روشهای بیولوژیکی تصفیه فاضلاب

از جمله روش‌های موثر مورد استفاده در تصفیه فاضلاب به منظور کاهش بار آلودگی، فرآیندهای تصفیه بیولوژیکی می‌باشد. در طی فرآیندهای بیولوژیکی مواد قابل تجزیه مانند هیدروکربن‌ها، چربی‌ها، قندها و... بر اساس نوع سیستم و خصوصیات شیرابه توسط عوامل بیولوژیکی نظیر باکتری‌ها، قارچ‌ها و جلبک‌ها به جرم بیولوژیکی و محصولات نهایی مانند بخار، آب، دی اکسید کربن، متان و... تبدیل می‌شوند. در فرآیندهای بیولوژیکی به طور کلی در حدود 70 درصد از مواد آلی که از طریق روش‌هایی مثل COD اندازه گیری شده‌اند به  bio solid تبدیل می‌شوند.

روش‌های بیولوژیکی تصفیه فاضلاب به دو گروه اصلی هوازی و بی‌هوازی تقسیم می‌شوند. فرآیندهای بی‌هوازی عمدتا به عنوان پیش تصفیه برای کاهش بار آلودگی از جریانات دارای غلظت بالای آلودگی استفاده می‌شوند. اما خصوصیات میکروارگانیسم‌های موثر و فرآیندهای حاکم بر تصفیه بی‌هوازی امکان به استاندارد رسانیدن کیفیت پساب را فراهم نمی‌نمایند، لذا لازم است پساب ناشی از فرآیندهای بی‌هوازی به سیستم‌های تصفیه هوازی هدایت شده تا میکروارگانیسم‌های موثر در حضور اکسیژن، غلظت آلاینده‌های قابل تجزیه بیولوژیکی را تا حد مطلوب کاهش دهند.

فرآیندهای بیولوژیکی هوازی:

یک تصفیه هوازی باید بتواند بار آلودگی ذرات زیست تخریب پذیر آلی را کاهش دهد و همچنین از نیتروژن آمونیاکی، ازت گیری کند. فرآیندهای بیولوژیکی تصفیه بر مبنای بیومس رشد یافته به صورت معلق است. مانند لاگون‌های هوادهی، راکتورهای غیر پیوسته متوالی، فرآیند لجن فعال که به طور گسترده‌ مطالعه گردیده‌اند. سیستم‌های رشد به صورت متصل (نه به صورت معلق) اخیرا مورد توجه قرار گرفته اند: راکتور بیوفیلم بستر متحرک (MBBR) و بیوفیلترها. ترکیب تکنولوژی جداسازی غشایی و بیوراکتورهای هوازی، غالبا بیوراکتور غشایی نامیده می‌شود و اخیرا بر استفاده از آن برای تصفیه فاضلاب تمرکز شده است.

لاگون هوادهی |Aerated Lagoon system

لاگون هوادهی متشکل از یک برکه با دیواره خاکی و هوادهی مصنوعی، مجهز به هواده‌های شناور است. بعد از این لاگون یک استخر ته نشینی یا برکه تثبیت اختیاری قرار دارد که به عنوان زلال ساز نهایی عمل می‌کند. جامدات بیولوژیکی تولید شده در لاگون هوادهی بوسیله استخر ته نشینی یا برکه تثبیت جداسازی می‌شوند. استخر ته‌نشینی معمولاً بتنی و مجهز به چنگک‌های مکانیکی لجن است تا برداشت لجن به صورت مداوم باشد. اگر برکه تثبیت بکار برده شود، جامدات بیولوژیکی در کف ته نشین شده و تجزیه بی هوازی روی می‌دهد. برکه بطور متناوب، معمولاً هر دو یا سه سال یکبار تخلیه و مواد جامد هضم شده دفن بهداشتی می‌شود. فرآیند لاگون هوادهی ذاتاً یک فرآیند لجن فعال بدون برگشت است که معمولاً غلظت مواد جامد بیولوژیکی آن در حدود 200 تا mg/l 500 می‌باشد. لاگون‌های هوادهی بطور وسیعی در تصفیه فاضلاب صنعتی بکار برده می‌شدند زیرا بسیار کم هزینه‌تر از لجن فعال می‌باشد. در عین حال به زمین بیشتری نیاز دارند که باید مورد توجه قرار گیرد. غالباً، فرآیند تصفیه فاضلاب صنعتی در ابتدا سیستم برکه تثبیت است و با افزایش بارگذاری، هوادهی مصنوعی به آن اضافه می‌شود تا برکه به لاگون‌های هوادهی تبدیل شوند.

