شاخص های دیداری لجن فعال
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.
تشریح فرآیند لجن فعال
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/VVV: 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−YS0S0: 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)/VdigesterVSVS: 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.
تصفیه هوای حاوی H2S در تصفیه خانه های فاضلاب به وسیله فرایند لجن فعال
غلامرضا موسوی - گروه مهندسی بهداشت محیط ، دانشکده بهداشت ، دانشگاه علوم پزشکی تهران
کاظم ندافی (شناسه پژوهشگر - Researcher ID: ۵۲۴۹)
گروه مهندسی بهداشت محیط ، دانشکده بهداشت ، دانشگاه علوم پزشکی تهران
علیرضا مصداقی نیا (شناسه پژوهشگر - Researcher ID: ۱۹۳۵)
گروه مهندسی بهداشت محیط ، دانشکده بهداشت ، دانشگاه علوم پزشکی تهران
چکیده مقاله:
انتشار H2S از تصفیه خانه ای فاضلاب یک مشکل بهداشتی جدی است ، بنابراین جمع آوری و تصفیه هوای حاوی این آلاینده ضروری است. در این تحقیق عملکرد یک سیستم لجن فعال مقیاس آزمایشگاهی در تصفیه هوای دارای H2S بررسی و اثرات غلظت های 50-5 PPMH2S بر حذف COD و قابلیت ته نشینی جرم سلولی مطالعه گردید.برای این کار ، بعد از خودهی جرم سلولی به H2S راکتور در HRT و MCRT به ترتیب 5 ساعت و 6 روز با جریان مداوم بهره برداری شد . نتایج نشان داد که راندمان حذف H2S و COD در دوره مطالعه به ترتیب بالای 93/5 و 94/5 درصد بوده است . به علاوه ، H2S تا غلظت 50PPM اثر نامطلوبی بر عملکرد راکتور در حذف COD نداشت. میزان بارگذاری تا (فرمول در متن اصلی مقاله) 7/5 که کمتر از حد سمیت است ، به خوبی کنترل گردید. تنها اثر نامطلوب مشاهده شده H2S بر عملکرد راکتور ، افزایش SVI و در نتیجه بالکینگ لجن در بار گذاری بالای (فرمول در متن اصلی مقاله) 4/5 بود. بطور کلی ، نتایج این تحقیق نشان داد که هوای حاوی H2S در غلظت های منتشره از تصفیه خانه های فاضلاب می تواند به طور مناسب به وسیله فرایند لجن فعال تصفیه شود.
کلیدواژهها:
تصفیه فاضلاب ، سولفید هیدروژن ، لجن فعال
کاربرد فرایند PACT در حذف مواد رنگزا از فاضلاب صنایع نساجی
سید حامد میرحسینی - کارشناس ارشد رشته مهندسی بهداشت محیط دانشگاه علوم پزشکی ایران
میترا غلامی - عضو هیئت علمی دانشکده بهداشت دانشگاه علوم پزشکی ایران
احمد عامری - عضو هیئت علمی دانشکده بهداشت دانشگاه علوم پزشکی ایران
زهره جوادی - عضو هیئت علمی دانشکده بهداشت دانشگاه علوم پزشکی ایران
چکیده مقاله:
فرایند ترکیبی پودر کربن فعال - لجن فعال PACT به عنوان فرایندی جهت تصفیه فاضلابهای صنعتی با بار آلی زیاد و وجود ترکیبات دیر تجزیه شونده و یا باز دارنده رشد میکروبی همچون رنگ مورد استفاده قرار می گیرد . در این پژوهش از یک سیستم مقیاس آزمایشگاهی فرایند PACT به حجم هوتدهی 40 لیتر و حجم ته نشینی 12 لیتر جهت تصفیه فاضلاب سنتتیک نساجچی بر پایه کربوکسی متیل سلولز (CMC ) به اضافه محلولی از رنگهای اسیدی C.I1550 و رنگ راکتیو Everzol Turquoise Blue G. استفاده شد. رنگهای مورد استفاده