انواع روشهای تصفیه فاضلاب چیست ؟

1- روشهاي تصفيه آب فيزيکي

این روش یکی از انواع روشهای تصفیه فاضلاب می باشد که شامل آشغالگيري (Screening) ، دانه گيري (Grit Chamber) ، يکنواخت سازي (Equalization)، جذب فيزيکي سطح جامد (Adsorption) و نهايتا” ته نشيني ساده (Sedimentation) ميباشد.

2- روشهاي تصفيه آب شيميائي

مشتمل بر خنثي سازي (Neutralization)، انعقاد و لخته سازي تبادل يوني و جذب شيميايي.

3- روشهاي تصفيه آب بيولوژيکي

شامل تصفيه هوازي و بي هوازي.

تقسيم بندي روشهاي تصفيه فاضلاب بر اساس درجه فعاليت و بازدهي

1- تصفيه مقدماتي يا اوليه (Primary Treatment) که در بر گيرنده اکثر روشهاي تصفيه فيزيکي ميباشد.

2- تصفيه متداول و يا ثانويه (Secondery Treatment) که دربرگيرنده اکثر روشهاي تصفيه شيميايي و بيولوژيکي ميباشد.

3- تصفيه پيشرفته و يا مرحله سوم (Teritary Treatment) که ترکيبي از فرآيندهاي تصفيه شيميايي و بيولوژيکي است.⁽³⁾

روشهاي متداول تصفيه فاضلاب صنعتي

با توجه به ويژگيها و مشخصات فاضلابهاي صنعتي و وجود پارامترهاي گسترده تري نسبت به فاضلاب شهري، انتخاب فرآيندهاي تصفيه فاضلاب از ويژگي خاصي برخوردار است.از پارامترهاي مهم در فاضلابهاي صنعتي وجود ترکيبات رنگي، مواد سنگين و پچيده ، باز آلي بالا و آلاينده‌هاي خطرناک و سمي است که نيز به استفاده از فرآيندهاي مختلف به خصوص استفاده از فرآيندهاي شيميايي را در برخي موارد اجتناب ناپذير مي‌نمايد. لذا انتخاب نوع فرآيند با توجه به ويژگيهاي هر صنعت متفاوت است که به اختصار برخي از اين فرآيندها توضيح داده مي‌شود.

1- تصفيه آب فيزيکي – شيميايي

يکي از مشکلات عمده فاضلابهاي صنعتي وجود ترکيبات پيچيده و آلاينده‌هاي متفاوت است که در مدت زمان کوتاه قابل تجزيه بوسيله طبيعت نبوده و خطرات فراواني را براي محيط زيست و محيط‌هاي آبي پذير بوجود مي‌آورند. اين مواد حتي براي ميکروارگانيسم‌ها و موجودات تجزيه کننده مضر بوده و گاها” باعث از بين رفتن و کاهش قدرت تکثير و رشد آنها نيز مي‌شوند. لذا براي تصفيه مطلوب ازاين پسآب‌ها بايستي شرايطي بوجود آيد تا فرآيندهاي بيولوژيکي به راحتي بتوانند عمل نمايند. به همين منظور استفاده ازفرآيندهاي فيزيکي – شيميايي به عنوان پيش تصفيه بيولوژيکي در اکثر فاضلابهاي صنعتي مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

فرآيندهاي فيزيکي – شيميايي که به طور معمول کاربرد دارند عبارتند از:

– ته نشيني ثقلي

– شناور سازي

– فيلتراسيون يا صافي

– جذب سطحي

– انعقاد و لخته سازي

– اکسيداسيون و احيا

– تبادل يوني و …

استفاده از فرآيندهاي فيزيکي-شيميايي يکي از روشهاي مهم در تصفيه فاضلاب صنايع سلولزي است که در اغلب کشورها با توجه به راحتي اين فرآيندهاي بيولوژيکي مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

1-1- فرآيند انعقاد و لخته سازي:

هدف اصلي از انعقاد ، ته نشيني مواد معلق سبک شامل مواد کلوئيدي و مواد نيمه محلول است که با استفاده از برخي مواد شيميايي و تبديل آنها به لخته‌هاي بزرگتر صورت مي‌گيرد، تا اين لخته‌ها دراثر وزن خود ته نشين شوند. از مهم ترين مواد منعقد کننده مي‌توان به پليمرهاي طبيعي و مصنوعي ( کيتوزان ،PAM  ، HE  و… ) سولفات آلومينوم ، سولفات آهن و ، خاک رس و آهک را اشاره کرد.

