تصفیه آب های پیشرفته چگونه انجام می شود ؟

1) فاضلابهاي صنعتي ونحوه مقابله با آن

از صنايع مهمي که مي‌تواند نقش مثبت و ارزنده و بالعکس خسارت و تباهي جبران ناپذيري براي انسان به ارمغان آورد ، صنايع نساجي ، شيمايي ، پتروشيمايي وپالايشگاهي است. ضايعات اين صنايع در نهايت به صورت پسمانهاي جامد و مايع به محيط زيست وارد مي‌شود که در صورت تصفيه آب های پیشرفته و بازيابي به حد استاندارد مي‌تواند از نظر اقتصادي نيز مفيد باشد .

به منظور جلوگيري از مشکلات حاصل از تخليه فاضلابهاي صنعتي به محيط زيست ، فاضلابهارا با استفاده از روشهاي گوناگون مورد استفاده قرار مي‌دهند.

گر چه فرايندهاي لجن فعال ،بعد از مراحل پيش تصفيه و تصفيه اوليه فتوان تصفيه بسياري از پسابهاي صنعتي را داراست ولي اين روش در مقابل ترکيبات سمي و شوکهاي ناگهاني بسيار حساس است. در ضمن با توجه به افزايش روز افزون مواد آلي جديد که تعداد بسيار زيادي از آنها قابل تجزيه بيولوژيکي نيستند يا به ميزان کمي تجزيه ميشوند و يا علم به اين دارند که تعدادي از اين ترکيبات خاصيت سرطان زايي  يا موتاسيون سلولي دارند تصفيه اوليه وثانويه کافي نبوده وپساب خروجي از اين سيستمها جهت تخليه به آبهاي پذيرنده و زمينهاي کشاورزي مناسب نمي باشد . لذا در بسياري از کشورهاي جهان جهت نيل به استانداردهاي مورد نياز تصفيه ثالث متداول است .

تصفيه سوم ممکن است از يک صافي شني ساده ، ستونهاي کربن فعال ، اکسيد شدن توسط ازن ، کلر ونظاير آن تشکيل شده باشد.

با استفاده از کربن فعال بسياري از مواد آلي مقاوم در مقابل تجزيه بيولوژيکي قابل حذف است.

گرچه اين روش در دنيا متداول است ولي هزينه آن بسيار زياد است و ممکن است هزينه اي بيش از فرآيند لجن فعال دربر داشته باشد .لذا اخيرا به منظور بالا بردن کيفيت پساب خروجي از لجن فعال ، افزايش مقاومت وبازدهي آن ابتکار جديدي به کار رفته است که در آن پودر کربن فعال را به حوضچه هوادهي اضافه مي‌کنندو در نتيجه بدون نياز به تجهيزات اضافي و گرانقيمت ،راندمان سيستم به نحو چشمگيري افزايش مي‌يابد .به علاوه با اين روش ميتوان رنگ ، تعدادي از فلزات سنگين ، آروماتيکها و ترکيبات کلره آنها ، سموم دفع آفات ، فنول و ترکيباتي که سبب به هم خوردن کار واحد تصفيه بيولوژيکي مي‌شود را نيز از پساب خارج ميکند و مقاومت سيستم در مقابل تغييرات بار آلي و سموم مختلف افزايش مي‌يابد. اين روش به نام pact powdered،activated carbon treatment  ناميده مي‌شود که بنيانگذار آن شرکت du.pont و توسط شرکت zimpro به صورت تجاري به بازار عرضه شده است.

2) نقش پودر کربن فعال در بهينه سازي سيستمهاي تصفيه فاضلاب صنعتي

2-1- فرايند pact و تئوري حذف آلودگي

اين فرايند ، روش تغيير يافته فرايند لجن فعال است .در اين فرايند بدون صرف هزينه زياد، پودر کربن فعال به حوضچه هوادهي اضافه مي‌شود. جهت ثابت نگه داشتن مقدار غلظت کربن فعال در فرايند ، به طور مداوم پودر کربن فعال به حوضچه هوادهي اضافه مي‌شود تا مقدار کربن که از سيستم همراه با لجن اضافي يا پساب تصفيه شده خارج ميشود جبران گردد. شکل زير شماي ساده فرايند PACT را نشان ميدهد.

شماي ساده فرايند PACT

ذرات کربن فعال ، ترکيبات الي ، اکسيژن و باکتريها را به خود جذب مي‌کند و به صورت حامل عمل مي‌کند . سپس ترکيبات جذب شده بتدريج توسط باکتريها تجزيه مي‌شوند و کربن مجددا فعال مي‌شود.

گر چه بسياري از آلودگيها در سيستمهاي متعارف لجن فعال قابل تجزيه بيولوژيکي نيستند ولي ممکن است در اثر زمان تماس طولاني با جرم بيولوژيکي تجزيه شوند.زيرا ممکن است از لحظه جذب آلودگي توسط پودر کربن فعال تا ته نشين آنها همراه بالجن و تخليه ، ساعتها تا روزها طول بکشد. باکتريهايي که مولکولهاي مقاوم را تجزيه مي‌کنند به آهستگي بر روي زغال فعال رشد مي‌نمايند .اين باکتريها بيشتر موادي را که بر روي سطح جذب شدهاند تجزيه مي‌کنند.

