افزایش جمعیت، رشد شهرنشینی و توسعه صنایع باعث شده است که مدیریت فاضلاب بیش از هر زمان دیگری اهمیت پیدا کند. روش هوادهی گسترده (Extended Aeration Activated Sludge – EAAS) یکی از مطمئن‌ترین و پرکاربردترین فناوری‌های تصفیه بیولوژیکی است که در تصفیه‌خانه‌های شهری، صنعتی و پکیج‌های کوچک استفاده می‌شود. این روش به دلیل راندمان بالا در حذف BOD، تولید لجن کم، بهره‌برداری ساده و پایداری عملیاتی محبوبیت زیادی یافته است. در این مقاله، به‌صورت علمی و کاربردی تمام جنبه‌های سیستم EAAS را بررسی می‌کنیم؛ از نحوه عملکرد و اجزا تا طراحی، مزایا، معایب، هزینه‌ها، نکات بهره‌برداری و پرسش‌های متداول.

EAAS چیست؟

سیستم هوادهی گسترده یکی از زیرمجموعه‌های فرآیند لجن فعال است که با زمان ماند طولانی‌تر، هوادهی پیوسته و تولید لجن بسیار کم شناخته می‌شود. در این روش، آلودگی‌های آلی موجود در فاضلاب توسط باکتری‌ها و میکروارگانیسم‌های هوازی اکسید شده و به لجن پایدار تبدیل می‌شوند.

ویژگی‌های شاخص سیستم تصفیه فاضلاب هوادهی گسترده (EAAS):

• زمان ماند زیاد (HRT بین ۱۸ تا ۳۶ ساعت): این زمان ماند طولانی، فرصت کافی برای تجزیه کامل مواد آلی فراهم می‌کند و باعث افزایش راندمان حذف آلودگی می‌شود.
• هوادهی مداوم (DO حدود ۲–۴ mg/L): سطح اکسیژن محلول پایدار موجب حفظ فعالیت میکروبی، جلوگیری از ایجاد بو و تثبیت فرآیند تصفیه می‌شود.
• بارگذاری آلی کم (F/M حدود 0.03–0.06): نسبت پایین غذا به میکروارگانیسم باعث کاهش رشد بی‌رویه لجن و بهبود کیفیت لجن فعال می‌شود.
• تولید لجن بسیار کم: به‌دلیل سن بالای لجن و تجزیه خودتغذیه‌ای، حجم لجن دفعی نسبت به سایر روش‌ها به‌مراتب پایین‌تر است.
• راندمان حذف BOD بالای ۹۰٪: EAAS قادر است بخش عمده مواد آلی و فاضلاب قابل تجزیه را حذف کند و خروجی بسیار باکیفیتی تولید نماید، مناسب برای تخلیه به آب‌های سطحی یا مصارف کشاورزی.

تفاوت اصلی با لجن فعال متعارف در نگهداری طولانی‌تر لجن، اکسیداسیون بیشتر و کاهش نیاز به دفع لجن است.

فرایند تصفیه فاضلاب به روش هوادهی گسترده (EAAS)

سیستم تصفیه فاضلاب هوادهی گسترده (EAAS) یکی از روش‌های کارآمد و اقتصادی برای تصفیه فاضلاب شهری و صنعتی با دبی‌های مختلف است. این سیستم شامل مراحل آشغال‌گیری، هوادهی، ته‌نشینی، بازگردانی لجن و گندزدایی می‌شود و می‌تواند در مخازن فلزی یا بتنی اجرا گردد. در ادامه، مراحل این فرایند را به صورت گام به گام بررسی می‌کنیم.

مرحله 1: آشغال‌گیری و خردکن

در اولین گام، فاضلاب ورودی از آشغال‌گیر مکانیکی عبور می‌کند تا ذرات جامد بزرگ، ذرات قابل ته‌نشینی و مواد شناور از جریان فاضلاب جدا شوند. این مرحله از بروز اختلال در تجهیزات پایین‌دست و کاهش راندمان فرایند جلوگیری می‌کند.
در برخی موارد، فاضلاب از خردکن (Grinder) عبور می‌کند تا ذرات بزرگ باقی‌مانده که توسط آشغال‌گیر جدا نشده‌اند خرد شوند و وارد مرحله بعدی فرایند شوند.