ذرات کلوئيدي عموما” به جامدات غير محلول در محيط مايع اطلاق ميشود که داراي بار الکتريکي بوده و به سختي قابل رؤيت هستند. اين ذرات عموما” داراي بار الکتريکي منفي بوده و قطري معادل (0.1-0.001  )  دارند. با توجه به ريز بودن و داشتن بار الکتريکي به راحتي از صافي‌ها عبور کرده و به سختي نيز ته نشين مي‌شوند، لذا با توجه به زمان ماند بالا برايته نشيني اين ذرات بايستي در ابتدا اين مواد را بي بار کرد تا با جذب اين ذرات به همديگر ( ايجاد لخته ) قابليت ته نشيني آنها بالا برده شود.

1-2- مکانيسم انعقاد

امروزه از مواد مختلف شيميايي ، طبيعي و پليمري براي فرآيند انعقاد استفاده مي‌شود. از جمله مواد مصرفي به عنوان منعقد کننده آلوم به فرمول AL₂(SO4)₃ . 14H₂O ميباشد که با قليائيت موجود در آب ترکيب شده و ايجاد يون AL₃⁺ مينمايد. يونهاي َAL₃⁺ بار منفي ذرات کلوئيدي را خنثي کرده و باعث انعقاد ذرات ميشوند.

به طور کلي به علت پيچيدگي واکنشهاي شيميايي، شناخت چنداني در خصوص مکانيسم فرآيند انعقاد وجود ندارد و اين فرآيند به طور کامل شناخته شده نيست ، ولي با توجه به پيشرفتهاي اخير در اين مکانيسم مي‌توان آن را در چهار مرحله به صورت زير خلاصه نمود:

الف- متراکم شدن لايه دوبل الکتريکي

ب- جذب سطحي و خنثي سازي بار

ج- به دام افتادن ذرات در يک رسوب

د- جدب سطحي و ايجاد پل شيميايي بين ذرات

به علت پيچيدگي واکنشها، پژوهشها و تجربيات مختلفي در اين زمينه انجام شده است. دو روش براي تعيين PH و ميزان منعقد کننده بهينه مورد توجه قرار گرفته است که عبارتند از:

1- کنترل پتانسيل زتا که توسط Riddick پيشنهاد شد. و در آن از منعقد کننده جهت صفر کردن پتانسيل زتا (1) استفاده ميشود.

2- آزمايش جار که در آن PH و مقدار مصرف منعقد کننده براي ايجاد شرايط بهينه مختلف  است.

با توجه به کاربرد آزمايش جار در اکثر موارد آزمايشگاهي اين روش توضيح داده مي‌شود:

– آزمايش جار (2):

با توجه به پيشرفتهاي اخير در خصوص مکانيسم فرآيند انعقاد، هنوز هم بهترين و ساده ترين روش آزمايشگاهي براي تعيين نوع و مقدار مصرف بهترين منعقد کننده استفاده از آزمايش جار مي‌باشد.

در آزمايش جار با استفاده از يک سري ميله‌هاي همزن ، محتواي يک سري ظروف شيشه اي هم شکل و هم اندازه که کيفيت آنها از قبل اندازه گيري شده هم زده ميشود، در هر آزمايش يک ظرف نيز به عنوان شاهد در نظر گرفته ميشود. بعد از اضافه کردن مواد شيميايي ، پساب به سرعت ، به مدت يک دقيقه براي اطمينان از پخش کامل مواد شيميايي مخلوط ميشود ، اين مرحله را انعقاد مي‌نامند.

پس از آن عمل اختلاط کامل به مدت 15 تا 30 دقيقه ديگر جهت توليد ذرات درشت تر و با قابليت ته نشيني بالا به آرامي ادامه پيدا ميکند که اين مرحله را لخته سازي مي‌نامند. در طي اين مرحله تشکيل لخته را ميتوان مشاهده نمود. بعد از اين دو مرحله، محلول به مدت 30 دقيقه به منظور به نشيني لخته‌ها و شفافيت به حال خود گذاشته ميشود تا قدرت ته نشيني و مقدار لجن و شفافيت زلال آب پساب مورد نظر ، تحت آزمايش قرار گيرد.

