آشنايي با روش هاي حذف فسفر از فاضلاب

حذف فسفر از فاضلاب يکي از مسائل مهم در مديريت محيط زيست و حفاظت از منابع آب است. کنترل ميزان فسفر تخليه شده از تصفيه‌خانه‌هاي فاضلاب شهري و صنعتي از اهميت بسياري برخوردار است، زيرا فسفر يکي از عوامل اصلي در ايجاد اتروفيکاسيون در آب‌هاي سطحي است. اتروفيکاسيون به افزايش رشد جلبک‌ها و گياهان آبي در آب‌ها و درياچه‌ها منجر مي‌شود که مي‌تواند به کاهش کيفيت آب و ايجاد مشکلاتي از جمله افزايش هزينه‌هاي تصفيه آب، کاهش استفاده از آب‌هاي سطحي براي کشاورزي و تلف شدن حيوانات منطقه‌اي منجر شود.

وجود فسفر در آبهاي فاضلاب

فرآیند حذف فسفر از فاضلاب در حال حاضر اغلب از طريق فرآيند رسوب‌زايي شيميايي انجام مي‌شود. اين فرآيند اغلب نيازمند به منعقدکننده‌هاي خاصي است که با ترسيب فسفر به صورت رسوب‌هاي غيرآبي در آب انجام مي‌شود. با اين حال، اين فرآيند اغلب به تجزيه بيش از حد لجن منجر مي‌شود و هزينه‌هاي تصفيه را افزايش مي‌دهد. به علاوه، از آنجايي که فسفر به شکل مختلفي در فاضلاب وجود دارد، تصفيه اوليه تنها مقدار محدودي از آن را حذف مي‌کند و مقدار قابل توجهي از فسفر در پساب نهايي تخليه مي‌شود.

يکي از روش‌هاي جايگزين براي حذف فسفر از فاضلاب، روش حذف بيولوژيکي فسفات (BPR) است. در اين روش، با استفاده از باکتري‌هاي خاص، فسفر از فاضلاب حذف مي‌شود. اين روش عملکرد بهتري دارد و مي‌تواند به کاهش هزينه‌ها و بهبود کيفيت آب کمک کند.

همچنين روش‌هاي پيشرفته‌تري نيز براي حذف فسفر از فاضلاب وجود دارد که مي‌توانند بهبودهاي مهمي در عملکرد و کارايي فرآيندهاي تصفيه آب ايجاد کنند. اين اقدامات مي‌توانند به حفظ منابع آبي ارزشمند و جلوگيري از اثرات زيان‌آور اتروفيکاسيون در آب‌هاي سطحي کمک کنند.

ميکروب‌هاي متخصص در حذف فسفر

فرآيند اوليه در دسته‌بندي کلي فرآيندهاي رسوب شيميايي قرار دارد. در اين مرحله، بهره‌وري 90 درصدي در حذف فسفر داشته و غلظت نهايي فسفر کمتر از 0.5 ميلي‌گرم در ليتر ايجاد مي‌شود. دوز شيميايي مورد استفاده براي حذف فسفر در اين مرحله همان دوز مورد نياز براي حذف BOD و TSS (مواد معلق جامد) است. اين فرآيند بهترين عملکرد را در حذف فسفر از فاضلاب داشته و راندمان حذف مي‌تواند به 95 درصد افزايش يابد، همچنين غلظت فسفر در پساب نهايي مي‌تواند کمتر از 0.5 ميلي‌گرم در ليتر باشد. اين فرآيند همچنين به حذف بالايي از مواد معلق جامد (TSS) منجر مي‌شود. يکي از مزاياي اين روش، تضمين کارايي تصفيه به حدي است که حتي اگر فرآيند بيولوژيکي به دلايلي کارآمد نباشد، مي‌تواند اين نقص را تعويض کند. 

استفاده از نمک‌هاي آهن نيز مشکلاتي ايجاد مي‌کند و احتمال وجود مقداري آهن با رنگ باقيمانده در پساب را داراست. دوز يون‌هاي فلزي حدود 1.5 تا 2.5 يون براي هر يون فسفر نياز دارد، که ميانگين مقداري در حدود 10 تا 30 گرم در هر ليتر آب دارد. فرآيند رسوب همزمان، به ويژه در واحدهاي لجن فعال که مواد شيميايي مستقيماً در مخزن هوادهي يا قبل از آن ترکيب مي‌شوند، مناسب است. گردش مجدد لجن همراه با فرآيندهاي انعقاد و ترسيب و جذب به دليل لجن فعال، امکان کاهش مصرف مواد شيميايي را فراهم مي‌کند. از آنجايي که نيازي به حوضچه‌هاي بزرگ پس از رسوب شيميايي نيست، هزينه‌هاي تصفيه‌خانه نيز کاهش مي‌يابد. در اين فرآيند، مواد شيميايي اضافه شده شامل آهن و آلومينيوم است و آهک فقط براي تنظيم مقدار pH استفاده مي‌شود. در نتيجه، غلظت فسفر در پساب نهايي تقريباً 1 ميلي‌گرم در ليتر است.

