پرسش‌وپاسخ‌های اساسی درباره فناوری تصفیه فاضلاب

Thread Content

آخرین بار، این پست توسط zhaolijun در تاریخ ۲۰۱۶-۵-۱۰ ساعت ۰۸:۳۷ ویرایش شد. ۱. هنگام پردازش فاضلاب با روش‌های بیوشیمیایی، وقتی که مخزن بیوشیمیایی تحت فشار قرار می‌گیرد و میکروارگانیسم‌ها آسیب می‌بینند، چه اقداماتی باید انجام شود؟ 　　در حین کارکرد مخزن بیوشیمیایی، هنگامی که میکروارگانیسم‌ها تحت فشار ناشی از حجم آب یا غلظت مواد موجود قرار می‌گیرند، نرخ حذف COD به طور ناگهانی کاهش می‌یابد؛ در موارد شدید، لجن از روی پرکننده‌های بیولوژیکی جدا می‌شود و باعث کدر شدن آب خروجی می‌گردد. در این هنگام باید فوراً ورود آب متوقف شود و کربن فعال پودری در مخزن بیوشیمیایی ریخته شود تا بار لجن کاهش یابد؛ نسبت استفاده از کربن فعال پودری، ۱۰ کیلوگرم در هر ۱۰۰ متر مکعب حجم مخزن بیوشیمیایی است. پس از بهبود عملکرد رسوب‌گیری لجن، می‌توان از روش تکثیر سریع برای «آموزش» لجن استفاده کرد؛ در این روش، فاضلاب خانگی یا الکل باقی‌مانده یا خمیر مرطوب پخته‌شده با آرد خشک به محفظه بیوشیمیایی اضافه می‌شود. نسبت اضافه کردن این مواد این است که برای هر ۱۰۰ متر مکعب حجم محفظه بیوشیمیایی، ۵ تا ۱۰ کیلوگرم آرد خشک اضافه شود. پس از ۲ تا ۳ روز، ورود آب آغاز می‌شود و میزان آب ورودی روز به روز افزایش می‌یابد، تا زمانی که میکروارگانیسم‌ها دوباره به حالت عادی برگردند. 　　۲. در صورتی که به دلیل تعطیلات یا توقف موقت تولید، آب فاضلاب تولید نشود، مخزن بیوشیمیایی چگونه باید کار کند؟ 　　در شرکت ***، به دلیل تعطیلات یا توقف موقت فعالیت‌ها و در نتیجه عدم تولید فاضلاب تولیدی، این موضوع اغلب رخ می‌دهد. در چنین شرایطی، می‌توانیم فاضلاب خانگی را به مخزن بیوشیمیایی اضافه کنیم یا آب رودخانه را پمپاژ کرده و ژلی حاصل از پختن آرد خشک را اضافه کنیم تا رشد و تکثیر میکروارگانیسم‌ها حفظ شود. در مخزن بیوشیمیایی، می‌توان به نسبت ۵ تا ۱۰ کیلوگرم آرد خشک در هر ۱۰۰ متر مکعب حجم، ماده را اضافه کرد؛ یا به نسبت مناسب، الکل باقی‌مانده را اضافه نمود و روزانه به مدت ۴ تا ۸ ساعت هوادهی انجام داد. 　　 　　۴. مخزن بیوشیمیایی در زمستان چگونه کار می‌کند؟
همان‌طور که می‌دانیم، دمای مناسب برای رشد و تکثیر میکروارگانیسم‌ها بین ۱۶ تا ۳۰ درجه سانتی‌گراد است. هنگامی که دما کمتر از ۱۰ درجه سانتی‌گراد شود، کارایی تصفیه فاضلاب به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. به طور کلی، با هر کاهش ۱۰ درجه‌ای در دما، میزان حذف COD نیز ۱۰ درصد کاهش می‌یابد. پس در زمستان، مخزن بیوشیمیایی چگونه کار می‌کند؟ یک روش، ورود بخار به مخزن تنظیم برای افزایش دمای آب ورودی بیوشیمیایی است ； روش دیگر، افزودن لجن زیستی به مخزن بیوشیمیایی است تا غلظت لجن افزایش یافته و بار لجن کاهش یابد؛ در صورتی که دمای آب بتواند در محدوده ۶-۷ درجه سانتی‌گراد حفظ شود، لجن فعال همچنان می‌تواند عملکرد تصفیه‌ای خود را به خوبی انجام دهد. 　　۵. چگونه گل و لای موجود در مخزن گل‌ولای خشک می‌شود؟ 　　روش‌های اصلی خشک‌کردن لجن عبارتند از فیلتراسیون تحت واکوم، فیلتراسیون فشاری، سانتریفیوژ و خشک‌شدن طبیعی. شرکت شانگهای شینیی بایلودا فارماسوتیکال، از روش فیلتراسیون تحت فشار استفاده می‌کند؛ در این روش، با استفاده از تجهیزات ویژه به نام فیلترهای صفحه‌ای، لجن‌های شیمیایی و لجن‌های باقی‌مانده تولید شده در سیستم، تحت فشار فیلتر می‌شوند. پس از این فرآیند، درصد آب موجود در لجن معمولاً بین ۸۰ تا ۸۵ درصد خواهد بود. 　　۶. چگونه لجن باقی‌مانده در مخزن بیوشیمیایی SBR را به مخزن لجن منتقل کرد؟ 　　لجن باقی‌مانده در مخزن بیوشیمیایی SBR باید به طور منظم به مخزن لجن منتقل شود؛ در غیر این صورت، عملکرد صحیح مخزن بیوشیمیایی SBR مختل شده و کیفیت آب خروجی نیز تحت تأثیر قرار می‌گیرد. هنگام تخلیه لجن، ابتدا شیر لوله بین مخزن بیوشیمیایی SBR و مخزن لجن را باز کرده و از فشار سطح آب درون مخزن SBR، لجن باقی‌مانده را به داخل مخزن لجن هل می‌دهند. پس از پایان تخلیه لجن، باید شیر لوله لجن میان مخزن SBR و مخزن لجن بسته شود. 　　۷. چه مقدار فسفات دی‌هیدروژن پتاسیم باید در مخزن بیوشیمیایی اضافه شود؟ 　　با نسبت ۱۰۰:۱ کربن به فسفر (از نظر وزنی) محاسبه می‌شود؛ به طور دقیق، کربن مورد نظر در اینجا به معنای BOD5 است. بنابراین، اگر میزان آب ورودی به مخزن بیوشیمیایی روزانه ۲۴۰ تن باشد و غلظت BOD5 برابر ۲۵۰ میلی‌گرم بر لیتر باشد، مقدار BOD5 در آب ورودی روزانه باید برابر با ۲۴۰ × ۰٫۲۵ کیلوگرم بر تن = ۶۰ کیلوگرم باشد. مقدار فسفر مورد نیاز روزانه نیز برابر با ۶۰ ÷ ۱۰۰ = ۰٫۶ (کیلوگرم) خواهد بود. مقدار لازم از فسفات دی‌هیدروژن پتاسیم نیز برابر با ۰٫۶ × ۱۳۶ ÷ ۳۱ = ۲٫۶ (کیلوگرم در روز) خواهد بود. 　　برای سهولت محاسبه، می‌توانیم از فرمول ساده‌شده زیر استفاده کنیم. 　　W=BOD5×Q×0.044÷1000  W=COD×B/C×Q×0.044÷1000
که در آن:
COD مقدار COD در آب ورودی بیوشیمیایی است؛ واحد آن mg/L می‌باشد ； 　　BOD5 — مقدار BOD5 در آب ورودی بیوشیمیایی، واحد آن mg/L است ； 　　B/C—بدون مقیاس ； 　　سوال — مقدار آب ورودی برای فرآیندهای بیوشیمیایی، به واحد تن در روز ； 　　W — مقدار روزانه افزودن فسفات پتاسیم دی‌هیدروژن، واحد آن کیلوگرم بر روز است ； 　　۸. وقتی تعداد زیادی از میکروارگانیسم‌ها می‌میرند، چه کار باید کرد؟ 　　هنگامی که میکروارگانیسم‌ها دچار آسیب شدید شده، تعداد زیادی از آن‌ها مرده و هیچ راهی برای نجاتشان وجود ندارد، باید فوراً این موضوع را به مقامات مسئول حفاظت از محیط زیست در منطقه گزارش کرد و لجن فعال را بلافاصله تعویض نمود. سپس علت آن را بررسی کرده و از تکرار چنین حوادثی جلوگیری می‌کنیم. 　　۹. در مخزن بیوشیمیایی، روزانه چه مقدار اوره باید اضافه شود؟ 　　نسبت مناسب مواد مغذی به این صورت است: کربن:نیتروژن:فسفر = ۱۰۰:۵:۱. با توجه به نسبت ۱۰۰:۵ بین کربن و نیتروژن (از نظر وزنی)، در واقع منظور از کربن در اینجا، BOD5 است. بنابراین، اگر میزان آب ورودی به مخزن بیوشیمیایی روزانه ۲۴۰ تن باشد و غلظت BOD5 برابر ۲۵۰ میلی‌گرم بر لیتر باشد، مقدار BOD5 در آب ورودی روزانه باید برابر با ۲۴۰ تن × ۰.۲۵ کیلوگرم بر تن = ۶۰ کیلوگرم باشد. میزان نیتروژن مورد نیاز روزانه نیز برابر با ۶۰ ÷ ۱۰۰ × ۵ = ۳ کیلوگرم خواهد بود. مقدار اوره مورد نیاز برای تأمین این نیتروژن برابر با ۳ × ۴۴ ÷ ۱۴ = ۹.۴ کیلوگرم در روز خواهد بود. 　　برای سهولت محاسبه، می‌توانیم از فرمول ساده‌شده زیر استفاده کنیم. 　　W=BOD5×Q×0.157÷1000  W=COD×B/C×Q×0.157÷1000
که در آن:
COD، مقدار COD در آب ورودی بیوشیمیایی است؛ واحد آن mg/L می‌باشد ； 　　BOD5 — مقدار BOD5 در آب ورودی بیوشیمیایی، واحد آن mg/L است ； 　　B/C—بدون مقیاس ； 　　سوال — مقدار آب ورودی برای فرآیندهای بیوشیمیایی، به واحد تن در روز ； 　　W—مقدار مصرف روزانه اوره، به واحد کیلوگرم در روز ； 　　از آنجایی که در فاضلاب شرکت *** مقدار مشخصی نیتروژن وجود دارد، لازم نیست هنگام عملیات، اوره اضافه شود. 　　۱۰. چرا غلظت COD فاضلاب در مخزن تنظیم باید زیر ۷۰۰ میلی‌گرم بر لیتر کنترل شود؟ 　　آب فاضلاب موجود در مخزن تنظیم، همان ورودی بیوشیمیایی است؛ غلظت COD آن معمولاً بر اساس مقادیر آزمایشی و پارامترهای طراحی تعیین می‌شود. برای فاضلاب‌هایی که به راحتی قابل تصفیه بیوشیمیایی هستند، میزان COD فاضلاب در مخازن تنظیم، معمولاً می‌تواند در حدود ۱۰۰۰ میلی‌گرم بر لیتر کنترل شود؛ اما در مورد فاضلاب‌های صنعتی، به‌ویژه آنهایی که به سختی قابل تجزیه بیولوژیکی هستند، میزان COD فاضلاب ورودی برای تصفیه بیوشیمیایی، معمولاً بین ۵۰۰ تا ۸۰۰ میلی‌گرم بر لیتر است. در غیر این صورت، تضمین پایداری عملکرد سیستم بیوشیمیایی دشوار است و همچنین تضمین اینکه آب خروجی پس از فرآیندهای بیوشیمیایی مطابق با استانداردهای مشخص شده تصفیه شود، نیز دشوار خواهد بود. غلظت COD محلول بیوشیمیایی ورودی شرکت شانگهای شینیی بایلودا فارماسوتیکال، (۷۰۰ میلی‌گرم/لیتر)، بر اساس مقادیر آزمایشی تعیین شده است. 　　