فرآیند لجن فعال:

فرآیند لجن‌فعال (Activated Sludge) یک تکنیک بیولوژیک برای تصفیه‌ فاضلاب است که در سال 1900 میلادی توسط دو نفر انگلیسی تکمیل گردید. این فرآیند تصفیه‌ فاضلاب شامل زندگی میکروارگانیسم‌ها همراه ماده‌ی آلی در یک محیط غنی از اکسیژن (هوازی) است. این فرآیند مشابه فرآیند بیولوژیکی است که در لایه‌های رویی خاک رخ می‌دهد و حاوی تعداد زیادی میکروارگانیسم است، با این تفاوت که میکروارگانیسم‌ها در فرآیند لجن‌فعال در یک محیط‌زیست مایع و کنترل شده نگه داری می‌شوند. مکانیسم اصلی فرآیند لجن‌فعال توسط واکنش بیولوژیکی زیر نشان داده شده است:

انرژی + H2O+CO2 + میکروارگانیسم → میکروارگانیسم + ماده‌ی آلی

آلاینده‌ها توسط میکروارگانیسم‌هایی حذف می‌شوند که بعدا در فاضلاب ته‌نشین و خارج می‌شوند.

فرآیند حذف آلاینده‌ها شامل مراحل زیر است:

استفاده میکروارگانیسم‌ها از مواد آلی پیچیده به عنوان منبع غذایی برای تولید میکروارگانیسم‌های بیشتر که نهایتا ته‌نشین و خارج می‌شوند، گاز انیدریدکربنیک که در جو پراکنده می‌گردد، آب که به همراه پساب خارج می‌شود، و انرژی که میکروارگانیسم‌ها برای ادامه زندگی خود مصرف می‌کنند. به عبارت ساده مواد آلی موجود در فاضلاب به میکروارگانیسم تبدیل شده و پس از ته‌نشینی از فاضلاب خارج می‌شوند.

فرآیندی که توسط آن میکروارگانیسم‌ها مواد آلی پیچیده را می‌شکنند فرآیندی مرکب است. فاضلاب دارای مواد آلی در حضور اکسیژن محلول و مدت زمان کافی با میکروارگانیسم‌ها مخلوط میشود و بدین ترتیب میکروارگانیسم‌ها قادر خواهند بود که مواد آلی پیچیده را بشکنند. در ابتدا یک نوع میکروارگانیسم خاص به یک بخشی از ماده‌ی آلی دارای ساختار پیچیده حمله می‌کند و میکروارگانیسم‌های دیگر به سایر بخشهای آن. میکروارگانیسم‌ها با جذب و هضم مواد آلی از اکسیژن محلول در فاضلاب نیز استفاده می‌کنند.

تشکیل لجن‌فعال:

جمعیت بیولوژیکی میکروارگانیسم‌ها در فرآیند لجن‌فعال نقش عمده‌ای دارند. این میکروارگانیسم‌ها برای شکستن مواد آلی نیاز به آنزیم‌های ویژه‌ای دارند تا بتوانند آنها را به میکروارگانیسم‌های بیشتر، CO2 و H2O تبدیل نماید به این دلیل در سیستم تصفیه‌ی فاضلاب میکروارگانیسم‌ها قبلا باید به محیط مایع خو گیرند تا بتوانند آنزیمهای لازم را ترشح کنند. در مرحله‌ بعد لخته‌سازی انجام می شود. به این صورت که میکروارگانیسم‌ها در حوضچه‌ هوادهی به هم برخورد می‌کنند و ذرات بزرگی بنام لخته تشکیل می شود. این لخته‌ها به سهولت ته نشین خواهند شد. همچنان که اختلاط این سلول‌ها در حوضچه‌ی هوادهی ادامه می‌یابد، با مواد معلق و کلوییدی نیز برخورد و اتصال پیدا می‌کنند. این اتصال سبب بزرگ شدن لخته می شود در نتیجه ته‌نشینی بهتر رخ می‌دهد.

عمل هوادهی در راکتورهای لجن فعال با استفاده از هوادهی‌های مکانیکی یا دیفیوزری انجام می گیرد.