لذا غلظت بيشتر کربن سبب مي‌شود که مواد آلي بيشتري در دسترس ميکروارگانيسمهاقرار گيرد . در اين عمل ، کربن فقط نقش نگهدارنده را ايفا نمي نمايد بلکه يک اثر فيزيکي بيولوژيکي دارد. به اين ترتيب خاصيت جذب فيزيکي کربن فعال غلظت مواد آلي را در سطح بالا مي‌برد و به راحتي در اختيار ميکروارگانيسم قرار مي‌دهد. اين موضوع نشان ميدهدکه بهبود کيفيت پساب توسط pact يک پديده فيزيکي بيولوژيکي است.

روي سطح خارجي و خلل وفرج بزرگ کربن فعال مکانهاي مناسب و محفوظي براي اتصال و رشد مجموعه‌هاي ميکروبي وجود دارد .باکتريهايي به اندازه 1 ميکرومتر از طريق موتاسيون به ترکيبات مقاوم در مقابل تجزيه بيولوژيکي از قبيل رنگها و سموم عادت کرده و انها را تجزيه مي‌نمايند،اين عمل احياي بيولوژيکي کربن نيز مي‌باشد.

ميکروارگانيسمهايي که قادرند اين عمل تجزيه را انجام دهند معمولا داراي سرعت رشد کمي بوده و زندگي آنها نمي توانند توسط ميکروارگانيسمهايي مثل پروتزوئرها با قطر200-  19  ميکرومتر که خيلي بزرگتراز باکتريهاي عادت داده شده هستند در معرض خطر واقع شود زيرا اين ميکروارگانيسمها نمي توانند وارد خلل و فرج و محل استقرار اين باکتريها شوند. لذااين باکتريها بدون مانع مي‌توانند رشد کنند و ترکيباتي را که مقاومت زيادي در مقابل تجزيه دارند و جذب کربن شده‌اند مصرف کنند. در واقع در اثر برخورد طولاني بين باکتريها و مواد جذب شده روي کربن فعال – کربن دوباره فعال مي‌شود (احياي بيولوژيکي).

در اين فرايند بيش از 95درصد آلودگيهاي آلي غير قابل تجزيه بيولوژيکي حذف مي‌شوند و مکانيسمهاي متعددي جهت حذف مواد آلي توسط کربن فعال پيشنهاد شده است.

• کاهش مواد آلي که به سادگي قابل تجزيه بيولوژيکي نيستند، حاصل جذب فيزيکي توسط کربن فعال است.
• کاهش مواد فوق نتيجه افزايش سرعت تجزيه بيولوژيکي توسط باکتريهاي چسبنده به پودر کربن فعال ، يعني حذف از طريق جذب واکسيد شدن بيولوژيکي است.

لازم به تذکر است که حذف مواد کاملا غير قابل تجزيه بيولوژيکي ، فقط از طريق جذب سطحي صورت مي‌گيرد . لذا با توجه به حذف آلودگيهاي غير قابل تجزيه بيولوژيکي در اين فرآيند ، پساب خروجي از آن در حدي تصفيه خواهد شد که سيستمهاي تصفيه بيولوژيکي متعارف به تنهايي قادر به اين عمل نيستند. از مزاياي ديگر اين فرايند مي‌توان به موارد زير اشاره کرد:

• نياز به حداقل نظارت وسرپرستي
• نياز کم به تاسيساتي از قبيل ضد کف
• نياز کم به انرژي جهت حذف نيتروژن
• کاهش بو
• بالا بودن بازده تصفيه
• سهولت در امر خشک کردن و دفع لجن

پارامترهاي مؤثر در تعادل فرايند pact  عبارت از:

غلظت کربن، غلظت سموم ارگانيکي، عمر لجن ، زمان توقف هيدروليکي و نوع ترکيبات  موجود در فاضلاب مي‌باشند.⁽⁴⁾

2-2- بررسي مزاياي استفاده از پودر کربن فعال

استفاده از پودر کربن فعال در  تصفيه فاضلاب يک ايده جديد نمي باشد ، زيرا از سال 1935 تجربياتي براي استفاده از اين ماده بمنظور افزايش انعقاد و لخته سازي جامدات ، هضم بيهوازي ، لجن و آبگيري از آن بعمل آمده است . اين تجربيات نشان دادند که پودر کربن فعال بعنوان يک ماده کمکي بهنگام افزايش بار هيدروليکي فاضلاب باعث افزايش بار هيدروليکي فاضلاب  باعث افزايش فشردگي لجن و سهولت آبگيري از آن مي‌گردد. در اين آزمايشات اوليه ، سودمندي PAC  تشخيص داده شده ولي بنابر دلايل اقتصادي و اين حقيقت که سطوح بالاي  تصفيه عموما مورد نياز نبود، بطور کامل پذيرفته نشد. درگذشته کربن فعال دانه اي GAC غالبا بيش از PAC    مورد استفاده قرار مي‌گرفت و داراي کارآيي مطلوبتري در فرآيند پالايش فاضلاب مي‌بود اما پس از آن تا اوايل دهه 1970 ميلادي استفاده از پودر کربن فعال در فرايندهاي بيولوژيکي به فراموشي سپرده و تنها در اين دوره بود که بوسيله پژوهشگران شرکت صنايع شيميايي و پتروشيمي دو پونت ، کاربرد پودر کربن فعال در واحد هوادهي سيستم لجن فعال مورد توجه قرار گرفت و نهايتا به اين نتيجه رسيدند که چنين عملي باعث افزايش بازدهي حذف مواد آلي فاضلاب ميگردد ، بدون اينکه مخارج سرمايه گذاري يا عملياتي چندان تغيير کند .

