المعالجة اللاهوائية لمياه الصرف (مع رسم بياني)

في هذه المقالة سوف تتعرف على العلاج اللاهوائي لمياه الصرف الصحي.

مياه الصرف تحتوي على مواد عضوية قابلة للتحلل الحيوي (مذابة و / أو معلقة) عند إخضاعها للمعالجة اللاهوائية ، تخضع المواد العضوية لمختلف التفاعلات الكيميائية الحيوية. تصنف التفاعلات على نطاق واسع على أنها تحلل مائي ، و acidogenesis و methanogenesis. تفاعلات التحلل المائي هي أنزيم خلوي إضافي محفز.

تقوم هذه التفاعلات بتحويل جزيئات معقدة أكبر (قابلة للذوبان وغير قابلة للذوبان) إلى جزيئات أبسط وأصغر. يتم تحويل السكريات والبروتينات إلى مونومرات. هذه المنتجات من التحلل المائي بمثابة ركائز لمجموعة من اللاهوائيات ، والتي تحولها إلى الأحماض العضوية.

وتسمى هذه المجموعات من الكائنات الحية باسم acidogenes ويشار إلى العملية باسم acidogenesis. تفاعلات acidogenesis هي بين الخلوية. خلال هذه التفاعلات يتم إنتاج كمية صغيرة من الهيدروجين أيضًا. الأحماض الرئيسية المنتجة هي acetic ، propionic ، butyric وكمية صغيرة من valeric. لا تسبب تفاعلات التحلل المائي والتكوّن الحمضي الكثير من الحد من BOD / COD.

يتم تحويل الأحماض العالية (بخلاف حمض الأسيتيك) إلى أسيتات و H2 عن طريق الكائنات العضوية. مجموعة أخرى من اللاهوائيات تدعى الميثانوجين تقوم بتحويل حمض الأسيتيك إلى ميثان (CH ₄ ) وثاني أكسيد الكربون. هذه التفاعلات هي أيضا داخل الخلوي. تجمع بعض الميتانوجين بين H ₂ و CO ₂ وتنتج الميثان و الماء (H ₂ O). يشار إلى ردود الفعل التي تنطوي على الميثانوجين باسم ميثانوجينيسيس.

بعض ردود الفعل methanogenic مذكورة أدناه:

يوضح الشكل 9.33 العملية اللاهوائية بالكامل تخطيطًا.

بعض acidogenes اختيارية في حين أن الآخرين ملزمون (اللاصقة) اللاهوائيات. ليست الحامضية شديدة الحساسية لدرجة الحموضة والمثبطات مثل المعادن الثقيلة والكبريتيدات. بالنسبة للميثانوجين ، تتراوح درجة الحموضة المثلى من 6.6 إلى 7.6. أقل من الرقم الهيدروجيني 6.2 تصبح الميثانوجين غير نشطة (نائمة). بعض من مثبطات العمليات اللاهوائية غير العضوية مدرجة في الجدول 9.12.

بالنسبة للمعالجة اللاهوائية لمياه الصرف الصحي ، يمكن استخدام أي من الوحدات التالية :

(أ) البحيرات الشاطئية الاختيارية ،

(ب) البحيرات اللاهوائية ،

(ج) خزان الصرف الصحي ،

(د) إيمهوف تانك ،

(هـ) الهضم اللاهوائي / المفاعل

الميزة الرئيسية لعملية المعالجة اللاهوائية على عملية المعالجة الهوائية هي أنه لا يمكن إنفاق أي طاقة لتزويد الهواء (الأكسجين). علاوة على ذلك ، الميثان ، الذي ينتج كمنتج ثانوي للعملية اللاهوائية ، له قيمة اقتصادية كوقود.

وتتمثل ميزته الأخرى في أن العائد (توليف الخلايا الجديدة) هو حوالي خمس معدل العملية الهوائية ، وبالتالي فإن كمية الحمأة المراد مناولتها والتخلص منها ستكون أقل. عيوبه مقارنة مع العملية الهوائية هو معدل أبطأ.

عندما يتم إجراء المعالجة اللاهوائية في أي من الوحدات (أ) إلى (د) المذكورة سابقاً ، لا يتم جمع الميثان المنتج ، ولكن يتم تنفيسه إلى الغلاف الجوي مع بعض الغازات البغيضة التي تسبب تلوث الغلاف الجوي والإزعاج المحلي.

