تصفیه فاضلاب MLE چیست
تصفیه فاضلاب MLE مخفف Modified Ludzack–Ettinger یا «فرایند اصلاح شده لودزاک–ایتینگر» است و یکی از مهم ترین فرایندهای حذف بیولوژیکی نیتروژن از فاضلاب محسوب می شود.
این فرایند در اصل یک سیستم لجن فعال تک لجن (Single-Sludge) و از نوع پیش دنیتریفیکاسیون (Pre-denitrification) است که از دو ناحیه اصلی تشکیل می شود:
- ناحیه آنوکسیک (Anoxic)
- ناحیه هوازی (Aerobic)
در این آرایش، فاضلاب ابتدا وارد ناحیه آنوکسیک می شود و سپس به ناحیه هوازی می رود. بخشی از مایع مخلوط غنی از نیترات از انتهای ناحیه هوازی به ابتدای ناحیه آنوکسیک برگشت داده می شود تا نیترات در شرایط بدون اکسیژن محلول، دنیتریفیه شود. EPA این فرایند را یکی از متداولترین فرایندهای حذف نیتروژن در تصفیهخانهها معرفی میکند.
اساس عملکرد تصفیه فاضلاب MLE
اساس کار را می توان به صورت زیر خلاصه کرد:
تهنشینی ثانویه → هوازی → آنوکسیک → فاضلاب خام
و همزمان:
آنوکسیک → برگشت داخلی نیترات → هوازی
در قسمت هوازی، آمونیاک ابتدا به نیتریت و سپس به نیترات تبدیل می شود:
NH₄⁺ → NO₂⁻ → NO₃⁻
این مرحله را Nitrification یا نیتریفیکاسیون مینامند.
سپس نیترات توسط جریان برگشتی به ناحیه آنوکسیک منتقل می شود:
NO₃⁻ → N₂↑
این مرحله Denitrification یا دنیتریفیکاسیون است.در نهایت نیتروژن به صورت گاز N₂ از سیستم خارج می شود. در این مرحله باکتری های هتروتروف از مواد آلی موجود در فاضلاب بهعنوان منبع کربن و انرژی استفاده می کنند.
چرا تصفیه فاضلاب MLE به وجود آمد؟
در فرایند Ludzack–Ettinger (LE)، ناحیه آنوکسیک قبل از ناحیه هوازی قرار داشت، اما برگشت مؤثر مایع مخلوط غنی از نیترات از قسمت هوازی به آنوکسیک وجود نداشت.
بنابراین مقدار نیتراتی که می توانست وارد ناحیه دنیتریفیکاسیون شود محدود بود.
در نسخه اصلاح شده یعنی MLE، یک Internal Recycle اضافه شد.
این تغییر مهم باعث شد:
Aerobic → NO₃⁻ → Internal Recycle → Anoxic → N₂
به همین دلیل MLE نسبت به LE عملکرد بسیار بهتری در حذف نیتروژن دارد.
اجزای اصلی تصفیه فاضلاب MLE
یک سیستم متعارف MLE معمولاً شامل تجهیزات و واحدهای زیر است:
1. مخزن آنوکسیک
در این قسمت:
- هوادهی وجود ندارد.
- اختلاط مکانیکی وجود دارد.
- نیترات دریافت می شود.
- دنیتریفیکاسیون انجام می شود.
- کربن آلی فاضلاب مصرف می شود.
بنابراین Anoxic به معنی بدون اکسیژن محلول نیست؛ بلکه منظور این است که اکسیژن مولکولی محلول بسیار کم است و نیترات به عنوان پذیرنده الکترون مورد استفاده قرار می گیرد.
2. مخزن هوازی
در این بخش:
- هوادهی انجام می شود.
- BOD و COD قابل تجزیه کاهش پیدا می کنند.
- نیتریفیکاسیون انجام می شود.
- آمونیاک به نیترات تبدیل می شود.
بنابراین بخش هوازی قلب مرحله نیتریفیکاسیون MLE است.
3. پمپ برگشت داخلی
یکی از مهمترین اجزای MLE است.
این پمپ، مایع مخلوط حاوی نیترات را از انتهای بخش هوازی به ابتدای بخش آنوکسیک برمی گرداند.
اگر این برگشت وجود نداشته باشد، مقدار زیادی از نیترات تولیدشده در بخش هوازی از سیستم خارج می شود.
4. سیستم اختلاط
در بخش آنوکسیک باید اختلاط مناسبی وجود داشته باشد تا:
- لجن ته نشین نشود؛
- تماس فاضلاب و لجن برقرار بماند؛
- انتقال نیترات و مواد آلی به میکروارگانیسم ها تسهیل شود.