پژوهشگران سرانجام با اصلاح سيستم پيشنهادي و ارائه روشهاي نگهداري و بهره برداري کل روش را با واژه اختصاري PACT   به نام شرکت فوق به ثبت رسانيدند و بعدها توسط شرکت زيمپرو به صورت تجارتي عرضه گرديد . در سالهاي بعد شرکت آي – سي – آي مطالعات را دنبال نموده وبررسيهاي زيادي در زمينه استفاده همزمان پودر کربن فعال و سيستم لجن فعال براي تصفيه فاضلابهاي شهري و صنعتي مختلفي را انجام داد .

طرح شماتيک فرايند تصفيه بروش PACT شرکت دويونت

اسکاراملي و ديگيانو ( Scaramelli & Digiano . 1973 ) ضمن مطالعات خود راههاي کنترل و بهره برداري سيستم PACT   را شامل اندازه گيري مواد جامد مايع مخلوط ، شاخص حجمي لجن  ، اکسيژن خواهي شيميايي و بيوشيميايي مواد آلي و سرعت مصرف اکسيژن مي‌دانند .

آدامز (Adams.1973 ) در مطالعه کاربرد پودر کربن فعال در سيستم لجن فعال براي تصفيه فاضلابهاي مختلف شهري و صنعتي به اين نتيجه رسيد که روش فوق داراي مزاياي بسيار زيادي به شرح ذيل مي‌باشد :

• حذف BOD₅ و COD را حتي در صورت تغييرات کمي و کيفي فاضلاب نسبت به سيستم لجن فعال افزايش مي‌دهد .
• باعث بهبود ته نشيني جامدات شده ، ميزان مواد جامد معلق را در خروجي کاهش مي‌دهد و لجن سنگين تر و غليظتري ايجاد مي‌کند.
• رنگ و مواد سمي که براي سيستم بيولوژيک سمي و يا مانع رشد هستند يا اينکه غير قابل تجزيه بيولوژيک مي‌باشند را جذب مي‌نمايد.
• با جذب مواد پاک کننده ميزان کف را در مخزن هوادهي و در خروجي کاهش مي‌دهد .
• مشکل حجيم يا متورم شدن لجن را با ايجاد نسبت F/M مناسب برطرف مي‌نمايد.
• ظرفيت تصفيه خانه را با مخارج اندک عملياتي و بدون هرگونه مخارج سرمايه اي افزايش مي‌دهد.
• موجب يکنواخت شدن فرايند تصفيه و ايجاد خروجي با کيفيت يکنواخت مي‌گردد

نامبرده معتقد مي‌باشد که در ميان موارد فوق حذف کف ، بهبود ته نشين جامدات و کاهش مواد سمي فاضلاب بيشترين تاثير را بر بهبود کل عمليات فاضلابهاي صنعتي بجاي مي‌گذارد.

تجربيات فراواني در زمينه استفاده از روش PACT  در مقياس واقعي نيز انجام گرفته است. آدامز در سال 1974 به امکانپذير بودن کاربرد اين روش براي تصفيه فاضلابهاي شهري و صنعتي با بازدهي بسيار زياد توجه نمود . وي با کاربرد فرايند PACT در تصفيه فاضلاب مشترک صنايع توليد مصنوعات پلي اتيلني و فاضلاب شهري با مشخصاتBOD₅ = 1700 mg/l وCOD=3200mg/l و مقايسه نتايج با فرايند لجن فعال ، افزايش 25% COD و 20% حذف BOD₅    را گزارش نمود .

وي اين فرايند را در تصفيه فاضلاب  صنايع نساجي و رنگ و تکميل پارچه  نيز مورد بررسي قرار داد و مجددا بهبود حذف BOD₅    را تا 20% بيشتر از لجن فعال برآورد نمود . همچنين در فاضلاب صنايع توليد رنگهاي اسيدي   نيز کاربرد PACT نسبت به لجن فعال باعث بهبود حذف فسفر ، کاهش  مواد معلق خروجي و بهبود شرايط ته نشيني مي‌شود . وي به اين نتيجه رسيد که علاوه بر موارد اشاره شده ، افزودن پودر کربن فعال به سيستم لجن فعال مزاياي ذيل را نيز ارائه مي‌دهد:

• کنترل وبهره برداري از سيستم را ساده نموده و نياز به نگهداري دائم را کاهش مي‌دهد.
• باعث رشد بسياري از ميکرواورگانيسمهاي مفيد گرديده و تنوع زيستي در سيستم را افزايش مي‌دهد.
• تصفيه ، حمل و نقل لجن ثانويه را بهبودي بخشيده و نياز به آبگيري را کاهش ميدهد.

