تصفیه فاضلاب به روش هوازی یکی از مهم ترین فرآیندهای محیط زیستی است که هدف آن حذف آلاینده ها و مواد مضر از آب های استفاده شده است تا بتوان این آب ها را به صورت ایمن به محیط زیست بازگرداند. روش های متعددی برای تصفیه فاضلاب وجود دارد و یکی از این روش ها تصفیه فاضلاب به روش بی هوازی است. این روش به دلیل کارآمدی بالا تولید انرژی و کاهش تولید لجن به ویژه در فاضلاب های صنعتی و کشاورزی مورد توجه قرار گرفته است.

در این مقاله به بررسی دقیق تصفیه فاضلاب به روش بی هوازی پرداخته مزایا و معایب آن را بررسی کرده و در نهایت به نقش شرکت هایی مانند ارگان گستر در ارائه و بهبود این فرآیند می پردازیم.

1. تصفیه فاضلاب به روش بی هوازی چیست؟

تصفیه فاضلاب به روش بی هوازی و تصفیه فاضلاب صنایع فولاد یک فرآیند میکروبی است که در غیاب اکسیژن انجام می شود. در این فرآیند میکروارگانیسم های بی هوازی مواد آلی موجود در فاضلاب را تجزیه کرده و به مواد ساده تری مانند متان (CH₄) و دی اکسید کربن (CO₂) تبدیل می کنند. این فرآیند در محیط های بسته مانند راکتورهای بی هوازی انجام می شود که مانع ورود اکسیژن به سیستم می گردد.

1.1. مراحل تصفیه به روش بی هوازی

فرآیند تصفیه بی هوازی در چندین مرحله انجام می شود که هر کدام از این مراحل نقش خاصی در تجزیه مواد آلی دارند:

1. هیدرولیز: در این مرحله مولکول های بزرگ و پیچیده مانند پروتئین ها چربی ها و کربوهیدرات ها به مولکول های کوچکتر و قابل تجزیه تر تبدیل می شوند.
2. اسیدوژنز: مولکول های تجزیه شده در مرحله هیدرولیز به اسیدهای چرب و الکل ها تبدیل می شوند.
3. استوژنز: در این مرحله اسیدهای چرب به اسید استیک دی اکسید کربن و هیدروژن تبدیل می شوند.
4. متانوژنز: در این مرحله نهایی متان زاها (میکروب های تولیدکننده متان) اسید استیک هیدروژن و دی اکسید کربن را به متان و دی اکسید کربن تبدیل می کنند.

1.2. محصولات جانبی فرآیند

یکی از مهم ترین محصولات جانبی تصفیه بی هوازی بیوگاز است. بیوگاز عمدتاً از متان تشکیل شده و به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر قابل استفاده است. این ویژگی تصفیه بی هوازی را به یک روش پایدار و اقتصادی برای تصفیه فاضلاب تبدیل کرده است.

2. مزایای تصفیه فاضلاب به روش بی هوازی

روش بی هوازی تصفیه فاضلاب به دلیل مزایای متعددی که دارد به طور گسترده ای در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. در ادامه به برخی از این مزایا اشاره می کنیم:

2.1. تولید انرژی

یکی از بزرگترین مزایای این روش تولید بیوگاز (ترکیبی از متان و دی اکسید کربن) است که می تواند به عنوان یک منبع انرژی پاک و تجدیدپذیر مورد استفاده قرار گیرد. متان تولید شده می تواند در تولید برق گرمایش یا به عنوان سوخت استفاده شود.

2.2. کاهش تولید لجن

بر خلاف روش های هوازی که منجر به تولید مقادیر زیادی لجن می شوند در روش بی هوازی تولید لجن بسیار کمتر است. این امر باعث کاهش هزینه های دفع و مدیریت لجن می شود.

2.3. کارایی بالا در غلظت های بالای مواد آلی

روش بی هوازی به ویژه در تصفیه فاضلاب های با غلظت های بالای مواد آلی و BOD (نیاز اکسیژن بیولوژیکی) کارایی بسیار بالایی دارد. این ویژگی باعث می شود که این روش برای تصفیه فاضلاب های صنعتی مناسب باشد.

2.4. هزینه پایین بهره برداری

با توجه به اینکه نیازی به تأمین اکسیژن (از طریق هوازی ها) در این روش وجود ندارد هزینه های انرژی و نگهداری کاهش می یابد. همچنین کاهش تولید لجن هزینه های مربوط به مدیریت و دفع لجن را کاهش می دهد.

2.5. کاهش گازهای گلخانه ای

تولید متان به جای دی اکسید کربن در فرآیند بی هوازی باعث کاهش انتشار گازهای گلخانه ای می شود. این امر این روش را به یک روش دوستدار محیط زیست تبدیل کرده است.