۱۱. چگونه لجن را پرورش داد و به آن عادت داد؟ 　　چرخه کشت میکروبی بیوشیمیایی به دما و کیفیت آب فاضلاب بستگی دارد. هنگامی که دمای آب بالاتر از ۱۵ درجه سانتی‌گراد باشد، فرآیند پرورش میکروارگانیسم‌ها سریع‌تر صورت می‌گیرد؛ اما وقتی دمای آب کمتر از ۱۵ درجه باشد، زمان لازم برای سازگارسازی لجن نیز طولانی‌تر می‌شود. بنابراین، پرورش و سازگارسازی لجن باید تا حد امکان در بازه زمانی ماه‌های ۵ تا ۱۱ (در منطقه رودخانه یانگتسه) انجام شود. از نظر کیفیت آب فاضلاب، فاضلاب‌های بی‌سم و بی‌خطر که به راحتی قابل تجزیه بیولوژیکی هستند، معمولاً زمان لازم برای کشت باکتری‌های بیولوژیکی در آن‌ها ۱۰ تا ۲۰ روز است؛ در حالی که فاضلاب‌های سمی و مضر که تجزیه بیولوژیکی آن‌ها دشوار است، نیازمند فرآیندی طولانی‌تر هستند؛ حدود ۳۰ تا ۶۰ روز، یا حتی بیشتر. 　　پس از تنظیمات لازم در آب تمیز، برای فاضلاب‌هایی که دارای ویژگی‌های بیولوژیکی خوبی هستند، می‌توان میکروارگانیسم‌ها را مستقیماً با فاضلاب تربیت کرد ； برای فاضلاب‌های شیمیایی یا فاضلاب‌هایی که قابلیت تجزیه بیولوژیکی ضعیفی دارند، باید از روش کشت تدریجی میکروب‌ها استفاده کرد؛ مراحل این روش به شرح زیر است:
(۱) رشد سریع میکروب‌ها. هدف از رشد سریع، رشد سریع لجن بر روی پرکننده‌ها است. به طور کلی، در فرآیندهای خشک‌کردن یا حمل و نقل لجن‌های خریداری‌شده، میکروارگانیسم‌ها تا حدی آسیب می‌بینند. آن‌ها برای بهبودی و رشد در محیط جدید، نیاز به شرایط مناسبی برای زندگی دارند. اگر در این مرحله مستقیماً از فاضلاب‌های شیمیایی برای تندرست کردن استفاده شود، نتیجه آن قطعاً منجر به مرگ حجم زیادی از میکروارگانیسم‌ها خواهد شد. بنابراین، در مرحله اول می‌توان از فاضلاب خانگی یا گلوکز یا خمیر پخته‌شده حاصل از آرد خشک برای پرورش میکروارگانیسم‌ها استفاده کرد (در ۳ تا ۵ روز اول، برای هر ۱۰۰ متر مکعب حجم مخزن بیوشیمیایی، می‌توان ۵ تا ۱۰ کیلوگرم آرد خشک اضافه کرد). همچنین، روزانه دو بار اکسیژن‌رسانی انجام می‌شود؛ در مخازن هوازی، اکسیژن‌رسانی هر بار به مدت ۸ ساعت انجام می‌گیرد تا میکروارگانیسم‌ها به سرعت بازسازی و رشد کنند. این روش، روش تکثیر سریع نامیده می‌شود. در دوره رشد سریع، فاضلاب موجود در مخزن بیوشیمیایی می‌تواند از طریق لوله‌های تخلیه لجن خارج شود؛ پیش از تخلیه، اکسیژن‌رسانی باید متوقف گردد و پس از آنکه لجن به مدت ۴ تا ۸ ساعت ته‌نشین شود، فاضلاب تخلیه می‌شود. دوره رشد سریع معمولاً ۷ تا ۱۰ روز است. 　　در حین کارکرد مخزن بیوشیمیایی، هنگامی که میکروارگانیسم‌ها تحت فشار قرار می‌گیرند و نرخ حذف COD یا SV به طور ناگهانی کاهش می‌یابد، می‌توان از روش تکثیر سریع برای کمک به بازیابی و رشد میکروارگانیسم‌ها استفاده کرد. 　　(۳) تطبیع فاضلاب. پس از رشد لجن بر روی پرکننده‌ها، مقدار آرد خشکی که هر روز در مخزن بیوشیمیایی به حجم ۱۰۰ متر مکعب اضافه می‌شود، می‌تواند تا ۲۰-۳۰ کیلوگرم افزایش یابد؛ در همین حال، آب ورودی بیوشیمیایی یا فاضلاب نیز به داخل مخزن پمپاژ می‌شود. میزان ورودی آب فاضلاب اولیه می‌تواند به نسبت ۱ تا ۲ درصد از حجم مخزن بیوشیمیایی، با پمپاژ وارد شود؛ سپس، هر دو روز یکبار، میزان ورودی آب فاضلاب به تدریج با نسبت ۲ درصد افزایش یافته تا به میزان تعیین‌شده برای ورودی آب فاضلاب برسد. با افزایش تدریجی مقدار آب فاضلاب پمپاژ شده، مقدار گلوکز یا آرد خشک یا حجم فاضلاب خانگی باید به‌طور متناسب کاهش یابد تا افزودن آن‌ها متوقف شود؛ یا می‌توان الکل فاضلاب را نیز به نسبت مناسبی اضافه کرد (۱ کیلوگرم الکل فاضلاب معادل ۱.۵ کیلوگرم COD است). 　　در طول دوره پرورش باکتری‌ها، باید هر روز مقدار COD اندازه‌گیری شود؛ در صورتی که مشاهده شد که نرخ حذف COD یا SV به طور ناگهانی کاهش یافته است، باید فوراً ورود آب فاضلاب متوقف شود، تا زمانی که نرخ حذف COD دوباره به بالای ۵۰٪ برسد و SV دیگر کاهش نیابد. 　　هنگام ورود طبیعی فاضلاب به مخزن هوازی، نرخ حذف COD می‌تواند بالاتر از ۸۰٪ باقی بماند و اگر غلظت COD فاضلاب پس از تصفیه کمتر از ۲۰۰ میلی‌گرم بر لیتر باشد، می‌توان گفت که مخزن بیوشیمیایی به درستی کار می‌کند. 　　در طول دوره عادت‌دهی به لجن، باید از شوک‌های ناشی از بارهای سنگین (مانند حجم زیاد آب یا غلظت بالا) اجتناب کرد؛ پس از تکمیل فرآیند پرورش باکتری‌ها، می‌توان عملکرد عادی را آغاز کرد. 　　۱۲. چگونه لجن را در مخزن بیوشیمیایی اضافه کنیم؟ چگونه پوشش ایجاد کنیم؟ 　　در صورت استفاده از روش کشت با لجن خشک، ابتدا مخزن تهویه را با آب تمیز یا آب رودخانه پر کرده و آن را تهویه می‌کنند؛ در همین حال، لجن خشک آماده شده به آرامی درون مخزن تهویه ریخته می‌شود. پس از افزودن همه مواد، فرآیند اکسیژن‌رسانی به مدت ۲ تا ۴ ساعت ادامه می‌یابد؛ پس از پایان اکسیژن‌رسانی، محلول را به مدت ۲ ساعت در حالت سکون نگه می‌دارند و سپس مایع بالایی آن را خارج می‌کنند. این فرآیند را می‌توان ۲ تا ۳ بار تکرار کرد، تا زمانی که مایع بالایی پس از رسوب، شفاف و بدون کدورت باشد. این فرآیند را شستشوی لجن، فعال‌سازی لجن یا تشکیل لایه روی لجن می‌نامند. پس از فعال‌سازی لجن، فرآیند وفادارسازی با استفاده از آب حاوی مواد مغذی یا فاضلاب با غلظت پایین آغاز می‌شود. 　　۱۳. در اولین بار، چه مقدار لجن باید به مخزن بیوشیمیایی اضافه شود؟ 　　در صورت استفاده از روش کشت با لجن خشک، باید مطمئن شویم که غلظت لجن در مخزن بیوشیمیایی حدود ۳ گرم بر لیتر، یعنی ۳ کیلوگرم بر متر مکعب، باشد. از آنجایی که درصد رطوبت لجن خشک ۸۰٪ است، بنابراین حداقل مقدار لجن خشکی که باید به مخزن تهویه اضافه شود، ۱۵ کیلوگرم بر متر مکعب است؛ یعنی در یک مخزن به حجم ۱۰۰ متر مکعب، باید حدود ۱.۵ تن لجن خشک اضافه شود. 　　۱۴. در مخزن بیوشیمیایی، چه نوع لجن فعالی باید اضافه شود؟ 　　آنچه که به عنوان پرورش لجن فعال شناخته می‌شود، فراهم کردن شرایط مناسب برای رشد میکروارگانیسم‌های تشکیل‌دهنده لجن فعال است؛ در چنین شرایطی، پس از مدتی لجن فعال تشکیل می‌شود و از نظر تعداد به تدریج افزایش می‌یابد تا سرانجام به غلظت لجن مورد نیاز برای تصفیه فاضلاب برسد. 　　فرآیند کشت باکتری‌ها در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب خانگی نسبتاً ساده است، اما کشت باکتری‌ها در فاضلاب‌های صنعتی سمی و مضر دارای دشواری‌هایی است و زمان آموزش باکتری‌ها برای استفاده در این فاضلاب‌ها نیز طولانی‌تر می‌باشد. به طور کلی، برای فاضلاب‌های صنعتی، از روش کشت باکتری‌ها با استفاده از لجن خشک استفاده می‌شود؛ یعنی از لجن خشکی که پس از تصفیه از تصفیه‌خانه‌های فاضلاب به دست می‌آید (با درصد رطوبت حدود ۸۰٪، و بدون استفاده از مواد شیمیایی در فرآیند تصفیه)، به عنوان منبع باکتری‌ها برای کشت استفاده می‌شود. برای اینکه باکتری‌ها بتوانند هرچه سریع‌تر به آب‌های فاضلاب صنعتی سمی و مضر سازگار شوند، بهتر است از گل‌ولای خشک هم‌نوع، یا گل‌ولای خشک حاصل از تصفیه‌خانه‌های فاضلاب مشابه، به عنوان منبع باکتری‌ها استفاده شود. 　　۱۵. مخزن ته‌نشینی خنثی‌سازی، گل و لای را چگونه دفع می‌کند؟ 　　پس از ته‌نشینی کامل فاضلاب در مخزن ته‌نشینی خنثی‌سازی با افزودن آهک، گل و آب به وضوح از هم جدا شده و لجن شیمیایی در قسمت پایین مخزن واکنش رسوب می‌کند. هنگام تخلیه گل، ابتدا شیرهای لوله‌های مربوط به گل در کف مخزن رسوبات و همچنین شیرهای لوله‌های مربوط به گل در خود مخزن رسوبات باید باز شوند؛ سپس با استفاده از فشار آب، گل از مخزن واکنش خارج شده و به مخزن رسوبات منتقل می‌شود. پس از تخلیه گل، شیرهای لوله‌های مربوط به گل در هر دو مخزن باید بسته شوند. سپس شیر فاضلاب را باز کرده و محلول خالص را در مخزن تنظیماتی ریخته‌اند. 　　