انواع راکتورهای لجن فعال:

راکتورهای لجن فعال بر اساس نوع رژیم هیدرولیکی به ۳ دسته تقسیم می شوند:

1. راکتورهای لجن فعال با جریان دینامیکی

2. راکتورهای لجن فعال با جریان اختلاط کامل

3. راکتورهای لجن فعال با جریان ترکیبی

در راکتورهای دارای جریان دینامیکی، فاضلاب پس از ورود به راکتور در جهت طولی هیچ اختلاطی نمی‌یابد و تنها در جهت عرضی اختلاط می‌یابد و غلظت مواد آلی در طول راکتور متفاوت است. در راکتورهای اختلاط کامل، فاضلاب پس از ورود به راکتور با تمام محتویات آن ترکیب شده و مخلوط نسبتاً همگنی بدست می‌آید، بنابراین غلظت مواد آلی در جریان خروجی از راکتور مشابه غلظت مواد آلی موجود در داخل راکتور می باشد.

اجزایسیستم:

فرآیند لجن فعال متداول شامل اجزای زیر می‌باشد:

1. حوض هوادهی

2. حوض ته نشینی (اولیه و ثانویه)

3. هوا ده

4. خط جریان لجن برگشتی

فاضلاب ورودی به تصفیه‌خانه بعد از گذراندن مراحل اولیه تصفیه، بیشتر جامدات معلق و مقداری از BOD (اکسیژن مورد نیاز بیولوژیکی) خود را از دست می‌دهد. واحدهایی که معمولاً قبل از واحد لجن فعال قرار دارند شامل دانه‌گیری و ته نشین اولیه می‌باشد. واحد ته نشینی اولیه قادر است 40%- 25 از BOD و 70%-50 از کل جامدات ورودی را حذف نماید.

بعد از گذراندن مراحل اولیه تصفیه، فاضلاب وارد حوض هوادهی لجن فعال می‌گردد. مایع مخلوط حوض هوادهی شامل مخلوطی از میکروارگانیزم‌های مختلف است. اکثر این میکروارگانیسم‌ها را باکتریهای هتروتروفیک تشکیل می‌دهد. با رساندن مواد غذایی و اکسیژن کافی به داخل حوض هوا دهی جمعیت این باکتری‌ها در مایع مخلوط غالب می‌گردد. باکتری‌ها از مواد آلی و ترکیبات مغذی موجود در فاضلاب برای رشد و تکثیر استفاده می‌کنند. بدین ترتیب غلظت مواد آلی موجود در فاضلاب کاسته شده و بر غلظت توده جرم سلولی فعال (زیست توده میکروبی) افزوده می گردد. در حقیقت آلودگی از شکل مواد غذایی آلی به شکل زیست توده میکروبی تبدیل می گردد. بعد از حوض هوادهی، فاضلاب وارد حوض ته نشینی می گردد و با ایجاد شرایط سکون مناسب توده سلولی به شکل لجن در حوض ته نشینی از پساب جدا می گردد. پساب خروجی برای تصفیه بیشتر به واحدهای بعدی انتقال می‌یابد. مقداری از لجن ته نشین شده، برای حفظ غلظت مناسب از توده میکروبی به داخل حوض هوادهی برگشت داده می‌شود و باقیمانده آن حذف می‌گردد. حذف لجن بر اساس ایجاد سن مناسب لجن در فرآیند انجام می‌گیرد.

واکنش تبدیل مواد آلی به جرم سلولی بصورت زیر می‌باشد.

COHNS + O2 + باکتری‌ها مواد مغذی CO 2 + NH 3 + C 5 H 7 O 2 N + سایرمحصولات

انواع فرآیندهای لجن فعال:

مهمترین فرآیندهای اصلاح شده لجن فعال شامل موارد زیر می باشد:

1. فرآیند لجن فعال متعارف

2. فرآیند لجن فعال از نوع هوادهی کاهشی

3. فرآیند لجن فعال از نوع هوادهی با خوراند مرحله ای

4. فرآیند لجن فعال از نوع اختلاط کامل

5. فرآیند لجن فعال از نوع هوادهی اصلاح شده

6. فرآیند لجن فعال از نوع هوادهی پر بار

7. فرآیند لجن فعال از نوع هوا دهی گسترده

8. فرآیند لجن فعال از نوع نیترات زایی تک مرحله ای

9. فرآیند لجن فعال از نوع نیترات زایی در مرحله ای مجزا

10. فرآیند لجن فعال از نوع شفت عمیق

11. فرآیند لجن فعال از نوع ناپیوسته متوالی منقطع

12. فرآیند لجن فعال از نوع تثبیت تماسی

13. فرآیند لجن فعال از نوع کراس

14. فرآیند لجن فعال از نوع هوا دهی با اکسیژن خالص

15. فرآیند لجن فعال از نوعIDEA

16. فرآیند لجن فعال از نوع ABJ-ICEAS (SBR پیشرفته با ورودی پیوسته)