در این پژوهش کاربرد وسیعی در صنایع نساجی کشور دارند. قبل از شروع بهره برداری از سیستم PACT عمل تطبیق میکروبی با فاضلاب ساخته شده و رنگ در راکتوری جداگانه به حجم 5 لیتر تا رسیدن به شرایط پایدار انجام شد. در طول بهره برداری تاثیر غلظت تاثیر پودر کربن و پارامترهای زمان ماند هیدرولیکی و دما بر میزان ADMI خروجی و درصد حذف رنگ مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد که در شرایط ورود فاضلابی با غلظت رنگ ورودی برابر 100mg/l با غلظت های پودر کربن فعال 500 و 1000 و 1500 و 2000 و 2500 میلی گرم در لیتر واحد هوادهی ، درصد حذف رنگ به ترتیب برابر 87/01 و 91/24 و 98/18 و 98/83 و 96/8 می باشد . در این شرایط میزان ADMI خروجی در غلظت های مختلف پودر کربن فعال ب ترتیب بابر : 518/46 و 310/5 و 44/89 و 53/1 و 54/31 می باشد . این بررسی نشان داد که با افزایش زمان ماند هیدرو لیکی از 18 ساعت به 30 ساعت درصد حذف رنگ افزایش یافته و از 72/7 درصد به 98/83 درصد افزایش می یابد و همچنین میزان ADMI از 328/7 به 54/31 کاهش می یابد . همچنین با کاهش دما از 30 درجه سانتی گراد به 22 درجه درصد حذف رنگ از 98/8 به 96/06 کاهش یافته و میزان ADMI نمونه های خروجی از 54/3 به 61/3 افزایش می یابد. با توجه به نتایج بدست آمده غلظت بهینه پودر کربن فعال جهت حذف مواد رنگزا از فاضلاب صنایع نساجی با کارایی یالا و با صرفه ار نقطه نظر اقتصادی غلظت 1500mg/l می باشد . که در این غلظت حذف رنگ معادل 98% می باشد و همچنین زمان ماند هیدرولیکی و دمای بهینه جهت حذف رنگ بترتیب 30 ساعت و 30 درجه سانتی گراد به دست آمد ، که در این شرایط بازدهی حذف رنگ برابر 98/8% بود.
کلیدواژهها:
فاضلاب نساجی ، لجن فعال ، پودر کربن فعال ، درصد حذف رنگ ، ADMI
ارزیابی عملکرد مدل مونود در تصفیه بیولوژیکی فاضلاب
علیرضا نظری علوی - مربی پژوهشی مرکز تحقیقات آب و انرژی - دانشگاه صنعتی شریف
محمد میرزایی (شناسه پژوهشگر - Researcher ID: ۵۹۰۴)
مربی پژوهشی مرکز تحقیقات آب و انرژی - دانشگاه صنعتی شریف
چکیده مقاله:
اساسی ترین مدلی که در فرآیندهای لجن فعال برای طراحی تصفیه خانه ها مورد توجه قرار می گیرد مدل مونود است. با وجود ایراداتی که به این مدل با ارزش وارد است ، همچنان مورد استفاده مهندسین طراح قرار می گیرد در حالی که بعضاً پس از ساخت تصفیه خانه های فاضلاب با مشکلات عدیده ای روبرو می شوند . نظری اصلی این مدل در ثابت بودن نرخ رشد لگاریتمی (ocmax) است . این در حالی است که این نظریه خود مورد نقد است. محققان نشان داده اند که همیشه یک نرخ ثابت رشد ویژه ، برای توده مخلوط باکتری ها وجود ندارد و رابطه ای مستقیم بین این ثابت و غلظت اولیه آلاینده ها وجود دارد. در مطالعات حاضر با اشاره به نواقص این مدل ، برای ارزیابی صحت و دقت آن سعی به شبیه سازی آن در دامنه های مختلف So/Xo شده است. نتایج شبیه سازی نشان داد که مدل مونود در دامنه فرآیند لجن فعال که برای مقادیر پایین So/Xo است دارای دقت زیادی نیست ولی در مقادیر بالای So/Xo دارای تطابق قابل قبولی می باشد.