نامبرده در همين مطالعات به اين نتيجه رسيد که حتي با قطع ورود کربن تا يک ماه هنوز کيفيت فاضلاب تصفيه شده بمراتب بهتر از عملکرد يگان شاهد مي‌باشد.

وي اين موضوع را ناشي از احيا بيولوژيکي کربن در حين چرخش در سيستم تصفيه ميداند.

همچنين آدامز در سال 1975 ضمن مطالعه راجع به هضم بيهوازي لجن ثانويه به اين نتيجه رسيد که :

• افزودن پودر کربن فعال در سيستم تصفيه لجن فعال ، نهايتا منجر به توليد لجني گرديده که براحتي هضم مي‌گردد.
• وجود کربن فعال باعث کاهش چربي و کف در‌هاضم ميشود.
• کربن فعال مانند يک کاتاليزور عمل نموده و لذا با شکستن اجزا آلي در لجن آنرا به حداقل مي‌رساند.
• توليد گاز در سيستم بيشتر مي‌شود.
• حساسيت سيستم در برابر مواد سمي کاهش يافته وزمان بازيافت کوتاهتر مي‌شود.
• وجود کربن فعال باعث افزايش محلهاي مناسب جذب و تغليظ مواد آلي در نتيجه افزايش واکنش بيهوازي و کاملتر هضم مي‌گردد.
• لجن هضم شده غليظ تر شده حمل و دفع آن ساده تر مي‌گردد.

هون سيکر و الميدا ( 1975 ، Hunsicker& Almmedia ) در همين زمينه به اين نتيجه رسيدند که مصرف کربن فعال در سيستم هضم غير هوازي لجن باعث بهبود عمليات ميگردد، نامبردگان  اعلام کردند که:

• افزودن پودر کربن فعال باعث کاهش بوي نامطبوع‌هاضم‌ها ميگردد.
• باعث کاهش در مقدار مواد جامد‌هاضم ميگردد.
• توليد گاز در اثر افزودن پودر کربن فعال زياد ميشود.
• از نظر اقتصادي ،بدليل کاهش مشکل عملياتي اين روش بسيار مناسب است.

بر اساس مطالعات انجام گرفته ديجان و آدامز ( 1975 ،Dejohn& Adams) راجع به بررسي ومقايسه بازدهي و مزاياي ستون کربن فعال دانه اي و سيستم PACT  ، در تصفيه پالايشگاه نفت ، با ارائه مزاياي اساسي روش اخير و نشان دادن نقاط ورود پودر کربن ( مخزن هوادهي ، خط برگشت لجن ، ته نشين ثانويه) به اين نتيجه رسيدند که استفاده از فرايند  PACT   ، براي تصفيه فاضلاب يک پالايشگاه نفت با ميزان BOD₅    ورودي  mg/l400 موجب افزايش حذف BOD₅ تا 50% نسبت يگان شاهد ، کنترل ميزان کف در منطقه هوادهي ، به حداقل رسانيدن اثرات مواد سمي و چربي در فرايند تصفيه بيولوژيک و بهبودي در ته نشيني لجن ميگردد. مطالعات بيشتر نشان داد که اين فرايند دربرابر ورود آبهاي ترش حاوي سولفيدها و نيز فلزات سنگين و مواد سمي فاضلاب بخوبي مقاومت مينمايد و از نظر اقتصادي نيز نسبت به فرايند لجن فعال به تنهايي و همراه با ستون کربن فعال دانه اي ارجحيت دارد.

فلين و باري ( 1976، Flynn & Barry) ، ضمن ارائه مراحل انتخاب يک گزينه از بين روشهاي موجود تصفيه فاضلاب ، در پايان دلايل انتخاب فرايند PACT  را همراه با مزاياي اين روش ارائه نمود . بر اساس نظريات نامبردگان انتخاب يک روش تصفيه در چهار مرحله اساسي بشرح ذيل انجام ميشود.

• غربال کردن فرايندها براي حذف روشهايي که از جنبه تکنيکي قابل اجرا نمي باشند.
• تعيين شرايط اقتصادي روشهاي باقيمانده و حذف روشهايي که از جنبه اقتصادي قابل اجرا نمي باشند.
• بررسي اقتصادي روشهاي باقيمانده در شرايط بهينه براي تعيين دقيق مخارج و مزاياي هر روش
• انتخاب يک روش نهايي با در نظر گرفتن شرايط اقتصادي و نيز عوامل کيفي مانند سياستهاي زيست محيطي ، انعطاف پذيري روشها و ملاحظات آتي در مورد منابع آبي.

و سرانجام با بررسي نتايج سيستم تصفيه فاضلاب تاسيسات شرکت دوپونت در جنوب فيلادلفيا با بيش از 2000 واحد صنعتي که داراي فاضلاب کاملا اسيدي ، حاوي فلزات سنگين ، رنگهاي محلول و ترکيبي پيچيده و متغير مواد آلي بود ، به اين نتيجه رسيدند که:

1- سيستم PACT بسيار پايدارتر از سيستم لجن فعال بوده و داراي پساب نهايي با کيفيت بالاتري است.

2- سيستم  PACTبه مثابه يک تصفيه مرحله سوم و پيشرفته عمل مي‌نمايد.

