تصفیه بیولوژیکی به روش BNR (Biological Nutrient Removal)
روش حذف بیولوژیکی مواد مغذی فاضلاب و تصفیه بیولوژیکی، فرآیندی است که برای حذف نیتروژن و فسفر از فاضلاب، قبل از اینکه در آب های سطحی و زیرزمینی تخلیه شوند.
افزایش غلظت نیتروژن و فسفر و دیگر ترکیبات مغذی مضر، در تخلیه تصفیه خانه فاضلاب شهری باعث فرسایش در آبهای سطحی می شود.
در فرآیندهای تصفیه فاضلاب صنعتی، کاهش غلظت مواد مغذی نظیر نیتروژن و فسفر اهمیت ویژه‌ای دارد. این کار در راستای جلوگیری از آلودگی منابع آبی و تأمین ایمنی برای مصارف کشاورزی و آبیاری انجام می‌شود. در حالی که تصفیه ثانویه معمولاً به حذف ذرات معلق و مواد آلی کمک می‌کند، اما به تنهایی قادر به حذف کامل نیتروژن و فسفر نیست.
به طور کلی یکی از مراحل اولیه تصفیه پساب به روش BNR این است که مواد آلی ساکن در فاضلاب توسط میکروارگانیسم‌ها به دی‌اکسید کربن و آب تبدیل می‌شوند. این مرحله معمولاً در شرایط هوادهی انجام می‌شود.
بیشتر بخوانید: تصفیه فاضلاب صنایع فولاد
در مرحله بعدی، نیتروژن موجود در فاضلاب به صورت نیترات و سپس به نیتروژن گازی تبدیل می‌شود. این فرآیند به نام دی‌اکسیژن‌سازی شناخته می‌شود و همچنین تحت شرایط بی‌هوازی انجام می‌شود.
فسفر موجود در فاضلاب معمولاً توسط میکروارگانیسم‌ها در شرایط خاص (مانند مرحله بی‌هوازی و سپس هوازی) جذب می‌شود. این فرایند باعث می‌شود که فسفر به صورت بیوفیلترها خارج شود.
بعد از مراحل ذکر شده، فاضلاب معمولاً وارد یک مرحله تصفیه نهایی می‌شود که می‌تواند شامل فرایندهای مختلفی مثل فیلتراسیون یا کلرزنی باشد.
بیشتر بخوانید: تصفیه فاضلاب صنایع شیمیایی
در ادامه به شرح دقیق تری از فرآیند می پردازیم.
برای دستیابی به سطوح پایین این مواد مغذی، استفاده از فناوری‌های پیشرفته‌تری مانند هوادهی، تصفیه بی‌هوازی و آنوکسیک ضروری است. این روش‌ها می‌توانند به طور مؤثر نیتروژن و فسفر را حذف کنند. با این حال، اجرای این تغییرات در طراحی سیستم‌های تصفیه نیازمند انطباق با نیازهای خاص و ایجاد زیرساخت‌های جدید است.
در نتیجه، طراحی و اجرای سیستم‌های تصفیه مؤثر به منظور کاهش نیتروژن و فسفر نیازمند درک عمیق از فرآیندهای بیولوژیکی، شرایط عملیاتی و بهینه‌سازی این فرآیندهاست تا به عملکرد مطلوب و پایدار دست یابند.
بیشتر بخوانید: تصفیه فاضلاب کشتارگاه
بیشتر بخوانید: تصفیه فاضلاب بیمارستان
مراحل اصلی فرآیند تصفیه به روش BNR
تصفیه اولیه:
این مرحله شامل حذف مواد معلق و ذرات بزرگ از فاضلاب است. این کار معمولاً از طریق فرایندهای مکانیکی مثل آشغالگیری استفاده می شود. در این مرحله با استفاده از آشغالگیرهای به ترتیب ریز و درشت ذرات جامد بزرگ و کلوییدی از جریان اولیه حذف می شوند. آشغالگیرهای درشت مواد بزرگی را که به تجهیزات مکانیکی آسیب می زنند، را حذف می کنند. در آشغالگیر ریز، مواد و ذرات کوچک تر به دام می افتند.
بیشتر بخوانید: تصفیه فاضلاب آبکاری
تصفیه بی‌هوازی:
در این مرحله، فاضلاب به محیطی بی‌هوازی (بدون اکسیژن) منتقل می‌شود. با استفاده از میکروارگانیسم‌ها، نیتروژن به گاز نیتروژن تبدیل شده و از فاضلاب خارج می‌شود. در این مرحله، همچنین برخی از کربن‌ها به CO2 تبدیل می‌شوند.
