راهبری و نگهداری ازن ژنراتور

سیستم ازن ژنراتور نسبتا پیچیده است بنابراین بایستی به صورت مداوم راهبری شود.

• سیستم تامین گاز اکسیژن :
• ژنراتور ازن : ژنراتورهای ازن و سیستم های تغلیظ کننده ی گاز اکسیژن، انرژی زیادی مصرف می کنند بنابراین بایستی انرژی مصرفی آنها با توجه به کارایی گندزدایی بهینه شود. از آنجا که بیشتر کارکنان تصفیه خانه های فاضلاب با تجهیزات تولید ازن ژنراتور نا آشنا هستند بایستی با تامین کننده ی تجهیزات ازن ژنراتور قراردادی منعقد کرد تا در چند سال اول بهره برداری، روش راهبری و نگهداری سیستم را آموزش دهند و در شرایط اضطراری به کارکنان کمک نمایند. اتصالات و محیط پیرامون سیستم تولید ازن نباید نشتی داشته باشند زیرا حتی یک نشتی کوچک ازن می تواند مقدار غلظت ازن در هوای آزاد به صورت خطرناکی بالا ببرد. تجهیزات پایش اکسیژن و ازن در هوای آزاد را بایستی آزمایش نموده و براساس دستورالعمل تولید کننده، کالیبره نمود. متعلقات سیستم تولید ازن شامل کمپرسورهای هوا، تجهیزات سرد کننده، تامین هوا، واشرهای آب بند و تجهیزات برقی بایستی به طور منظم پایش شوند تا از کارکرد درست آن ها و با توجه به توصیه های تولید کننده مطمئن شد.
• واحد تامین انرژی ژنراتور ازن و سایر تجهیزات کمکی : واحد تامین برق ژنراتور ازن بایستی به صورت سالانه بازبینی و آزمایش شود. جریان سنج ها، سنسورهای دما و فشار، آنالیزورهای گاز ازن و ازن محلول و سایر ابزار کنترلی بایستی به طور منظم بازبینی شوند تا از داده های آنها مطمئن شد و داده های درستی برای بهینه سازی راهبری سیستم به دست آورد.
• مخزن تماس ازن و سیستم تخریب گاز ازن خروجی : مخزن تماس ازن بایستی سالانه بازبینی شود تا از سلامت سازه و عملکرد درست اجزای آن مطمئن شد. واشرها و تجهیزات در تماس با ازن باید به طور سالانه بازدید و در صورت خرابی تعویض شوند.
• فرآیند پایش در خط و کنترل ازن تولیدی: پارامترهای کلیدی کنترل فرآیند ازناسیون شامل این موارد است: دوزاژ ازن، بازدهی انتقال، اختلاط، نیمه عمر ازن و زمان تماس در اکثر سیستم های ازن ( مثلا آنهایی که از اکسیژن مایع برای تولید ازن استفاده می کنند ). اهداف اصلی کنترل فرآیند و اتوماسیون، به حداقل رساندن انرژی و اکسیژن مصرفی است. مقدار تولید ازن را می توان با تغییر انرژی ژنراتور تنظیم نمود. ساده ترین راه کنترل فرآیند، تنظیم دوزاژ ازن مصرفی بر روی یک مقدار ثابت است.
• سیستم تامین گاز اکسیژن : منابع اکسیژن با خلوص بالا، مایع سازی اکسیژن در محل، یا خالص کردن اکسیژن مولکولی در محل که برای تولید ازن به کار می رود، در اکثر تصفیه خانه ها تمیز و خشک بوده و نقطه ی شبنم آن کمتر از -60 درجه سانتیگراد است. در عین حال اگر نقطه ی شبنم گاز اکسیژن بالا باشد، بایستی با دقت بیشتری ژنراتورهای گاز ازن را نگهداری نمود زیرا گاز ازن با رطوبت موجود در هوای ورودی واکنش داده و بخارات خیلی خورنده ای حاوی اکسیدهای نیتروژن از جمله اسید نیتریک تولید می کند. در تمام سیستم ها، فیلترهای حذف ذرات بایستی به طور دوره ای تعویض شوند. دوره تعویض فیلترها به شرایط محل بستگی دارد اما فاصله ی زمانی بازرسی فیلترها نباید از سه ماه بیشتر باشد.