معمولاً از Submersible Mixer یا میکسرهای مکانیکی استفاده میشود.
5. زلالساز ثانویه
پس از ناحیه هوازی، مخلوط لجن و آب وارد کلاریفایر می شود.
در این قسمت:
لجن → برگشت به سیستم / دفع
و
آب زلال → خروجی تصفیه خانه
قرار می گیرد.
انواع تصفیه فاضلاب MLE
از نظر مهندسی، بهتر است «انواع سیتم تصفیه فاضلاب MLE» را بر اساس پیکربندی و فناوری مورد استفاده تقسیم کنیم.
1. MLE متعارف
رایج ترین شکل:
Anoxic → Aerobic → Secondary Clarifier
با یک خط برگشت داخلی:
Aerobic → Anoxic
این مدل برای حذف هم زمان مواد آلی و نیتروژن در فاضلاب شهری بسیار متداول است.
2. MLE با برگشت داخلی چندمرحله ای
در این مدل می توان از آرایش های چندمرحلهای یا چند نقطه ای برای برگشت مایع مخلوط استفاده کرد.
هدف اصلی:
- افزایش تماس نیترات با کربن؛
- بهبود دنیتریفیکاسیون؛
- کاهش محدودیت ناشی از اختلاط؛
- کنترل بهتر بار نیتروژن.
3. MLE-MBBR
در این روش MLE با Moving Bed Biofilm Reactor ترکیب می شود.
یعنی به جای اتکا به لجن معلق، از پکینگ مدیای شناور برای رشد بیوفیلم نیز استفاده می شود.
ساختار کلی:
Anoxic → Aerobic MBBR → Clarifier
این ترکیب بهخصوص برای ارتقای تصفیه خانه های موجود و تصفیه فاضلابهای صنعتی میتواند جذاب باشد.
4. MLE-MBR
در این نوع، فرایند MLE با Membrane Bioreactor ترکیب می شود.
در نتیجه:
Anoxic → Aerobic → Membrane
و معمولاً نیازی به زلال ساز ثانویه متعارف وجود ندارد.
مزیت اصلی این آرایش، کیفیت بسیار بالای پساب خروجی و امکان نگهداشت زیستتوده زیاد در سیستم است.
5. Intermittent MLE یا iMLE
در Intermittent MLE هوادهی به شکل پیوسته انجام نمی شود و دوره های هوادهی و بدون هوادهی ایجاد می شود.
هدف:
- افزایش حذف نیتروژن؛
- کاهش مصرف انرژی هوادهی؛
- ایجاد شرایط مناسب تر برای نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون.
کاربردهای تصفیه فاضلاب MLE
1. فاضلاب شهری
یکی از مهم ترین کاربردها، تصفیه فاضلاب شهری است.
خصوصاً زمانی که استاندارد خروجی علاوه بر BOD و COD، محدودیت برای:
- NH₄-N
- NO₃-N
- TN
داشته باشد.
MLE متداول ترین آرایشهای حذف نیتروژن در تصفیهخانه های فاضلاب می توان معرفی کرد.
2. تصفیه فاضلاب صنعتی
با اصلاح طراحی، MLE میتواند در صنایع مختلف استفاده شود؛ برای مثال:
- صنایع غذایی
- کشتارگاه ها
- صنایع لبنی
- صنایع دارویی
- صنایع شیمیایی
- صنایع پتروشیمی
- صنایع تولید مواد آلی
البته برای فاضلاب صنعتی باید ابتدا قابلیت تجزیه پذیری COD، نسبت C/N، سمیت و شوک های بارگذاری بررسی شود.
مزایای تصفیه فاضلاب MLE
1. حذف مؤثر نیتروژن
بزرگترین مزیت آن حذف بیولوژیکی نیتروژن است.
2. استفاده از کربن موجود در فاضلاب
در شرایط مناسب نیاز به کربن خارجی کاهش مییابد.
3. ساختار نسبتاً ساده
در مقایسه با فرایندهایی مانند Bardenpho، ساختار MLE نسبتاً ساده است.
4. قابلیت ارتقای تصفیه خانه موجود
می توان سیستم لجن فعال موجود را با ایجاد یک ناحیه آنوکسیک و نصب Internal Recycle ارتقا داد.
5. عدم نیاز به مرحله جداگانه دنیتریفیکاسیون
دنیتریفیکاسیون در همان سیستم لجن فعال انجام می شود.