17. فرآیند لجن فعال از نوع UNIFED

فرآیند راکتورهای ناپیوسته متوالی |   SBR:

تصفیه فاضلاب به روش راکتور متوالی منقطع (SBR) یک سیستم لجن فعال پر و خالی شونده برای تصفیه فاضلاب می‌باشد. در این سیستم تصفیه فاضلاب،‌ فاضلاب جهت تصفیه به یک راکتور منقطع واحد منتقل می‌گردد تا اجزای نامطلوب آن حذف گردد و سپس فاضلاب تخلیه می‌گردد. متعادل‌سازی، هوادهی و زلال‌سازی همگی می‌تواند با به کارگیری یک واحد راکتور منقطع حاصل شوند. جهت بهینه‌سازی عملکرد سیستم دو یا چند راکتور منقطع در توالی عملکردها تعبیه می‌گردد. سیستم‌های SBR به طور موفقیت‌آمیزی برای تصفیه فاضلاب‌های شهری و صنعتی به کار رفته‌اند. این روش‌ها در تصفیه فاضلاب‌های با جریان متناوب و یا جریان کم نقش منحصر به فردی دارند.

بر خلاف آنچه تصور می‌شود،‌ فرآیندهای منقطع پر و خالی نظیر SBR روشی نیست که در مقطع فعلی پیشرفت نموده باشد. بین سالهای ۱۹۱۴ الی ۱۹۲۰ سیستم‌های مختلف پر و خالی در حال کار بودند. علاقه‌مندی به سیستم‌های SBR در اواخر دهه ۱۹۵۰ و اوایل دهه ۱۹۶۰ مجدداً رونق گرفت که علت آن پیشرفت دستگاه‌ها و تکنولوژی‌های جدید بود. پیشرفت در تجهیزات هوادهی و سیستم‌های کنترل به سیستم SBR اجازه داد تا به طور موفقیت‌آمیزی با سیستم لجن فعال متعارف رقابت نماید.

سیستم تصفیه فاضلاب  SBR با سیستم لجن فعال متعارف اختلافی ندارد جز آنکه این سیستم به جای آنکه با فضا عمل نماید، با زمان عمل می‌نماید. تفاوت بین دو تکنولوژی در این است که سیستم  تصفیه فاضلاب SBR با یک کنترل توالی زمان، عملیات متعادل‌سازی، تصفیه بیولوژیکی و زلال‌سازی ثانویه را در یک حوضچه انجام می‌دهد. این مدل از راکتورها، عملاً زلال‌سازی اولیه را نیز در خود شامل می‌شوند.

در یک سیستم لجن فعال متعارف، فرآیندهای فوق هر یک بایستی در مخزنی جداگانه صورت پذیرند.

فرآیند تماس دهنده‌های بیولوژیکی چرخنده | RBC:

تماس دهنده زیستی چرخان (RBC) یک بیوراکتور رشد چسبیده است. RBC نخستین بار در سال 1960 در آلمان غربی مورد استفاده قرار گرفت. دیسک‌ها در فاضلاب غوطه‌ور شده و با سرعت 2 تا 6 دور بر دقیقه چرخش می‌کنند.

چرخش صفحه به صورت متناوب بیوفیلم را با مواد آلی فاضلاب و سپس با اتمسفر برای جذب اکسیژن تماس می دهد. اکسیژن را با استفاده از هواپخشانها نیز می‌توان تامین کرد.

رآکتور بیولوژیکی چرخان یک فرآیند بیوفیلمی  در تصفیه فاضلاب است که درآن مجموعه ای از دیسک‌های پلیمری بر روی یک محور با استفاده از یک موتور الکتریکی با دور پایین , دیسک‌ها را بصورت متناوب در هوا و فاضلاب به چرخش در می آورد و بدینوسیله هوادهی لازم انجام می گردد.