اين عمل را چندين بار در PH‌هاي مختلف و غلظت‌هاي مختلف انجام داده تا در نهايت بهترين شرايط عملکرد تعيين شود. از جمله عوامل مؤثر در آزمايش جار شرايط مخلوط شدن ، ويسکوزيته ، PH ، دما ، کدورت پساب ، نوع و مقدار منعقد کننده و دور همزن ميباشند که مي‌توانند در نوع عمل انعقاد و ذره سازي مؤثر باشند.

1-3- مواد منعقد کننده:

مواد منعقد کننده مورد استفاده در آب و فاضلاب علاوه بر دارا بودن قدرت انعقاد بايستي از نظر اقتصادي نيز مقرون به صرفه باشند و مشکلاتي از نظر مسموميت ، ايجاد ترکيبات مضر ، افزايش املاح ناخواسته و … براي آبهاي پذيرنده را نداشته باشند. رايج ترين اين مواد در جدول 1 نشان داده شده است.

جدول 1 : مواد شيميايي مورد استفاده در تصفيه فاضلاب

ماده شيميايي	فرمول	وزن مولکولي	چگالي (lb/ft3) خشک                 تر
زاج – آلوم	Al2(SO4)3.14H2O Al2(SO4)3.18H2O	594.3 666.7	60-75 60-75	83-85 78-80
کلريد آهن	FeCl3	162.1	——-	84-93
سولفات آهن (II)	Fe2(SO4)3 Fe2(SO4)3.3H2O	400 454	——- 70-72	——- ——-
سولفات آهن (III)	FeSO4.7H2O	278	61-62	——-
آهک	Ca(OH)2	56 به شکلCaO	35-50	——-

توجه : kg/m3=16.085 Lb/ft3

علاوه بر مواد منعقد کننده برخي مواد به عنوان کمک منعقد کننده وجود دارند که در غلظت‌هاي بسيار کم در مرحله انعقاد يا لخته سازي اضافه شده و باعث تسريع در عمل انعقاد و کارايي اين فرآيند مي‌شوند. اين مواد را ميتوان به صورت زير دسته بندي نمود:

– اکسيد کننده‌ها نظير ازن

– مواد سنگين کننده مثل خاک رس و بنتونيت

– سيليس فعال

– پلي الکتروليتها ( آنيوني-کاتيوني-غير يوني )

لازم به ذکر است هر منعقد کننده در PH خاصي عملکرد بهتري را از خود نشان ميدهد که در جدول 2 برخي از اين منعقد کننده‌ها و PH مؤثر آنها آمده است.

جدول 2: محدوده PH مؤثر برخي از منعقد کننده‌هاي شيميايي

منعقد کننده	محدوده PH مؤثر
آهک	در اکثر PH مؤثر ولي در PH قليايي مؤثرتر
آلوم	5.5-8.5
کلريد آهن	4-11
سولفات آهن( II )	بالاي 9.5
سولفات آهن  ( III )	(4-6) & (8.8-9.2)

2- تصفيه آب بيولوژيکي

به طور کلي در اکثر موارد ميتوان انواع فاضلاب را به روش بيولوژيکي تصفيه نمود. هدف عمده از تصفيه بيولوژيکي فاضلاب جدا کردن مواد جامد کلوئيدي مي‌باشد. و تغيير در ترکيبات آلي موجود در فاضلاب به طوري که قابليت ته نشيني آن افزوده ميشود و به راحتي ته نشين مي‌شوند. در ضمن تثبيت مواد آلي نيز از اهداف ديگر تصفيه بيولوژيکي مي‌باشد تا در محيط ، مشکلي به وجود نيايد. به طور عمده در فاضلابهاي صنعتي هدف جداسازي يا کاهش غلظت ترکيبات آلي و غير آلي مي‌باشد.لذل براي حصول اين امر ، در تصفيه بيولوژيکي فاضلاب از انواع اورگانيسم‌ها استفاده مي‌شود،که توده عظيم آن را باکتريها تشکيل مي‌دهند. اهميت باکتريها آنقدر زياد است که مي‌توان آنها را قلب يک تصفيه خانه بيولوژيکي دانست. حذف BOD کربن دار، لخته سازي مواد جامد کلوئيدي غير قابل ته نشيني و تثبيت مواد آلي به روش بيولوژيکي و با استفاده از انواع ميکرواورگانيسم‌ها صورت مي‌پذيرد.

