لجن فعال با مدیای ثابت (IFAS):
سيستم هاي (Integrated Fixed-Film Activated Sludge) IFASمزاياي گسترده تري را نسبت به فرآيندهاي متداول لجن فعال ( سيستم هاي هوادهي گسترده ) دارا هستند. اين سيستم ها نسبت به شوک بارگذاري آلي و هيدروليکي مقاومت بيشتري را دارا مي-باشند. از طرف ديگر روش IFAS انعطاف‌پذيري بالاتري نسبت به ساير روش¬هاي تصفيه فاضلاب دارا بوده و کيفيت پساب خروجي در حد استاندارد محيط زيست مي¬باشد.
اساس کار اين روش تعبيه مدياهاي رشد چسبيده در درون حوضچه هوادهي لجن فعال مي باشد. با قرار گرفتن مديا در داخل حوضچه هوادهي لجن فعال محيط زيست بيشتري براي ميکروارگانيزم ها تشکيل مي‌گردد (بدون آنکه سبب افزايش بارگذاري جامدات به حوضچه ته‌نشيني بگردد). اين سيستم‌ها سبب افزايش قدرت بارگذاري به واحدهاي لجن فعال شده بدون آنکه کوچکترين تغييري در حجم حوضچه ايجاد کنند. در واقع در اين سيستم‌ها زيست توده متصل به مديا سبب افزايش عملکرد تصفيه فاضلاب مي‌گردد. از طرفي با افزايش زيست توده مقاومت فرآيند در برابر شوک هاي بارگذاري آلي و هيدروليکي افزايش مي‌يابد. و همچنين فضاي لازم براي تصفيه فرآيند کاهش مي‌يابد. اجزاي اصلي سيستم IFAS شامل دو بخش است: توده زیستی معلق توسط فرآيند لجن فعال تأمين مي گردد که از حوض ته نشيني ثانويه به حوض هوادهي برگشت داده مي‌شود، و رشد چسبيده بر روي بستر قرار گرفته در حوض هوادهي تشکيل مي‌شود.
افزودن زيست توده با رشد چسبيده در حوض هوادهی به منظور نیل به اهداف زير ميی باشد :
افزايش زيست توده فعال در حوض هوادهي
افزايش زمان ماند سلولي (سن لجن)
افزايش بازده تصفيه و بارگذاري آلي به سيستم تصفيه
زيست توده‌هاي موجود بر روي بستر مي‌توانند سن لجن بيشتري را نسبت به زيست توده‌هاي معلق داشته باشند که اين فرآیند منجر به توليد حجم لجن کمتري مي‌گردد و خصوصيات ته‌نشين جامدات معلق در سيستم IFAS به نحو مطلوبي بهبود مي‌يابد.
در تصفیه خانه فاضلاب ، سرعت رشد باکتریهای نیترات زا، که آمونیاک را به نیتریت ودر نهایت به نیترات تبدیل می کنند ، بسیار کمتر از باکتریهایی است که در تبدیل مواد آلی کربنه (BOD) فعالیت دارند. در نتیجه ، زمان ماند سلولی مورد نیاز (SRT) برای نیترات زایی در فرایندهای متداول لجن فعال بسیار بیشتر از زمان ماند سلولی است که برای حذف مواد آلی کربنه اختصاص داده می شود. در حالیکه حذف نیتروژن نیز از اهداف تصفیه باشد ایجاد نواحی آنوکسیک برای تبدیل نیترات به گاز ازت لازم می باشد. بنابراین به منظور رسیدن به یک نیترات زائی و در نهایت نیترات زدایی مورد قبول، زمان ماند سلولی باید به حد کفایت بالا باشد.
