تصفیه لجن فاضلاب فرایندهای مورد استفاده برای مدیریت و دفع لجن فاضلاب تولید شده در طی تصفیه فاضلاب را توصیف می کند.لجن عمدتا آبی است که مقادیر کمتری از مواد جامد از فاضلاب مایع برداشته می شود.لجن اولیه شامل مواد جامد قابل حل در طی تصفیه اولیه در صاف کننده های اولیه است.لجن ثانویه جدا شده در صاف کننده های ثانویه شامل لجن فاضلاب تصفیه شده از بیوراکتورهای تصفیه ثانویه است.

تصفیه لجن بر کاهش وزن و حجم لجن برای کاهش هزینه های دفع و کاهش خطرات احتمالی سلامتی گزینه های دفع متمرکز است.حذف آب از لجن فاضلاب وسیله اصلی کاهش وزن و حجم است .تخریب پاتوژن اغلب از طریق گرم شدن در طی تصفیه گرمازدگی ، کمپوست یا سوزاندن انجام می شود.انتخاب روش تصفیه لجن به حجم لجن تولید شده و مقایسه هزینه های تصفیه مورد نیاز گزینه های دفع موجود بستگی دارد.محدود بودن زمین ممکن است تصفیه هوازی و آبگیری مکانیکی وخشک کردنو کمپوست کردن از روش های حذف آب در لجن است.

انرژی ممکن است از طریق تولید گاز متان در حین تصفیه بی هوازی یا از طریق سوزاندن لجن خشک از لجن بازیابی شود.بازده انرژی برای تبخیر محتوای آب لجن یا تأمین انرژی دمنده ها ، پمپ ها یا سانتریفیوژ مورد نیاز برای آبگیری اغلب ناکافی است.مواد اولیه درشت و لجن ثانویه فاضلاب ممکن است شامل مواد شیمیایی سمی باشد.مواد سمی با جذب روی ذرات جامد موجود در لجن صاف کننده از فاضلاب مایع برداشته می شوند.کاهش حجم لجن ممکن است باعث افزایش غلظت برخی از این مواد شیمیایی سمی در لجن شود.

غلیظ کننده لجن فاضلاب

غلیظ شدن اغلب اولین مرحله در فرآیند تصفیه لجن است.لجن از صاف کننده های اولیه یا ثانویه ممکن است هم زده شود.دانه های بزرگتر و با سرعت بیشتری در حال ته نشینی تشکیل شود.لجن اولیه ممکن است تا حدود ۸ یا ۱۰ درصد جامد غلیظ شود.در حالی که لجن ثانویه ممکن است به حدود ۴ درصد جامد غلیظ شود.غلیظ کننده ها اغلب با افزودن مکانیزم همزنی به صاف کننده شباهت دارند.لجن غلیظ با مواد جامد کمتر از ده درصد ممکن است تصفیه اضافی لجن را دریافت کند.درحالیکه سر ریز غلیظ کننده مایع به فرآیند تصفیه فاضلاب باز میگردد.

آبگیری

شماتیک فشار فیلتر تسمه به لجن فاضلاب آبگیری.فیلترات ابتدا با نیروی جاذبه و سپس با فشار دادن پارچه از طریق غلطک استخراج میشود.محتوای آب لجن توسط سانتریفیوژ ، فیلتراسیون و یا تبخیر کاهش یابد تا هزینه حمل و نقل دفع شود ، یا برای بهبود مناسب برای کمپوست.سانتریفیوژ ممکن است یک مرحله اولیه برای کاهش حجم لجن برای فیلتراسیون یا تبخیر بعدی باشد.فیلتراسیون از طریق زیر آب در بستر خشک کننده شن و یا به عنوان یک فرایند مکانیکی جداگانه در یک فیلتر فیلتر تسمه رخ دهد.فیلتر و سانترات معمولاً به فرآیند تصفیه فاضلاب باز می گردند.پس از آبگیری می توان به عنوان یک ماده جامد حاوی ۵۰ تا ۷۵ درصد آب استفاده کرد.لجن های آبگیری شده با رطوبت بیشتر معمولاً به صورت مایعات اداره می شوند.