نکته اساسي در طراحي فرآيند تصفيه بيولوژيکي يا انتخاب نوع فرآيند مورد استفاده ، درک فعاليت بيوشيميايي ميکرواورگانيسم‌ها مي‌باشد.

هر ميکروارگانيسم براي رشد ، تکثير و فعاليت مناسب خود بايد اين عوامل را در اختيار داشته باشد:

1- منبع انرژي:

انرژي مورد نيازبراي سنتز سلول ممکن است از نور يا واکنش اکسيداسيون-احياي شيميايي بدست آيد.

2-کربن (براي سنتز مواد سلولي جديد):

منبع کربن نيز ممکن است از دو طريق براي سنتز مواد سلولي جديد ميکروارگانيسم‌ها بدست آيد . يکي از طريق کربن موجود در مواد آلي و ديگر از دي اکسيد کربن.

3- عناصر معدني ( مواد مغذي ):

نظير نيتروژن ، فسفر ، گوگرد ، کلسيم ، منيزيوم و پتاسيم

در ضمن شرايط محيطي از دما و PH اثر مهمي در بقا و رشد باکتريها دارد. به طور کلي رشد بهينه در گستره محدودي از دما و PH رخ مي‌دهد. به طوري که طبق  مطالعات انجام شده بهترين PH براي رشد و تکثير باکتريها عموما” 6.5 تا 8 است.

2-1- طبقه بندي فرآيندهاي بيولوژيکي :

فرآيندهاي بيولوژيکي را ميتوان به دو روش تقسيم بندي نمود.

1) طبقه بندي بر اساس محيط بيوشيميايي

الف – فرآيند هوازي ( Aerobic )

در اين فرآيند فعاليت ميکروارگانيسم‌ها در حضور اکسيژن محلول انجام مي‌گيرد، لذا ميکروارگانيسم‌هاي ديگر فعاليت چنداني ندارند.

ب – فرآيند بي اکسيژن ( َAnoxic )

در اين حالت فعاليت بيولوژيکي بدون حضور اکسيژن محلول انجام مي‌گيرد و باکتريها اکسيژن خود را از ترکيبات موادي مانند سولفاتها ، نيتراتها و کربناتها بدست مي‌آورند.

ج- فرآيند بي هوازي ( َAnaerobic )

در اين حالت هيچگونه اکسيژن به صورت محلول و ترکيبي وجود ندارد و ازهيدروليز مواد آلي فعاليت بيولوژيکي صورت مي‌گيرد. در ضمن مقدار لجن کمتري نسبت به دو حالت قبل توليد مي‌شود و با توليد گاز متان به عنوان منبع انرژي مي‌توان از آن استفاده نمود.

2) طبقه بندي بر اساس محيط رشد ميکروارگانيسم‌ها

الف- رشد چسبيده ( Attached Growth )

در اين حالت عوامل بيولوژيکي بر روي بستري از مواد همانند سنگ ، سراميک ، پلاستيک و سرباره رشد مي‌کند و فيلم باکتري بر روي اين محيط تشکيل و فاضلاب با عبور از اين محيط تصفيه مي‌شود.

ب- رشد معلق

در اين حالت جمعيت بيولوژيکي به صورت ذرات معلق و به حالت سوسپانسيوني در مايع رشد مي‌کند. معلولا” روش رشد تعليقي براي تصفيه ثانويه فاضلاب استفاده ميگردد.