ﻳﻤﻜﻦ اﺳﺘﺨﺪام اﻟﺒﺤﻴﺮات اﻻﺧﺘﻴﺎرﻳﺔ أو اﻟﺒﺤﻴﺮات اﻟﻼهﻮاﺋﻴﺔ ﻟﻤﻌﺎﻟﺠﺔ ﻣﻴﺎﻩ اﻟﺼﺮف إذا آﺎن اﻟﺤﻤﻮﻟﺔ اﻟﻬﻴﺪروﻟﻴﻜﻴﺔ واﻟﺤﻤﻮﻟﺔ اﻟﻌﻀﻮﻳﺔ ﻣﻨﺨﻔﻀﺔ وﻓﻲ اﻟﻤﻮاﻗﻊ اﻟﺘﻲ ﻻ ﻳﻌﺘﺒﺮ ﻓﻴﻬﺎ اﻧﺒﻌﺎث ﻏﺎزات اﻟﻤﻴﺜﺎن أو اﻟﻐﺎزات اﻟﻘﺎﻃﻌﺔ ذات اﻟﺮذاﺑﺔ ﺧﻄﺮة. يستخدم خزان الصرف الصحي أو خزان إيمهوف بشكل عام لمعالجة مياه الصرف المنزلية حيث لا يوجد نظام للصرف الصحي. الحمأة الناتجة في كل من هذه الوحدات [(أ) إلى (د)] يجب إزالتها بشكل دوري.

يتم استخدام أجهزة الهضم / المفاعلات اللاهوائية لمعالجة المياه العادمة ذات الكثافة العالية والصخامة العالية وكذلك لاستقرار الحمأة الأولية والثانوية. يتم استخدام الغاز المنتج في هذه الوحدات (بشكل أساسي خليط من CH ₄ و CO ₂ ) كوقود.

ويرد وصف ، والأداء وتصميم نهج وحدات معالجة المياه المستعملة اللاهوائية المذكورة أعلاه أدناه.

بحيرة اختيارية :

عملية اختيارية ليست صارمة اللاهوائي. هذه العملية تتم عادة في حوض ترابي. يجب وضع الجزء السفلي من هذا الحوض بطبقة غير منفذة من المطاط / البلاستيك / الطين لمنع تسرب مياه الصرف. بدلا من ذلك قد يتم تنفيذ العملية في خزان الخرسانة. في حوض أو دبابة تنعقد.

قد تكون منطقة السطح العلوي حوالي 30-60 سم حيث تحدث التفاعلات الهوائية. في هذه المنطقة يحدث إعادة أكسجة المياه العادمة بسبب الانتشار الجزيئي للأكسجين الجوي. قد يكون هناك بعض نمو الطحالب على السطح الحر.

الطبقة الثانية (تحت الطبقة العليا) من الحوض / الخزان يتم ملؤها بالكائنات الحية الاختيارية ، والتي تعمل بالهواء الهوائي بالقرب من قمة هذه الطبقة وبشكل لا هوائي على الجزء السفلي من هذه الطبقة. لن تحتوي الطبقة السفلية على أي أكسجين مذاب. في هذه الطبقة تحدث التفاعلات اللاهوائية فقط. الحمأة (الكتلة الحيوية) المنتجة تتراكم على أرضية الحوض / الخزان.

يتم إدخال مياه النفايات المتدفقة الخالية من المواد العالقة بالقرب من القاع وتتدفق النفايات السائلة المعالجة من خلال مخرج يقع على جانب من جوانب الخزان بالقرب من السطح.

وتتحرك المنتجات الغازية ، مثل CH ₄ و NH ₃ و H ₂ S و CO ₂ في المنطقة اللاهوائية ، صعوداً عبر الطبقات الاختيارية والطبقة الهوائية وتهرب أخيراً إلى الغلاف الجوي. بينما تتحرك نحو الأعلى قد يتأكسد بعض منهم. هذه الغازات تسبب تلوث الغلاف الجوي والإزعاج. ومن ثم ، لا تستخدم البحيرات الاختيارية عادة لمعالجة مياه الصرف الصناعية.

يتم سرد المعلمات التصميم والأداء من البحيرة الاختيارية أدناه:

بحيرة اللاهوائية :

تشبه البحيرات اللاهوائية البحيرات الاختيارية في البناء ولكنها أعمق بكثير. أثناء عملية الشحوم وبعض الجسيمات الصلبة قد تطفو إلى السطح وتشكل طبقة حثالة. هذه الطبقة تمنع إعادة أكسجة المنطقة السطحية.

ومن ثم فإن طبقة ضحلة قريبة من السطح تحتوي على كائنات اختيارية ، في حين أن الجزء المتبقي من البحيرة سيحتوي على اللاهوائيات فقط. تحتوي المنطقة القريبة من الأسفل على حمأة تتكون من جسيمات صلبة غير ذات صلة (إن وجدت في المؤثر) وكتلة جرثومية مركّبة خلال العملية.