کاربرد ازن در تصفیه فاضلاب

اگر چه ازن در گذشته بیشتر به منظور گندزدایی آب مورد استفاده بوده است. پیشرفت های اخیر در تولید و فناوری ایجاد محلول آن، این گندزدا را برای استفاده در گندزدایی فاضلاب از نظر اقتصادی قابل رقابت کرده است. از ازن ژنراتور همچنین می توان در تصفیه ی پیشرفته فاضلاب به منظور حذف مواد آلی مقاوم، به جای فرآیند جذب سطحی کربن استفاده نمود.

اخیرا ازن به دلیل قدرت اکسیداسیون و گندزدایی بالای خود در صنعت تصفیه آب و فاضلاب توجه زیادی را جلب نموده است. ازن به خوبی برای حذف بو، مزه و رنگ و همچنین ترکیبات آلی موجود در آب مورد استفاده قرار می گیرد. ازون ژنراتور یکی از قوی ترین عوامل اکسید کننده می باشد و قدرت اکسید کنندگی ترکیبات آلی و معدنی با ازن به پتانسیل اکسیداسیون آن مربوط می شود.

واکنش شیمیایی ازن با ترکیبات آلی در محلول های آبی بسیار پیچیده می باشد. مولکول ازن می تواند مواد آلاینده موجود در آب و فاضلاب را با روش اکسیداسیون مستقیم که بصورت انتخابی عمل می کند اکسید نماید و یا از طریق مکانیسم واکنش های زنجیره ای که تولید رادیکال های هیدروکسیل آزاد می نماید و به صورت غیر انتخابی عمل می کند تجزیه کند.

با توجه به اینکه ساختار مولکولی ازن در محلول های آبی به صورت قطبی می باشد. لذا واکنش ازن مولکولی به عنوان یک ترکیب قطبی با آلاینده های آلی از طریق واکنش های الکتروفیلیک حلقه زایی و نوکلئوفیلیک انجام می گیرد. در محیز های آبی بیشتر واکنش ها الکتروفیلیک و حلقه زایی بوده و واکنش های نوکلئوفیلیک تنها در تعدادی از سیستم های غیر آبی انجام می گیرد. بنابراین ازون ژنراتور یک ترکیب با واکنش پذیری بالا و تقریبا نامحلول در آب می باشد. نیمه عمر مولکول ازن در آب وابسته به pH، دما و غلظت ترکیبات آلی و معدنی محلول در آب در محدوده ی چند ثانیه تا چند دقیقه می باشد.

مقدار pH محلول تاثیر بسیار مهمی در تجزیه ازن در آب دارد. pH قلیایی سبب افزایش تجزیه ازن می شود. در pH کمتر از 3، رادیکال های هیدروکسیل نمی تواند تاثیری در تجزیه ازن داشته باشند. در pH بین 7 تا 10، نیمه عمر معمول ازن در آب بین 15-20 دقیقه می باشد.

ازن به طور موفق در صدها تصفیه خانه آب مورد استفاده قرار گرفته ولی بدلیل وجود معایب حلالیت و پایداری کم آن در آب و در نتیجه نیاز به هزینه های زیاد تولید و مصرف ازون ژنراتور، کاربرد آن در صنعت تصفیه فاضلاب دارای محدودیت اقتصادی می باشد.

از طرف دیگر ازن قادر به اکسیداسیون کامل ترکیبات آلی موجود در آب و فاضلاب نبوده و از طریق اکسیداسیون ناقص با آن ها وارد واکنش می گردد.