در ارتقاء کیفی سیستم های تصفیه هوازی فاضلاب (دیفیوزر هوادهی)به منظور حذف نیتروژن ، زمان ماند سلولی را باید تا بالاترین حد ممکن افزایش داد. در تصفیه خانه های متداول لجن فعال به منظور افزایش زیست توده در داخل واحد، نیاز است تا یک واحد جدید با ظرفیت مناسب در کنار واحد موجود ساخته شود تا زمان ماند سلولی یا به تعبیری ظرفیت نگهداری زیست توده در داخل راکتور هوادهی افزایش بیابد. از طرف دیگر در این حالت نیاز است تا ابعاد ته نشینی افزایش داده شود تا نرخ بارگذاری جامدات به واحد سطح حوض ته نشینی کاهش بیابد.
گزینه دیگری که معمولاً در ارتقاء کیفی سیستم های تصفیه فاضلاب بکار گرفته می شود فرایند IFAS است که یک فرایند هیبرید با رشد تلفیقی معلق وچسبیده می باشد. در این حالت در داخل راکتورهای هوازی مدیا جهت افزایش سطح تماس ودر نتیجه غلظت زیست توده به ناحیه هوازی افزوده می شود. زیست توده چسبیده (بیوفیلم) بدون آنکه غلظت جامدات معلق را در پساب خروجی افزایش دهد، غلظت زیست توده در داخل راکتور را افزایش چشمگیری می دهد. بیوفیلم تشکیل شده بر روی مدیا مجموعه ای از میکروارگانیسم های مختلف است که درکنار یکدیگر فعالیت می کنند. در واقع بیوفیلم یک اکوسیستم است که در آن باکتری ها ، تک یاخته ها و نماتدها در کنار یکدیگر هر کدام قسمتی از پروسه تصفیه فاضلاب را انجام می دهند.
در فرایندIFAS از تلفیق رشد چسبیده و معلق میکروبی به صورت همزمان استفاده می گردد. سیستم های IFAS مزایای گسترده تری را نسبت به فرایندهای متداول لجن فعال ( سیستم های دارای رشد معلق) دارا هستند. این سیستمها علاوه بر مقاومت بالا در برابر شوک های بارگذاری آلی وهیدرولیکی انعطاف پذیری و قدرت بیشتری را دارا می باشند. مزایای ذکر شده در فوق با تعبیه مدیاهای مناسب در درون حوضچه هوادهی لجن فعال حاصل می گردد. با قرار گرفتن مدیا در داخل حوضچه هوادهی لجن فعال زیست توده بیشتری تشکیل می گردد. (بدون آنکه سبب افزایش بارگذاری جامدات به حوضچه ته نشینی گردد). در این حالت بدون نیاز به افزایش بخش سازه ای وتنها با افزایش مدیا وتغییر میزان هوادهی میزان بارگذاری آلی وهیدرولیکی به واحدهای لجن فعال افزایش می یابد. در واقع در این سیستمها زیست توده متصل به مدیا سبب افزایش راندمان عملکرد تصفیه فاضلاب می گردد. از طرفی با افزایش زیست توده مقاومت فرایند در برابر شوکهای بارگذاری آلی و هیدرولیکی افزایش می یابد.
فرایند IFAS ازدو بخش عمده زیست توده معلق وچسبیده تشکیل شده است. زیست توده معلق با برگشت لجن از حوض ته نشینی ثانویه به حوض هوادهی، وزیست توده چسبیده بر رشد میکروارگانيسم ها بر روی مدیا تشکیل می شوند.
اهداف مورد نظر در افزایش زیست توده چسبیده به محیط رشد معلق لجن فعال عبارتند از :
افزایش زیست توده فعال در حوض هوادهی
افزایش زمان ماند سلولی (سن لجن)
افزایش بازده وبار گذاری آلی به سیستم تصفیه
وقتیکه هدف از تلفیق دو رشد معلق ورشد چسبیده (IFAS) ، افزایش ظرفیت بارگذاری آلی (BOD) باشد، زیست توده چسبیده به مدیا بدون افزایش میزان جامدات معلق مایع مخلوط در پساب خروجی از حوض هوادهی ، رشدبیشتری می یابد. این حالت سبب می گردد تا بدون اینکه تغییری در نسبت غذا به میکروارگانیزم (F:M ) ایجاد شود، نرخ بارگذاری آلی به حوض هوادهی افزایش بیابد.
