معرفی سیستم‌های تصفیه فاضلاب شرکت نگین باران

مقدمه
سیستم‌های تصفیه فاضلاب که امروزه در تصفیه‌خانه‌های ایران طراحی و ساخته می‌شوند، از عملکرد خوبی برخوردارند. این سیستم‌ها به روش‌های مختلفی از جمله فرایندهای A₂O، MBBR و یا فرایند‌های بی‌هوازی مثل ABR و در حالت‌های پیشرفته‌تر، ترکیبی از این فرایند‌ها راهبری می‌شوند. تمامی این روش‌ها اگر به درستی بهره‌برداری گردند، عملکرد بسیار خوبی دارند و نتایج آزمایشگاه معتمد سازمان حفاظت از محیط زیست از پساب خروجی، بر استانداردها منطبق است. از این رو مساله بهره‌برداری صحیح در این مورد توسط کارفرمای محترم بسیار حائز اهمیت است.
 
در سیستم‌های A₂O، MBBR و یا فرایند‌های ترکیبی، معمولا در ابتدا از یک واحد آشغالگیر سبدی یا اسکرین برای جداسازی ذرات درشت استفاده می‌شود. در ادامه یک مخزن بی‌هوازی قرار می‌گیرد که نقش مهم آن متعادل‌سازی است و همچنین مقادیری از بار COD فاضلاب را کم می‌کند. سپس این فاضلاب به مخزن هوادهی فرستاده می‌شود که مدیاهای مختلفی در آن قرار داده می‌شود. تا راندمان بیشتری داشته باشد. پس از هوادهی پساب تصفیه شده وارد مخزن ته‌نشینی می‌شود که در این مخزن لاملاهای متعددی نصب شده است تا به سرعت ته‌نشینی لجن فعال کمک کند. این لجن ته‌نشین شده به انبار لجن فرستاده می‌شود.
 
سیستم SSB نوع پیشرفته سیستم A₂O است
سیستم SSB که توسط شرکت نگین باران آرای پارس ارائه می‌گردد، در واقع به نوعی یک سیستم A₂O پیشرفته است، البته با در نظر گرفتن مواردی که در زمان بهره‌برداری مزیت‌های زیادی را ایجاد می‌کند. سیستم SSB نیز مانند سیستم A₂O در ابتدا فاضلاب ورودی را به یک آشغالگیر هدایت می‌کند تا ذرات درشت در آن گرفته شوند. در طرح SSB، خود آشغالگیر نقش مخزن متعادل‌ساز و بی‌هوازی را هم بازی می‌کند و به گونه‌ای طراحی می‌شود که هم جریان متعادل شود و هم کاهش بار COD فاضلاب در آن اتفاق بیفتد.
 
در سیستم SSB از مدیا استفاده نمی‌شود
فاضلاب پس از عبور از آشغالگیر وارد مخزن اول سیستم SSB می‌شود. در این مخزن فاضلاب ورودی هوادهی می‌شود. با این تفاوت که دیگر از مدیا در آن استفاده نمی‌شود. استفاده از مدیا مشکلات عدیده‌ای را برای بهره‌برداری کارفرمای محترم ایجاد می‌کند. مدیا‌های مناسب معمولا ساخت کشورهای پیشرفته از جمله آلمان و ژاپن می‌باشند و به دلایل تحریم‌ها تهیه مدیای اصل و از جنس مناسب در بازار سخت است و متاسفانه اکثرا اجبار به استفاده از جنس چینی و بی‌کیفیت به وجود می‌آید. این مساله به دلیل مهم بودن محل رشد فیلم میکرواورگانیسم‌ها روی مدیا بسیار اهمیت دارد. از طرف دیگر مدیا برای عملکرد بهینه می‌بایست در دوره‌های حداکثر 90 روزه با بخار آب داغ احیا شود. این خود یک عملیات اضافی، دردسرساز و پرهزینه برای بهره‌برداری است.
 