ازن یکی از قوی ترین اکسیدکننده ها می باشد، اما واکنش آن با بعضی از ترکیبات آلی مانند ترکیبات آروماتیک آهسته بوده و طی اکسیداسیون ترکیبات آلی سبب تشکیل اسید کربوکسیلیک، ترکیبات کربونیل، و بسیاری دیگر از ترکیبات می شود که باعث می شود پساب خروجی با یک فرآیند تکمیلی دیگر مانند فرآیندهای بیولوژیکی مورد تصفیه قرار گیرد.

ازن از دو راه سبب اکسیداسیون ترکیبات آلی می گردد:

• اکسیداسیون مستقیم توسط ازن
• اکسیداسیون توسط رادیکال های آزاد تولیدی

ازن گازی است که در محل و از طریق اکسیژن اتمسفری و یا اکسیژن فشرده تولید می شود. غلظت ازن تولیدی از اکسیژن و هوای اتمسفری به ترتیب 5% و 1% است.

 اکسیداسیون پیشرفته

فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته به وسیله رادیکال هیدروکسیل مشخص می شوند. رادیکال هیدروکسیل قوی ترین اکسیدان می باشد. بدین ترتیب بسیار محتمل می باشد که رادیکال هیدروکسیل بتواند سبب اکسیداسیون و معدنی سازی بسیاری از مولکول های آلی به دی اکسیدکربن و یون های معدنی شود. روش های مختلفی برای تولید رادیکال هیدروکسیل وجود دارد که بعضی از این روش ها شامل تابش نور UV و حضور اکسیدان هایی مثل پراکسیدهیدروژن و ازن می باشد. با این وجود ممکن است که تولید رادیکال های هیدروکسیل بدون تابش نور UV نیز انجام بگیرد.

نتایج کاربرد اکسیداسیون پیشرفته

مطالعاتی در خصوص کاربرد فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته جهت تجزیه ترکیبات دارویی و متابولیت های حاصل از تجزیه سورفاکتانت ها انجام گرفته است. از جمله این فرآیندها می توان به ترکیب ازن زنی همراه با دیگر عوامل اکسیداسیون ( تابش UV، پراکسیدهیدروژن ) اشاره کرد.

از ازن و UV جهت گندزدایی پساب تصفیه تصفیه خانه ای که حاوی آنتی بیوتیک ها، ترکیبات ضد تب، تنظیم کننده لیپید و ترکیبات معطر بود استفاده کردند. با استفاده از غلظت 10-15 میلی گرم در لیتر ازن و زمان تماس 18 دقیقه هیچ ترکیب دارویی شناسایی نشد. اگرچه حذف اولیه ترکیبات توسط ازن زنی مناسب می باشد اما حتی در صورت زمان های طولانی تماس ازن، مقدار معدنی سازی مناسبی مشاهده نمی شود که نشان دهنده حضور محصولات ناخواسته تجزیه می باشد.

ازن زنی در حضور نور UV بیشترین کاربرد جهت حذف آلاینده های نوظهور داشته است که راندمان آن تا حدود 90% می باشد. دوز استفاده از ازن 0/1-30 میلی گرم در لیتر می باشد.در تمام فرآیندهایی که در نبود نور UV انجام شده است، مقدار حذف TOC چندان زیاد نبوده و مقدار معدنی سازی ریز آلاینده ها پایین بوده است. مهم ترین فرآیندهای اکسیداسیون نوری جهت تخریب ترکیبات مختل کننده عملکرد غدد درون ریز و نیز ترکیبات دارویی و محصولات مراقبت شخصی شامل H2o2/UV بوده است.

کف در فاضلاب

تولید کف میکروبی ( باکتریایی ) در فرآیند لجن فعال و سامانه های بی هوازی اغلب در نتیجه فعالیت باکتریایی ناخواسته است. هر کف در فاضلاب در فرآیند لجن فعال ویژگی ها و رنگ خاصی دارد. ساختار و رنگ کف ممکن است از توصیف آن متفاوت باشد. بعلت سن لجن در فرآیند لجن فعال و حضور یک کف دیگر، با افزایش سن لجن کف چسبنده، غلیظ می شود و به رنگ تیره تر درمی آید، با کاهش سن لجن، کف به رنگ روشن تر و توده ای در می آید و حضور یک کف دیگر منجر به مخلوط شدن رنگ ها و ترکیبات می شود.