مرحله 2: تنظیم جریان در مخازن متعادل‌ساز

اگر فرایند هوادهی گسترده نیاز به تنظیم جریان فاضلاب داشته باشد، فاضلاب پس از آشغال‌گیری وارد مخازن متعادل‌ساز (Equalization Tanks) می‌شود. در این مخازن، جریان فاضلاب یکنواخت شده و تغییرات ناگهانی دبی یا بار آلی کاهش می‌یابد. این کار باعث می‌شود که هوادهی و ته‌نشینی با راندمان بالاتری انجام شود.

مرحله 3: هوادهی و اختلاط میکروارگانیسم‌ها

فاضلاب سپس وارد مخزن هوادهی (Aeration Tank) می‌شود. در این مرحله:

• عملیات اختلاط مکانیکی انجام می‌شود تا فاضلاب و میکروارگانیسم‌ها به‌طور یکنواخت ترکیب شوند.
• اکسیژن‌رسانی (DO) به وسیله دیفیوزرها یا هواده‌های مکانیکی صورت می‌گیرد تا میکروارگانیسم‌ها بتوانند مواد آلی موجود در فاضلاب را تجزیه کنند.

مرحله 4: ته‌نشینی و بازگشت لجن فعال

مایع مخلوط پس از هوادهی وارد زلال‌ساز ثانویه (Secondary Settling Tank) می‌شود. در این مرحله:

• بخش عمده میکروارگانیسم‌ها در کف زلال‌ساز ته‌نشین می‌شوند.
• بخشی از لجن ته‌نشین شده به ابتدای سیستم بازگردانده می‌شود؛ این لجن فعال برگشتی (RAS) است.
• لجن اضافه یا لجن فعال مازاد (WAS) از سیستم خارج شده و به مراحل دفع یا هضم منتقل می‌شود.

مرحله 5: جمع‌آوری پساب زلال شده و گندزدایی

پس از ته‌نشینی، فاضلاب زلال شده از طریق سرریز و کانال‌های جمع‌آوری به واحد گندزدایی هدایت می‌شود تا میکروارگانیسم‌های باقی‌مانده از بین بروند و پساب خروجی آماده تخلیه یا بازچرخانی گردد.

مرحله 6: مدیریت لجن و راه‌اندازی سیستم

• سیستم EAAS شامل بخش‌های متعادل‌سازی جریان، هوادهی، زلال‌سازی، گندزدایی و مدیریت لجن می‌باشد.
• برای راه‌اندازی، معمولاً از لجن فعال سایر تصفیه‌خانه‌ها استفاده می‌شود.
• پایدار شدن سیستم ممکن است ۲ تا ۴ هفته طول بکشد تا میکروارگانیسم‌ها به شرایط عملیاتی تعادلی برسند.

اجزای اصلی روش هوادهی گسترده و نقش هرکدام

1. حوض هوادهی (Aeration Basin): محل اصلی تجزیه مواد آلی است. طراحی آن باید به گونه‌ای باشد که اختلاط کامل، زمان ماند مناسب و DO کافی تأمین شود.
2. بلوئرها و دیفیوزرها: بلوئر هوا را با فشار مناسب تأمین کرده و دیفیوزرها آن را به‌صورت حباب ریز وارد آب می‌کنند. انتخاب نوع دیفیوزر بر راندمان هوادهی اثر مستقیم دارد.
3. زلال‌ساز ثانویه: مسئول جداسازی لجن از آب است. طراحی سرعت ته‌نشینی، زمان ماند و عمق در راندمان این بخش بسیار مهم است.
4. پمپ لجن برگشتی (RAS/WAS): غلظت MLSS و نسبت F/M را ثابت نگه می‌دارد.
5. سیستم کنترل DO، MLSS، SVI: پایش مستمر این پارامترها سبب جلوگیری از بروز مشکلاتی مانند Bulking، کف و شوک بار آلی می‌شود.