کلیدواژهها:
شبیه سازی ، لجن فعال ، مونود ، تصفیه بیولوژیکی ، فاضلاب
ارزیابی عملکرد مدل مونود در تصفیه بیولوژیکی فاضلاب
علیرضا نظری علوی - مربی پژوهشی مرکز تحقیقات آب و انرژی - دانشگاه صنعتی شریف
محمد میرزایی (شناسه پژوهشگر - Researcher ID: ۵۹۰۴)
مربی پژوهشی مرکز تحقیقات آب و انرژی - دانشگاه صنعتی شریف
چکیده مقاله:
اساسی ترین مدلی که در فرآیندهای لجن فعال برای طراحی تصفیه خانه ها مورد توجه قرار می گیرد مدل مونود است. با وجود ایراداتی که به این مدل با ارزش وارد است ، همچنان مورد استفاده مهندسین طراح قرار می گیرد در حالی که بعضاً پس از ساخت تصفیه خانه های فاضلاب با مشکلات عدیده ای روبرو می شوند . نظری اصلی این مدل در ثابت بودن نرخ رشد لگاریتمی (ocmax) است . این در حالی است که این نظریه خود مورد نقد است. محققان نشان داده اند که همیشه یک نرخ ثابت رشد ویژه ، برای توده مخلوط باکتری ها وجود ندارد و رابطه ای مستقیم بین این ثابت و غلظت اولیه آلاینده ها وجود دارد. در مطالعات حاضر با اشاره به نواقص این مدل ، برای ارزیابی صحت و دقت آن سعی به شبیه سازی آن در دامنه های مختلف So/Xo شده است. نتایج شبیه سازی نشان داد که مدل مونود در دامنه فرآیند لجن فعال که برای مقادیر پایین So/Xo است دارای دقت زیادی نیست ولی در مقادیر بالای So/Xo دارای تطابق قابل قبولی می باشد.
کلیدواژهها:
شبیه سازی ، لجن فعال ، مونود ، تصفیه بیولوژیکی ، فاضلاب
طرح سیستم تصفیه تکمیلی تصفیه خانه فاضلاب صنایع چوب و کاغذ مازندران
فرزاد نادر - کارشناس ارشد مهندسی عمران- محیط زیست شرکت مهندسین مشاور تماوان
کامیار یغمائیان (شناسه پژوهشگر - Researcher ID: ۴۰۵۷)
استادیار دانشگاه علوم پزشکی سمنان
محمد ملکوتیان (شناسه پژوهشگر - Researcher ID: ۳۵۹۷)
استادیار دانشگاه علوم پزشکی کرمان
چکیده مقاله:
توسعه صنعتی به دلیل ورود فاضلاب های صنعتی به منابع آبی موجب بوجود آمدن مشکلات زیست محیطی متعددی در جهان شده است با توجه به محدود بودن منابع آب قابل ستفاده، لزوم تصفیه فاضلاب روز به روز آشکار تر می گردد. در این راستا در صنایع چوب و کاغذ به دلیل مصرف فراوان آب و تولید حجم زیاد فاضلاب با ویژگی های خاص نیاز به مطالعات و بررسی های دقیق احساس می گردد. به همین دلیل در این مطالعه تصفیه پذیری فاضلاب این صنعت مورد بررسی قرار گرفت و به عنوان مطالعه موردی سیستم تصفیه فاضلاب صنایع چوب و کاغذ مازندران انتخاب شد. با مراجعه به سوابق آزمایشات این تصفیه خانه مشخص گردید که سیتسم فعلی این تصفیه خانه کارایی لازم را برای حذف COD و رنگ ندارد ولی در حذف BOD و SS با مشکل خاصی مواجه نمی باد. مطالعات کتابخانه ای نیز نشان دادند که سیستم لجن فعال (سیستم موجود) کارایی لازم را در جهت حذف COD و رنگ ندارد. این موضوع در بررسی های انجام شده در سیستم تصفیه فاضلاب صنایع چوب و کاغذ مازندران نیز تأئید گردید. در ادامه مطالعات مشخص گردید که برای رسیدن به استانداردهای زیست محیطی احتیاج به سیستم تکمیلی مناسبی در جهت حذف این پارامترها می باشد. در این تحقیق ضمن بررسی پارامترهای شاخص فاضلاب صنایع چوب و کاغذ مازندران در جهت حذف COD و رنگ و سیستم های تکمیلی زیادی مورد بررسی مقایسه قرار گرفت که در نهایت منجر به پیشنهاد سیستم تکمیلی گردید.