جدول 3

نوع باکتري	نوع محيط رشد	برخي از فرآيندهاي مورد استفاده
هوازي	رشد معلق	فرآيندهاي لجن فعال ( اختلال کامل، هوادهي گسترده، SBR و … ) ، هضم هوازي، نيتريفيکاسيون
	رشد چسبيده	صافي چکنده ، دسکتهاي بيولوژيکي چرخان (RBC) و …
بي هوازي	رشد معلق	هضم بي هوازي ، فرآيند UASB
	رشد چسبيده	فيلتر بي هوازي و …
بي اکسيژن	رشد معلق	دنيتريفيکاسيون با بستر معلق
	رشد چسبيده	دنيتريفيکاسيون با بستر ثابت

لازم به ذکر است برخي از فرآيندهاي ترکيبي از نوع باکتريها و نوع محيط رشد ميباشند که با توجه به تحقيقات اخير در زمينه تصفيه فاضلاب اين گونه فرآيندها براي رفع برخي از مشکلات بوجود آمده است که ترکيبي از رشد معلق و چسبيده هوازي-بي هوازي ميباشند که باعث بالا رفتن راندمان و رفع برخي از مشکلات در امر تصفيه مي‌گردد.

2-1 تصفيه آب بي هوازي

فرآيند تصفيه بي هوازي در بسياري از جاها مانند معده نشخوارکنندگان ، مردابها و رسوبات برکه‌ها و درياچه‌ها ، مراکز دفن زباله يا لجن و لوله‌هاي فاضلاب که حاوي مواد آلي و فاقد اکسيژن محلول ملکولي باشند رخ مي‌دهد.

با استفاده از فرآيند بي هوازي در تصفيه فاضلاب مي‌توان بدون استفاده از تکنولوژي پيچيده و تنها با روش‌هاي معمول ، تصفيه فاضلاب را با هزينه‌هاي بسيار کمتر اعم از سرمايه اي و جاري به نحو مطلوب انجام داد. از دهه هفتاد در جهت حفظ انرژي و کاهش زمين مورد نياز، تصفيه بي هوازي به عنوان روش پيشرفته بيوتکنولوژي مورد توجه واقع شده است. راکتورهاي با سرعت بالا ساخته شده که در بسياري موارد با موفقيت همراه بوده است. اين راکتورها داراي توده ميکروبي فعال با غلظت زياد هستند.

در تصفيه فاضلاب صنايع با بار آلودگي بالا ، مي‌توان ابتدا فاضلاب را به روش بي هوازي تصفيه نمود و سپس عمل تصفيه را به روش بي هوازي کامل کرد. در تصفيه فاضلاب به روش بي هوازي-هوازي از آنجا که قسمت عمده اي از بار به روش بي هوازي و با هزينه کمتري حذف مي‌شود ، هزينه کلي فرآيند به ميزان قابل توجهي کاهش مي‌يابد. لذا شناخت فرآيند تصفيه بي هوازي و کنترل آن از اهميت خاصي برخوردار است که در زير به طور مختصر توضيح داده مي‌شود.

الف- ميکروبيولوژي و مکانيسم فرآيند بي هوازي

تصفيه بي هوازي در واقع شامل فرآيندهاي بيولوژيکي است که طي آن مواد آلي تجزيه شده و دو گاز عمده متان و اکسيد کربن توليدمي شود که از متان به عنوان منبع سوختي و انرژي مي‌توان استفاده نمود. اين مراحل را به طور کلي مي‌توان در چهار مرحله تقسيم بندي نمود که عبارتند از:

1) هيدروليز ( Hydrolysis )

پروتئينها ، چربيها وپليمرها به کمک آنزيمهاي خارجي ميکروارگانيسمها به واحدهاي ساختماني ساده تجزيه مي‌شوند. در اکثر موارد در اين مرحله از فاضلاب به عنوان منبع غذايي استفاده مي‌شود. سرعت کل فرآيند محدود و حساسيت زيادي به درجه حرارت وجود دارد.

2) اسيدي شدن ( Acidification )

مواد محلول توليد شده در مرحله هيدروليز توسط باکتريهاي مخمر، جذب و به صورت ترکيبات ساده آلي و معدني دفع مي‌شوند. به اين مرحله که در آن اسيدهاي آلي ، الکل و مقدار کمي ترکيبات معدني توليد مي‌شوند ، به اصطلاح اسيدي شدن گفته ميشود. عمل اسيدي شدن را گونه‌هاي مختلف باکتريها که اکثر آنها بي هوازي اجباري و برخي از آنها بي هوازي اختياري مي‌باشند انجام ميدهند. اگر در فرآيند اسيدي شدن فقط باکتريهاي بي هوازي اجباري نقش داشتند ممکن بود اکسيژن محلول همراه با فاضلاب ورودي ، تمام باکتريهاي بي هوازي اجباري را از بين برده و اين مرحله متوقف شود.