در مخزن رسوب‌گیری خنثی‌کننده، یک دستگاه تخلیه آب نصب شده است؛ ساختار این دستگاه به گونه‌ای است که یک حلقه لاستیکی در پایین آن قرار دارد و یک لوله نرم به آن متصل است؛ سر دیگر این لوله نرم به لوله خروجی فاضلاب در قسمت پایینی مخزن متصل می‌شود. اصل کارکرد آن این است که حلقه لاستیکی روی سطح آب شناور می‌ماند و همراه با سطح آب بالا و پایین می‌رود. از آنجایی که جداسازی گل و آب همواره از سطح آب آغاز می‌شود و به محض تشکیل مایع شفاف در سطح، این مایع از طریق لوله به بیرون از مخزن خارج می‌شود، دفع آب و جداسازی گل و آب همزمان انجام می‌گیرد؛ بنابراین نیازی نیست تا پس از جداسازی کامل گل و آب، منتظر بمانیم تا گل دفع شود و سپس آب، که این امر باعث صرفه‌جویی در زمان عملیات می‌شود. اما هنگام عملیات، باید توجه داشت که هنگام همزدن مخلوط، دستگاه خالی‌کردن آب باید از روی سطح آب بالا آورده شود تا گل و لای وارد لوله‌ها نشود. 　　۱۶. چرا pH آب خروجی مخزن رسوب‌گیری خنثی‌سازی باید حتماً به بالای ۹ تنظیم شود؟ 　　آب حاصل از فرآیند تولید آهن و کربن، حاوی مقدار زیادی سولفات آهن(II) است؛ اگر این ماده حذف نشود، بر رشد و تکثیر میکروارگانیسم‌ها در مخازن بیوشیمیایی تأثیر منفی خواهد داشت. بنابراین، لازم است از آهک برای افزایش pH آب فاضلاب از ۵-۶ به بالای ۹ استفاده کنیم تا سولفات آهن(II) محلول در آب، به فرآورده‌های نامحلول مانند هیدروکسید آهن(II) و سولفات کلسیم تبدیل شود؛ سپس با روش رسوب‌دهی، این مواد را رسوب داده تا اطمینان حاصل شود که آب فاضلاب وارد مخازن بیوشیمیایی، حاوی سولفات آهن(II) نیست. 　　اینکه آیا رسیده‌های فرآورده هیدروکسید آهن می‌توانند ته‌نشین شوند یا خیر، عمدتاً به مقدار pH فاضلاب بستگی دارد. هنگامی که pH فاضلاب به ۶.۵ برسد، بخشی از فرآورده هیدروکسید آهن شروع به ته‌نشینی می‌کند، اما برای اینکه فرآورده هیدروکسید آهن در فاضلاب کاملاً ته‌نشین شود، pH فاضلاب باید به ۹.۷ برسد. بنابراین، هنگام خنثی‌سازی، باید pH آب فاضلاب را بالاتر از ۹ تنظیم کرد تا بتوان یون‌های فرآهن موجود در آب فاضلاب وارد استخر بیوشیمیایی را در سطح بسیار پایینی کنترل کرد. 　　۱۷، چگونه اسید سولفوریک رقیق تهیه کنیم؟ 　　ابتدا آب تمیز را در مخزن تهیه اسید فراوان بریزید، سپس به آرامی اسید سولفوریک غلیظ ۹۸٪ را اضافه کنید تا اسید سولفوریک رقیق با غلظت ۵۰٪-۶۰٪ تهیه شود. 　　هنگام تهیه اسید سولفوریک رقیق، باید به سه نکته زیر توجه کرد: چه اسید سولفوریک غلیظ ۹۸٪ و چه اسید سولفوریک رقیق تهیه‌شده، دارای خاصیت خورندگی بسیار قوی هستند؛ همچنین اسید سولفوریک ۹۸٪ دارای خاصیت جذب آب بسیار قوی است و می‌تواند پوست را سوزاند. بنابراین، هنگام انجام کار باید لوازم حفاظت فردی را به درستی استفاده کرد. 　　اسید سولفوریک غلیظ در حین رقیق‌سازی، مقدار زیادی گرما تولید می‌کند؛ بنابراین هرگز نباید آب را در اسید سولفوریک غلیظ ریخت، بلکه فقط باید اسید سولفوریک غلیظ را در آب ریخت. همچنین، هنگام انجام این کار، باید اسید سولفوریک غلیظ را به آرامی و با دقت در آب اضافه کرد. 　　از آنجایی که فرآیند رقیق‌سازی اسید سولفوریک غلیظ یک فرآیند تخلیه گرمای شدید است، لذا قطعات پلاستیکی موجود در مخزن تهیه (مانند پمپ‌های آب، لوله‌ها و غیره) باید از پیش جابجا شوند تا از تغییر شکل ناشی از گرما و آسیب دیدن در امان بمانند. 　　۱۸. برای تصفیه فاضلاب، چه مواد شیمیایی لازم است؟ 　　***جدول میزان مواد شیمیایی مورد نیاز در ایستگاه‌های پردازش (برای مراجعه)
نام ماده، استاندارد، میزان مصرف، قیمت بازار

اسید سولفوریک ۹۸٪، نوع صنعتی: ۲۰ کیلوگرم در روز؛ قیمت: ۰.۵ یوان بر کیلوگرم
کلسیم هیدروکسید، با درصد خلوص بالاتر از ۹۳٪، بسته‌بندی ۲۵ کیلوگرمی: ۱۲.۵ کیلوگرم در روز؛ قیمت: ۰.۷۵ یوان بر کیلوگرم
فسفات دی‌هیدروژن پتاسیم: ۲-۳ کیلوگرم در روز؛ قیمت: ۵ یوان بر کیلوگرم
کربن فعال در قالب دانه‌ها، اندازه دانه‌ها Φ۳-۴، طول دانه‌ها L=۴-۸ میلی‌متر؛ میزان مصرف: ۵ تن در ۱-۲ سال؛ قیمت: ۲۵۰۰ یوان بر کیلوگرم
کربن فعال در قالب پودر، نوع ۶۷۰، بسته‌بندی ۲۰ کیلوگرمی؛ میزان مصرف: ۱۰۰ کیلوگرم؛ قیمت: ۶۰۰۰ یوان بر کیلوگرم
خرده‌های آهن، میزان مصرف: ۲۵ تن در ۱-۲ سال؛ قیمت: ۱۱۰۰ یوان بر کیلوگرم
لجن بیوشیمیایی، درصد رطوبت ۸۱٪؛ میزان مصرف: ۱۰ تن (یکباره)؛ قیمت: ۱۵۰ یوان بر کیلوگرم

۱۹. شاخص‌های فنی اصلی سیستم‌های تخلیه لجن چه هستند؟ 　　میزان پردازش لجن: ۸ تن در روز
غلظت لجن قبل از خشک‌سازی: ۳٪
غلظت لجن پس از خشک‌سازی: ۲۰٪
۲۰. شاخص‌های فنی اصلی در فرآیند پردازش بیوشیمیایی چه هستند؟ 　　(۱) مخزن تنظیم‌کننده
حداکثر ظرفیت ذخیره آب: ۱۲۰ تن
pH: ۶-۸
محدوده کنترل COD: ۷۰۰ میلی‌گرم بر لیتر
محدوده کنترل BOD5: ۲۵۰ میلی‌گرم بر لیتر

(۲) مخزن اکسیداسیون تماسی بیوشیمیایی
روش عملکرد: عملکرد پیوسته
حداکثر حجم آب قابل پردازش: ۱۲۰ تن در روز
زمان ماندن آب در مخزن: ۲۰ ساعت
زمان اکسیژن‌رسانی: ≥۱۶ ساعت
مقدار COD آب خروجی: ≤۳۰۰ میلی‌گرم بر لیتر

(۳) مخزن بیوشیمیایی SBR
روش عملکرد: عملکرد متناوب
حداکثر حجم آب قابل پردازش: ۱۲۰ تن در روز
زمان ماندن آب در مخزن: ۲۰ ساعت
زمان ورود آب: ۶ ساعت
زمان اکسیژن‌رسانی: ۴ ساعت
زمان خروج آب: ۲ ساعت
مقدار COD آب خروجی: ≤۱۰۰ میلی‌گرم بر لیتر
مقدار BOD5 آب خروجی: ≤۳۰ میلی‌گرم بر لیتر

۲۱. شاخص‌های فنی اصلی در فرآیند پیش‌پردازش چه هستند؟ 　(۱) سلول الکترولیز آهن-کربن
میزان آب فاضلاب غلیظ در فرآیند: ۲۰ تن/روز
pH ورودی آب: ۲-۳
pH خروجی آب: ۵-۶
زمان واکنش: بیش از ۸ ساعت

(۲) مخزن خنثی‌سازی و رسوب‌گیری
میزان آب فاضلاب غلیظ در فرآیند: ۲۰ تن/روز
pH ورودی آب: ۵-۶
pH خروجی آب: بیش از ۹
مقدار ژوهر آهکی استفاده شده: ۰.۸ کیلوگرم بر تن فاضلاب
زمان خنثی‌سازی: ۲ ساعت

۲۲. کل فرآیند تصفیه فاضلاب به چند مرحله تقسیم می‌شود؟ 　　کل فرآیند تصفیه فاضلاب به دو مرحله تقسیم می‌شود: مرحله پیش‌تصفیه (الکترولیز میکروسکوپی آهن و کربن – خنثی‌سازی و کواگولاسیون) و مرحله تصفیه بیوشیمیایی (مخزن اکسیداسیون تماسی بیولوژیکی – SBR بیوشیمیایی). 　　۲۳. روش کربن زیستی (روش PACT) چیست؟ 　　برخی از فاضلاب‌های داروسازی که به سختی قابل تجزیه بیولوژیکی هستند، دارای میزان COD بالایی در آب خروجی پس از فرآیندهای بیوشیمیایی می‌باشند؛ بنابراین رسیدن این میزان COD به زیر استانداردهای مجاز (۱۰۰ میلی‌گرم/لیتر) کار دشواری است. از این رو، استفاده از فناوری جذب با کربن فعال گرانولی برای آب خروجی، برای تضمین رعایت استانداردها، ضروری است. اما، روش تصفیه با استفاده از آکتیوکربن دانه‌ای یک نقطه ضعف فاجعه‌بار دارد و آن هزینه بالای تصفیه است. دلیل اصلی این موضوع، ظرفیت جذب پویای آکتیوکربن دانه‌ای برای COD که حدود ۱۰٪ (بر حسب درصد وزنی) است، می‌باشد؛ یعنی یک تن آکتیوکربن تنها می‌تواند حدود ۱۰۰ کیلوگرم COD موجود در فاضلاب را جذب کند. به دلیل دشواری بازسازی فعال کربن گرانولی و هزینه‌های بالای پردازش، استفاده از فناوری پردازش با فعال کربن گرانولی در کشور ما هنوز به طور گسترده رایج نشده است. پس آیا می‌توان فناوری جدیدی توسعه داد که بتواند ظرفیت جذب پویای کربن فعال را به طور چشمگیری افزایش داده و هزینه‌های تصفیه فاضلاب را به طور مؤثر کاهش دهد؟ 　فرآیند استفاده از کربن فعال پودری (Powdered Activated Carbon Treatment Process)، که اولین بار توسط شرکت دوپونت توسعه یافت، یکی از نمونه‌های این فناوری جدید است. روش کربن زیستی، که به اختصار «روش PACT» یا «روش بیوشیمیایی PACSBR» نامیده می‌شود، در کشورهای خارجی به عنوان پیشرفته‌ترین روش جدید برای تصفیه بیوشیمیایی فاضلاب شناخته می‌گردد. در ورودی محل تصفیه بیوشیمیایی (یا در مخزن تهویه)، کربن فعال پودری همراه با لجن حاوی کربن که از مسیر بازگشتی می‌آید، در همان مخزن تهویه مخلوط می‌شود؛ لجن باقی‌مانده که از مخزن غلیظ‌سازی لجن خارج می‌شود، وارد دستگاه خشک‌کن لجن می‌گردد. در مخزن اکسیژن‌رسانی، لجن فعال به سطح کربن فعال پودری می‌چسبد؛ به دلیل سطح تماس بالای کربن فعال پودری و توان جذب قوی آن، توان جذب لجن نیز افزایش می‌یابد. به‌ویژه، غلظت اکسیژن محلول و مواد قابل تجزیه در مرز بین لجن فعال و کربن فعال پودری به طور چشمگیری افزایش می‌یابد و در نتیجه، نرخ تجزیه و حذف COD نیز افزایش می‌یابد. به طور کلی، در سیستم PACT، ظرفیت جذب پویای کربن فعال برای حذف COD بین ۱۰۰ تا ۳۵۰٪ (درصد وزنی) است؛ یعنی یک کیلوگرم کربن فعال پودری می‌تواند ۱.