با اینکه از مدیا برای ایجاد بیوفیلم در جهت افزایش بازدهی استفاده می‌شود، متعاقبا مشکلات عدیده‌ای در جهت راهبری سیستم از جمله فرار مدیا از راکتورهای تصفیه فاضلاب و همچنین شکستن و تغییر شکل مدیا پیش می‌آید که بازدهی را به شدت پایین می‌آورد. در نتیجه اصولا استفاده از مدیا در فرایند تصفیه فاضلاب با اینکه به افزایش سطح فعال کمک می‌کند، به دلیل مشکلات عدیده جنبی که ایجاد می‌کند، در تکنولوژی SSB به کار گرفته نمی‌شود و این مساله با طراحی بهینه هوادهی گسترده و مستمر، جبران می‌گردد.
 
در سیستم SSB از کنترلر مرکزی PLC برای راهبری اتوماتیک استفاده می‌شود
در سیستم SSB پیشنهادی توسط شرکت نگین باران آرای پارس، از یک کنترلر مرکزی PLC برای راهبری استفاده می‌شود. این کنترلر تمامی زمان‌بندی‌ها را راهبری می‌کند و دیگر نیاز به یک اپراتور نیست. در این سیستم، دمنده‌ها و پمپ‌ها در زمان‌های برنامه‌ریزی شده، روشن و خاموش می‌شوند. در نتیجه اولا دمنده‌ها به صورت دائم روشن نیستند و عمر کاری آنها افزایش می‌یابد و دوما این کنترل تماما اتوماتیک و توسط PLC اتفاق می‌افتد. سیستم الکترونیکی‌ و ابزاردقیق استفاده شده در این دستگاه PLC بوده و دستگاه به صورت اتوماتیک عملیات تصفیه را انجام خواهد داد. بنابراین این دستگاه بهترین بازدهی را خواهد داشت. در سیستم‌های دیگر به دلیل پیوسته بودن هیدرولیک سیستم از لحاظ طراحی مفهومی، سیستم اصولا کنترلر مرکزی ندارد. در حالی که سیستم SSB شرکت نگین باران آرای پارس، عملکرد کل تصفیه‌خانه را به طور متمرکز انجام می‌دهد.
 
در سیستم SSB از لاملا استفاده نمی‌شود
همچنین در سیستم‌های پیشنهادی یک واحد ته‌نشینی استاتیکی با لاملاهای متعدد برای سرعت بخشیدن به ته‌نشینی فلاک‌های لجن فعال در نظر گرفته می‌شود که بزرگترین مشکل آن، شکستن، تغییر شکل و خمیدگی، از ریل خارج شدن و ... در مورد لاملا‌ها است. این موضوع به شدت نیاز به تعمیر دوره‌ای در واحد ته‌نشینی را بالا می‌برد و از آنجایی که فرایند A₂O، یک فرایند پیوسته است، این تعمیرات نیاز به خاموش کردن کل تصفیه‌خانه دارد. در سیستم SSB پیشنهادی توسط شرکت نگین باران آرای پارس واحد ته‌نشینی و لاملاهای مربوط، با تکنولوژی Intermittent Sedimentation جایگزین شده است و دیگر از هیچ لاملایی استفاده نمی‌شود. با به کارگیری این تکنولوژی، از اساس نیاز به چینش‌های پیچیده از لاملاها برای تسریع ته‌نشینی از بین می‌رود. با این تکنولوژی، فلاک‌های لجن فعال در زمان Intermittent Sedimentation به راحتی ته‌نشین می‌شوند و پساب، زلال‌سازی می‌گردد. از این رو، به تعمیرات و نگهداری واحد ته‌نشینی در سیستم SSB پیشنهادی توسط شرکت نگین باران آرای پارس، هیچ نیازی نیست.
 