بیشتر بخوانید: تصفیه فاضلاب صنایع لبنی
تصفیه آنوکسیک:
در این مرحله، مخلوطی از شرایط کم‌اکسیژن فراهم می‌شود که در آن باکتری‌های خاصی می‌توانند نیتروژن را از شکل آمونیوم به نیترات تبدیل کنند. در این مرحله باکتری ها تحت شرایط خاص فسفر را جذب می کنند. این باکتری ها قادرند فسفر اضافی را در بافت خود ذخیره کنند، و به این ترتیب مقدار فسفر در فاضلاب کاهش می یابد.
بیشتر بخوانید: حذف فلزات سنگین از فاضلاب
تصفیه هوازی:
در این مرحله، فاضلاب وارد حوضچه‌های هوادهی می‌شود که در آن اکسیژن به مخلوط افزوده می‌شود. باکتری‌های هوازی مواد آلی را تجزیه کرده و پس از مصرف اکسیژن، نیتروژن را به نیترات تبدیل می‌کنند. در این مرحله، باکتری‌ها نیتروژن آمونیاکی (NH₃) را ابتدا به نیترات (NO₃⁻) تبدیل می‌کنند. در ادامه، باکتری‌ها نیتروژن آمونیاکی (NH₃) را ابتدا به نیترات (NO₃⁻) تبدیل می‌کنند. این فرآیند در شرایط هوادهی انجام می‌شود.
بیشتر بخوانید: پکیج تصفیه فاضلاب بی هوازی
تصفیه نهایی و ته‌نشینی:
پس از مراحل بی‌هوازی، آنوکسیک و هوازی، فاضلاب به حوضچه ته‌نشینی منتقل می‌شود. در این مرحله، باکتری‌ها و ذرات معلق به ته نشسته و جدا می‌شوند. آب تصفیه شده در بالا می‌ماند و می‌توان آن را به محیط زیست بازگرداند یا مصرف کرد.
بیشتر بخوانید: چربی گیر فاضلاب به روش DAF و CPI
مزایای روش BNR
- کاهش آلودگی: فرآیند BNR به طور مؤثر نیتروژن و فسفر را کاهش می‌دهد که از عوامل اصلی آلودگی منابع آبی هستند.
- مناسب برای فاضلاب‌های مختلف : این روش می‌تواند برای انواع مختلف فاضلاب‌های خانگی و صنعتی مطابق با شرایط خاص استفاده شود.
- استفاده از انرژی تجدیدپذیر: این فرآیند می‌تواند به بهینه‌سازی مصرف انرژی و کاهش هزینه‌های عملیاتی منجر شود.
- سازگاری با استانداردها: بسیاری از کشورها استانداردهای سختگیرانه‌ای برای غلظت نیتروژن و فسفر در آب تصفیه شده تعیین کرده‌اند، و استفاده از BNR به رعایت این استانداردها کمک می‌کند.
- سازگاری با استانداردها: بسیاری از کشورها استانداردهای سختگیرانه‌ای برای غلظت نیتروژن و فسفر در آب تصفیه شده تعیین کرده‌اند، و استفاده از BNR به رعایت این استانداردها کمک می‌کند.
بیشتر بخوانید: ایستگاه پمپاژ آب و فاضلاب
نکات قابل توجه در استفاده از روش BNR
- نیاز به مدیریت دقیق: اجرای صحیح BNR نیازمند کنترل دقیق شرایط عملیاتی و نرخ‌ها، از جمله دما و pH، است.
- سختی در مدیریت لجن :بازگشت لجن و مدیریت آن یکی از چالش‌های اصلی این فرآیند است.
- نیاز به عیب یابی و نگهداری: سیستم‌های BNR نیاز به نگهداری مستمر و نظارت دارند تا از کارایی آن اطمینان حاصل شود.
- مدیریت لجن فعال: جمع‌آوری و مدیریت لجن تولید شده در طول فرآیند نیز حائز اهمیت است، چراکه می‌تواند به عنوان یک منبع بالقوه بازیافتی محسوب شود.
بیشتر بخوانید: تصفیه فاضلاب بهداشتی
روش BNR به عنوان یک راه حل پایدار و مؤثر در تصفیه فاضلاب شناخته می‌شود که به طور قابل توجهی می‌تواند اثرات منفی بر روی محیط زیست را کاهش دهد. با اجرای این روش، می‌توان نه تنها کیفیت آب و فاضلاب را افزایش داد بلکه به مدیریت منابع آب و حفظ محیط زیست نیز کمک کرد.
بیشتر بخوانید: پکیج تزریق مواد شیمیایی