6. هزینه سرمایه ای نسبتاً مناسب
بهخصوص زمانی که از مخازن موجود استفاده شود.
7. قابلیت ترکیب با فناوری های دیگر
MLE را میتوان با:
- MBBR
- MBR
- IFAS
- هوادهی متناوب
ترکیب کرد. مطالعات پژوهشی متعددی این ترکیبات را بررسی کردهاند.
معایب تصفیه فاضلاب MLE
1. وابستگی به کربن قابلت جزیه
اگر COD قابلتجزیه کافی نباشد، دنیتریفیکاسیون محدود می شود.
2. محدودیت ناشی از Internal Recycle
افزایش برگشت داخلی میتواند انتقال نیترات را افزایش دهد، اما در عین حال:
- مصرف انرژی پمپ افزایش مییابد؛
- ظرفیت هیدرولیکی سیستم افزایش پیدا می کند؛
- اکسیژن بیشتری ممکن است وارد ناحیه آنوکسیک شود.
3. عدم حذف قوی فسفر
MLE اساساً برای حذف نیتروژن طراحی شده است و نباید آن را با فرایندهایی مانند A²/O که برای حذف هم زمان نیتروژن و فسفر طراحی شدهاند، یکسان دانست.
برای حذف بیولوژیکی مؤثر فسفر معمولاً نیاز به یک ناحیه Anaerobic نیز وجود دارد.
به همین دلیل:
MLE = عمدتاً N removal
در حالی که:
A²/O = N + P removal
4. حساسیت نیتریفیکاسیون به شرایط عملیاتی
نیتریفیکاسیون به عواملی مانند:
- دما
- pH
- قلیائیت
- DO
- SRT
- بار آمونیاک
- مواد سمی
حساس است.
بنابراین اگر طراحی صرفاً براساس BOD انجام شود، ممکن است نیتریفیکاسیون مطلوب حاصل نشود.
5. مصرف انرژی پمپ برگشت
Internal Recycle معمولاً چند برابر دبی ورودی است؛ بنابراین پمپ های برگشت می توانند مصرف انرژی قابل توجهی داشته باشند. مطالعات و راهنماهای طراحی معمولاً نرخ های برگشت در محدوده چند برابر دبی ورودی را برای تأمین نیترات مورد نیاز دنیتریفیکاسیون بررسی می کنند.
قیمت سیستم تصفیه فاضلاب MLE
مهم ترین عوامل مؤثر بر قیمت سیستم تصفیه فاضلاب MLE عبارتاند از:
- ظرفیت تصفیه خانه و دبی فاضلاب (m³/day)
- کیفیت فاضلاب ورودی شامل BOD، COD، TSS، NH₄-N، TN و TP
- استاندارد موردنظر برای پساب خروجی
- مقدار نیتروژن موردنیاز برای حذف
- نسبت C/N فاضلاب و نیاز یا عدم نیاز به منبع کربن خارجی
- حجم مخزن آنوکسیک و هوازی
- HRT و SRT طراحی
- نرخ برگشت داخلی نیترات (Internal Recycle)
- نوع و ظرفیت پمپ های برگشت لجن و برگشت داخلی
- سیستم هوادهی و میزان هوای موردنیاز
- نوع و تعداد بلوئرها
- نوع دیفیوزرهای هوادهی
- نوع میکسرهای مخزن آنوکسیک
- جنس سازه و مخازن؛ بتن مسلح، فولاد کربنی، استیل یا پلی اتیلن
- نوع و ظرفیت زلال ساز ثانویه
- تجهیزات پیش تصفیه مانند آشغال گیر، دانه گیر و چربی گیر
- نیاز به انعقاد و لخته سازی یا مواد شیمیایی کمکی
- نیاز به افزودن منبع کربن مانند متانول یا استات
- سیستم آبگیری و دفع لجن
- اتوماسیون و تابلو برق
- نوع کنترل PLC و HMI
- امکان ترکیب MLE با MBBR، IFAS یا MBR
- نیاز به فیلتراسیون و گندزدایی نهایی
جهت مشاوره و استعلام قیمت انواع پکیج تصفیه فاضلاب MLE با کارشناسان شرکت کیمیازیست در تماس باشید.
طراحی و ساخت سیستم تصفیه فاضلاب MLE
شرکت کیمیا زیست با بهره گیری از دانش مهندسی و تجربه تخصصی در حوزه تصفیه فاضلاب، خدمات طراحی، ساخت، تأمین تجهیزات، نصب و راهاندازی سیستم های تصفیه فاضلاب به روش MLE را برای پروژه های شهری و صنعتی ارائه می دهد.