تصفیه فاضلاب به روش هوادهی گسترده EAAS | راهنمای کامل

کاربردهای روش هوادهی گسترده در ایران و جهان

1. تصفیه فاضلاب شهری و روستایی: هزینه نگهداری پایین و تولید لجن کم، EAAS را برای شهرها، روستاها و شهرک‌ها ایده‌آل کرده است.
2. تصفیه فاضلاب صنعتی با بار آلی متوسط: کارخانه‌های صنایع غذایی، لبنیات، نوشیدنی، نساجی و بسته‌بندی از این روش استفاده می‌کنند.
3. پکیج‌های تصفیه‌خانه پیش‌ساخته: در محیط‌هایی مثل کارگاه‌های عمرانی، کمپ‌ها، هتل‌ها، بیمارستان‌ها و مجتمع‌های کوچک، EAAS بهترین انتخاب است.

پارامترهای کلیدی طراحی در روش هوادهی گسترده (EAAS)

1. زمان ماند هیدرولیکی (HRT) و عمر لجن (SRT)

• • HRT معمولاً ۲۰ تا ۳۰ ساعت در نظر گرفته می‌شود تا زمان کافی برای تجزیه کامل مواد آلی فراهم شود.
  • SRT بین ۱۸ تا ۳۰ روز باعث تثبیت لجن، کاهش تولید لجن زائد و افزایش مقاومت سیستم در برابر شوک بار آلی می‌شود.

2. MLSS و نسبت بارگذاری غذایی به میکروارگانیسم (F/M)

• • MLSS در محدوده ۳۰۰۰ تا ۴۵۰۰ mg/L تنظیم می‌شود که نشان‌دهنده غلظت بالای توده‌زیستی و کارکرد پایدار سامانه است.
  • F/M بین 0.03 تا 0.06 انتخاب می‌شود تا رشد میکروبی کنترل‌شده باشد و لجن اضافی به حداقل برسد.

3. DO و مصرف انرژی در واحد هوادهی

• • غلظت اکسیژن محلول (DO) باید بین ۲ تا ۳ mg/L حفظ شود تا فرایند اکسیداسیون بیولوژیکی با راندمان بالا انجام گردد.
  • حدود ۵۰ تا ۶۵٪ انرژی کل سیستم مربوط به هوادهی است، بنابراین انتخاب تجهیزات هوادهی بهینه نقش مهمی در کاهش هزینه‌های عملیاتی دارد.

مزایای روش هوادهی گسترده (EAAS):

• راندمان بسیار بالا در حذف BOD و COD: این سیستم قادر است BOD را تا حدود ۹۰–۹۵٪ و TSS را تا ۹۰٪ کاهش دهد، که خروجی آن را برای تخلیه یا استفاده مجدد ایمن می‌سازد.
• تولید لجن کم و پایدار: به‌دلیل سن لجن بالا (SRT زیاد)، لجن اضافی بسیار کم، پایدار، کم‌بو و باکیفیت‌تر تولید می‌شود.
• بهره‌برداری ساده: کنترل سیستم عمدتاً بر اساس DO، MLSS و F/M انجام می‌شود و نیاز به اپراتور متخصص نیست؛ بنابراین برای روستاها، شهرهای کوچک و صنایع سبک بسیار مناسب است.
• پایداری عملیاتی بالا: EAAS نسبت به نوسان‌های دبی و بار آلی معمولی مقاوم است و کیفیت خروجی آن در طولانی‌مدت ثابت می‌ماند.
• مناسب برای پکیج‌های پیش‌ساخته: این روش برای پکیج‌های فلزی یا کامپوزیتی ایده‌آل است و می‌تواند بدون زیرساخت پیچیده در محل نصب شود.
• مقرون‌به‌صرفه در بلندمدت: هرچند هزینه انرژی نسبتاً بالاست، اما به‌دلیل تولید لجن کم، نگهداری ساده و عمر طولانی تجهیزات، در مجموع اقتصادی و کم‌هزینه محسوب می‌شود.