فناوری های تصفیه لجن

فناوری های تصفیه لجن که برای غلیظ سازی یا آبگیری لجن استفاده می شود دارای دو محصول است : لجن غلیظ شده یا آبگیری شده و کسری مایع که مایعات تصفیه لجن نامیده می شود.جریان های آبگیری لجن ، سانترات ، فیلتراسیون یا موارد مشابه.این مایع به دلیل دارا بودن نیتروژن و فسفر زیاد ، به تصفیه بیشتری نیاز دارد.به خصوص اگر لجن به صورت بی هوازی تصفیه شده باشد.تصفیه می تواند در خود تصفیه خانه فاضلاب یا به صورت یک فرآیند جداگانه انجام شود.

بازیابی فسفر

یک روش برای تصفیه جریان های آبگیری لجن استفاده از فرایندی است که برای بازیابی فسفر نیز استفاده می شود.یکی دیگر از مزایای بهره برداران تصفیه خانه فاضلاب در تصفیه جریان های آبگیری لجن برای بازیافت فسفر است.بازیابی فسفر باعث کاهش تشکیل انسداد استروویت در لوله ها ، پمپ ها و شیرآلات می شود.انسدادی می تواندبرای گیاهان حذف بیولوژیکی مواد مغذی که محتوای فسفر در لجن فاضلاب افزایش می یابد ، باشد.

به عنوان مثال یک شرکت کانادایی در حال بازاریابی فرآیندی مبتنی بر بارش شیمیایی کنترل شده فسفر در یک راکتور بستر سیال است.استروویت را به صورت گلوله های بلوری از جریان های آبگیری لجن بازیابی می کند.محصول بلوری حاصل از آن به عنوان کود به بخش های کشاورزی ، چمن و گیاهان زینتی فروخته می شود.

تصفیه

بسیاری از لجن ها با استفاده از انواع تکنیک های تصفیه تحت تصفیه قرار می گیرند.هدف از این کار کاهش مقدار مواد آلی و تعداد میکروارگانیسم های بیماریزا موجود در جامدات است.متداول ترین گزینه های تصفیه شامل تصفیه بی هوازی ، تصفیه هوازی و کمپوست است.تصفیه لجن با کاهش تقریباً ۵۰ درصدی مقدار لجن و تأمین بیوگاز به عنوان یک منبع انرژی با ارزش می باشد.تصفیه لجن مزایای قابل توجهی در هزینه ها ایجاد می کند.

تصفیه بی هوازی

تصفیه بی هوازی یک فرآیند باکتریایی است که در غیاب اکسیژن انجام می شود.این فرآیند می تواند تصفیه گرمادوست باشد،که در آن لجن در مخازن با دمای ۵۵ درجه سانتیگراد تخمیر می شود.اگرچه زمان نگهداری کوتاهتر (و در نتیجه مخازن کوچکتر) امکان پذیر است.تصفیه گرما دوست از نظر مصرف انرژی برای گرم کردن لجن گران تر است.تصفیه بی هوازی مزوفیل (MAD) نیز یک روش معمول برای تصفیه لجن تولید شده در تصفیه خانه فاضلاب است.

لجن به مخازن بزرگ خورانده می شود و حداقل ۱۲ روز در آن نگه داشته می شود .تا فرآیند تصفیه بتواند چهار مرحله لازم برای تصفیه لجن را انجام دهد.اینها هیدرولیز ، اسیدوژنز ، استئوژنز و متانوژنز هستند.در این فرآیند پروتئین ها و قندهای پیچیده تجزیه می شوند.ترکیبات ساده تری مانند آب ، دی اکسید کربن و متان تشکیل می شوند.تصفیه بی هوازی بیوگاز با نسبت بالایی از متان ایجاد می کند .هم برای گرم کردن مخزن و هم برای کارکردن موتورها یا میکروتوربین ها برای سایر فرایندهای محل مورد استفاده قرار گیرد.

