طريقة “الحمأة المنشطة” البيولوجية في معالجة مياه الفضلات الصناعية

1996 معالجة مياه الفضلات الصناعية

أ.د أحمد فيصل أصفري

KFAS

الحمأة المنشطة مياه الفضلات الصناعية الكيمياء

تُطبق المعالجة البيولوجية على مياه الفضلات الصناعية حين وجود نسبة عالية من الملوثات العضوية (مركبات النتروجين، الفوسفور، المواد العضوية المختلفة…) ويمكن اتباع إحدى الطرق التالية:

– الحمأة المنشَّطة.

– أحواض الأكسدة.

– المرشِّحات البيولوجية.

 

أ – الحمأة المنشَّطة

يعتمد مبدأ الحمأة المنشَّطة على مزج الفضلات (المادة العضوية) بحمأة بيولوجية، تتألف من أنواع عديدة من الكائنات العضوية الدقيقة أهمها البكتيريا، وذلك بوجود الهواء المحقون في حوض التهوية أو المفاعل.

تقوم هذه الكائنات العضوية الدقيقة (البكتيريا) بالتهام المواد العضوية الموجودة في مياه الفضلات، وتحويلها بوجود الأكسجين إلى مواد لا عضوية (NO₃, H₂O, CO₂…). بعد ذلك يتم فصل الكتلة الحيوية في حوض الترسيب الثانوي عن الماء للحصول على مياه نقية.

ومن أجل تنشيط المعالجة يعاد باستمرار قسم من الكتلة الحيوية المتجمعة فوق قاع حوض الترسيب الثانوي إلى حوض التهوية لزيادة فعالية المعالجة عن طريق تكثيف الكائنات العضوية الدقيقة وزيادة تركيزها في ذلك الحوض.

 

يعد نمو الكتلة الحيوية في المفاعل من أهم عناصر تصميم هذه الطريقة، وتُعطى معادلة التوازن للكتلة الحيوية في المفاعل عندما لا يكون هنالك نزع أو إضافة لأي جزء منها بالمعادلة:

حيث:

X_a = تركيز الكتلة الحيوية في لحظة ما (ML^-3).

 = المعدل النوعي لنمو الكتلة الحيوية (t^-1).

K_d = المعدل النوعي لاضمحلال الكتلة الحيوية (t^-1).

 

يرتبط نمو الكتلة الحيوية بتناقص العناصر العضوية المغذية بالعلاقة:

حيث:

r_s = معدل استهلاك العنصر المغذي المتناقص في المفاعل (ML^-3 t^-1).

Y = كفاءة النمو، أي نسبة تحول العنصر المغذي إلى كتلة حيوية (حوالي 0.5).

 

فمن أجل المنظومة المبنية في الشكل (2 – 14) يمكن كتابة معادلة توازن الكتلة الحيوية في المنظومة بالشكل:

حيث:

X_R, X_e, X_a = تراكيز الكتلة الحيوية في لحظة ما في المفاعل والمياه الصادرة (المعالجة) والحمأة المنزوعة من حوض الترسيب الثانوي (للإعادة أو التصريف).

Q_w = معدل الجريان المنزوع أو المصرف من قاع حوض الترسيب الثانوي إلى خارج المنظومة.

Q_R = معدل الجريان المدوَّر للحمأة في المنظومة.

 

في شروط التوازن حيث Cte = X_a في حوض التفاعل، تبين المعادلة السابقة بأن معدل النمو الصافي للكتلة الحيوية في المنظومة يجب أن يكون مساوياً معدل نزع أو سحب هذه الكمية من المحطة، أي مقلوب زمن بقاء الكتلة الحيوية في المنظومة، وهذا ما يُدعى بزمن احتجاز المواد الصلبة SRT. إذن:

 

من أهم معايير التصميم في طريقة الحمأة المنشطة التقليدية ما يلي:

– زمن التهوية في حوض التفاعل أو زمن الحجز الهيدروليكي، (4 – 8) ساعات.

– زمن احتجاز المواد الصلبة SRT، (4 – 8) أيام.

– الأوكسجين المعطى في المفاعل (0.8 – 1.1) كغم (O₂)/ كغ (BOD₅) مزال.

– معدل تدوير الحمأة أو الجريان المدوَّر، وهو حوالي (0.3 – 1) من قيمة الجريان الداخل إلى المنظومة (Q).

–  مقدار الحمأة المصرّفة، (0.4 – 0.6) كغ/ كغ (BOD₅) مزال، حيث تساق هذه الحمأة إلى منشآت خاصة للمعالجة كما سيرد شرحه لاحقاً.

 

يبين الشكلان ((2 – 15) – أ) و((2 – 15) – ب) بعض أنواع أجهزة التهوية السطحية والتهوية بالهواء المذرَّر المستخدمة في هذه الطريقة

 

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]