معایب روش هوادهی گسترده (EAAS):

• مصرف انرژی نسبتاً زیاد: بخش هوادهی به‌تنهایی ۵۰ تا ۷۰٪ انرژی کل تصفیه‌خانه را مصرف می‌کند و هزینه برق را افزایش می‌دهد.
• نیاز به فضای بیشتر نسبت به MBR: چون زمان ماند هیدرولیکی (HRT) در EAAS زیاد است، حجم حوض هوادهی باید بزرگ‌تر طراحی شود.
• حساسیت به شوک بار آلی: اگر بار آلی ناگهان افزایش یابد، سیستم دچار افت عملکرد می‌شود؛ بنابراین در پروژه‌های با نوسان زیاد، استفاده از Equalization Tank (EQ) ضروری است.
• راه‌اندازی اولیه طولانی‌تر: به‌دلیل رشد کند میکروارگانیسم‌ها در این روش، زمان راه‌اندازی اولیه نسبت به سیستم‌های با F/M بالا کمی بیشتر است.

مقایسه روش هوادهی گسترده EAAS با روش‌های دیگر

هزینه‌ها در سیستم هوادهی گسترده

هزینه ساخت

• تجهیزات هوادهی
• بدنه پکیج یا سازه بتنی
• زلال‌ساز
• تابلو کنترل
  برای پکیج ۱۰۰ m³/day:
  بین ۲ تا ۳ میلیارد تومان (بسته به برند تجهیزات).

هزینه بهره‌برداری

• انرژی مصرفی بلوئر (اصلی‌ترین بخش)
• تعویض ممبران دیفیوزر هر ۵–۷ سال
• هزینه آزمایشگاه (MLSS، BOD)

طول عمر تجهیزات

پکیج‌های فلزی رنگ الکترواستاتیک: ۱۵–۲۰ سال
دیفیوزرهای ممبرانی: ۵–۸ سال
بلوئر روتس یا ساید چنل: ۸–۱۲ سال

نکات کلیدی برای بهره‌برداری موفق از سیستم هوادهی گسترده (EAAS)

1. انتخاب سیستم هوادهی مناسب

• • استفاده از دیفیوزرهای حباب ریز بهترین راندمان انتقال اکسیژن (OTE) را فراهم می‌کند و مصرف انرژی را کاهش می‌دهد.
  • در مخازن با عمق بیشتر، عملکرد دیفیوزر بهتر است و هزینه‌ بهره‌برداری کاهش می‌یابد.

2. کنترل Foam و Bulking

• • افزایش DO و جلوگیری از کاهش اکسیژن مانع رشد باکتری‌های رشته‌ای می‌شود.
  • حفظ F/M در محدوده مناسب (پرهیز از Low F/M شدید) باعث تعادل زیستی و جلوگیری از کف زیاد می‌شود.
  • تنظیم صحیح RAS (۵۰–۱۰۰٪ دبی ورودی) مانع از تجمع لجن حجیم و جلوگیری از Bulking می‌گردد.

3. مدیریت و پایش لجن فعال

• • اندازه‌گیری دوره‌ای SVI (ایندکس حجمی لجن) ضروری است؛ مقادیر بالای ۱۵۰ mL/g نشان‌دهنده شروع Bulking است.
  • تنظیم SRT، افزایش DO و اصلاح RAS از مهم‌ترین اقدامات کنترلی در برابر شناوری لجن هستند.

4. پایش DO و ORP

• • DO کمتر از ۲ mg/L باعث رشد باکتری‌های رشته‌ای، تولید بو، تشکیل لجن حجیم و کاهش راندمان BOD می‌شود.
  • پایش ORP به اپراتور کمک می‌کند تا شرایط اکسیداسیونی مخزن هوادهی را همیشه پایدار نگه دارد.

خطاهای رایج در تصفیه فاضلاب به روش هوادهی گسترده EAAS

1. طراحی اشتباه Flow Peak

• • عدم لحاظ دبی پیک ورودی (Peak Factor) موجب سرریز در زلال‌ساز و کاهش کیفیت پساب خروجی می‌شود.
  • استفاده از مخزن Equalization در پروژه‌های با نوسان زیاد دبی ضروری است.

2. هوادهی ناکافی

• • هوادهی نامناسب باعث کاهش DO، افت راندمان BOD/COD، افزایش بو و شروع پدیده Bulking می‌شود.
  • گرفتگی دیفیوزرها معمولاً دلیل اصلی کاهش راندمان هوادهی است.