3- عملکرد اين روش با واحد لجن فعال مجهز به ستون کربن فعال دانه اي ، کاملا قابل مقايسه مي‌باشد.

4- از جنبه مخارج سرمايه اي روش PACT ، ارزانتر از روش کاربرد ستون کربن فعال دانه اي ، پس از تصفيه بيولوژيک مي‌باشد.

فرگوسن و همکاران (1976، Ferguson etal ) ، ضمن مطالعه در مورد تصفيه فاضلاب صنعتي و انساني در سياتل آمريکا مزاياي ذيل را با افزودن پودر کربن فعال در سيستم تصفيه بيولوژيک لجن فعال بصورت تثبيت تماسي بصورت ذيل ارائه نمودند:

• اين روش زمان ماند هيدروليکي را بدليل جذب سريع و حذف مواد آلي کوتاه مي‌نمايد.
• سيستم بيولوژيک را در برابر بار ناگهاني يا کاهش ناگهاني درجه حرارت محافظت مي‌نمايد.
• سيستم را از مواد سمي و بازدارنده رشد و فلزات سنگين محافظت مي‌کند.
• مواد غير قابل تجزيه بيولوژيک توسط کربن فعال جذب مي‌گردد.
• نسبت برگشت لجن مورد نياز کاهش مي‌يابد.
• بدليل احيا بيولوژيک کربن فعال در فرايند تصفيه لجن فعال عملکرد اين ماده بهتر از سيستمهاي تصفيه فيزيکي و شيميايي مي‌باشد .

روبرتاسيو و همکاران (1976 ،Robrtaccio etal )، در مطالعات خود پيرامون برخي از اشکالات مطرح شده بوسيله ديگر محققين ، با بررسي تصفيه خانه‌هاي مختلف و ضمن ارائه يک طبقه بندي کامل از مواد موجود در فاضلاب ، شامل چهار گروه ( غير قابل تجزيه و غير قابل جذب ، قابل تجزيه و غير قابل جذب ، غير قابل تجزيه و قابل جذب ، ونهايتا قابل تجزيه و قابل جذب) در نهايت به اين نتيجه رسيدند که اشکالات مطرح شده از قبيل اشغال سطح کربن بوسيله محصولات جانبي سوخت و ساز در عمل پيش نخواهد آمد علاوه بر آن نامبردگان مزاياي ديگري را نيز براي اين روش PAC به سيستم لجن فعال بشرح ذيل ارائه نمودند:

• افزايش سرعت تصفيه بيولوژيکي .
• سازگاري روش فوق با تاسيسات موجود تصفيه خانه.
• امکان افزايش ميانگين زمان اقامت توده بيولوژيکي.

آنها به اين نتيجه کلي رسيدند که ورود PAC ، بطور مداوم د رمنطقه هوادهي باعث ايجاد شبکه متنوعي از ميکرواورگانيسمهما و ذرات کربن مي‌گردد. در اين حالت کربن بخشي از موادآلي را جذب مي‌کند و علاوه بر اينکه همانند يک عامل وزني عمل نموده و ته نشين و تغليظ لجن را بهبود مي‌بخشد همچنين صرف نظراز قابليت تجزيه پذيري مواد آلي حذف آنها را تسريع مي‌نمايد خاصيت جذب کربن باعث کنترل نوسان مواد آلي فاضلاب شده، جذب مواد سمي را ممکن نموده ، مواد مانع رشد بيولوژيکي و مواد فعال سطحي را که باعث بروز کف در هوادهي مي‌شوند جذب مي‌نمايد. وجود کربن باعث تسهيل حمل و آبگيري و هضم بيهوازي و دفع لجن مي‌گردد. در پايان پيشنهاد نمودند که براي ايجاد شرايط مناسب تر اقتصادي ميتوان از سن لجن بالا ، مقدار مصرف کربن را کاهش داد.

گريوزو استنستروم (1977 ،  (Grieves & stenstrom ضمن استفاده از روش PACT براي تصفيه فاضلاب پالايشگاه نفت نتايج را با روش کاربرد ستون کربن دانه اي ، پس از تصفيه بيولوژيکي مقايسه نمودند. نامبردگان مطالعات خويش را در ضمينه کاربرد ، PACT و مقايسه اقتصادي آن با روشهاي ديگر براي تصفيه فاضلاب پالايشگاه نفت را در سالهاي بعد نيز ادامه دادند. آنان همچنين به اين نتيجه رسيدند که افزودن پودر کربن فعال ، به دليل حذف مواد سمي بيشترين اثر نيتريفيکاسيون دارا مي‌باشد. هم چنين آنان در مطالعات خود بر روي يک مدل نيمه صنعتي لجن فعال همراه با PAC ، سه مسئله اساسي در سيستم را بترتيب ميزان سطح فعال ، غلظت کربن در هوادهي و سن لجن ارزيابي نمودند. اين مطالعات نشان داد که با افزودن PAC ، ميتوان سن لجن را به مقدار بسيار بيشتر از سيستم لجن فعال بالا برد . دريک مورد سن لجن تا 150 روز افزايش يافت ، اماالبته در اين محدوده ، اشکالاتي در سيستم مشاهده شد.

