر با 4/84 متر در جریان متوسط و 4/74 متر در جریان حداکثر بوده است . افت های محاسبه شده مابین واحدهایی است که بصورت ثقلی تنها فاضلاب را انتقال می دهند . همچنین در این تصفیه خانه لجن بوسیله ایستگاههای پمپاژ در نظر گرفته شده به واحدهای تغلیظ لجن ، هاضم بیهوازی لجن و فیلترهای فشاری جهت آبگیری انتقال داده می شود.
کلیدواژه‌ها:
پروفیل هیدرولیکی ، تصفیه خانه فاضلاب ، فرآیند لجن فعال ، شوشتر

مرجع تخصصی آب و فاضلاب