يتم إدخال مياه الصرف ذات الطلب الأوكسجيني البيولوجي المرتفع نسبياً وبعض المواد الصلبة العالقة في طبقة الحمأة ، بشكل عام في وسط البحيرة. عندما يتدفق السائل إلى الأعلى ، تخضع المواد العضوية المذابة والمعلقة للتدهور اللاهوائي. تتدفق النفايات السائلة المعالجة ببعض الجسيمات الصلبة العالقة من خلال مخرج يقع أسفل طبقة حثالة على جانب واحد من البحيرة.

الغازات الناتجة نتيجة التفاعلات اللاهوائية التي تحتوي على CH ₄ ، CO ₂ ، H ₂ S ، NH ₃ ، إلخ ، تهرب إلى الغلاف الجوي من خلال بعض التشققات في طبقة حثالة. محيط بحيرة اللاهوائية هي رائحة كريهة أكثر من ذلك حول البحيرة الاختيارية.

يتم سرد معايير التصميم والأداء للبحيرة اللاهوائية أدناه.

خزان للصرف الصحي:

تتشابه خزانات الصرف الصحي تقريبا مع أجهزة الهضم اللاهوائية. هذه هي unstirred وغير مدفأة. على عكس البحيرات اللاهوائية هذه هي مغلقة تماما. يتم إغلاق قمم خزانات الصرف الصحي وتزويدها بمنافذ دخول مغطاة. قد تكون مصنوعة من الخرسانة / البولي إيثيلين / الألياف الزجاجية. يجب أن تكون الدبابات قوية هيكليا وضيقة للماء. قد يحتوي خزان الصرف الصحي على غرفة واحدة أو غرفتين متصلتين. تم تزويد مدخل التأثير بشاشة قابلة للإزالة لمنع دخول الجزيئات الكبيرة.

ينخفض الخط إلى بركة السائل داخل الخزان. يتم استخدام منافذ الوصول لفحص وتنظيف وتنفيس المنتجات الغازية (CH ₄ ، CO ₂ ، الخ). المواد الصلبة المعلقة الموجودة في المؤثر تستقر في قاع الخزان. تتحلل المواد البيولوجية القابلة للتحلل والمعلقة مع التفاعلات اللاهوائية. تطفو الشحوم وبعض الجسيمات الصلبة وتشكل طبقة حثالة بالقرب من قمة الخزان ، في حين يتراكم الحمأة في القاع.

في وحدة غرفة واحدة يقع المخرج السائل تحت طبقة حثالة. تم تزويد المخرج بسدادة تقع خارج الخزان مباشرة ، مما يمنع تفريغ الجزيئات الصلبة العالقة ودخول الهواء. في وحدة من غرفتين ، يدخل التدفق من الغرفة الأولى التي تحتوي على كمية صغيرة نسبياً من المواد الصلبة المعلقة إلى الغرفة الثانية.

تدخل الجزيئات الصلبة الداخلة مع الكتلة الحيوية المنتجة في الغرفة الثانية إلى قاع الخزان. يتم تزويد هذه الغرفة أيضًا بمنافذ للدخول ومنفذ سائل مزود بسحّاف. من وحدة غرفة واحدة وكذلك من وحدة من غرفتين ، تتم إزالة الزبد المتراكم والحمأة المستقرة بشكل دوري. ويوضح الشكل 9.32 رسمًا لخزان الصرف الصحي المكون من غرفتين.

أخيراً يتم التخلص من النفايات المتدفقة من خزان الصرف الصحي من خلال حقل التخلص ، الذي يتكون من سلسلة من الخنادق المليئة بوسائط مسامية. يتم الاحتفاظ بالجسيمات الصلبة ، إن وجدت ، على الوسائط المسامية ، في حين يتسلل السائل إلى التربة الفرعية. السائل في حين يقيم في الخنادق يخضع لردود الفعل الهوائية إلى حد ما. وقد ذكر في وقت سابق أن خزانات الصرف الصحي لا تستخدم عادة لمعالجة مياه الصرف الصناعية.

إيمهوف تانك :

خزان Imhoff هو نظام من مستويين. هناك غرفتان ، واحدة فوق الأخرى. كلاهما مفتوحان في الأعلى. وهي مستطيلة في الأعلى وتتناقص باتجاه القاع. يعمل الخزان العلوي كغرفة ترسيب ، بينما يعمل الخزان السفلي كغرفة هضم لاهوائية.

الشفة المتدلية الموجودة في الجزء السفلي من الغرفة العلوية تمنع الغازات والجزيئات المزودة بالغاز المنتجة في الغرفة السفلية من الدخول إلى الغرفة العلوية. يظهر رسم تخطيطي لدبابة إيمهوف في الشكل 9.33.