۰ تا ۳.۵ کیلوگرم COD را جذب کند. علاوه بر این، روش PACT می‌تواند آلاینده‌های ارگانیک سمی و مضری را که تجزیه آن‌ها توسط موجودات زنده دشوار است، پردازش کند. 　　بر اساس تجربیات ما در تنظیم فنی، افزودن منظم (هر ۱۵ تا ۳۰ روز یک بار) مقدار مشخصی کربن فعال پودری مستقیماً در مخزن بیولوژیکی هوازی SBR، می‌تواند نتایج خوبی در فرآیند تصفیه به همراه داشته باشد. در واقع، مکانیسم جذب در کربن فعال پودری و کربن فعال گرانولی یکسان است؛ اما استفاده از کربن فعال پودری در مخازن بیوشیمیایی SBR مزایای زیر را دارد: صرفه‌جویی در هزینه‌های سرمایه‌گذاری ； 　　کاربری انعطاف‌پذیر و آسان ； 　　بهره‌وری فعال کربن بالا است ； 　　می‌توان از عیب تشکیل فیلم زیستی در کربن فعال دانه‌ای که منجر به انسداد و تأثیر منفی بر سرعت خروج آب می‌شود، جلوگیری کرد: در سیستم کربن فعال پودری–خاکستر فعال، خاکستر فعال به سطح کربن فعال پودری می‌چسبد؛ به دلیل سطح تماس بالای کربن فعال پودری و توان جذب قوی آن، غلظت اکسیژن محلول و مواد قابل تجزیه در مرز بین خاکستر فعال و کربن فعال پودری به طور چشمگیری افزایش می‌یابد؛ در نتیجه، نرخ تجزیه COD نیز افزایش می‌یابد. به طور کلی، حذف COD (بسته به نوع فاضلاب) می‌تواند ۱۰ تا ۴۰ درصد افزایش یابد ； 　　از آنجایی که مواد آلی سمی و مضر موجود در فاضلاب توسط کربن فعال پودری جذب می‌شوند، غلظت این مواد سمی و مضر در فاضلاب می‌تواند در سطحی پایین و ثابت نگه داشته شود؛ این امر به عملکرد صحیح سیستم‌های تصفیه بیولوژیکی کمک می‌کند ； 　　در جلوگیری از افزایش مجدد میزان نیتروژن آمونیاکی و تضمین رسیدن میزان آن به استانداردهای مورد نظر، اثر بسیار خوبی دارد. 　　ما از روش PAC-SBR برای تصفیه فاضلاب تولید شده در کارخانه *** استفاده کرده‌ایم؛ نتایج نشان داد که این روش، اثربخشی نسبتاً قابل توجهی در تصفیه فاضلاب دارد و آب خروجی پس از تصفیه بیولوژیکی، به استانداردهای تخلیه درجه ** رسیده است. 　　در مورد سیستم تصفیه فاضلاب شرکت ***، اگر آب خروجی فرآیند بیوشیمیایی SBR به استانداردهای تخلیه دست نیابد، می‌توانیم مقدار کمی کربن فعال پودری را در مخزن بیوشیمیایی SBR اضافه کنیم تا باعث افزایش کارایی فرآیند بیوشیمیایی شده و آب خروجی بتواند به استانداردهای تعیین‌شده برسد.
۲۴. چگونه می‌توان میزان لجن باقی‌مانده را تخمین زد؟ 　　در فرآیند متابولیسم میکروارگانیسم‌ها، بخشی از مواد آلی (BOD) توسط میکروارگانیسم‌ها مورد استفاده قرار گرفته و برای جایگزینی میکروارگانیسم‌های مرده، سیتوپلاسم جدیدی تولید می‌شود. بنابراین، میزان تولید لجن باقی‌مانده به مقدار BOD تجزیه‌شده بستگی دارد و رابطه‌ای بین این دو وجود دارد. 　　در طراحی مهندسی، معمولاً در نظر گرفته می‌شود که برای پردازش هر کیلوگرم BOD5، ۰.۶ تا ۰.۸ کیلوگرم لجن باقی‌مانده تولید می‌شود (۱۰۰٪)؛ این مقدار در صورت تبدیل به لجن خشک با درصد رطوبت ۸۰٪، برابر با ۳ تا ۴ کیلوگرم خواهد بود. 　　۲۵. چرا لجن اضافی تولید می‌شود؟ 　　در فرآیند تصفیه بیوشیمیایی، میکروارگانیسم‌های موجود در لجن فعال، به طور مداوم مواد آلی موجود در آب فاضلاب را مصرف می‌کنند. از میان مواد آلی مصرف‌شده، بخشی از آن‌ها اکسید شده تا انرژی لازم برای فعالیت‌های زندگی میکروارگانیسم‌ها فراهم شود؛ بخش دیگر نیز توسط میکروارگانیسم‌ها برای سنتز سیتوپلاسم جدید استفاده می‌شود تا میکروارگانیسم‌ها بتوانند تولید مثل کنند. در حین متابولیسم، بخشی از میکروارگانیسم‌ها نیز می‌میرند و در نتیجه لجن باقی‌مانده تولید می‌شود. 　　۲۶. نسبت عناصر مغذی مورد نیاز میکروارگانیسم‌ها در فاضلاب چقدر است؟ 　میکروارگانیسم‌ها نیز مانند جانوران و گیاهان، برای رشد و تولید مثل به مواد مغذی ضروری نیاز دارند. مواد مغذی اصلی مورد نیاز میکروارگانیسم‌ها عبارتند از کربن (C)، نیتروژن (N) و فسفر (P). نسبت عناصر مغذی اصلی در فاضلاب‌ها دارای استانداردهای خاصی است؛ برای فرآیندهای بیوشیمیایی هوازی، این نسبت معمولاً C:N=۱۰۰:۵:۱ (از نظر وزنی) است. 　　۲۷. چرا در فرآیندهای بیوشیمیایی، نیاز است که به طور مداوم مواد مغذی موجود در فاضلاب تأمین شوند؟ 　　روش حذف آلاینده‌ها با استفاده از فرآیندهای بیوشیمیایی، عمدتاً از طریق فرآیندهای متابولیکی میکروارگانیسم‌ها صورت می‌گیرد؛ در حالی که فرآیندهای حیاتی مانند سنتز سلولی در میکروارگانیسم‌ها، نیازمند مقدار و نوع کافی از مواد مغذی (از جمله عناصر کم‌مقدار) هستند. در مورد فاضلاب‌های صنایع شیمیایی، به دلیل یکنواختی محصولات تولیدی، ترکیبات موجود در کیفیت آب فاضلاب نیز نسبتاً یکنواخت است و فاقد مواد مغذی لازم برای میکروارگانیسم‌ها می‌باشد. به عنوان مثال، در فاضلاب تولیدی شرکت *** تنها کربن و نیتروژن وجود دارد و فسفری در آن نیست؛ چنین فاضلابی نمی‌تواند نیازهای متابولیکی میکروارگانیسم‌ها را برآورده کند. بنابراین، برای تکمیل فرآیند متابولیسم میکروارگانیسم‌ها و تسریع سنتز سلول‌های آن‌ها، لازم است فسفر به فاضلاب اضافه شود. این مانند این است که انسان در حالی که برنج و آرد می‌خورد، باید مقدار کافی ویتامین نیز مصرف کند. 　　۲۸. اکسیژن مورد نیاز میکروارگانیسم‌ها در فرآیندهای بیوشیمیایی توسط چه کسی تأمین می‌شود؟ 　　اکسیژن مورد نیاز میکروارگانیسم‌ها در فرآیندهای بیوشیمیایی عمدتاً توسط پمپ‌های روتاری تأمین می‌شود. 　　۲۹. میزان اکسیژن محلول در فاضلاب به چه عواملی بستگی دارد؟ 　　غلظت اکسیژن محلول در آب را می‌توان با قانون هنری بیان کرد: هنگامی که تعادل حلالیت برقرار می‌شود:
 C = KH × P
که در آن: C، ظرفیت حلالیت اکسیژن در آب در حالت تعادل است ； 　　P فشار جزئی اکسیژن در فاز گازی است ； 　　KH ضریب هنری است که با دما مرتبط است ； افزایش تلاش‌های اکسیژن‌رسانی باعث برقراری تعادل در حلالیت اکسیژن می‌شود، در حالی که لجن فعال نیز اکسیژن موجود در آب را مصرف می‌کند. بنابراین، میزان واقعی اکسیژن محلول در فاضلاب به عواملی مانند دمای آب، عمق مؤثر آب (که بر فشار تأثیر می‌گذارد)، میزان اکسیژن رسانی، غلظت لجن و شوری آب بستگی دارد. 　　۳۰. اکسیژن محلول (DO) چه معنایی دارد؟
اکسیژن محلول (DO)، مقدار اکسیژن موجود در آب را نشان می‌دهد؛ واحد اندازه‌گیری آن میلی‌گرم بر لیتر است. روش‌های مختلف فرآوری بیوشیمیایی، نیازهای متفاوتی به اکسیژن محلول دارند؛ در فرآیندهای بیوشیمیایی هم‌اکسیژنی، میزان اکسیژن محلول در آب معمولاً بین ۰.۲ تا ۲.۰ میلی‌گرم بر لیتر است، در حالی که در فرآیندهای بیوشیمیایی هوازی SBR، این میزان معمولاً بین ۲.۰ تا ۸.۰ میلی‌گرم بر لیتر است. بنابراین، هنگام کارکرد مخزن هم‌اکسیژنی، میزان اکسیژن‌رسانی باید کم و مدت زمان اکسیژن‌رسانی نیز کوتاه باشد ； در حین عملکرد مخزن هوازی SBR، میزان و زمان اکسیژن‌رسانی بسیار بیشتر و طولانی‌تر است؛ در حالی که ما از روش اکسیداسیون تماسی استفاده می‌کنیم و سطح اکسیژن محلول را بین ۲.۰ تا ۴.۰ میلی‌گرم بر لیتر کنترل می‌کنیم. 　　۳۱، شاخص لجن (SVI)؟ 　　شاخص لجن (SVI)، که به آن شاخص حجم لجن نیز گفته می‌شود، مقدار میلی‌لیتری حجم ۱ گرم لجن خشک در حالت مرطوب است. فرمول محاسبه آن به شرح زیر است:
SVI = SV * 10 / MLSS

شاخص SVI تأثیر غلظت لجن را کنار می‌گذارد و می‌تواند ویژگی‌های انسجام و قابلیت رسوب‌گیری لجن فعال را بهتر نشان دهد. به طور کلی، وقتی که ۶۰ < SVI < ۱۰۰ باشد، قابلیت رسوب‌گیری لجن خوب است؛ وقتی که ۱۰۰ < SVI < ۲۰۰ باشد، قابلیت رسوب‌گیری لجن متوسط است؛ وقتی که ۲۰۰ < SVI < ۳۰۰ باشد، لجن در حال انبساط است؛ و وقتی که SVI > ۳۰۰ باشد، لجن کاملاً انبساط یافته است.