کف هضم کننده های بی هوازی، صرف نظر از شرکت آنها در فعالیت باکتریایی، بعلت ماهیت سپتیکی هضم کننده های لجن، تیره است. تولید و تجمع هر کف میکروبی در یک تصفیه خانه بیولوژیک ممکن است منجر به افزایش هزینه های بهره برداری عملی و اجرایی و تجاوز از استاندارها شود. کف شامل حباب های هوا یا گاز به دام افتاده زیر یک لایه ضخیم از مواد یا ترشحات بیولوژیک است. گازهای به دام افتاده در کف شامل گازهای آزاد شده در طول تجزیه هوازی و بی هوازی BOD محلول است. گازهای عمده به دام افتاده در کف شامل دی اکسیدکربن و نیتروژن مولکولی است.

کف لج فعال

کف میکروبی در حوض هوادهی تولید می شود و از این واحد به دیگر واحدها مانند حوض های ته نشینی ثانویه، تجهیزات آبگیری و تغلیظ کننده ها منتقل می شود. وقتی که کف از حوض هوادهی به دیگر واحدهای تصفیه منتقل می شود حباب های گاز و هوای به دام افتاده خارج می شود و کف به هم می چسبد و به پایین می رود. کف جمع شده اغلب لایه چربی گفته می شود.

نرخ تضعیف کننده نامنظم

نرخ تضعیف کننده نامنظم مواد جامد از فرآیند لجن فعال منجر به رشد گروهی از باکتری های جوان و باکتری های پیر می شود. از آنجایی که رشد باکتری های جوان مقدار زیادی از روغن ها را در مقایسه با رشد باکتری های پیر تولید و انباشته نمی کنند، حباب های گاز و هوای به دست آمده توسط ذرات لخته پیر و جوان منجر به تولید کفی متفاوت برای هر گروه می شود.

کف قهوه ای روشن برای رشد باکتری های جوان و کف قهوه ای تیره برای رشد باکتری های پیر تولید می شود. چرخه های هم مرکز کف را می توان روی سطح مخزن حوض هوادهی مشاهده کرد. وقتی که هوادهی و مخلوط کردن پایان گرفت، یک نرخ تضعیف کننده ( غلیظ کننده ) ثابت و متناسب در طول یک دوره زمانی به نسبت طولانی می تواند به درست کردن این شرایط کف کمک کند.

باکتری های فیلامنتوس ( باکتری رشته ای ) تولید کننده کف

دو باکتری فیلامنتوس تولیدکننده کف معمول در فرآیندهای لجن فعال میکروتریکس پارویسلا و نوکاردیوفرم ها هستند. تولید کف توسط این باکتری ها از فرآیندهای بیولوژیک متفاوتی انجام می شود. باکتری های گروه اول آب گریز هستند و حباب های گاز و هوا را به دام می اندازند که در نتیجه کف تولید می شود. تولید کف از گروه دوم در نتیجه :

• ترشح لیپیدها توسط سلول های زنده که ذرات لخته را پوشش داده، حباب های گاز و هوا را به دام می اندازند.
• آزاد سازی بیوسرفاکتانت ها ( مانند یون آمونیوم ) که کشش سطحی لجن فعال را کاهش می دهد.

از آنجایی که باکتری های رشته ای به تعداد زیادی در کف وجود دارند، کف در لجن فعال یک منبع تغذیه برای باکتری های رشته ای بحساب می آید. بنابراین وقتی که کنترل رشد باکتری های رشته ای تولیدکننده کف مورد توجه قرار می گیرند، تصفیه کف نیز مهم است.