يتم إدخال التدفق في أحد طرفي الغرفة العلوية وتدفق النفايات من نفس التدفق من خلال فتحة تقع في الطرف الآخر من هذه الغرفة. تحصل المياه العادمة أثناء التدفق على طول الغرفة العلوية على الأكسجين حيث أن هذه الغرفة مفتوحة للغلاف الجوي في الأعلى. في هذه القاعة ، تخضع الركائز المذابة لردود هوائية.

الجسيمات الصلبة المعلقة ، التي تدخل الحجرة العلوية مع المؤثر ، تستقر خلال فتحة القاع في الغرفة السفلى. في الغرفة السفلى تخضع المواد الصلبة المستقرة لردود الفعل اللاهوائية.

تسرب الغازات المنتجة في الغرفة السفلى إلى الغلاف الجوي من خلال الفجوة بين الغرفتين العلوية والسفلية في الأعلى. وتشكل بعض الجزيئات الصلبة الأخف وبعض الجسيمات الصلبة العائمة بالغاز طبقة حثالة في الفجوة بين الغرفتين العلوية والسفلية في الأعلى.

إن طبقة حثالة تؤخر دخول الأكسجين وبالتالي تحافظ على الحالة اللاهوائية تقريباً في الغرفة السفلية. تتم إزالة الحمأة المتراكمة من الحجرة السفلية بشكل دوري من خلال أنبوب سحب الحمأة إما ميكانيكياً أو بمساعدة فرق الرأس الهيدروليكي.

قد يتم التخلص من النفايات السائلة النقية من الغرفة العلوية من خلال حقل التخلص الذي يشبه ذلك بالنسبة لخزان الصرف الصحي. خزان إيمهوف ليس جهازًا مناسبًا لمعالجة مياه الصرف الصناعية. ويمكن استخدامه بدلا من خزان للصرف الصحي عندما يحتوي المؤثر على كمية أكبر نسبيا من المواد الصلبة المعلقة.

اللاهوائية Digester / مفاعل:

الفرق الأساسي بين الهضم اللاهوائي / المفاعل والوحدات اللاهوائية الموصوفة في وقت سابق هو أن المفاعل / المفاعل عبارة عن غرفة مغلقة تماما في الهواء بينما الغرف الأخرى إما مفتوحة في الأعلى أو غير مغلقة بإحكام. في الهضم / المفاعل يتم جمع الغاز المنتج ويستخدم عادة كوقود. وتصنف أجهزة الهضم / المفاعلات اللاهوائية وتصنيفها على النحو المبين أدناه على حسب مكوناتها الداخلية ونمط التدفق ، إلخ.

I. وحدة النمو المعلق:

(أ) الهضم اللاهوائية

(ط) مرحلة واحدة - المعدل القياسي

(ثانيا) مرحلتين - نسبة عالية

(ب) حتى تدفق الحمأة بطانية مفاعل

II. وحدات النمو المرفقة:

(أ) مرشحات

(ط) الوحدات ذات التعبئة التقليدية

(2) الوحدات التي تحتوي على هيكلية التعبئة

(ب) سرير موسع

تظهر الرسومات الخاصة ببعض هذه الوحدات في الشكل 9.34.

وصف الوحدات المذكورة أعلاه كما يلي:

وحدات النمو المعلق:

في هذه الوحدات ، تظل الكتلة الحيوية (الميكروبات) التي يتم إنتاجها أثناء التشغيل وكذلك أي جسيمات صلبة (قابلة للتحلل البيولوجي و / أو خاملة) تدخل الوحدات إلى جانب المؤثر في حالة تعليق. المواد العضوية القابلة للتحلل والمعلقة القابلة للتحلل تخضع لتفاعلات لا هوائية.

ونتيجة لهذه التفاعلات ، يتم إنتاج غاز يحتوي بشكل أساسي على CH ₄ و CO _{2 ،} ويتم تصنيع بعض الكتلة الحيوية (الميكروبات) ، وبالتالي يتم تقليل BOD من التيار المؤثر. يترك المخلفات السائلة المعالجة مثل هذه الوحدة إلى جانب بعض الجسيمات العالقة.

تستخدم أجهزة الهضم اللاهوائية لمعالجة مياه الصرف الصناعية المحتوية على كل من المواد البيولوجية القابلة للتحلل والمعلقة. وتستخدم هذه الهضمات أيضا لمعالجة الحمأة من المستوطنين الأساسيين / المستوطنين الثانويين. ويشار إليها باسم مثبتات الحمأة حيث يحدث التحلل اللاهوائي للجزء القابل للتحلل الحيوي من الحمأة ويتم إنتاج بعض كمية الغاز.