۳۲. نسبت رسوب‌گیری لجن (SV) چیست؟ 　　نسبت رسوب گل‌ولای (SV)، نسبت حجم گل‌ولای رسوب‌کرده به حجم محلول مخلوط در یک محفظه ۱۰۰ میلی‌لیتری، پس از ۳۰ دقیقه استراحت و رسوب کردن، است (%). بنابراین گاهی از SV30 نیز برای بیان آن استفاده می‌شود. به طور کلی، میزان SV در مخازن بیوشیمیایی بین ۲۰ تا ۴۰ درصد است. تعیین نسبت رسوب زباله‌های فاضلاب کار ساده‌ای است و یکی از شاخص‌های مهم برای ارزیابی زباله‌های فاضلاب فعال محسوب می‌شود. این شاخص اغلب برای کنترل تخلیه زباله‌های فاضلاب باقی‌مانده و مقابله به موقع با پدیده‌های غیرطبیعی مانند تورم زباله‌های فاضلاب استفاده می‌شود. واضح است که SV همچنین با غلظت لجن نیز ارتباط دارد. 　　۳۳. مفهوم ترکیب جامدات معلق فرار در محلول (MLVSS) چیست؟ 　　ترکیب جامدات معلق فرار در مخلوط (MLVSS) به وزن مواد فرار موجود در لجن خشک در هر واحد حجم از مخلوط محفظه بیوشیمیایی اشاره دارد؛ واحد اندازه‌گیری آن نیز میلی‌گرم بر لیتر است. از آنجایی که این مقدار شامل مواد غیرآلی موجود در لجن فعال نمی‌شود، می‌تواند به‌طور دقیق‌تری تعداد میکروارگانیسم‌های موجود در لجن فعال را نشان دهد. 　　۳۴. مخلوط جامدات معلق (MLSS) چیست؟ 　　مواد جامد معلق در محلول مخلوط (MLSS) که به آن غلظت لجن نیز گفته می‌شود، به وزن لجن خشک موجود در هر واحد حجم از محلول مخلوط در مخزن بیوشیمیایی اشاره دارد؛ واحد اندازه‌گیری آن میلی‌گرم بر لیتر است و برای بیان غلظت لجن فعال استفاده می‌شود. آن شامل دو بخش مواد آلی و مواد غیرآلی است. به طور کلی، مقدار MLSS در مخزن بیوشیمیایی SBR باید در حدود ۲۰۰۰ تا ۴۰۰۰ میلی‌گرم بر لیتر باشد. 　　۳۵. هنگام بررسی فازهای بیولوژیکی با میکروسکوپ، کدام دسته از میکروارگانیسم‌ها نشان‌دهنده‌ی اثربخشی خوب فرآیندهای بیوشیمیایی هستند؟ 　　ظهور جانوران ریزی (مانند رودوفوراها، کرم‌های خطی و غیره) نشان‌دهنده رشد خوب جامعه میکروبی و پایداری بالای اکوسیستم لجن فعال است؛ در چنین شرایطی، کارایی فرآیندهای بیوشیمیایی بهینه خواهد بود. این موضوع مانند رودخانه‌هایی است که در آن‌ها می‌توان به طور مداوم ماهی‌های بزرگی صید کرد و ماهی‌ها و میگوهای کوچک نیز به خوبی رشد می‌کنند. 　۳۶. چگونه می‌توان فرآیند لجن فعال و لجن فعال در روش غشای زیستی را ارزیابی کرد؟ 　تشخیص و ارزیابی رشد لجن فعال در روش لجن فعال و روش غشای زیستی متفاوت است. 　　در روش فیلم زیستی، ارزیابی رشد لجن فعال عمدتاً از طریق مشاهده مستقیم بخش زیستی با میکروسکوپ انجام می‌شود. 　　در روش لجن فعال، علاوه بر مشاهده مستقیم فاز زیستی با میکروسکوپ برای ارزیابی رشد لجن فعال، شاخص‌های رایج دیگری نیز وجود دارد که از جمله آن‌ها می‌توان به مواد جامد معلق محلول (MLSS)، مواد جامد معلق فرار محلول (MLVSS)، نسبت رسوب لجن (SV) و شاخص رسوب لجن (SVI) اشاره کرد. 　　۳۷. آب‌لجن فعال چیست؟ از دیدگاه میکروارگانیسم‌ها، آب‌لجن موجود در مخازن بیوشیمیایی، یک جامعه میکروبی تشکیل شده از انواع مختلف میکروارگانیسم‌های فعال بیولوژیکی است. اگر دانه‌های گل و لای را زیر میکروسکوپ بررسی کنیم، می‌توانیم انواع مختلفی از میکروارگانیسم‌ها را در آن‌ها مشاهده کنیم—باکتری‌ها، قارچ‌ها، پروتوزوآها و سوکوزوآها (مانند رودوفورا، لارو حشرات و کرم‌ها و غیره). این میکروارگانیسم‌ها یک زنجیره غذایی را تشکیل می‌دهند؛ باکتری‌ها و قارچ‌ها می‌توانند ترکیبات آلی پیچیده را تجزیه کرده، انرژی لازم برای فعالیت‌های خود را به دست آورند و خود را ساختاربندی کنند. جانوران اولیه از باکتری‌ها و قارچ‌ها تغذیه می‌کنند و توسط جانوران پیشرفته مصرف می‌شوند؛ جانوران پیشرفته نیز می‌توانند مستقیماً از باکتری‌ها برای زنده ماندن استفاده کنند. این ذرات گلویی که سرشار از میکروارگانیسم‌ها بوده و توانایی تجزیه مواد آلی را دارند، «بتومین فعال» نامیده می‌شوند. 　　خاکستر فعال علاوه بر ترکیبات میکروبی، حاوی مواد غیرآلی و مواد آلی‌ای نیز هست که به خاکستر فعال جذب شده‌اند و دیگر قابل تجزیه بیولوژیکی نیستند (یعنی باقی‌مانده‌های متابولیکی میکروب‌ها). میزان رطوبت لجن فعال معمولاً بین ۹۸ تا ۹۹ درصد است. 　　لجن فعال مانند گل‌های آلومینیوم، دارای سطح تماس بسیار بزرگی است؛ بنابراین قدرت جذب بالایی و توانایی اکسیداسیون و تجزیه مواد آلی را دارد. 　　۳۸. تفاوت‌ها و شباهت‌های روش فیلم زیستی و روش لجن فعال چیست؟ 　　روش فیلم زیستی و روش لجن فعال، اشکال مختلفی از راکتورهای پردازش بیوشیمیایی هستند؛ تفاوت اصلی آن‌ها از نظر ظاهری این است که در روش فیلم زیستی، میکروارگانیسم‌ها نیازی به حامل‌های پر کننده ندارند و لجن زیستی در حالت معلق باقی می‌ماند، در حالی که در روش لجن فعال، میکروارگانیسم‌ها روی این حامل‌ها ثابت می‌شوند. با این حال، مکانیسم پردازش فاضلاب و تصفیه کیفیت آب در هر دو روش یکسان است. علاوه بر این، هر دو نوع لجن زیستی، لجن‌های فعال هوازی هستند و ترکیب لجن‌ها نیز تا حدی مشابه است. علاوه بر این، میکروارگانیسم‌های موجود در روش فیلم زیستی، به دلیل ثابت ماندن بر روی پرکننده‌ها، می‌توانند یک اکوسیستم نسبتاً پایدار ایجاد کنند. انرژی مورد نیاز برای زندگی و مصرف انرژی توسط این میکروارگانیسم‌ها، مانند میکروارگانیسم‌های موجود در روش لجن فعال، زیاد نیست؛ بنابراین مقدار لجن باقی‌مانده در روش فیلم زیستی، کمتر از روش لجن فعال است. مخزن اکسیداسیون تماسی شرکت شانگهای شینیی بایلودا فارماسوتیکال، از روش غشای زیستی استفاده می‌کند، در حالی که مخزن بیوشیمیایی SBR از روش لجن فعال بهره می‌برد. 　　۳۹، کاربردهای فرآوری زیستی در صنعت تصفیه فاضلاب چیست؟ 　　در فرآیندهای تصفیه فاضلاب، دو دسته از روش‌های بیولوژیکی که بیشترین کاربرد و کارایی را دارند، وجود دارد: یکی از آن‌ها روش لجن فعال نامیده می‌شود و دیگری روش غشای بیولوژیکی. 　　روش لجن فعال، نوعی روش تصفیه فاضلاب هوازی است که از فرآیندهای متابولیکی گروه‌های زیستی معلق برای تصفیه فاضلاب استفاده می‌کند. میکروارگانیسم‌ها در فرآیند رشد و تولید مثل، می‌توانند توده‌های با سطح تماس بزرگی تشکیل دهند؛ این توده‌ها می‌توانند مقادیر زیادی از آلاینده‌های کلوئیدی یا محلول موجود در آب فاضلاب را جذب کنند و آن‌ها را به داخل سلول‌ها ببرند. با حضور اکسیژن، این مواد کاملاً اکسید شده و انرژی، CO2 و H2O تولید می‌شود. غلظت لجن در روش لجن فعال معمولاً ۴ گرم بر لیتر است. 　　در روش لایه زیستی، میکروارگانیسم‌ها به سطح پرکننده‌ها می‌چسبند و لایه زیستی متصل به هم را تشکیل می‌دهند. غشای زیستی معمولاً دارای ساختاری پف‌دار و توده‌ای است، منافذ ریز فراوانی دارد، سطح بالایی از خود نشان می‌دهد و قدرت جذب بسیار قوی‌ای دارد که به میکروارگانیسم‌ها کمک می‌کند تا این مواد آلی جذب‌شده را بهتر تجزیه و مصرف کنند. در فرآیند تصفیه، جریان آب و همچنین حرکت هوا باعث می‌شود که سطح لایه میکروبی به طور مداوم در تماس با آب باشد. آلاینده‌های ارگانیک و اکسیژن محلول موجود در آب‌های آلوده، توسط لایه میکروبی جذب می‌شوند. میکروارگانیسم‌های موجود روی لایه میکروبی، این مواد ارگانیک را به طور مداوم تجزیه می‌کنند. در حین اکسیداسیون و تجزیه مواد ارگانیک، خود لایه میکروبی نیز در حال متابولیسم است؛ لایه میکروبی فرسوده شده، از روی سطح جدا شده و توسط آب تصفیه‌شده از تأسیسات تصفیه خارج می‌شود و سپس در مخزن رسوب‌گیری از آب جدا می‌گردد. غلظت لجن در روش فیلم زیستی معمولاً بین ۶ تا ۸ گرم بر لیتر است. 　　