میزان و کیفیت لجن تولیدی در سیستم SSB نسبت به سیستم‌های A₂O و تولید بو
در سیستم A₂O لجن ته‌نشین شده در مخزن ته‌نشینی توسط پمپی به انبار لجن فرستاده می‌شود تا در زمان پر شدن، بسته به طراحی در بازه‌های 15 روز تا دو ماه تخلیه گردد. البته در این زمان، این لجن بی‌هوازی، به شدت بدبو شده و تخلیه آن دردسر و هزینه‌های زیادی را به کارفرما تحمیل می‌کند و بوی بد، محیط اطراف را تحت تاثیر قرار می‌دهد. در سیستم SSB ارائه شده توسط شرکت نگین باران آرای پارس، نیازی به جداسازی و انبار لجن تولیدی نیست. در این سیستم‌ها، لجن تولیدی به طور بسیار بهینه‌ای به مصرف می‌رسد و بر اساس طراحی و در عمل تا چند سال نیاز به تخلیه دوره‌ای ندارد. این لجن در تمامی حالت‌ها، در وضعیت هوازی باقی می‌ماند. در سیستم‌های SSB در تمامی مخازن سه‌گانه با زمان‌بندی‌های خاصی که توسط PLC مرکزی کنترل می‌شود، هوادهی اتفاق می‌افتد. یکی‌ از مهمترین مزایای فرایند SSB پیشرفته، تولید لجن کم و بازدهی بالای آن‌ می‌باشد. میزان انباشت لجن مازاد در هر روز برای این فرایند، نیم لیتر به ازای هر نفر در روز محاسبه می‌شود. تولید لجن کمتر طبیعتا مشکلات زیست محیطی‌ کمتری را به همراه خواهد داشت. در سیستم‌های A₂O به دلیل وجود اجتناب‌ناپذیر بخش‌های بی‌هوازی، «لجن بی‌هوازی» تولید می‌شود و همچنین نرخ تولید این لجن بسیار بالاتر است؛ به طوری که معمولا در وضعیت عملکرد بهینه تا حداکثر دو ماه و دست کم در حالت عملکرد ضعیف، تصفیه‌خانه هر 45 روز یک بار نیاز به لجن‌کشی دارد که این خود یک عملیات دردسرساز، پرهزینه و بدبو است. همه این‌ها در حالی است که در فرایند SSB پیشرفته، به دلیل هوادهی بهینه و در زمان‌بندی درست و در نظر گرفتن فاکتورهای متعدد و سناریو‌های پیشرفته در سیستم کنترل آن، از ابتدایی‌ترین بخش تصفیه‌خانه، لجن فعال هوازی تولید می‌شود و هیچ قسمتی از سیستم بی‌هوازی نیست. همچنین این لجن با نرخ بسیار متعادلی در فرایند‌های مربوط به میکرواورگانیسم‌های مختص تصفیه‌خانه مصرف می‌شود. عملکرد فرایند SSB پیشرفته به قدری بهینه است که نیاز به لجن‌کشی در طراحی‌های اولیه تا دو سال و در عمل بین 4 تا 8 سال یکبار خواهد بود. مضاف بر اینکه لجن‌کشی در سیستم SSB با بوی نامطبوع همراه نیست، زیرا همانطور که اشاره شد لجن تولیدی از نوع لجن هوازی است و در نتیجه بوی تعفن و گندیدگی را نخواهد داشت. از دیگر سو سیستم SSB در زمان کم‌باری (Under load) از تعادل دینامیکی میکرواورگانیسم‌های خود خارج نمی‌شود، در حالی که پدیده کم‌باری (Under load) در سیستم‌های متداول، به سرعت منجر به عملکرد نادرست سیستم می‌شود و تصفیه‌خانه به فاز بی‌هوازی وارد شده و تولید بوی نامطبوع می‌کند و فاکتورهای پساب خروجی نیز از وضعیت استانداردهای محیط زیستی خارج می‌شوند.
 
همچنین در سیستم‌های A₂O فاضلاب تازه وارد شده از متعادل‌ساز فرصت کافی برای هضم توسط لجن فعال را ندارد، چنانکه سیال هوادهی شده با سیال تازه وارد، مخلوط شده و به سمت مخزن ته‌نشینی می‌روند که این از نظر فنی بازدهی سیستم را پایین می‌آورد. این موضوع در سیستم SSB به دلیل وجود مخازن سه‌گانه هوازی منتفی است و هیچگاه فاضلاب خام فرصت مخلوط شدن با فاز تصفیه شده را ندارد و اصولا بازده بالاتری در کاهش BOD₅ و COD در سیستم SSB به دست خواهد آمد.
 