هذه الهضم مصنوعة من الفولاذ أو الخرسانة. يحتوي جهاز الهضم على قاع مخروطي ، وجسم أسطواني وقبة على شكل قبة. غاز (يشار إليه باسم الغاز الحيوي) ينتج بسبب التفاعلات اللاهوائية التي تجمع بين قبة (سقف) الهضم وسطح الطين من حيث يتم نقله إلى خزان التخزين.

أ. مرحلة واحدة اللاهوائية

B. Up-flow Anaerobic Sludge Blanket Reactor،

C. زيادة تدفق النمو المعبأة في حزمة معبأة المفاعل اللاهوائي ،

د- ممدود سريري ممدّد - سرير مميّز.

قد تكون القبة إما جزءًا لا يتجزأ من الهضم ، يتم تثبيتها في جسم الهضم ، أو قد تكون عائمة. تنزلق القبة العائمة مع زيادة إنتاج الغاز وتتراكم وتنزلق مع سحب الغاز المتراكم. يتم جعل الفجوة بين قبة عائمة وهضم مانعة للتسرب من أجل منع تسرب الغاز المتراكم.

يشار إلى وحدة مرحلة واحدة في بعض الأحيان باسم وحدة تقليدية أو وحدة قياسية. محتوياته غير مضغوط وغير معتاد على الاطلاق. نظرًا لأنه لا يتم فصله ، يحدث التقسيم الطبقي فيه. في الجزء السفلي (في الجزء المخروطي) يتراكم الحمأة المهضومة. المنطقة فوقها هي منطقة الهضم ، حيث تبقى معظم كتلة البكتريا في نظام التعليق. في هذه المنطقة تحدث معظم التفاعلات. يتم إدخال تأثير في هذه المنطقة.

تحتوي المنطقة الواقعة أعلى منطقة الهضم على كمية أقل نسبياً من المواد الصلبة العالقة. تشكيل هذه المنطقة يتم سحب النفايات السائلة المعالجة. تطفو الجسيمات الصلبة المخففة والجزيئات الصلبة المزودة بالغاز إلى أعلى وتتراكم بالقرب من السطح السائل والغاز فوق الطبقة السائلة الطافية. هذه الجسيمات تشكل طبقة حثالة.

يتدفق الغاز المنتج في منطقة الرواسب المهضومة ومنطقة الهضم نحو الأعلى عبر الطبقة السائلة الطافية وطبقة حثالة ثم يتجمع في النهاية تحت القبة. فقاعات الغاز التي تتحرك في الاتجاه الصعودي خلال الطبقات المختلفة تسبب انحرافًا وتداولًا طفيفًا. تتم إزالة الحمأة المتراكمة من منطقة الحمأة بشكل دوري إما بمساعدة مضخة أو عن طريق المساعدة في فروق الرأس الهيدروليكية. يعرض الشكل 9.35 رسمًا تخطيطيًا لوحدة مسرحية واحدة.

تجدر الإشارة هنا إلى أنه بسبب التقسيم الطبقي فإن عدم الاتساق من حيث تركيز المواد العضوية المعلقة والمذابة والسكان البكتيريين سيكون موجودا في مثل هذه المواد. وبسبب عدم الاتساق هذا ، ستكون الكفاءة الكلية للهضمات غير المرحلية ذات المرحلة الواحدة منخفضة.

ومن ثم ، من أجل تحقيق درجة مرغوبة من خفض BOD / COD في مثل هذه الوحدة ، يجب توفير وقت إقامة أطول (HRT). يعتمد وقت الإقامة المطلوب على طبيعة الركيزة المراد علاجها ودرجة حرارة التشغيل.

ويشار إلى وحدة من مرحلتين كمهندس معدل مرتفع. تتكون من غرفتين متصلتين في سلسلة. في الغرفة الأولى يتم إدخال تيار مياه / حمأة. يتم خلط محتويات الغرفة الأولى بدقة والحفاظ عليها عند درجة حرارة أعلى من درجة الحرارة المحيطة. يتم الخلط إما عن طريق تدوير الغاز أو عن طريق إعادة تدوير الطين أو عن طريق التحريك الميكانيكي.

يمكن وضع جهاز التسخين (مبادل حراري) خارج الهاضم أو داخله. التفاعلات الرئيسية التي تحدث في الغرفة الأولى هي التحلل المائي و acidogenesis. إلى حد ما يمكن أن يحدث التولد الوراثي أيضًا. بسبب ارتفاع درجة الحرارة ومحتويات هضم مختلط بشكل جيد ، فإن ردود الفعل ستستمر بمعدل أعلى.