فرایندRBC  بدون برگشت لجن,  بهره برداری می شود , زیرا غشای تشکیل شده به طور مداوم در حال رشد است. عدم نیاز به برگشت , بهره‌برداری آسان تری را میسر می‌کند. استفاده از اجزا و مؤلفه‌های راهبری ساده, مصرف انرژی را تا حد ممکن پایین می آورد و نیاز به تعمیر و نگهداری را کاهش می‌دهد

فرآیند راکتورهای بیولوژیکی غشایی | MBR:

امروزه یکی از روش‌های پیشرفته تصفیه فاضلاب روش غشایی (MBR) است که در این روش جداسازی میکروب‌ها توسط غشا انجام می‌شود. با نصب این غشاها در درون رآکتور بیولوژیکی دیگر نیازی به بخشهای ته نشینی و فیلتراسیون نیست و همین غشاها وظیفه جداسازی فاضلاب تصفیه شده از لجن را انجام می‌دهند. استفاده از غشا باعث می شود در فضای کم، تصفیه فاضلاب با راندمان بالا انجام شود به طوری که کیفیت فاضلاب تصفیه شده از استانداردهای فاضلاب برای تخلیه  به آب‌های سطحی نیز  بهتر است.

در تصفیه فاضلاب، ممبرین بیورآکتور (MBR) فن‌آوری جدیدی محسوب می‌شود که ترکیبی از تصفیه‌ به‌روش لجن فعال سنتی و فن‌آوری نوین جداسازی توسط ممبرین می‌باشد. به‌علت خاصیت جداسازی قوی ممبرین، لجن فعال و مواد آلی با مولکول‌های بزرگ می‌توانند در مخزن MBR جمع‌آوری شوند و آب تمیز هم می‌تواند با عبور کردن از میان ممبرین تصفیه گردد. فرآیندهای مربوط به سیستم MBR ، بیورآکتور و فیلتراسیون آب می‌توانند به‌صورت هم‌زمان انجام شوند. مخزن برای لجن رسوب شده لازم نمی‌باشد. در این روش، غلظت لجن بسیار بیش‌تر از روش سنتی است. زمان اقامت فاضلاب در مخزن (HRT) و زمان اقامت لجن در مخزن (SRT) می‌تواند به‌صورت جداگانه کنترل شود. در روش MBR نه‌تنها فاضلاب معمولی بلکه بسیاری از فاضلاب‌های آلوده شده با مقادیر بسیار زیاد مواد آلی نیز می‌توانند تصفیه گردند. با استفاده از فن‌آوری MBR می‌توان به‌آسانی بسیاری از فاضلابها را تصفیه نمود.

به‌ علت خاصیت جداسازی ممبرین، عملکرد بیورآکتور توسط MBR ارتقاء زیادی پیدا کرده است. این روش در مقایسه با روش سنتی تصفیه فاضلاب، دارای مزیت‌هایی می‌باشد، مانند مؤثرتر واقع شدن عملکرد بیورآکتور، مقاومت خوب در برابر فشار و ضربه‌ی ناشی از فاضلاب خروجی، کیفیت بالای آب خروجی، اندازه‌ی کوچک تأسیسات مربوط به تصفیه فاضلاب، طول عمر زیاد لجن و نیز این‌که سیستم MBR می‌تواند توسط PLC به‌طور خودکار کنترل شود. به‌عبارت دیگر، به‌علت خاصیت جداسازی مربوط به ممبرین، آب خروجی دارای کیفیت خوبی بوده، آن‌چنان‌که می‌تواند بدون بروز هرگونه مشکلی، مورد استفاده مجدد قرار گیرد.

فرآیند تصفیه فاضلاب  MBR یک سیستم تصفیه فاضلاب یکپارچه است که از ترکیب فرآیند تصفیه بیولوژیکی (لجن فعال) با یک سیستم ممبرانی مستغرق تشکیل شده است. این فرآیند با ادغام واحدهای ته نشینی (زلال سازی)، هوادهی و فیلتراسیون در یک راکتور، جایگزین فرآیندهای تصفیه  فاضلاب متعارف (لجن فعال متعارف) شده و یک سیستم ساده و موثر را تشکیل می‌دهد که هزینه‌های سرمایه گذاری اولیه وهزینه‌های بهره‌برداری سیستم را کاهش می‌دهد. در این فرآیند با جایگزینی واحد ته نشینی ثقلی با سیستم جدا کننده ممبرانی، منافع زیادی از قبیل پایداری در بهره برداری، کاهش تولید لجن مازاد و کیفیت بسیار بالاتر پساب خروجی بدست می‌آید بنابراین این سیستم، فرآیند مناسبی است که می تواند در محدوده وسیعی برای سیستم‌های استفاده مجدد از پساب تصفیه شده در تصفیه فاضلاب‌های شهری و صنعتی بکارگرفته شود.