همچنین سیستم‌های SSB به دلیل هوازی بودن، عملا کل فرایند بوی بد ایجاد نمی‌کند و چنانکه در بالا اشاره شد، حتی لجن مازاد آن هم بی‌بو است.
 
شوک­پذیری فرایند و مقاومت در برابر گرما و سرمای شدید منطقه و میزان برق مصرفی
به کمک طراحی فرایند پربازده و اصلاح شده تصفیه فاضلاب و با تنظیم پارامتر‌های مربوطه در سیستم کنترل، این پکیج­ها می­توانند با مصرف برق بسیار کم در نوسانات بسیار شدید مقدار جریان فاضلاب ورودی (Underload) و همچنین دمای محیط، به کار خود ادامه دهند. کارایی این دستگاه­ها در دمای ºC5/25- تا ºC55 توسط DIBt و آزمایشگاه­های MFPA آلمان با COD در غلظت 4۵ میلی­گرم در لیتر و BOD₅ در غلظت ۲۵ میلی­گرم در لیتر و NH₄-N در غلظت 3/0 میلی‌گرم در لیتر تایید و مستند شده­اند. با تنظیم درست پارامترهای کنترلی این دستگاه­ها برای هر کاربر خاص، می­توان مقدار مصرف برق را تا کمتر 0.1 کیلووات‌ساعت برای تصفیه فاضلاب هر نفر در روز کاهش داد.
 
نوع فرایند پیشنهادی و زمین کمتر
به کمک استفاده از فرایند SSB پیشرفته، مقدار زمین مورد استفاده برای مخازن کاهش یافته است. از دیگر مزایای طراحی مخازن در این روش، دفنی بودن آنها است. بدین ترتیب مخزن تصفیه بر روی زمین در معرض عموم نخواهد بود. در معرض نبودن مخازن تصفیه در هوای آزاد با توجه به برودت یا گرمای شدید منطقه در فصل زمستان و تابستان تعادل میکرواورگانیسم‌ها را بر هم نمی‌زند و بازدهی سیستم دست‌خوش تغییرات ناخواسته نمی‌شود. همچنین در سیستم SSB با مخازن دفنی، فضای مورد استفاده برای پارکینگ و دیگر استفاده‌ها حفظ می‌شود.
 
نوع و کیفیت تجهیزات الکترومکانیکال و سیستم کنترل و ابزاردقیق پیشنهادی
برای تجهیزات به کار رفته در سیستم پیشنهادی، از باکیفیت‌ترین تجهیزات اروپایی استفاده شده است. طول عمر این تجهیزات نسبت به قیمت اولیه آنها بسیار طولانیست. دمنده‌ها از نوع FPZ ایتالیا یا Aerzen آلمان، پمپ‌ها Pentax یا Lowara ایتالیا، و دیفیوزرها از Supratec آلمان استفاده می‌شوند. استفاده از این تجهیزات مرغوب و باکیفیت، عملکرد بهره‌برداری را بهبود می‌بخشد، نیاز به تعمیرات را کمتر می‌کند همچنین در تکنولوژی SSB از کمترین تجهیز مورد نیاز استفاده می‌شود و به این ترتیب تکنولوژی SSB در طول زمان کارفرما را منتفع می‌سازد.
 