تيبالت و همکاران (1977 ،Thibauil etal ) با بررسي کاربرد روش PACT در تصفيه فاضلاب پالايشگاههاي نفت ، در درجه اول به ازدياد نيتريفيکاسيون و حذف آمونياک و نيز بهبود شاخص حجمي لجن توجه نمودند. در بررسيهاي بعمل آمده توسط نامبردگان از يک پليمر آنيوني براي افزايش لخته‌هاي بيولوژيکي و کاهش  مصرف PAC استفاده شد و. سپس کربن را بصورت مخلوط با آب وارد سيستم مي‌شد.

با ادامه بررسي در مدل نيمه صنعتي و کاربرد کربن فعال با پايه چوب و ليگنيت به اين نتيجه رسيدند که کربن با پايه چوب بهتر از کربن نوع دوم عمل نموده و مخصوصا در برابر شوکهاي وارده عملکرد بمراتب بهتري دارد.مطالعات آنها هم چنين نشاندهنده کاهش د رمقادير COD وTOC  خروجي و بهبود SVI در حالت استفاده از پودر کربن فعال نسبت به حالت يگان شاهد بود.

کالپ و شاکرو (1977 ، Culp & Shuckrow ) ضمن مقايسه کابرد ستونهاي GAC بعد از تصفيه بيولوژيک با سيستم PACT ، در زمينه بازدهي حذف مواد آلي و شاخصهاي اقتصادي به اين نتيجه رسيدند که روش PACT از جنبه بازدهي نيز داراي نتايج  مشابه مي‌باشند . نامبردگان در مطالعات خود روش PACT از جنبه اقتصادي بر کاربرد ستونهاي GAC پس از تصفيه بيولوژيک ارجحيت دارد و از جنبه بازدهي نيز داراي نتايج مشابه مي‌باشند . نامبردگان در مطالعات خود روش PACT را با روشهاي مختلف فيزيکي و شيميايي و روش لجن فعال براي تصفيه فاضلابهاي صنايع شيميايي نيز مقايسه نمودند و به اين نتيجه رسيدند که ، روش PACT از تمام روشهاي مورد بررسي در حذف مواد آلي و آمونياک مناسب تر مي‌باشد.

دوال و چاين ( 1977 ، Dewalle & chain ) براي پيش بيني نتايج کاهش غلظت مواد آلي ناشي از افزودن PAC يک مدل رياضي ايجاد نمودند در تشريح رفتار جذب سطحي PAC ، از معادله همدما فرندليچ ( Freundlich Isotherm ) استفاده و ملاحظه شد که با افزايش زمان ماند سلولي در درون راکتورها، افزايش قابل ملاحظه اي در ماکزيمم ظرفيت جذب کننده روي ميدهد. هم چنين جذب مواد آلي که از طريق بيولوژيک نيز به کندي صورت ميگيرد، با افزودن PAC امکان پذير است. مقادير نسبتا” بالاي نوده زيستي منجر به بازيابي و توليد مجدد آسانتر PAC ميگردد و اينطور نتيجه گيري نمودند که نسبت نسبي ذرات جامد توده بيولوژيک به ذرات کربن ميتواند در تعيين مقدار و اندازه بازيابي و توليد مجدد روزانه PAC بکار گرفته شود و توليد مجدد روزانه بطور تقريبي با ريشه دوم غلظت ورودي افزايش مي‌يابد.

برندت و يالکوسکي ( Berndt & Pollcowskl , 1978 ) طي بررسي کار برد PACT در تصفيه فاضلاب شهري باين نتيجه رسيدند که ، اولا” اين روش باعث حذف کامل آمونياک در دماي ^0C10 ميگردد. همين بررسي نشان داد که در شرايط پائين رفتن درجه حرارت محيطي تا ^0C0 نيز کارايي سيستم در حذف آمونياک مناسب ميباشد. ثانيا” نامبردگان نشان دادند که در صورت احيا کربن فعال مصرف شده با استفاده از اکسيداسيون هواي مرطوب و درجه حرارت ^0C200 حداکثر افت وزني کربن بيش از 5% نخواهد بود. فرگوسن و همکاران ( Ferguson etal , 1979 ) ضمن مقايسه عملکرد سيستم لجن فعال با روش تثبيت تماسي و افزودن PAC با يگان شاهد و بررسي نحوه مقابله هرکدام از روشهاي فوق در برابر بارهاي ناگهاني برخي فلزات سنگين ( مس، سرب، روي و کرم ) و مواد آلي نظير تري کلروفنل نشان دادند که روش PACT علاوه بر حذف بهترCOD نسبت به سيستم شاهد و بهبود به نشيني لجن ، بار وارده بوسيله فلزات سنگين و تري کلروفنل را نيز بخوبي تحمل نموده و مي‌تواند تا 50% فلزات سنگين و تمامي کلروفنل را حذف نمايد. عملکرد سيستم شاهد در مقابل ورود مقادير مشابه تري کلروفنل و فلزات سنگين کاملا” مختل گرديد.

فلين و استادنيک ( Flynn & Stadnikg , 1979 ) سيستم تصفيه فاضلاب يک مجتمع شيميايي و پتروشيمي را راه اندازي نمودند. نامبردگان براي کنترل عملکرد و راه اندازي سيستمهاي اندازه گيري تغييرات آدنوزين تري فسفات ، سن لجن و ميزان کربن ورودي را مهم ميدانند.