برای افزایش غلظت لجن و در نتیجه بهبود کارایی فرآیند تصفیه، می‌توان روش لجن فعال را با روش غشای زیستی ترکیب کرد؛ یعنی مواد پرکننده‌ای در مخزن لجن فعال اضافه می‌شود. چنین راکتور زیستی که هم حاوی میکروارگانیسم‌های دارای غشای زیستی و هم میکروارگانیسم‌های معلق است، راکتور زیستی ترکیبی نامیده می‌شود. این راکتور‌ها دارای غلظت بالایی از لجن هستند؛ که معمولاً حدود ۱۴ گرم بر لیتر است. 　　۴۰، فرآیند تصفیه بیوشیمیایی هوازی چیست؟ چیست معنای فرآوری بیوشیمیایی هم‌اکسیژنی؟ تفاوت آن دو چیست؟ 　　فرآوری بیوشیمیایی بسته به نیازهای رشد میکروارگانیسم‌ها به محیط اکسیژنی، به دو دسته اصلی فرآوری بیوشیمیایی هوازی و فرآوری بیوشیمیایی بی‌هوازی تقسیم می‌شود؛ فرآوری بیوشیمیایی بی‌هوازی نیز خود به دو دسته فرآوری بیوشیمیایی نیمه‌هوازی و فرآوری بیوشیمیایی بی‌هوازی کامل تقسیم می‌شود. در فرآیند تصفیه بیوشیمیایی هوازی، میکروارگانیسم‌های هوازی باید در حضور مقدار زیادی اکسیژن رشد و تکثیر کرده و مواد آلی موجود در فاضلاب را کاهش دهند ； در فرآیند تصفیه بیولوژیکی هم‌اکسیژنی، میکروارگانیسم‌های هم‌اکسیژنی برای رشد و تکثیر و همچنین تجزیه مواد آلی موجود در فاضلاب، به مقدار کمی اکسیژن نیاز دارند. اگر میزان اکسیژن در آب بیش از حد باشد، رشد این میکروارگانیسم‌ها مختل شده و این امر بر کارایی آن‌ها در تصفیه مواد آلی تأثیر منفی می‌گذارد. 　　میکروارگانیسم‌های هم‌اکسیژنی می‌توانند با فاضلاب‌هایی با غلظت بالای COD سازگار شوند؛ غلظت COD در ورودی می‌تواند به بیش از ۲۰۰۰ میلی‌گرم بر لیتر برسد، و نرخ حذف COD معمولاً بین ۵۰ تا ۸۰ درصد است ； در حالی که میکروارگانیسم‌های آئروبیک تنها می‌توانند در فاضلاب‌هایی با غلظت پایین COD سازگار شوند؛ غلظت COD ورودی معمولاً باید کمتر از ۱۰۰۰-۱۵۰۰ میلی‌گرم بر لیتر باشد. نرخ حذف COD معمولاً بین ۵۰ تا ۸۰ درصد است. هم زمان لازم برای فرآیند تصفیه بیوشیمیایی همی‌آکسیژنی و هم آئروبیک چندان طولانی نیست و معمولاً بین ۱۲ تا ۲۴ ساعت است. مردم از تفاوت‌ها و نقاط مشترک بین فرآیندهای بیوشیمیایی هموازی و آئروبیک، برای ترکیب این دو روش استفاده می‌کنند؛ به گونه‌ای که فاضلاب‌هایی با غلظت بالای COD ابتدا تحت فرآیند بیوشیمیایی هموازی قرار می‌گیرند و سپس آب خروجی از مخزن هموازی به عنوان ورودی برای مخزن آئروبیک استفاده می‌شود. چنین روش ترکیبی می‌تواند حجم مخازن بیوشیمیایی را کاهش دهد؛ در نتیجه هم سرمایه‌گذاری‌های لازم برای حفاظت از محیط زیست کاهش می‌یابد و هم هزینه‌های عملیاتی روزانه کمتر می‌شود. 　　اصول و عملکرد فرآیندهای تصفیه بیوشیمیایی آنئروبیک و فرآکسی‌روبیک یکسان است. تفاوت بین فرآیند تصفیه بیولوژیکی آنئروبیک و فرآیند تصفیه بیولوژیکی فراآنئروبیک این است که در فرآیند رشد و تکثیر میکروارگانیسم‌های آنئروبیک و همچنین در فرآیند تجزیه مواد آلی، نیازی به اکسیژن وجود ندارد؛ علاوه بر این، میکروارگانیسم‌های آنئروبیک می‌توانند با غلظت‌های بالاتری از COD در فاضلاب (۴۰۰۰-۱۰۰۰۰ میلی‌گرم بر لیتر) سازگار شوند. معایب فرآیند تصفیه بیوشیمیایی در شرایط بی‌هوازی، طولانی بودن زمان تصفیه است؛ مدت زمان ماندن فاضلاب در مخازن تصفیه بیوشیمیایی بی‌هوازی، معمولاً بیش از ۴۰ ساعت است. 　　۴۱. چرا آب‌های فاضلاب حاوی نمک با غلظت بالا، تأثیر بسیار زیادی بر میکروارگانیسم‌ها دارند؟ 　　ابتدا یک آزمایش مربوط به فشار اسمزی را توصیف می‌کنیم: با استفاده از یک فیلم نیمه‌غشایی، دو محلول نمکی با غلظت‌های متفاوت از هم جدا می‌شوند. مولکول‌های آب موجود در محلول نمکی با غلظت پایین، از طریق فیلم نیمه‌غشایی وارد محلول نمکی با غلظت بالاتر می‌شوند؛ همچنین مولکول‌های آب موجود در محلول نمکی با غلظت بالا نیز از طریق همان فیلم وارد محلول نمکی با غلظت پایین می‌شوند، اما تعداد آن‌ها کمتر است. در نتیجه، سطح مایع در سمت محلول نمکی با غلظت بالا بالاتر می‌رود. وقتی که تفاوت ارتفاع سطوح مایع در دو سمت، فشاری کافی برای متوقف کردن جریان آب ایجاد کند، فرآیند اسمز متوقف می‌شود. فشاری که در این حالت از تفاوت ارتفاع سطوح مایع ایجاد می‌شود، همان فشار اسمزی است. به طور کلی، هرچه غلظت نمک بالاتر باشد، فشار اسمزی نیز بیشتر خواهد بود. 　　وضعیت میکروارگانیسم‌ها در محلول‌های نمکی مشابه آزمایش فشار اسمزی است. واحد ساختاری میکروارگانیسم‌ها، سلول است؛ دیواره سلولی نقش یک غشای نیمه‌نفوذپذیر را دارد. هنگامی که غلظت یون‌های کلر کمتر یا معادل ۲۰۰۰ میلی‌گرم بر لیتر باشد، فشار اسمزی که دیواره سلولی می‌تواند تحمل کند، بین ۰٫۵ تا ۱٫۰ اتمسفر است. حتی با وجود استحکام و الاستیسیته مشخصی که دیواره سلولی و غشای سیتوپلاسمی دارند، فشار اسمزی که دیواره سلولی می‌تواند تحمل کند، بیشتر از ۵ تا ۶ اتمسفر نخواهد بود. اما وقتی غلظت یون‌های کلر در محلول آبی بالاتر از ۵۰۰۰ میلی‌گرم بر لیتر باشد، فشار اسمزی تقریباً به ۱۰ تا ۳۰ اتمسفر افزایش خواهد یافت. در چنین فشار اسمزی بالایی، مولکول‌های آب موجود در داخل میکروارگانیسم‌ها به مقدار زیادی به داخل محلول خارجی نفوذ کرده و باعث کاهش آب در سلول‌ها و جدایی دیواره سلولی از هسته می‌شود؛ در موارد شدید، میکروارگانیسم‌ها از بین می‌روند. در زندگی روزمره، مردم از نمک (کلرید سدیم) برای ترش کردن سبزیجات و ماهی‌ها، و همچنین برای استریل کردن و جلوگیری از فساد غذا استفاده می‌کنند؛ این کار بر اساس همین اصل انجام می‌شود. داده‌های کسب‌شده از تجربیات مهندسی نشان می‌دهد که هنگامی که غلظت یون‌های کلر در فاضلاب بیشتر از ۲۰۰۰ میلی‌گرم بر لیتر باشد، فعالیت میکروارگانیسم‌ها مهار شده و نرخ حذف COD به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد ； هنگامی که غلظت یون‌های کلر در فاضلاب بیشتر از ۸۶۰۰ میلی‌گرم بر لیتر باشد، منجر به افزایش حجم لجن، تشکیل حباب‌های زیاد روی سطح آب و مرگ تدریجی میکروارگانیسم‌ها می‌شود. 　　با این حال، پس از فرآیند تولید مثل طولانی‌مدت، میکروارگانیسم‌ها به تدریج به رشد و تکثیر در آب‌های شور با غلظت بالا سازگار می‌شوند. در حال حاضر، افرادی میکروارگانیسم‌هایی را تکامل داده‌اند که قادر به سازگاری با غلظت‌های بالاتر از ۱۰۰۰۰ میلی‌گرم بر لیتر از یون‌های کلرید یا سولفات هستند. اما، اصل فشار اسمزی به ما می‌گوید که میکروارگانیسم‌هایی که به رشد و تکثیر در آب‌های شور با غلظت بالا سازگار شده‌اند، دارای غلظت نمک بالایی در مایع سلولی خود هستند؛ بنابراین، هنگامی که غلظت نمک در فاضلاب کم یا بسیار کم باشد، مولکول‌های آب موجود در فاضلاب به مقدار زیاد وارد بدن میکروارگانیسم‌ها می‌شوند که منجر به بزرگ شدن سلول‌های میکروارگانیسم‌ها و در موارد شدید، پارگی و مرگ آن‌ها می‌گردد. بنابراین، میکروارگانیسم‌هایی که پس از فرآیند تولید طولانی‌مدت، توانسته‌اند به تدریج به رشد و تکثیر در آب‌های شور با غلظت بالا سازگار شوند، نیازمند غلظت نسبتاً بالایی از نمک در ورودی محیط بیوشیمیایی هستند؛ این غلظت نباید نوسان داشته باشد، در غیر این صورت تعداد زیادی از میکروارگانیسم‌ها خواهند مرد. 　　