کلیدواژهها:
فاضلاب صنایع چوب و کاغذ / لیگنین/ لجن فعال/ ازوناسیون
بهینه سازی فعالیت میکروارگانیسم ها در تصفیه بیولوژیکی فاضلاب های نفتی پالایشگاه تهران
پروین ناهید - مربی، مرکز تحقیقات مهندسی بیوشیمی و محیط زیست ، دانشگاه صنعتی شریف
اخترالملوک کاظمی - استادیار ، مرکز تحقیقات مهندسی بیوشیمی و محیط زیست، دانشگاه صنعتی شریف
چکیده مقاله:
پساب پالایشگاه های نفت ، در زمره مهمترین پساب های آلاینده محیط زیست می باشند . برای تصفیه این گونه پساب ها ، اغلب از سیستم های بیولوژیکی هوازی مثل لجن فعال استفاده می شود. درصد حذف مواد آلاینده در این سیستم ها ، بستگی به میزان فعالیت میکروارگانیسم های موجود دارد. برخی از مواد مثل متانول ، گلوکز و غیره باعث تسریع و بهبود این فعالیت می شوند و بعضی دیگر حالت بازدارنده دارند، مثل تولوئن ، فورفورال و فنل . در این پروژه دو ماده گلیسیرین و مالتوز به عنوان سرعت دهنده تصفیه و فنل به عنوان بازدارنده ، روی فاضلاب پالایشگاه نفت تهران در مقیاس آزمایشگاهی ، مورد بررسی قرار گرفت . مبنای سنجش ، آزمایش COD و کدورست سنجی بود. نتایج حاصل نشانگر این است که با افزودن گلیسیرن به سیستم ، درصد حذف COD و کدورست سنجی بود. نتایج حاصل نشانگر این است که با افزودن گلیسرین به سیستم ، درصد حذف COD به شدت افزایش می یابد. به طوری که در اثر افزایش غلظت گلیسیرین از صفر به 200ppm ، راندمان حذف COD از 57٪ به 79٪ می رسد . کدورت فاضلاب خروجی نیز از غلظت 400-0 ppm ، از NTU 0/075 به NTU 0/032 می رسد که نشانگر 50٪ حذف مواد جامد معلق می باشد. سمیت فنل با افزایش غلظت آن تا 100ppm در زمان های ماند کوتاه حدود 6/5 ساعت تاثیر زیادی روی عملکرد میکروب ها ندارد و درصد حذف COD از 40٪ به 59٪ می رسد . ولی از این غلظت بیشتر خاصیت سمی آن آشکار می شود. در مورد مالتوز نیز نتایجی مشابه با گلیسرین مشاهده شد.
کلیدواژهها:
فاضلاب نفتی ، تصفیه بیولوژیکی ، لجن فعال ، حذف COD ، حذف مواد جامع معلق