سانداستورم و همکاران ( Sundstorm etal , 1979 ) راکتورهاي بيولوژيک را در معرض شوک و انتشار گلوکز و فنل قرار دادند. با ورود ناگهاني فنل ، افزودن PAC ، سريعا” غلظت فنل را در راکتور پائين آورده و به بهره برداري دائمي در حضور غلظت فنل ورودي بالايmg/l  100 منجر ميگردد. آنان نتيجه گرفتند که PAC يک روش کنترل موثر براي نگهداري پساب خروجي با کيفيت بالا در حضور مواد سمي و خطرناک ميباشد .

ليپزيک ( Lelpzig , 1980 ) با مطالعه تأثير PACT براي تصفيه فاضلاب صنايع شيميايي در مقياس نيمه صنعتي ، گزارش داد که ، در سيستم PACT ، با سن زياد لجن ، نيتريفيکاسيون بسيار خوب انجام ميشود. در حاليکه در همان شرايط درAS اين عمل بخوبي انجام نميگردد. وي دليل چنين وضعيتي را جذب مواد بازدارنده رشد نيتريفايرها و اتصال باکتريهاي عامل نيتريفيکاسيون به سطح کربن ميداند.

گراتچ (Grutsch , 1980 ) در مورد تصفيه فاضلاب صنايع پالايشگاههاي نفت عنوان نمود که ، استفاده از زمان ماند بيولوژيکي طولاني AS و PAC بيشتر ، دو رويه مورد استفاده ، در بهبود بخشيدن به اجراي هر چه بهتر يگان AS در حذف مواد آلي موجود در فاضلاب ميباشد.

سابلت و همکاران ( Sublette etal , 1982 ) ضمن بررسي مقالات موجود، دليل استفاده از فرايند PACT را امکان پذيري تکنيکي و اقتصادي اين روش و افزايش بازدهي فرايند لجن فعال تا حد تصفيه پيشرفته ، بدون افزايش مخارج عمليات و سرمايه گذاري دانستند.

در بررسي روشهاي جديد تصفيه فاضلابهاي صنعتي اکن فلدر ( Eckenfelder , 1982 ) استفاده از پودر کربن فعال را براي تصفيه فاضلاب پالايشگاههاي نفت بدليل حذف بيولوژيکي آمونياک از طريق فرايند نيتريفيکاسيون – دنيتريفيکاسيون، مقابله با بارهاي ناگهاني مواد آلي و سمي بهبود شرايط سيستم و حذف مواد آلي غير تجزيه بيولوژيکي را توصيه مي‌نمايد.

جادکينز ( Judkinz , 1982 ) در بررسي مقالات مربوط به تصفيه فاضلابهاي نساجي، به اين نکته اشاره گرديد که، نتايج خوبي از راندمان تصفيه خانه‌هايي که در راکتور هوادهي لجن فعال آنها PAC اضافه ميگردد و فاضلاب حاصل توسط منعقد ساز آلوم لخته ميگردد گزارش شده است.

کرمک و همکاران ( Cormack etal , 1983 ) اعلام نمودند که ، براي حذف ترکيبات سمي و مقابله در برابر ورود ناگهاني اين ترکيبات، واحد PACT کاملا” مؤثر ميباشد.

هم چنين کاني و همکاران (Canney etal , 1984 ) راندمان بالاي حذف پارامترهاي BOD₅ , COD و ترکيبات آلي کلردار را در فرايند تصفيه PACT که مجهز به واحد بازيابي WAR بود، گزارش دادند. غلظت ترکيبات آلي کلردار از ميزان mg/l 150 به کمتر ازmg/l 05/0 کاهش يافته بود.

چائو و شيه ( Chao & Shieh , 1985 ) در مورد تصفيه خانه فاضلاب کارخانه توليد فولاد مطالعاتي انجام دادند. نتايج اين بررسي به شرح ذيل ميباشد:

• ظرفيت تصفيه يگان AS با در نظر گرفتن ميزان حذف COD ، سيانيد و تيوسيانات هنگاميکه PAC به مقدار mg/l 300 به راکتور هوادهي افزوده ميشود به بيش از دو برابر مقدار عادي خواهد رسيد.
• جذب سطحي ، کسري از COD که بطريقه بيولوژيکي غير قابل تجزيه مي‌باشد ، توسط PAC به عنوان مکانيسم عمده جذب سطحي ظاهر گرديده و نهايتا منجر به بهبودي در حذف COD و سودمندي يگانهاي حاوي PAC خواهد شد.
• افزودن PAC ، موجب تحريک اکسيداسيون ميکروبي سيانيد و تيوسيانات در فرايند AS خواهد شد.
• مابين تعداد نيتروژن آزاد شده از سيانيد و تيوسيانات توسط اکسيداسيون ميکروبي و افزايش مقدار نيتروژن در پساب خروجي روابط استوکيومتري موجود است.