در طي 20 سال گذشته، از چندين فرآيند رشد معلق بيولوژيکي براي حذف فسفر استفاده شده است. مزيت اصلي حذف بيولوژيکي فسفر کاهش هزينه‌هاي شيميايي و توليد کمتر لجن نسبت به روش‌هاي رسوب شيميايي است. در حذف بيولوژيکي فسفر، فسفر موجود در فاضلاب وارد جامعه باکتري‌هاي تجمع‌دهنده فسفر (PAO) مي‌شود که در نتيجه جداسازي لجن از فرآيند حذف مي‌شوند. پيکربندي راکتور به PAO‌ها اجازه مي‌دهد تا رشد و مصرف فسفر را تشويق کنند. پيکربندي راکتور شامل واحد بي هوازي و واحد لجن فعال است. زمان ماند در مخزن بي هوازي حدود 0.5 تا 1.5 ساعت است و محتواي آن براي تماس با لجن فعال بازگشتي و فاضلاب ورودي مخلوط مي‌شود.

راهکارهاي بيولوژيکي براي حذف فسفر از فاضلاب

در ناحيه بي هوازي، PAO محصولات تخميري مانند اسيدهاي چرب توليد مي‌کند و همزمان فسفر را از پلي‌فسفات‌هاي ذخيره‌شده درون سلول‌ها  جذب مي‌کند. استات از تخمير COD توليد مي‌شود و به راحتي توسط زيست توده جذب مي‌شود. از انرژي موجود از پلي‌فسفات‌هاي ذخيره‌شده استفاده مي‌شود تا PAO استات را جذب کرده و محصولات ذخيره‌سازي پلي‌هيدروکسي بوتيرات درون سلولي (PHB) توليد کند. همچنين، همزمان با جذب استات، ارتوفسفات‌ها و کاتيون‌هاي منيزيم، پتاسيم و کلسيم آزاد مي‌شوند. محتواي PHB در PAO با کاهش پلي‌فسفات‌ها افزايش مي‌يابد.

 جذب مي‌کند. استات از تخمير COD توليد مي‌شود و به راحتي توسط زيست توده جذب مي‌شود. از انرژي موجود از پلي‌فسفات‌هاي ذخيره‌شده استفاده مي‌شود تا PAO استات را جذب کرده و محصولات ذخيره‌سازي پلي‌هيدروکسي بوتيرات درون سلولي (PHB) توليد کند. همچنين، همزمان با جذب استات، ارتوفسفات‌ها و کاتيون‌هاي منيزيم، پتاسيم و کلسيم آزاد مي‌شوند. محتواي PHB در PAO با کاهش پلي‌فسفات‌ها افزايش مي‌يابد.

در ناحيه هوازي، انرژي از اکسيداسيون محصولات ذخيره‌سازي توليد شده استفاده مي‌شود و پلي‌فسفات‌هاي داخل سلول افزايش مي‌يابد. PHB ذخيره‌شده متابوليزه مي‌شود و انرژي را از اکسيداسيون و کربن براي رشد سلول‌هاي جديد فراهم مي‌کند. مقداري گليکوژن از متابوليسم PHB توليد مي‌شود. انرژي آزاد شده از اکسيداسيون PHB براي تشکيل پلي‌فسفات‌هاي داخل سلول باکتري استفاده مي‌شود. ارتوفسفات محلول از محلول خارج مي‌شود و به پلي‌فسفات‌هاي داخل سلول باکتري وارد مي‌شود. استفاده از PHB همچنين رشد سلولي را افزايش مي‌دهد و اين زيست توده جديد با داشتن پلي‌فسفات‌هاي ذخيره‌شده بالا باعث حذف فسفر از فاضلاب مي‌شود. همچنين، مقدار فسفر حذف شده توسط ذخيره‌بيولوژيکي مي‌تواند از ميزان COD موجود در پساب خروجي تخمين زده شود. بهبود عملکرد براي سيستم‌هاي BPR زماني به دست مي‌آيد که COD استات با نرخ ثابت در دسترس باشد.

در پايان، فسفر و مشتقات آن به همراه نيترات‌ها به عنوان آلاينده‌هاي اساسي در فاضلاب‌ها شناخته مي‌شوند و روش‌هاي حذف آن‌ها به طور نزديکي به يکديگر هستند. وجود فسفر باعث افزايش نسبت BOD/COD مي‌شود، اين نسبت نشان‌دهنده نسبت ميان مواد آلي قابل تجزيه به کل مواد آلي در فاضلاب است و نشان‌دهنده کيفيت فاضلاب است. تصفيه بيولوژيکي به تنهايي قادر به حذف فسفر از فاضلاب نيست و اين بهترين زمان اتفاق مي‌افتد که از روش‌هاي شيميايي کمک گرفته شود. بعد از تصفيه شيميايي، مي‌توان از فرآيندهاي بيولوژيکي ترکيبي استفاده کرد تا راندمان حذف فسفر را به 98 درصد افزايش داد. اگر نياز به خدمات مشاوره، طراحي، بهسازي، نصب و راه‌اندازي تصفيه‌خانه داريد، شرکت مهندسي پاک‌پساب اقليم آماده به ارائه خدمات است.