فرآیند راکتورهای بایو فیلم با بستر متحرک | MBBR:

در سیستم MBBR  از آکنه‌هایی (Packing) استفاده می‌شود که در مخزن هوادهی شناور می‌باشند. بیوفیلم یا لایه میکروبی، بر روی آکنه‌های غوطه ور رشد کرده و به این ترتیب توده بیولوژیکی شناور در محیط فاضلاب که نقش تجزیه کننده مواد آلی را به عهده دارند را افزایش می‌دهند. این روش جهت حذف BOD، COD و نیتروژن بسیار مطلوب است.

فرآیند تصفیه به روش لجن فعال با رشد چسبیده با بستر‌های ثابت |  IFAS:

این روش ترکیبی از دو فرآیند لجن فعال و فرآیند  MBBR است. به همین دلیل توأماً دارای مزایای روشهای بستر ثابت و لجن فعال می‌باشد.

با ترکیب لجن فعال با قابلیت انعطاف پذیری بسیار زیاد و بستر ثابت با مقاومت بالا در مقابل شوک بار آلی و بیولوژیکی می توان راندمان بسیار بالایی را برای این سیستم فراهم آورد.

در سیستم‌های IFAS زیست توده‌های معلق و متصل به صورت موثری همزمان بکار گرفته شده اند. سیستمهای IFAS مزایای گسترده‌تری را نسبت به فرآیندهای متداول لجن فعال(سیستم‌های دارای رشد معلق) دارا هستند. این سیستم‌ها نسبت به شوک بارگذاری آلی و هیدرولیکی مقاومت بیشتری را دارا هستند. از طرف دیگر فرآیندهای لجن فعال انعطاف پذیری بالاتری دارند و قدرت تصفیه بیشتری را دارا می‌باشند. تعبیه مدیاهای رشد چسبیده در درون حوضچه هوادهی لجن فعال در برگیرنده هر دوی این مزایا می‌باشد. با قرار گرفتن مدیا در داخل حوضچه هوادهی لجن فعال زیست توده بیشتری تشکیل می‌گردد بدون آنکه سبب افزایش بارگذاری جامدات به حوضچه ته نشینی گردد. این سیستم‌ها سبب افزایش قدرت بارگذاری به واحدهای لجن فعال شده بدون آنکه کوچکترین تغییری در حجم حوضچه ایجاد کنند. در واقع در این سیستم‌ها زیست توده متصل به مدیا سبب افزایش عملکرد تصفیه فاضلاب می‌گردد. از طرفی با افزایش زیست توده مقاومت فرآیند در برابر شوکهای بارگذاری آلی و هیدرولیکی افزایش می‌یابد.

فرآیندهای بیولوژیکی بی هوازی:

تصفیه بی هوازی مجموعه روشهایی است که در آن میکروارگانیزم‌ها در غیاب اکسیژن فعالیت می‌کنند. در حین تصفیه مواد آلی طی چند مرحله به بیوگازی که قسمت عمده آن متان و گاز کربونیک است تبدیل شده و همزمان در محیط تصفیه مقادیر کمی توده بیولوژیکی که در حقیقت باکتری‌های جدید هستند به وجود آمد.

فرآیند لایه لجن بی هوازی با جریان رو به بالا | UASB:

در چند سال اخیر به دلیل افزایش هزینه‌های تصفیه هوازی، افزایش اطلاعات درباره مکانیسم تصفیه بی هوازی، پیشرفت در سیستم‌های راکتور و تولید لجن کمتر، به کارگیری سیستم‌های بی هوازی در تصفیه فاضلابهای صنعتی بیشتر شده است.

علاوه‌بر این، سیستم‌های بی هوازی برای انجام مرحله پیش تصفیه فاضلاب به منظور تخلیه آن در تصفیه‌خانه‌های شهری یا صیقل دادن سیستم هوازی به طور قابل ملاحظه ای مفیدند.