تاکاس ( 1986 ، Takacs ) کاربرد يک مدل رياضي در تصفيه PACT را ارائه داد. وي مدلهاي ديناميکي دولد، آکاما و مارايس را براي تصفيه بطريقه PACT اصلاح نمود . جذب سطحي توسط PAC ايزوم لانگ مير برآورد ميگرديد و قادر بود که فرايند افزودن PAC را مشابه سازي نمايد. هم چنين معادله پفلانز ( Pflanz ) که ته نشيني و گردش مجدد فاضلاب را شامل ميگرديد ، براي تسريع بهره برداري پيوسته در اين مدل بکار گرفته شد.

گارسيا و همکاران ( Garcia etal , 1986 ) عکس العمل راکتورهاي موازي لجن فعال مجهز به همزن را که يکي از آنها PAC دريافت مينمود، مورد مورد آزمايش قرار دادند. فاضلاب ساختگي ورودي به راکتورها حاوي ماده شيميايي 4 ، 6 – دي نيترو-او-کرزول بود. بر مبناي اندازه گيري حذف سوبسترا ويژه و ضريب سرعت تجزيه پذيري بيولوژيکي براي يگانهاي موازي ، بهبودي در ميزان تجزيه پذيري بيولوژيک مشاهده شد.

بندک و همکاران ( Benedek etal , 1986 ) با افزودن PAC در راکتورهاي تصفيه بيولوژيک فاضلاب صنايع شيميايي ، نشان دادند که بازدهي حذف COD افزايش يافته و حذف هرچه بيشتر مواد آلي کمياب را ناشي ميگردد. مقدار مناسب PAC لازم براي فاضلاب ورودي با COD ، mg/l 3000 ، در حدود mg/l 100 ميباشد. همچنين افزودن PAC مشکلات ناشي از کف نمودن فاضلاب را کاهش ميدهد و موجب بهبودي در شاخص حجمي لجن ميگردد.

نگ و استنستروم ( Ng & Stenstrom ) در بررسي اثر افزودن PAC به يگان لجن فعال بر نحوه نيتريفيکاسيون در مقياس آزمايشگاهي، مهمترين مزاياي اين روش را در افزايش نيتريفيکاسيون يعني احيا مداوم بيولوژيک کربن فعال ، افزايش سطح رشد نيتريفايرها بوسيله کربن فعال و جذب مواد سمي و بازدارنده رشد نيتريفايرها را مورد ارزيابي قرار دادند. معلوم شده که افزودن PAC بدليل حذف مواد سمي بيشترين اثر را در افزايش نيتريفيکاسيون دارا ميباشد.

تيم و موزايني ( Thiem & Muzaini , 1987 ) کارايي يگان PACT را در افزايش حذف ترکيبات آلي سمي مخصوص در فاضلاب را مورد ارزيابي قرار دادند. نتايج حاصل از مطالعات بر روي راکتورها در شرايط يکنواخت نشان ميدهد که ، افزودن PAC به ميزان کمتر از mg/l 100 حذف ترکيبات آلاينده با اولويت اول را افزايش نمي دهد. همچنين PAC نه تنها در کاهش آلودگي پساب خروجي ، بلکه همچنين مقادير ترکيبات فرار را که به اتمسفر رها ميشوند را کاهش داده و در کنترل بو نقش بسار مهمي را ايفا مي‌نمايد.

نگ و همکاران ( Ng etal , 1988 ) بر روي چگونگي هضم بيهوازي لجن توليدي در فرايند تصفيه PACT را در کنترل مواد سمي و بازدارنده رشد در هضم بيهوازي را مورد بررسي قرار دادند. آنان با انجام بررسي در مقياس آزمايشگاهي به اين نتيجه رسيدند که ، وجود پودر کربن فعال باعث افزايش سرعت توليد گاز متان در حضور مواد بازدارنده رشد مانند 2 و 4-دي کلروفنل، 2-نيتروفنل، 2-کلروفنل و فنل ميگردد. علاوه بر اين PAC ، اثرات بازدارندگي مواد فوق را بحداقل ميرساند.

لي و همکاران ( Lee etal , 1988 ) از فرايند PACT براي تصفيه فاضلاب مصنوعي حاوي Cr⁺⁶ در مقياس آزمايشگاهي استفاده نموده و ضمن ارائه سينتيک حذف ، باين نتيجه دسيدند که ، اولأ سيستم PACT بهتر از سيستم لجن فعال با اختلاط کامل اين ماده را حذف مي‌نمايد و ثانيا” مقاومت اين فرايند در برابر بارهاي ناگهاني غلظتهاي بالاي Cr⁺⁶ بيشتر از يگان شاهد ميباشد.

لي و همکاران ( Lee etal , 1989 )   در مطالعات بعدي خود در همين زمينه به مسئله مکانيسم حذف Cr⁺⁶ توجه نموده و عامل اصلي بازدهي مناسب جذف کرم در فرايند PACT را جذب اين ماده توسط PAC و نيز جلوگيري از ورود فشار به سيستم بيولوژيک بدليل همين جذب ارزيابي نمودند.

ديني و همکاران ( Deeny etal , 1989 ) افزودن PAC به راکتورهاي لجن فعال در 11 تصفيه خانه فاضلاب شهري را مورد ارزيابي قرار دادند. غلظت PAC در درون تانک هوادهي در مقادير mg/l 6000-3000 بود. نتايج نشاندهنده افزايش در حذف پارامترهاي شاخص آلودگي بود.