3. معایب تصفیه فاضلاب به روش بی هوازی

با وجود مزایای فراوان این روش دارای معایبی نیز هست که در برخی موارد ممکن است محدودیت هایی برای استفاده از آن ایجاد کند. در ادامه به برخی از این معایب اشاره می کنیم:

3.1. زمان طولانی برای شروع

یکی از معایب اصلی این روش زمان طولانی مورد نیاز برای راه اندازی سیستم است. باکتری های بی هوازی به زمان بیشتری نیاز دارند تا به حالت فعال برسند و فرآیند تجزیه را آغاز کنند.

3.2. حساسیت به شرایط عملیاتی

فرآیند بی هوازی نسبت به تغییرات دما pH و غلظت مواد آلی حساس است. هر گونه نوسان در این شرایط ممکن است منجر به کاهش کارایی سیستم و حتی توقف فرآیند تصفیه شود.

3.3. تولید بو

در برخی موارد فرآیند بی هوازی ممکن است منجر به تولید بوی نامطبوع شود که باید مدیریت شود. استفاده از راکتورهای بسته و سیستم های کنترل بو می تواند این مشکل را کاهش دهد.

3.4. نیاز به پیش تصفیه

برخی از انواع فاضلاب ها مانند فاضلاب هایی که حاوی چربی ها و روغن های زیاد هستند ممکن است نیاز به پیش تصفیه داشته باشند تا فرآیند بی هوازی به خوبی انجام شود.

4. روش های مختلف تصفیه فاضلاب به روش بی هوازی

چندین تکنولوژی مختلف برای تصفیه بی هوازی فاضلاب وجود دارد که هر یک از آن ها بسته به نوع فاضلاب و نیازهای پروژه متفاوت است. در ادامه به چند مورد از این تکنولوژی ها اشاره می کنیم:

4.1. راکتور UASB (راکتور بی هوازی با جریان رو به بالا)

این یکی از رایج ترین تکنولوژی های بی هوازی است که در آن فاضلاب از پایین به بالا وارد راکتور می شود و میکروارگانیسم ها در بستر راکتور مواد آلی را تجزیه می کنند. بیوگاز تولیدی از بالای راکتور خارج می شود و مایعات تصفیه شده نیز از قسمت بالای راکتور خارج می شوند.

4.2. لاگون های بی هوازی

لاگون های بی هوازی حوضچه های بزرگی هستند که فاضلاب به آن ها وارد می شود و در غیاب اکسیژن میکروب ها مواد آلی را تجزیه می کنند. این روش بیشتر برای تصفیه فاضلاب های کشاورزی و برخی صنایع غذایی کاربرد دارد.

4.3. هاضم های بی هوازی

هاضم های بی هوازی عمدتاً برای تصفیه لجن فاضلاب و تولید بیوگاز استفاده می شوند. در این روش لجن در یک تانک بزرگ قرار گرفته و میکروارگانیسم ها مواد آلی را به متان و دی اکسید کربن تبدیل می کنند.

5. نحوه محاسبه کارایی تصفیه فاضلاب به روش بی هوازی

برای محاسبه کارایی تصفیه بی هوازی باید غلظت مواد آلی در فاضلاب ورودی و خروجی اندازه گیری شود. یکی از مهم ترین شاخص ها در این زمینه BOD (نیاز اکسیژن بیولوژیکی) است که نشان دهنده مقدار اکسیژن لازم برای تجزیه مواد آلی موجود در فاضلاب است.

5.1. فرمول محاسبه کارایی

فرمول کلی برای محاسبه کارایی سیستم تصفیه بی هوازی به صورت زیر است:

کارایی حذف(%)=(BODi−BODfBODi)×100\text{کارایی حذف} (\%) = \left( \frac{BOD_i – BOD_f}{BOD_i} \right) \times 100کارایی حذف(%)=(BODi​BODi​−BODf​​)×100در این فرمول:

• BOD_i: غلظت BOD در فاضلاب ورودی
• BOD_f: غلظت BOD در فاضلاب خروجی

نتیجه گیری

تصفیه فاضلاب به روش بی هوازی یکی از موثرترین و پایدارترین روش ها برای تصفیه فاضلاب های صنعتی و بهداشتی است. این روش نه تنها باعث حذف آلاینده ها و کاهش تولید لجن می شود بلکه از طریق تولید بیوگاز می تواند به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر مورد استفاده قرار گیرد.

شرکت هایی مانند ارگان گستر با ارائه تکنولوژی های پیشرفته و راه حل های مناسب نقش مهمی در بهبود عملکرد این سیستم ها و کاهش اثرات محیط زیستی ناشی از فاضلاب ها ایفا می کنند.