۴۲، اکسیژن محلول چیست؟ رابطه بین اکسیژن محلول و میکروارگانیسم‌ها چیست؟ 　　اکسیژن محلول در آب، اکسیژن محلول نامیده می‌شود. موجودات زنده و میکروارگانیسم‌های هوازی در آب، اکسیژنی که برای بقا به آن نیاز دارند، همان اکسیژن محلول است. میکروارگانیسم‌های مختلف، نیازهای متفاوتی به اکسیژن محلول دارند. میکروارگانیسم‌های هوازی نیاز به مقدار کافی اکسیژن محلول دارند؛ به طور کلی، میزان اکسیژن محلول باید در حدود ۳ میلی‌گرم بر لیتر باشد و حداقل نباید کمتر از ۲ میلی‌گرم بر لیتر باشد ； میکروارگانیسم‌های فرااکسیژنی نیاز به میزان اکسیژن محلول بین ۰٫۲ تا ۲٫۰ میلی‌گرم بر لیتر دارند ； اما میکروارگانیسم‌های بی‌هوازی نیاز به میزان اکسیژن محلول کمتر از ۰.۲ میلی‌گرم بر لیتر دارند. 　　۴۳. محدوده مناسب pH برای میکروارگانیسم‌ها چیست؟ 　　فعالیت‌های زندگی میکروارگانیسم‌ها، متابولیسم مواد و مقدار pH، ارتباط تنگاتنگی با یکدیگر دارند. محدوده سازگاری اکثر میکروارگانیسم‌ها با pH بین ۴.۵ تا ۹ است، در حالی که محدوده مناسب‌ترین pH بین ۶.۵ تا ۷.۵ می‌باشد. هنگامی که pH کمتر از ۶.۵ باشد، قارچ‌ها شروع به رقابت با باکتری‌ها می‌کنند؛ و در pH ۴.۵، قارچ‌ها کنترل کامل محیط بیوشیمیایی را در دست خواهند گرفت. این امر منجر به تأثیرات منفی جدی بر فرآیند ته‌نشینی لجن می‌شود ； هنگامی که pH بالاتر از ۹ می‌شود، سرعت متابولیسم میکروارگانیسم‌ها مختل می‌گردد. 　　میکروارگانیسم‌های مختلف، نیازهای متفاوتی برای محدوده سازگاری خود با مقدار pH دارند. در فرآیند تصفیه بیولوژیکی هوازی، pH می‌تواند بین ۶.۵ تا ۸.۵ تغییر کند ； در فرآیند تصفیه بیولوژیکی بی‌هوازی، میکروارگانیسم‌ها نیازهای نسبتاً دقیقی به pH دارند و pH باید بین ۶.۷ تا ۷.۴ باشد. 　　۴۴. میکروارگانیسم‌ها در چه بازه دمایی برای رشد و تکثیر بهترین شرایط را دارند؟ 　　در فرآیند تصفیه بیولوژیکی فاضلاب، محدوده دمایی مناسب برای میکروارگانیسم‌ها معمولاً ۱۶ تا ۳۰ درجه سانتی‌گراد است و حداکثر دما بین ۳۷ تا ۴۳ درجه سانتی‌گراد قرار دارد. هنگامی که دما کمتر از ۱۰ درجه سانتی‌گراد شود، میکروارگانیسم‌ها دیگر رشد نخواهند کرد. 　　در محدوده دمای مناسب، با افزایش هر ۱۰ درجه سانتی‌گراد دما، سرعت متابولیسم میکروارگانیسم‌ها نیز افزایش می‌یابد و نرخ حذف COD نیز حدود ۱۰ درصد بالاتر می‌شود ； در مقابل، با کاهش هر ۱۰ درجه سانتی‌گراد دما، نرخ حذف COD ۱۰ درصد کاهش می‌یابد؛ بنابراین در فصل زمستان، نرخ حذف بیوشیمیایی COD به طور قابل توجهی پایین‌تر از سایر فصول خواهد بود. 　　۴۵. میکروارگانیسم‌ها با چه عواملی در ارتباط هستند؟ 　　میکروارگانیسم‌ها علاوه بر نیاز به مواد مغذی، برای زنده ماندن به عوامل محیطی مناسبی مانند دما، pH، اکسیژن محلول و فشار اسمزی نیز نیاز دارند. اگر شرایط محیطی طبیعی نباشد، بر فعالیت‌های زندگی میکروارگانیسم‌ها تأثیر می‌گذارد و حتی می‌تواند باعث جهش یا مرگ آن‌ها شود. 　　۴۶. میکروارگانیسم‌ها چگونه آلاینده‌های ارگانیک موجود در فاضلاب را تجزیه و از بین می‌برند؟ 　　از آنجایی که در فاضلاب مواد آلی مانند کربوهیدرات‌ها، چربی‌ها و پروتئین‌ها وجود دارد، این مواد آلی بی‌جان، غذای میکروارگانیسم‌ها هستند. بخشی از آن‌ها تجزیه شده و به مواد سلولی (محصولات متابولیسم ترکیبی) تبدیل می‌شوند؛ بخش دیگر نیز تجزیه شده و به آب، دی‌اکسید کربن و مواد مشابه تبدیل می‌گردند (محصولات متابولیسم تجزیه‌ای). در این فرآیند، آلاینده‌های آلی موجود در فاضلاب توسط میکروارگانیسم‌ها تجزیه و از بین می‌روند. 　　۴۷، تصفیه بیوشیمیایی فاضلاب چیست؟ 　　پردازش بیوشیمیایی فاضلاب، یکی از مهم‌ترین فرآیندها در سیستم‌های تصفیه فاضلاب است که به اختصار پردازش بیوشیمیایی نامیده می‌شود. پردازش بیوشیمیایی، استفاده از فرآیندهای زندگی میکروارگانیسم‌ها برای حذف مؤثر مواد آلی محلول و بخشی از مواد آلی نامحلول موجود در فاضلاب است تا آب تصفیه شود. در واقع، ما با فرآیندهای بیوشیمیایی چندان ناآشنا نیستیم؛ در آب‌های طبیعی، یک زنجیره غذایی وجود دارد که در آن ماهی‌های بزرگ ماهی‌های کوچک را می‌خورند، ماهی‌های کوچک میگوها را می‌خورند، میگوها حشرات کوچک را می‌خورند، حشرات کوچک میکروارگانیسم‌ها را می‌خورند و میکروارگانیسم‌ها فاضلاب را می‌خورند. اگر این زنجیره غذایی وجود نداشت، طبیعت دچار هرج و مرج می‌شد. در رودخانه‌های طبیعی، تعداد زیادی میکروارگانیسم وجود دارد که از مواد آلی برای زندگی خود استفاده می‌کنند. این میکروارگانیسم‌ها شبانه‌روز، مواد آلی که مردم به رودخانه‌ها تخلیه می‌کنند (مانند فاضلاب‌های صنعتی، کودها و سموم کشاورزی، و همچنین مواد آلی دیگر) را اکسید یا کاهش می‌دهند و در نهایت آن‌ها را به مواد غیرآلی تبدیل می‌کنند. بدون وجود میکروارگانیسم‌ها، رودخانه‌های اطراف ما، حداقل در عرض چند ماه و حداکثر یک یا دو سال، به رودخانه‌های بدبو تبدیل می‌شدند؛ فقط به این دلیل که میکروارگانیسم‌ها بسیار کوچک و پراکنده هستند، چشم انسان قادر به دیدن آن‌ها نیست. و فرآیند تصفیه بیولوژیکی فاضلاب، تقویت این فرآیند در شرایط مصنوعی است. مردم تعداد بی‌شماری از میکروارگانیسم‌ها را در یک مخزن جمع کرده و محیطی بسیار مناسب برای تکثیر و رشد آن‌ها ایجاد می‌کنند (مانند دما، مقدار pH، اکسیژن، مواد مغذی مانند نیتروژن و فسفر) تا میکروارگانیسم‌ها به تعداد زیادی تکثیر شوند و سرعت و کارایی تجزیه مواد آلی توسط آن‌ها افزایش یابد. سپس فاضلاب به داخل مخزن پمپاژ می‌شود تا مواد آلی موجود در فاضلاب، در جریان فعالیت‌های زندگی میکروارگانیسم‌ها، اکسید شده و تجزیه گردند و در نتیجه فاضلاب تصفیه و پردازش شود. در مقایسه با سایر روش‌های تصفیه، روش بیوشیمیایی دارای ویژگی‌هایی مانند مصرف انرژی کم، عدم نیاز به مواد شیمیایی، کارایی بالا در تصفیه و هزینه کم برای تصفیه است. 　　۴۸، چگونه میزان تولید لجن شیمیایی را تخمین زد؟ 　　لجن‌هایی که از طریق واکنش‌های شیمیایی (مانند خنثی‌سازی) و فرآیندهای فیزیکوشیمیایی (مانند ته‌نشینی با مواد شیمیایی) تولید می‌شوند، معمولاً به عنوان لجن‌های شیمیایی شناخته می‌شوند. لجن تشکیل‌شده پس از فرآیندهای خنثی‌سازی و ته‌نشینی آب حاوی آهن، عمدتاً از هیدروکسید آهن(II) و سولفات کلسیم تشکیل شده است. میزان تولید لجن را می‌توان با توجه به مقدار سولفوریک اسید و آهک پودری که اضافه می‌شود، محاسبه کرد. در مهندسی نیز می‌توان از تجربه برای تخمین استفاده کرد. به طور کلی، اگر pH آب ورودی حاوی آهن و کربن در حدود ۲ باشد، مقدار لجن شیمیایی تولید شده پس از خنثی‌سازی و ته‌نشینی، برای هر تن فاضلاب (با درصد رطوبت ۸۰٪)، حدود ۵۰ کیلوگرم خواهد بود. 　　۴۹، چرا برای خنثی‌سازی آب حاصل از ترکیب آهن و کربن، از پودر آهک نیز استفاده می‌شود؟ 　　