3. فاصله زیاد بین شستشوی دیفیوزرها

• • عدم سرویس و اسیدشویی دوره‌ای دیفیوزرهای حباب ریز موجب کاهش OTE و افزایش مصرف انرژی می‌شود.
  • توصیه می‌شود دیفیوزرها هر ۳ تا ۶ ماه بازدید و شستشو شوند.

4. SVI بالا و لجن حجیم

• • SVI بالای ۱۵۰–۲۰۰ mL/g نشانه‌ی Bulking است.
  • با افزایش DO، کاهش SRT و تنظیم RAS می‌توان فرآیند را به حالت پایدار برگرداند.

تعمیر و نگهداری پکیج تصفیه فاضلاب به روش هوادهی گسترده

الزامات بهره‌برداری و نگهداری پکیج‌های تصفیه فاضلاب بسته به نوع سیستم و نیازهای موجود متفاوت است. برای عملکرد بهینه این سیستم‌ها، رعایت دقیق دستورالعمل‌های سازنده ضروری است. معمولاً زمان بهره‌برداری این تجهیزات کمتر از ۸ ساعت در روز می‌باشد و روندهای بهره‌برداری باید مطابق با طراحی و استانداردهای تعیین‌شده انجام شود.

برای کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری، صاحبان تجهیزات باید تمام دستورالعمل‌های ارائه‌شده توسط سازنده را دنبال کنند. برنامه‌ریزی برای تعمیرات و نگهداری مورد نیاز باید با نظر مستقیم سازنده انجام شود. کنترل فرایند هوادهی گسترده شامل نظارت بر میزان اکسیژن محلول (DO) و غلظت MLSS در بخش هوادهی است.

همچنین، آزمایش شاخص حجم لجن (SVI) برای ارزیابی ته‌نشینی لجن در زلال‌ساز ضروری است. سایر نمونه‌گیری‌ها و تحلیل‌ها باید بر اساس استانداردهای مربوطه انجام شوند. از جمله اقدامات معمول در نگهداری سیستم‌های هوادهی گسترده می‌توان به بررسی موتورها، بلوئرها و پمپ‌ها، اطمینان از روغن‌کاری مناسب، و انجام بازرسی‌های دوره‌ای مطابق با توصیه‌های سازنده اشاره کرد. رعایت این موارد برای حفظ کارایی سیستم و جلوگیری از مشکلات احتمالی بسیار اهمیت دارد.

فرآیند تصفیه فاضلاب به روش هوادهی گسترده (EAAS)

سوالات متداول

۱. روش هوادهی گسترده EAAS برای چه نوع فاضلابی مناسب است؟

برای فاضلاب شهری و صنعتی با بار آلی متوسط و نوسانات کم مناسب‌ترین گزینه است.

۲. راندمان حذف BOD در روش هوادهی گسترده چقدر است؟

معمولاً بین ۹۰ تا ۹۵ درصد.

۳. آیا نیاز به اپراتور متخصص دارد؟

خیر، بهره‌برداری آن ساده است و کنترل اصلی روی DO و MLSS انجام می‌شود.

۴. آیا EAAS برای فاضلاب صنعتی با شوک بار بالا مناسب است؟

تنها در صورت نصب مخزن Equalization توصیه می‌شود.

۵. میزان دفع لجن در روش هوادهی گسترده چقدر است؟

به دلیل SRT بالا، بسیار کم است و هر ۲ تا ۴ هفته دفع انجام می‌شود.

جمع‌بندی

شرکت آرتا انرژی پایدار با بهره‌گیری از دانش فنی و تجربه تخصصی در زمینه طراحی و ساخت پکیج‌های تصفیه فاضلاب به روش هوادهی گسترده، آماده همکاری با شما کارفرمایان محترم می‌باشد. این روش به دلیل پایداری بالا، هزینه اقتصادی و کارایی مناسب، گزینه‌ای ایده‌آل برای پروژه‌های شهری و صنعتی محسوب می‌شود.

جهت دریافت مشاوره تخصصی و ثبت سفارش طراحی و خرید پکیج تصفیه فاضلاب به روش هوادهی گسترده، لطفاً از طریق بخش تماس با ما در وب‌سایت شرکت با کارشناسان ما ارتباط برقرار کنید. تیم ما متعهد به ارائه بهترین خدمات و راهکارهای متناسب با نیاز شما است.