من الغرفة الأولى من الطين سوف تفيض إلى الغرفة الثانية ، والتي لا يتم إزعاجها بشكل عام. في الغرفة الثانية المزيد من ردود الفعل ستحدث. هذه الغرفة أيضا بمثابة مستوطن. ينتج الغاز في الغرفة الأولى ويتم إدخاله في الغرفة الثانية في وعاء تخزين. يتم التخلص من الحمأة في الغرفة الأولى بشكل طبيعي ، في حين يتم التخلص من الحجرة الثانية إما تمامًا أو يتم إعادة تدويرها جزئيًا إلى الغرفة الأولى للحفاظ على تركيز عالٍ للميكروبات فيه.

تشبه الغرف شكلها إلى وحدة واحدة. يظهر رسم تخطيطي لوحدة من مرحلتين في الشكل 9.36.

حتى تدفق اللاهوائي بطانية الحمأة مفاعل:

والجهاز الآخر الذي ينتمي إلى وحدات نمو النمو المعلق هو مفاعل Up-flow Anaerobic Sludge Blanket (UASB). هذه المفاعلات تشبه إلى حد ما في البناء إلى مرحلة الهضم اللاهوائي. ومع ذلك ، هذه هي مناسبة لمعالجة مياه الصرف الصحي التي تحتوي على الكائنات العضوية القابلة للتحلل الحيوي أساسا.

يتم إدخال التدفق بالقرب من قاعدة مخروط لمثل هذا المفاعل ، والذي يتدفق صعودًا من خلال بطانية الحمأة. تتكون بطانية الحمأة من كتلة بكتيرية ناتجة عن التفاعلات اللاهوائية. ينتقل الغاز المنتج إلى الأعلى وقد يحمل بعض الجسيمات الصلبة.

تشكل الجسيمات الصلبة طبقة في واجهة الغاز السائل. يجمع الغاز تحت القبة وفوق طبقة الجسيمات الصلبة. تتدفق النفايات السائلة المعالجة إلى جانب بعض الجسيمات العالقة إلى مستوطن من خلال مخرج يقع بالقرب من طبقة الجسيمات الصلبة المتراكمة. بعض الحمأة تستقر في القسم المخروطي من المفاعل ويتم إزالتها من وقت لآخر. يتم التخلص من حمأة المفاعل وحمأة المستوطنين.

وحدات النمو المرفقة:

يتم معالجة مياه الفضلات عالية القوة التي تحتوي أساسا على المواد العضوية القابلة للتحلل الحيوي في وحدات النمو اللاهوائي المرفقة. في مثل هذه الوحدات تتلامس الميكروبات المنتجة أثناء العملية مع أسطح المفاعلات الداخلية. قد تكون الهيكلية الداخلية للتعبئة أو التغليف التقليدي. من المرجح أن الاختناقات التي تحتوي على الكثير من الجزيئات المعلقة تختنق هذه المفاعلات.

في بعض المفاعلات يتم استخدام الحبيبات بدلاً من الحزم الأكبر. تحصل الحبيبات على مغلفة بالكتلة الحيوية وتعمل كمواقع نشطة للتفاعلات اللاهوائية. وقد تم تصنيف تصنيف مفاعلات النمو المرفقة تحت القسم 9.10.6 ، وتلك الموضحة أدناه.

مفاعل تصفية اللاهوائية:

مفاعل التصفية اللاهوائي عبارة عن سرير معبأ أساسًا. إنه عمود أسطواني مزود بتعبئة دعم بالقرب من قاعه. تحت دعم التعبئة ، يحتوي العمود على قسم مخروطي حيث يجمع الحمأة. قد يكون دعم التعبئة عبارة عن ورقة مثقبة أو شبكة ذات فتحات أصغر من العبوات.

قد تكون العبوات عبارة عن رصيات أو عبوات مشكلة (حلقات راشيج ، سرج بيرل ، إلخ) مصنوعة من السيراميك أو البلاستيك. تستخدم أيضا التعبئة البلاستيكية المهيكلة. تتلامس الميكروبات التي يتم إنتاجها أثناء العملية مع العبوات ويبقى بعضها معلقًا. في المفاعل ذي التدفق المتدفق ، يدخل الماء المتخلف مباشرة تحت دعم التعبئة ويتدفق عبر الفضاء الفارغ بين العبوات. تتلامس المياه العادمة بينما تتدفق إلى الأعلى مع العبوات المغلفة بالميكروب بالإضافة إلى الميكروبات المعلقة ، وتخضع لتفاعلات لا هوائية.

تتدفق النفايات السائلة المعالجة من مثل هذا المفاعل من خلال مخرج يقع أسفل مساحة الغاز التي تحمل بعض الكتلة الحيوية المعلقة. يتم إدخاله إلى مستوطن يفيض منه التدفق السائل الموضح. يمكن إعادة تدوير جزء من الرواسب المستقرة من المستوطن إلى المفاعل ، ويتم التخلص من الباقي. يتم التخلص من الحمأة من المفاعل.