سهولت اجرا و بهره­برداری در صورت نیاز به توسعه در آینده
سیستم SSB شرکت نگین باران آرای پارس به دلیل ماژولار (Modular) بودن، سازگاری بالایی در افزایش مقدار ظرفیت تصفیه در آینده دارد. به ویژه در تصفیه‌خانه‌‌های بزرگ‌تر به دلیل اینکه هزینه‌های اجرا در بخش‌های عمرانی به صورت خطی بالا نمی‌رود، و از آنجایی که این سیستم به دلیل انطباق‌پذیری بالا می‌تواند با بار پایین‌تر (Underload) کار کند بدون اینکه به بالانس میکرواورگانیسم­ها خللی وارد شود، می­توان پیش‌بینی‌هایی در طراحی آینده­نگرانه مخازن داشت و با افزودن ماژول‌های مناسب مانند پمپ‌ها و یا دمنده‌ها در آینده، به راحتی ظرفیت تصفیه را متعاقبا و حتی در حین بهره‌برداری از تصفیه‌خانه افزایش داد.
 
استفاده از مخازن بتنی به جای مخازن کامپوزیتی
برای اجرای مخازن راکتورهای هر تصفیه‌خانه فاضلاب، مستقل از اینکه چه فرایندی در تصفیه فاضلاب مدنظر باشد، اعم از فرایند A₂O یا فرایند MBBR یا SBR، می‌توان از مخازن پیش‌ساخته استفاده نمود، مخازنی مانند مخازن فلزی با پوشش اپوکسی، لوله‌های کاروگیت با قطر مناسب، مخازن کامپوزیتی GRP-SMC یا مخازن بتنی. در این میان مخازن فلزی به دلیل کاربری سخت آنها، مقاومت کم در برابر خوردگی‌ها حتی با وجود پوشش اپوکسی و گران بودن در ابعاد بزرگتر برای کارفرما و مصرف‌کننده مناسب نمی‌باشد. مخازن سیلندری (لوله‌های) کاروگیت هم به دلیل وجود جوش‌های پلیمری که برای ارتباط هیدرولیکی مخازن مورد نیاز است، در آینده نزدیک دچار نشتی می‌شود و همچنین مقاومت ایستایی مناسبی در برابر بارهای استاتیکی روی مخزن ندارند. مخازن کامپوزیتی GRP-SMC هم بار‌های استاتیکی عمودی را تا اندازه‌ای می‌توانند تحمل کنند ولی از دیگر سو قیمت تمام شده آن‌ها بسیار گران است. در این بین برای کارفرمایانی که در آینده نزدیک قصد جابجایی تصفیه‌خانه از مکانی به مکان دیگر و برپایی مجدد آن را دارند، مخازن کامپوزیتی GRP-SMC مناسب است. مخزن بتنی از تمامی موارد یاد شده از لحاظ قیمت، ارزانتر تمام می‌شود و اگر در امر ساخت آنها نکات و موارد فنی به درستی رعایت شود از لحاظ فنی هم مشکلات دیگر مخازن را ندارند؛ دچار خوردگی نمی‌شوند، بار استاتیکی بسیار بالا را تحمل می‌کنند و از سقف مخازن می‌شود برای فضای پارکینگ و ... استفاده کرد و عملا فضایی را اشغال نمی‌کنند. مقاومت و دوام بسیار بالاتر دارند و همچنین به دلیل یکپارچه بودن، امکان نشتی در اتصالات بین بخش‌های مختلف وجود ندارد در حالی که در تمامی مخازن فلزی و کاروگیت و یا کامپوزیتی به دلیل استفاده از اتصالات جوشی فیوژن یا مکانیال، به هر ترتیب بعد از چند سال، نشتی ایجاد می‌شود و تعمیرات دوره‌ای نیز به شدت نیاز است. در مخازن بتنی از بتن مسلح به ضخامت‌های مناسب 20 تا 25 سانتیمتر استفاده می‌شود که ضریب اطمینان و عملکرد بسیار بالایی دارند. همچنان که در بالا اشاره شد ارزانترین این مخازن از نظر قیمت و همینطور سریعترین از نظر زمان، ساخت مخازن بتنی هستند. با توجه به زمان ساخت مخازن فلزی یا پلیمری در کارخانجات و مقوله حمل و نقل آنها از کارخانه تا محل سایت، در مجموع هم هزینه بیشتری در بر دارند هم اجرای عملی آنها بیشتر طول می‌کشد.