3) مرحله استات سازي ( Acetogensis )

دراين مرحله تمامي ترکيبات آلي توليد شده در مرحله اسيدي شدن به استات ، هيدروژن و دي اکسيد کربن تبديل مي‌شوند. مواد آلي در اين مرحله مي‌توانند با توجه به نوع ترکيب آلي به دو صورت توليد شوند که عبارتند از :

1) C_xH_yO_z+H₂OèCH₃COOH+CO₂

2) C_xH_yO_z+H₂OèCH₃COOH+H₂

به طور کلي در اين مرحله تشکيل اسيداستيک ، گاز هيدروژن و دي اکسيد کربن صورت مي‌گيرد.

4) مرحله متان زايي ( Methanogenesis )

در اين مرحله دي اکسيد کربن ، هيدروژن و اسيداستيک توليد شده در مرحله قبل به متان ، آب ، دي اکسيد کربن و ترکيباتي نظير آمونياک تبديل مي‌شود. اين عمل توسط باکتريهايي انجام مي‌شود که بي هوازي اجباري مي‌باشند. عمده باکتريهايي که تاکنون شناسايي شده‌اند عبارتند از : ميله اي‌ها ( متانو باکتريوم ، متانوباسيلوس ) و کروي ( متانوکوکوس ، متانوسارسينا )

توليد متان مي‌تواند از دو راه صورت پذيرد که دو مسير اصليتشکيل متان در هضم بي هوازي عبارتند از (1) تبديلهيدروژن و دي اکسيد کربن به متان و آب و (2) تبديل استات به متان و دي اکسيد کربن.

1) CH₃COOHèCH₄+CO₂

2) 4H₂+CO₂èCH₄+2H₂O

متان زاها و اسيدزاها رابطه اي متقابلا” مفيد دارند که در آن متان زاها ، به سبب هيدروژن خوار بودن ، مي‌توانند فشار نسبي H₂ فوق العاده پاييني را حفظ کنند.

با توجه به آنچه گفته شد در تجزيه بي هوازي مواد آلي به شکل متان از مواد غذايي جدا مي‌شوند، لذا در مقايسه با باکتريهاي هوازي رشد باکتريهاي بي هوازي نسبتا” کندتر است.

ب- عوامل مؤثر محيطي در فرآيند بي هوازي

يکي از مشکلات عمده سيستم‌هاي بي هوازي ، کنترل و راهبري اين سيستم‌ها است. تأمين شرايط محيطي مناسب براي رشد ميکروارگانيسم‌هاي بي هوازي از مهم ترين مسائل در تحقيقات مي‌باشد. لذا برخي از عوامل محيطي که در روند فعاليت باکتريهاي بي هوازي نقش مهمي دارند، عبارتند از:

1) درجه حرارت

درجه حرارت يکي از عوامل مؤثر در رشد و فعاليت باکتريهاي بي هوازي است که با توجه به نوع باکتريها از لحاظ تقسيم بندي حرارتي ( ترموفيليک، مزوفيليک و ساکروفيليک ) متفاوت مي‌باشد.

سيستم‌هاي تصفيه بي هوازي فاضلاب صنايع سلولزي معمولا” در درجه حرارت 25-45  درجه سلسيوس بهره برداري مي‌شود. در برخي از موارد، اين صنايع ممکن است فاضلابهاي با درجه حرارت بين 40 تا 80 درجه سانتيگراد توليد نموده که در اين صورت از فرآيندهاي بي هوازي ترموفيليک استفاده مي‌شود.

کنترل درجه حرارت براي هر کدام از فرآيندهاي مزوفيليک ضروري است زيرا کاهش و يا افزايش دما در هر حالتي بر رشد بهينه باکتريها تأثير گذار بوده و باعث از بين رفتن باکتريهاي متان زا شده و در نتيجه فرآيند بي هوازي از بين مي‌رود.