ينتج الغاز الناتج عن التفاعلات اللاهوائية عن فقرات متصاعدة ويتجمع في مساحة الغاز فوق مستوى السائل من حيث يتم سحبه.

يفضل المفاعلات المعبأة مع العبوات المركبة على تلك المعبأة بشكل عشوائي لأن الحزم المركبة توفر مساحة أكبر وأكبر مساحة خالية. المفاعل ذو العبوات المركبة أقل احتمالا للخنق.

يمكن تشغيل مفاعل ترشيح لا هوائي في وضع التدفق السفلي. من وجهة نظر البناء هو مماثل لوحدة التدفق. في وحدة التدفق السفلي يتم إدخال المؤثر أسفل مساحة الغاز مباشرةً ويتم سحب النفايات السائلة المعالجة من القاع. يحمل المزيد من المواد المعلقة (الكتلة الحيوية). ومن ثم يجب تسوية المخلفات السائلة الناتجة عن هذا المفاعل في مستوطن مصمَّم بشكل مناسب قبل تصريفه النهائي.

السرير الموسع والمبيد المهدأ المفاعل اللاهوائي :

في هذه المفاعلات تعمل الجسيمات الحبيبية الخشنة كنواة لنمو الكتلة الحيوية. هذه تشبه المرشحات اللاهوائية في البناء. وينبغي أن تكون لوحة دعم الجسيمات المجهزة في العمود ذات فتحات أصغر بحيث لا تسقط الجسيمات من خلالها وفي الوقت نفسه لن يكون انخفاض الضغط عبر لوحة الدعم مفرطًا.

يتم إدخال التأثير في هذه المفاعلات تحت لوحة الدعم ويتدفق إلى أعلى خلال طبقة الجسيمات. بالاعتماد على السرعة السطحية لمياه الصرف التي تتدفق إلى أعلى ، يمكن أن تستقر الجسيمات على لوحة الدعم وعلى اتصال مع بعضها البعض أو مجرد لمس بعضها البعض أو في التعليق. عندما تلمس الجسيمات بعضها البعض فقط يقال أن السرير يكون موسعاً. ومع زيادة السرعة السطحية تصبح الجسيمات معلقة ويقال إن المهد المميع.

تحت السرير الموسع والظروف المميعة للأسرة ، تتعرض الأسطح الكلية للجسيمات المغطاة بالكتل الحيوية لتدفق مياه الصرف وتتعرض الكائنات العضوية الذائبة لمزيد من التفاعل مع الكتلة الحيوية. بسبب حجم الجسيمات الأصغر (مقارنة بالأسرّة المرزومة) تكون مساحة السطح المحددة أكبر.

علاوة على ذلك ، وبسبب السرعة السطحية الأعلى في الأسرة الممددة والموحدة ، فإن معدل انتقال الملوثات من الجزء الأكبر من الطور السائل إلى سطح الجسيمات سيكون مرتفعًا. وبالتالي فإن معدل التفاعلات اللاهوائية سيكون أسرع. ومع ذلك ، من أجل الحفاظ على السرعة السطحية العليا المطلوبة ، غالباً ما يكون من الضروري إعادة تدوير جزء من النفايات السائلة المعالجة إلى جانب التأثير.

يتدفق الغاز الناتج أثناء العملية إلى أعلى خلال السرير ويتراكم في مساحة الغاز فوق مستوى السائل. تتدفق النفايات السائلة المعالجة التي تحتوي على بعض الكتلة الحيوية المعلقة من خلال مخرج يقع أسفل واجهة الغاز السائل. يتم تسويتها في المستوطن قبل التفريغ النهائي.

بعض جسيمات الكتلة الحيوية سوف تمر من خلال فتحات لوحة الدعم وتجمع في الجزء السفلي المخروطي من العمود حيث تتم إزالة الجسيمات التي تم جمعها من وقت لآخر.

تجدر الإشارة هنا إلى أن المهاد الموسع والمفاعلات المميعة في السرير لم تجد بعد تطبيقات صناعية واسعة.

منهج تصميم الهضم اللاهوائي:

يمكن تشغيل جهاز الهضم اللاهوائي على مرحلتين إما بإعادة تدوير الحمأة أو بدون إعادة تدوير الحمأة. ﯾﻌرض اﻟﺷﮐل 9.36 رﺳم ﺑﯾﺎﻧﻲ ﻟﻣﺟﮭز ذي ﻣرﺣﻟﺗﯾن ﻣﻊ ﺗدوﯾر اﻟرواﺳب.