عوامل ایجاد کف در فاضلاب

• کمبود مواد غذایی
• سن لجن
• تخلیه لجن BOD محلول
• به دام انداختن حباب های گاز و بدون تولید کف
• کف هضم کننده بی هوازی
• افزایش در مقدار قلیاییت
• افزایش دی اکسیدکربن
• افزایش اسیدهای چرب
• سورفاکتانت ها ویژه

سپتاژ فاضلاب

سپتاژ فاضلاب ( کف و لجن ) جامد و مایعی است که در سامانه های تصفیه در محل همانند سپتیک تانک ها و چاه های جاذب تولید می شود و دارای حدود 90 تا 98 درصد آب است. در طول عملیات تمیزکاری دوره ای سپتیک تانک ها و چاه های جاذب، سپتاژ بیرون ریخته می شود. اغلب برای جلوگیری از آلودگی سپتاژها، آنها را وارد سامانه های تصفیه فاضلاب می کنند. حذف یا پمپاژ دوره ای سپتاژ برای دراز مدت در راهبری سامانه های یادشده بسیار مهم است.

راهکارهای دفع سپتاژ در بین ملت ها و حتی میان دولت ها متفاوت است. برای دفع سپتاژها چندین روش مرسوم است. این روش ها شامل تصفیه سپتاژ برای کنترل بوهای بد، کاهش حجم مواد جامد، کاهش مقدار آلاینده و نابود کردن عوامل بیماری زاست.

راههای دفع سپتاژ

مهم ترین روش های قابل اجرا برای دفع سپتاژ عبارتند از:

• تصفیه مواد زائد جامد
• تصفیه همراه با فاضلاب
• کاربرد در زمین
• پردازش به کمک تجهیزات مجزا

به چندین دلیل تصفیه سپتاژ همراه با فاضلاب ها، یک روش معمول برای دفع سپتاژ است. در تصفیه خانه های کوچک فاضلاب نسبت به ورود سپتاژها به آنها در برابر تصفیه خانه های بزرگ تر، حساس ترند.

مشکلات مربوط به شوک آلی ناشی از ورود سپتاژ به تصفیه خانه های فاضلاب را می توان با جمع آوری و ذخیره سپتاژ و تخلیه آن در ساعاتی که مقدار فاضلاب ورودی به تصفیه خانه کم است، کاهش داد. اغلب در فرآیندهای لجن فعال تصفیه بیولوژیک سپتاژ حاصل می شود. غلظت سپتاژ حدود پنجاه برابر غلظت فاضلاب خانگی است.

خصوصیات سپتاژ

ترکیبات شیمیایی، بیولوژیک و فیزیکی سپتاژها بسیار متفاوت هستند. از نیتروژن کل موجود در سپتاژ حدود هشتاد درصد از آن، نیتروژن آلی و بیست درصد از آن یون آمونیوم است. در مقایسه با فاضلاب، در سپتاژ نسبت کربن به ماده غذایی نیتروژن و فسفر کم است.

نسبت های فلزاتی مانند مس، سرب و روی در سپتاژ بسیار متفاوت است. دیگر اجزای سپتاژ که کارپردازهای تصفیه خانه های فاضلاب به آن توجه دارند شامل شن و عوامل بیماری زا، کف، بوی بد و رنگ است. سپتاژ دارای درصد به نسبت بالایی از شن و عوامل بیماری زا و به ویژه پروتوزوآها است. سپتاژ بدبو است. بوی ناخوشایند سپتاژ از راه تجزیه بی هوازی BOD و تولید و آزادسازی اسیدهای چرب فرار، ترکیبات محتوی نیتروژن و ترکیبات محتوا سولفور ایجاد می شود.

رنگ یکی از اجزای سپتاژ است. فاضلاب های دارای سپتاژ، سیاه رنگ هستند. کیفیت لجن و کف در سپتاژها بسیار متفاوت است و تحت تاثیر چندین عامل قرار دارد. این عوامل عبارتند از اینکه آیا سامانه خردکن زباله در آشپزخانه استفاده شده است. چه مقدار روغن و چربی به سپتیک تانک تخلیه شده است و دفعات پمپاژ مخازن سپتیک چه تعداد بوده است. سپتاژ باید به آهستگی با فاضلاب ترکیب شود تا تاثیر سو آن را بر فرآیند تصفیه کاهش دهد.