2) مواد غذايي

براي رشد ميکروارگانيسم‌ها و توليد سلول جديد ، در فرآيندهاي بي هوازي علاوه بر مواد آلي نياز به ترکيبات نيتروژن ، فسفر و برخي ديگر از عناصر نظير گوگرد، کلسيم و منيزيم ضروري است.

3) PH

يکي از فاکتورهاي مهم در سيستم‌هاي بي هوازي کنترل PH سيستم به خصوص در هنگام راه اندازي سيستم است .  PH بهينه در سيستم بي هوازي در گستره 6.5-7.5 مي‌باشد. زيرا شرايط اسيدي براي گونه‌هاي متان زا بسيار مضر است و درPH حدود 6.5 شروع به توليد متان و درPH<= 5.5  اين عمل متوقف مي‌شود.

ج- راه اندازي راکتورهاي بي هوازي

راه اندازي سيستم‌هاي بي هوازي، نسبت به راکتورهاي هوازي از اهميت و توجه خاصي برخوردار است . به طوري که مدت زمان نسبتا” طولاني به طول مي‌انجامد تا طي آن لجن مورد استفاده در راکتور با فاضلاب مورد نظر تطبيق کامل پيدا نمايد. به همين دليل و با توجه به رشد پايين اين گونه از باکتريها، وجود مواد سمي و بازدارنده خيلي حساستر براي سيستم‌هاي بي هوازي مي‌باشند. لذا براي تصفيه آب فاضلاب صنايع سلولزي به روش بي هوازي که داراي مواد سنگين و دير تجزيه ناپذير نظير ليگنين ، تانين‌ها و رزين‌هاي چوبي ، مي‌باشند، بايستي فاضلاب رقيق و بازمان طولاني افزوده شود و در راهبري و کنترل آنها دقت خاصي صورت گيرد. لازم به ذکر است چنانچه فعاليت راکتور راه اندازي شده براي مدت طولاني تعطيل شود را اندازي مجدد آن به سادگي در کوتاه مدت انجام پذير بوده و در خلال مدت تعطيلي ، سيستم به مراقبت خاص نياز ندارد.

از اين رو فرآيند تصفيه بي هوازي براي پساب صنايعي که به صورت فصلي کارمي کنند و دوران تعطيلي طولاني دارند ايده آل است.

د- راکتورهاي بي هوازي

با توجه به اهميت يافتن تصفيه بي هوازي در چند دهه اخير، راکتورهاي مختلف و پيشرفته اي در اين زمينه تهيه شده است که چند نوع مهم از آنها عبارتند از:

1) لاگون‌هاي بي هوازي

2) تماس بي هوازي

3) فيلتر بي هوازي

4) بستر سيال بي هوازي

5) بستر لجن بي هوازي با جريان پايين به بالا ( UASB)

6) ايمهاف تانک

7) سپتيک تانک

2-2  تصفيه آب هوازي

پس از تصفيه بي هوازي معمولا تصفيه هوازي مورد استفاده قرار ميگيرد . تصفيه هوازي در حذف ترکيبات رزين چوب که سميت بالايي دارند ودر سيستمهاي بي هوازي مقاوم مي‌باشند بسيار مؤثر ميباشند . فرايندهاي تصفيه هوازي معمولي مورد استفاده عبارتند از :

1) فرآيند لجن فعال

2) استخرهاي هوادهي شده يا لاگونهاي هوادهي

3) رآکتور نا پيوسته متوالي (SBR)

4) هضم هوازي

5) صافي چکنده

6) ديسکهاي چرخان چسبنده

2-3-1-روش لجن فعال

تصفيه فاضلاب به روش لجن فعال يکي از انواع تصفيه بيولوژيکي هوازي است که در سال 1914 توسط آردن و لاکت در انگلستان ابداع گرديد. در اين فرآيند توده اي فعال از ميکروارگانيسم‌ها توليد مي‌شوند که قادر به تثبيت هوازي مواد آلي هستند ، لذا اين فرآيند، لجن فعال نام گرفته است.