الغرفة الأولى لنظام الهضم هذه عبارة عن جهاز هضم مختلط بشكل جيد والحجرة الثانية تعمل فقط كمستوطن. المعادلات التي ستستخدم لتصميم مثل هذا الهداف هي نفسها المستخدمة في تصميم وحدة الحمأة الهوائية المنشط (CSTR) المنفردة. يتم سرد المعادلات ذات الصلة أدناه.

يمكن حساب معدل إنتاج الميثان من هذه الوحدة باستخدام المعادل. (9.90)

معدل إنتاج الميثان ، م ³ / يوم في سان تومي وبرينسيبي

يمكن تصميم جهاز الهضم اللاهوائي مع إعادة تدوير الحمأة من خلال الخطوات التالية:

(1) ينبغي الحصول على المعلمات الحركية ، K _S ، µ _m ، ƴ ، b ، y و β لعملية لا هوائية إما تجريبياً أو من المطبوعات المنشورة. وتعتمد القيم العددية لتلك الموجودة على الملوثات (الركازة) الموجودة في مياه الصرف الصحي / الحمأة والميكروبات المستخدمة.

(2) إذا تم تحديد تركيز الركيزة المعالجة السائلة [S] عندئذ يمكن حساب ϴ _C (متوسط فترة بقاء الخلية) باستخدام المعادل. (9.68). إذا كانت القيمة المحسوبة لـ ϴ _C. أن تكون أقل من 3 أيام أو أكثر من 15 يوما ، ثم ينبغي أن يفترض قيمة عددية مناسبة من O في غضون 3 إلى 15 يوما. مطابق للقيمة المفترضة لـ ϴ _C. يجب حساب [S] باستخدام نفس المعادلة. (9.68). يجب أن تكون القيمة المحسوبة لـ [S] مقبولة.

(3) بعد ذلك ، يتم افتراض قيمة مناسبة لـ [X] (MLVSS) ويتم حساب r (وقت الإقامة) باستخدام المعادل. (9.76). يجب ألا تقل قيمة r المقدرة عن ϴ _{C min} . في حالة أقل من _{، c ، mjn} ، ينبغي افتراض قيمة أعلى من y وينبغي تقدير القيمة المقابلة لـ [X].

(4) بناءً على القيمة المحسوبة لـ T ، يتم تقدير حجم المستشعر V باستخدام المعادل. (9.77).

(v) لتقدير نسبة إعادة التدوير باستخدام المعادل. (9.64) يجب أن يعرف المرء [X] _r ، حيث أن العوامل الأخرى ، وهي τ و ϴ _C و [x] يتم تقييمها بالفعل. تعتمد قيمة [X] _r تركيز الكتلة الحيوية في حمأة إعادة التدوير على تصميم المستوطنين وأدائهم.

(6) يتم تقدير إنتاج الميثان في اليوم من هذه الوحدة باستخدام العلاقة. (9.90).

يوضح الشكل 9.37 رسمًا بيانيًا لجهد لاهوائي من مرحلتين بدون إعادة التدوير.

تشبه المعادلات التي ستستخدم لتصميم جهاز الهضم اللاهوائي بدون إعادة التدوير تلك المستخدمة في تصميم CMAL (بحيرة هوائية مختلطة تمامًا). المعادلات مذكورة أدناه.

يمكن تقدير إنتاج الميثان من هذه الوحدة باستخدام العلاقة. (9.90).

مثال 9.8: الهضم اللاهوائي:

تيار مياه عادمة له BOD قابل للذوبان من 20000 ملغم / لتر ومعدل تدفق 15 م ³ / ساعة. هو أن يعالج في الهضم اللاهوائية مرحلتين مع إعادة تدوير الحمأة. وقد أشارت التجارب المعملية إلى أن استخدام MCRT لمدة 18 يوماً سيقلل من الطلب الأوكسجيني البيولوجي القابل للذوبان في المخلفات السائلة المعالجة إلى 3000 مجم / لتر وينتج عنه عملية مستقرة. بلغ إنتاج الكتلة الحيوية المرصود 0.1 مجم / مجم من BOD. إذا افترضنا أن إعادة تدوير الكتلة الحيوية للوحل 14000 ملغم / لتر ، فإن معدل التحميل 5.6 كجم BOD / m ³ يوم و β = 1.25 مجم BOD / mg تحدد ما يلي:

(أ) حجم الهاجس ، (ب) تركيز الخلايا في الهضم ، (ج) نسبة إعادة التدوير ، (د) معدل نفايات الحمأة ، (هـ) معدل الفائض من المستوطنين و (و) معدل توليد الميثان المتوقع.

حل:

يتم تقدير حجم الهضم باستخدام معدل تحميل العلاقة ،