زیست توده های چسبیده نسبت به زیست توده های معلق، زمان ماند سلولی بالاتری را دارا می باشند. این امر سبب می گردد تا حجم لجن تولیدی به واسطه پدیده هایی مانند خود خوری سلولی کاهش بیابد.
یکی دیگر از مزایای مهم فرایند IFAS بهبود ته نشینی لخته های زیستی تشکیل شده می باشند. در این حالت میزان SVI یا شاخص حجمی لجن به نحو قابل توجهی کاهش می یابد.
جریان هوای ورودی به حوض هوادهی براساس اکسیژن مورد نیازبرای اکسایش موادآلی ورودی به حوض هوادهی محاسبه می گردد. افزایش نرخ بارگذاری در فرایند مستلزم افزودن اکسیژن بیشتری می باشد زیرا زمان ماند سلولی در این واحد ها بیشتر بوده و در نتیجه پدیده های مصرف کننده اکسیژنی مانند نیترات زایی ویا فرایند IFAS خود خوری سلولی ممکن است ایجاد گردند.
انواع سیستمهای IFAS
براساس مدیای بکار گرفته شده در فرایند IFAS سیستم های IFAS به دو دسته کلی تقسیم بندی شدند:
سیستم های IFAS با مدیای ثابت: در این حالت مدیای تعبیه شده در داخل حوض هوادهی به صورت ثابت می باشد. بصورت معمول این نوع مدیا ها را بواسطه آنکه وزن مخصوص آنها کمتر از آب است در داخل یک قاب فلزی قرار داده وآنرا در نهایت ازطریق اتصالات مربوطه در درون واحد ثابت می کنند.مهمترین عیب این واحدها گرفتگی می باشد که راهبران را ملزم می کند در فواصل زمانی مناسب مدیا را مورد شستشوی معکوس قرار دهند. از طرف دیگر سطح ویژه این نوع مدیاها معمولاً کمتر از مدیای غوطه ور می باشد.
سیستم های IFAS با مدیای غوطه ور: در این حالت مدیای قرار داده شده در واحد هوادهی به صورت معلق وغوطه ور می باشد. عمل شناور سازی مدیا از طریق میکسر یا هواده های عمقی تامین می گردد. در این واحدها گرفتگی وجود ندارد ومعمولاً مدیای غوطه ور سطح ویژه بیشتری را نسبت به مدیای ثابت دارا می باشند.
فرآیند IFAS نوعی فرآیند لجن فعال است که در آن علاوه بر رشد معلق، باکتریها میتوانند با چسبیدن بر روی یک سطح (مدیا) رشد چسبیده نیز داشته باشند. به همین دلیل به فرآیند IFAS فرآیند دوگانه نیز گفته می شود چراکه در این سیستم هم رشد معلق و هم رشد چسبیده صورت می پذیرد.مدیاها معمولاً از قطعات اسفنجی یا مواد پلاستیکی ساخته می شوند که دارای چگالی نزدیک به آب هستند که به آنها (مدیا) یا (حامل بیوفیلم ) یا (آکنه) گفته می شود.چگالی آنها در محدوده 0/95 تا0/98 گرم بر سانتیمترمکعب بوده بطوریکه به راحتی امکان غوطه ور شدن در فاضلاب را دارند. این سیستم ها دارای مزایای گسترده تری نسبت به رشد معلق هستند. این سیستم ها در برابر شوک بارگذاری آلی و هیدرولیکی مقاومت بیشتری را از خود نشان می‌دهند. همچنین در این سیستم، زیست توده معلق از مخزن ته نشيني ثانويه به مخزن هوادهي برگشت داده مي شود.