در اين روش فاضلاب خروجي از حوض ته نشيني اوليه ، با لجن برگشتي حوض ته نشيني ثانويه در صورت  وجود، در هم آميخته و در راکتور وارد مي‌شود و تحت عمل هوادهي قرار مي‌گيرد. فرآيند لجن فعال ، يک فرآيند محيط کشت معلق مي‌باشد که لجن ته نشين شده آن محتوي ميکروارگانيسم‌هاي زنده و فعال است و داراي بازگشت لجن نيز مي‌باشد.

به طور کلي سيستم لجن فعال داراي تجهيزات زير مي‌باشد:

1) مخزن هوادهي

2) مخزن به نشيني يا واحد زلال سازي

3) سيستم برگشت لجن

4) سيستم دفع لجن

به طور کلي سيستم لجن فعال يک محيط بيولوژيکي مختلفي را شامل مي‌شود که به طور عمده از باکتري پرتوزوآ، روتيفر و قارچ تشکيل يافته است. گونه‌هاي مختلي از باکتريهاي فرآيند لجن فعال که تاکنون شناخته شده‌اند عبارتند از : پسودوموناس، زوئوگنا، فلاوباکتريم، نيتروزوموناس، نيتروباکتر و … که با توجه به نوع فاضلاب  ورودي ، رشد هرگونه از باکتري‌ها متفاوت است.

الف- انواع سيستم‌هاي لجن فعال:

گرچه سيستم لجن فعال داراي اصول ثابتي است لکن به مرور زمان تغييرات و اصلاحاتي بر روي سيستم متداول انجام يافته است که هر يک داراي محاسن و معايب خاصي است که نحوه اکسيژن رساني ( هوادهي ) ، تغذيه، لجن برگشتي، نوع رژيم هيدروليکي و زمان ماند در آنها متفاوت است.

از انواع روشهاي لجن فعال مي‌توان هوادهي مرحله اي، اختلاط کامل، تثبيت و تماس، اکسيژن خالص و کانال اکسيداسيون را نام برد.

ب- فاکتورهاي مؤثر در بهره برداري

در بهره برداري و کنترل لجن فعال يک سري پارامترها مي‌باشند که در راهبري سيستم لجن فعال مؤثر است . اين پارامترها عبارتند از:

1) شدت آلودگي

2) مواد مغذي

3) اکسيژن محلول

4) زمان ماند

5)PH

6) سميت

7) دما

8) اختلاط

9) هيدروليک جريان

اين پارامترها در طي بهره برداري و راهبري سيستم مورد کنترل و آزمايش قرار مي‌گيرند.

ج- کنترل فرآيند:

به طور کلي براي کنترل دقيق يک تصفيه خانه و کنترل فاکتورهاي مؤثر در امر تصفيه به شيوه لجن فعال بايد ازشاخص‌هاي مهم استفاده کرد تا پارامترهاي ذکر شده مورد بررسي قرار گيرد. برخي از اين آزمايش‌ها و اندازه گيري‌ها که بايد به طور روزانه در سيستم لجن فعال مورد مطالعه قرار گيرند عبارتند از:

– مقدار جريان ورودي فاضلاب

– درجه حرارت هوا و فاضلاب

– انديس حجمي لجن (SVI)

– جريان برگشتي لجن و لجن مازاد

– وضعيت حوض هوادهي و ته نشيني از لحاظ شاخصهاي بصري ( رنگ ، شفافيت ، پساب ، کف ، تلاطم ، بو و …)

– اندازه گيري BOD و COD  ورودي ، خروجي و حوض هوادهي

-PH ورودي و خروجي و حوض هوادهي

– DO (اکسيژن محلول)

– آزمايش ته نشيني سي دقيقه اي

– ترکيبات نيتروژن و فسفر

– عمق پوشش لجن

– SS وVSS

– آزمايشات ميکروسکوپي

– مصرف آب ، برق و سوخت

د- مشکلات و نواقص لجن فعال :

برخي از مشکلات وسائل که به طور عمده در سيستم لجن فعال ممکن است به وجود آيد عبارتند از : حجيم شدن لجن ، تشکيل کف در حوض هوادهي ، توليد بو و صدا ، بالا آمدن لجن ، حذف کم BOD که هر کدام از آنها به عواملي مانند : PH ، درجه حرارت ،F/M ، ، و … بستگي دارد.