UASB با سیستم تصفیه بی هوازی رو به بالا از بستر لجن، تکنولوژی خاصی در تصفیه فاضلاب سرعت بالا محسوب می شود که از بستر لجن گرانوله بی هوازی در یک راکتور آغاز می شود.‌هاضم UASB یکی از مؤثرترین و اقتصادی ترین روش‌های هضم بی هوازی فاضلاب است.

این سیستم علاوه بر دارا بودن همه مزایای سایر سیستم‌های بی هوازی مانند تولید لجن کمتر، مصرف انرژی کم، تولید بیوگاز و غیره مزایای دیگری از قبیل حجم کم راکتور به علت متراکم بودن راه اندازی آسان ، هزینه بسیار کم در طول نگه داری بلند مدت، بیصدا بودن و کارکرد اصولی و رضایت بخش را نیز داراست.

فرآیند فیلترهای بی هوازی :

فیلترهای بی هوازی با جریان رو به بالا | UAFB:

مخزن پیش تصفیه UAFB  جهت کاهش بار آلی پساب در شرایط بی هوازی به کار می‌رود. راکتورهای پیش تصفیه  UAFB دارای فرآیند هضم چند مرحله‌ای و با اختلاط کامل در رشد معلق بوده که از نوع فرآیند دوگانه بی هوازی تماسی و لجنی لایه‌ای با جریان رو به بالا می‌باشد . در سیستم پیش تصفیه  UAFB  عمل تجزیه مواد آلی و غیر آلی بدون حضور اکسیژن بوسیله باکتری‌های بی هوازی انجام می‌گیرد و در آن از هیچگونه انرژی خارجی استفاده نمی‌شود. از دیگر خصوصیات مهم سیستم‌های پیش تصفیه UAFB، تولید لجن اندک است که با توجه به مشکلات مربوط به تصفیه و دفع لجن، امتیاز بسیار مثبتی نسبت به دیگر روش‌هاست. در راکتور پیش تصفیه  UAFB، آکنه‌هایی از جنس پلاستیک یا P.V.C برای رشد و تکثیر میکروارگانیسم‌ها که معمولاً بسیار سریع  می‌باشد به وجود می‌آورند. میزان کاهش BOD  و COD در این سیستم‌ها ( ۸۰ الی ۹۵ درصد ) می‌باشد.

فیلتر بی هوازی با جریان رو به بالا عبارت است از ستونی که از آکنه‌های جامد پر شده و به منظور تصفیه ترکیبات آلی فاضلاب به کار می‌رود. به طوریکه فاضلاب از پایین به بالا جریان می‌یابد و با آکنه‌هایی که باکتری‌های بی هوازی روی آن رشد کرده و نگه داشته می‌شوند، تماس پیدا می‌کند. از آنجایی که اغلب باکتری‌های بی هوازی بر روی سطح آکنه‌ها تثبیت شده‌اند، دستیابی به زمان ماند میکروبی 100 روز نیز ممکن است.

فیلترهای بی هوازی با جریان رو به پایین:

راکتور بستر ثابت با جریان رو به پایین برای فاضلاب‌هایی با میزان بالایی از جامدات معلق، ممکن است از لحاظ بهره برداری به روش جریان رو به بالا ترجیح داده شود. در این راکتور برای حل شدن مشکل پر شدن فضای داخلی آکنه‌ها، جهت جریان رو به پایین انتخاب می‌شود. بدین ترتیب مواد معلق حاصل از رشد باکتری‌ها همراه با جریان خروجی از راکتور خارج می شوند و تشکیل جامدات معلق غیر قابل هضم را می‌دهند.

در ضمن احتیاجی به تعبیه یک سیستم توزیع کننده خوراک به طور پیچیده نمی‌باشد. چرا که فاضلاب وارد شده از قسمت فوقانی راکتور سریعا توسط بیوگاز تولیدی در درون راکتور پخش می‌شود. نکته مهم در این نوع راکتور تشکیل و تثبیت لایه بیومس فعال بر روی سطح آکنه‌ها می‌باشد. برای جلوگیری از تجمع مواد معلق غیر فعال، طراحی و ساخت آکنه‌ها بایستی به طور صحیح انجام شود. عموما در راکتور با جریان رو به پایین بستر به شکل منظم است که معمولا به صورت کانال‌هایی به قطر تقریبی cm4 می‌باشد.