پس از تصفیه فاضلاب با استفاده از آهن و کربن برای تنظیم pH به مقدار ۲، سولفوریک اسید به فروسیانید آهن تبدیل می‌شود و مقدار pH فاضلاب از ۲ به ۵-۶ افزایش می‌یابد؛ پس چرا برای فاضلاب خروجی حاصل از این فرآیند، همچنان نیاز به استفاده از آهک برای خنثی‌سازی وجود دارد؟ یا آیا هنگام ترکیب، می‌توان مقدار کمتری آهک پودری اضافه کرد؟ 　　آب حاصل از فرآیند استخراج آهن و کربن، حاوی مقدار زیادی سولفات آهن(II) است؛ اگر این ماده حذف نشود، بر رشد و تکثیر میکروارگانیسم‌ها در مخازن بیوشیمیایی تأثیر منفی خواهد داشت. بنابراین، لازم است از آهک برای افزایش pH آب فاضلاب از ۵-۶ به بالای ۹ استفاده کنیم تا سولفات آهن(II) محلول در آب، به فرآورده‌های نامحلول مانند هیدروکسید آهن(II) و سولفات کلسیم تبدیل شود؛ سپس با استفاده از روش رسوب‌دار کردن، این مواد را رسوب داده تا اطمینان حاصل شود که آب فاضلاب وارد مخازن بیوشیمیایی، فاقد سولفات آهن(II) باشد. 　　آیا هنگام عملیات خنثی‌سازی می‌توان از مقدار کمتری آهک پودری استفاده کرد؟ ما می‌توانیم در آزمایشگاه یک آزمایش مقایسه‌ای انجام دهیم. مقدار یکسانی از آب ورودی حاوی آهن و کربن (با pH حدود ۲) و آب خروجی حاوی آهن و کربن (با pH بین ۵ تا ۶) را در دو لوله آزمایش قرار دادیم؛ سپس به ترتیب، مقدار مشخصی آهک پودری را برای خنثی‌سازی و ته‌نشین کردن مواد اضافه کردیم. وقتی pH آب‌های فاضلاب در هر دو لوله به ۹ رسید، متوجه شدیم که مقدار آهک پودری اضافه‌شده در هر دو لوله یکسان است. دلیل آن این است که آهن یک ماده خنثی‌کننده نیست؛ فسفات آهن تولید شده از سولفوریک اسید نیز همچنان یک ماده اسیدی است. در فرآیند خنثی‌سازی، فسفات آهن به فروکسایت آهن تبدیل می‌شود و برای تبدیل آن به کلسیم سولفات، استفاده از پودر آهک ضروری است و حتی کمترین مقدار آن نیز کافی نیست. بنابراین، هنگام تصفیه آب حاصل از فرآیند آهن-کربن، افزودن آهک پودری ضروری است. 　　۵۰، جذب چیست؟ 　استفاده از مواد جامد متخلخل (مانند فعال‌سازی کربن) یا مواد فلوکوله‌شده (مانند پلی‌آهن) برای جذب مواد سمی و مضر موجود در آب‌های آلوده به روی سطح یا درون منافذ ریز این مواد، به منظور تصفیه کیفیت آب، روشی است که به آن تصفیه جذبی می‌گویند. موادی که جذب می‌شوند می‌توانند مواد جامد نامحلول یا مواد محلول باشند. به دلیل کارایی بالای فرآیند جذب و کیفیت خوب آب خروجی، اغلب برای پردازش عمیق فاضلاب استفاده می‌شود. همچنین می‌توان از روش جذب در واحدهای پردازش بیوشیمیایی استفاده کرد تا کارایی این واحدها افزایش یابد (روش PACT یکی از این روش‌هاست). 　　۵۱، همگن‌سازی چیست؟ 　　فرآیند استفاده همزمان از ته‌نشینی و فلوکولاسیون، فرآیند کواگولاسیون نامیده می‌شود. فرآیند ته‌نشینی، در آزمایش‌ها و پروژه‌های مهندسی به طور مکرر مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ برای مثال ابتدا موادی مانند سولفات آهن(II) به آب اضافه می‌شود تا دافعه الکتریکی بین ذرات کلوئیدی از بین برود، سپس پلی‌آمید آلومینیوم (PAM) اضافه می‌شود تا ذرات به تدریج بزرگ‌تر شده و گلوله‌هایی قابل مشاهده با چشم غیرمسلح تشکیل شوند و در نهایت ته‌نشین شوند. 　　۵۲. چرا برای پیش‌تصفیه فاضلاب‌ها از پلی‌آهن برای فروپاشی و جذب استفاده می‌شود؟ 　　فروکتینات آهن در فرآیند فزونی، کلوئیدهای هیدروکسید آهن را تشکیل می‌دهد که توانایی خوبی برای جذب مواد آلی موجود در فاضلاب دارند. داده‌های آزمایشی نشان می‌دهد که پس از جذب مواد آلی فاضلاب با استفاده از کلوئیدهای فروکتینات آهن، می‌توان حدود ۱۰ تا ۲۰ درصد از مقدار COD موجود در فاضلاب را حذف کرد. این امر می‌تواند بار کاری مخازن بیولوژیکی را به طور قابل توجهی کاهش داده و به تصفیه فاضلاب برای تخلیه مطابق استانداردها کمک کند. علاوه بر این، استفاده از پلی‌آهن برای فرآوری اولیه باعث حذف مواد خرد که برای میکروارگانیسم‌ها سمی و مهارکننده هستند، از فاضلاب می‌شود تا میکروارگانیسم‌ها در مخازن بیوشیمیایی بتوانند به طور طبیعی فعالیت کنند. از میان انواع مواد ترکیب‌کننده، قیمت پلی‌آهن نسبتاً پایین است (۲۵ تا ۳۰۰ یوان بر تن)، بنابراین هزینه پردازش آن کم است و برای پیش‌پردازش فاضلاب‌های صنعتی مناسب می‌باشد. 　　پلی‌آهن ماده‌ای اسیدی و بسیار خورنده است، بنابراین تجهیزات مربوط به پردازش آن باید در برابر خوردگی محافظت شوند. 　　۵۳، فروپاشی چیست؟ 　　فروپاشی، افزودن مواد کلوئیدساز پلیمری به فاضلاب است؛ پس از حل شدن این مواد، پلیمرهای بزرگ‌مولکولی تشکیل می‌شوند. ساختار این پلیمر، ساختار خطی است؛ در یک سر این خط، یک ذره کوچک وجود دارد و در سر دیگر، ذره کوچک دیگری قرار دارد. این ساختار نقش پل‌سازی بین دو ذره که فاصله زیادی از یکدیگر دارند را ایفا می‌کند و باعث می‌شود ذرات به تدریج بزرگ‌تر شوند و در نهایت توده‌های درشتی از ذرات تشکیل شوند (که به آن‌ها «گل‌های الومینیوم» می‌گویند)، که این امر سبب تسریع فرآیند رسوب ذرات می‌شود. عوامل پلیمریزه‌کننده رایج شامل پلی‌آمید آلومینیوم (PAM)، پلی‌آهن (PE) و غیره می‌باشند. 　۵۴، انجماد چیست؟ 　　در فاضلاب، مواد ترکیب‌کننده حاوی یون‌های مثبت اضافه می‌شود؛ وجود تعداد زیادی یون مثبت بین ذرات کلوئیدی، باعث از بین رفتن دافعه الکتروستاتیکی بین این ذرات می‌شود و در نتیجه ذرات به یکدیگر متصل می‌گردند. این فرآیندی که از طریق افزودن الکترولیت‌های دارای یون‌های مثبت، منجر به ترکیب ذرات کلوئیدی با یکدیگر می‌شود، «ترکیب» نامیده می‌شود. چسبنده‌های رایج شامل سولفات آلومینیوم، سولفات آهن(II)، آلومینا و کلرید آهن هستند. 　　۵۵. چگونه می‌توان ذرات کلوئیدی را ته‌نشین کرد؟ برای ته‌نشین کردن ذرات کلوئیدی، باید باعث تماس آن‌ها با یکدیگر شد تا به ذرات بزرگتری تبدیل شوند؛ یعنی این ذرات باید یکدیگر را در بر بگیرند و چگالی آن‌ها بیشتر از ۱ شود تا بتوانند ته‌نشین شوند. 　　روش‌های متعددی وجود دارد و تکنیک‌های رایج در مهندسی عبارتند از: روش انعقاد، روش فلوکولاسیون و روش کواگولاسیون. 　　۵۶. چرا ذرات کلوئیدی موجود در فاضلاب به راحتی ته‌نشین نمی‌شوند؟ بسیاری از ناخالصی‌های معلق در فاضلاب که چگالی آن‌ها بیشتر از ۱ است، همچنین ذرات بزرگ و ذراتی که به راحتی ته‌نشین می‌شوند، را می‌توان با روش‌هایی مانند ته‌نشینی طبیعی و سانتریفیوژ حذف کرد. 　　اما ذرات معلقی که چگالی‌شان کمتر از ۱ است، بسیار ریز و حتی با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نیستند؛ سقوط طبیعی آن‌ها بسیار دشوار است. به عنوان مثال، ذرات کلوئیدی دارای اندازه‌ای بین ۱۰⁻⁴ تا ۱۰⁻⁶ میلی‌متر هستند و در آب بسیار پایدارند؛ سرعت سقوط آن‌ها بسیار کند است و برای سقوط ۱ متر، به ۲۰۰ سال زمان نیاز است. دو دلیل برای کندی رسوب وجود دارد: (۱) به طور کلی، ذرات کلوئیدی دارای بار منفی هستند؛ به دلیل هم‌جنس‌پراکندگی، این بارها مانع تماس بین ذرات کلوئیدی می‌شوند و باعث نمی‌شوند که آن‌ها به یکدیگر چسبیده و در آب معلق بمانند. (۲) سطح ذرات کلوئیدی نیز توسط لایه‌ای از مولکول‌ها به طور محکم احاطه شده است؛ این لایه هیدراته نیز مانع از تماس بین ذرات کلوئیدی می‌شود و باعث می‌گردد که آن‌ها نتوانند به یکدیگر چسبیده و در آب معلق بمانند.