تولید متان یک مزیت اصلی فرآیند بی هوازی است.عیب اصلی آن زمان طولانی مورد نیاز برای فرآیند (تا ۳۰ روز) و هزینه بالای سرمایه است.بسیاری از سایتهای بزرگتر با استفاده از آب خنک کننده ژنراتورها از بیوگاز برای گرما و انرژی ترکیبی استفاده می کنند.در این مخازن دمای گیاه تصفیه را در۳۵ درجه سانتیگراد حفظ کنند.از این طریق می توان انرژی کافی تولید کرد تا بیش از نیاز ماشین آلات برق تولید کند.تاسیسات تصفیه لجن با استفاده از گرمای تولید شده در حین فرآیند سوزاندن لجن قادر به تأمین برق برای کار خود و حتی شبکه برق عمومی  است.

تصفیه هوازی

تصفیه لجن فاضلاب به روش تصفیه هوازی یک فرآیند باکتریایی است که در حضور اکسیژن شبیه به ادامه روند لجن فعال رخ می دهد.در شرایط هوازی ، باکتری ها به سرعت مواد آلی را مصرف می کنند و آن را به دی اکسید کربن تبدیل می کنند.با کمبود مواد آلی ، باکتری ها می میرند و توسط سایر باکتری ها به عنوان غذا استفاده می شوند.این مرحله از فرآیند به عنوان تنفس درون زا شناخته می شود. کاهش جامدات در این مرحله اتفاق می افتد.

از آنجا که تصفیه هوازی خیلی سریعتر از تصفیه بی هوازی اتفاق می افتد ، هزینه های اصلی تصفیه هوازی کمتر است.هزینه های عملیاتی به دلیل انرژی مورد استفاده توسط دمنده ها ، پمپ ها و موتورهای مورد نیاز برای افزودن اکسیژن به فرآیند ، برای تصفیه هوازی بسیار بیشتر است.پیشرفت های اخیر فن آوری شامل سیستم های فیلتر هوادهی غیر الکتریکی است .در این سیستم های جدید به جای ماشین آلات الکتریکی ، از جریان هوای طبیعی برای هوادهی استفاده می کنند.

تصفیه هوازی می تواند با استفاده از سیستم های پخش کننده یا هواکش های جت برای اکسید کردن لجن حاصل شود.پخش کننده های حباب ریز معمولاً روش انتشار با صرفه تر و مقرون به صرفه هستند.متصل شدن به دلیل ته نشینی رسوبات در سوراخ های هوای کوچکتر ، معمولاً یک مشکل است.پخش کننده های حباب درشت بیشتر در مخازن لجن فعال یا در مراحل لخته سازی استفاده می شوند.

کمپوست کردن

کمپوست کردن فرآیند هوازی اختلاط لجن فاضلاب با محصولات جانبی زراعی کربن مانند خاک اره ، کاه یا خرده چوب است.در حضور اکسیژن ، باکتری های تصفیه کننده لجن فاضلاب و مواد گیاهی گرما تولید می کنند.کمپوست کردن برای از بین بردن میکروارگانیسم ها و انگل های بیماری زا استفاده می شود

مواد جامد لجن ریز مانند :

مواد سفت مانند لپه ذرت ، پوسته های آجیل ، زباله های خرد شده هرس درختان یا پوست آن ها می باشد.کارخانه های تولید الوار یا کاغذ ، لجن را برای تهویه بهتر از برگهای نرمتر و برش های چمن جدا می کنند.برای تأمین ساختاری که مواد کوچک و نرم گیاهان منبع اصلی کربن هستند .ممکن است از مواد حجیم سبک ، بیولوژیکی بی اثر مانند لاستیک های خرد شده استفاده شود.توزیع یکنواخت دمای کشنده عوامل بیماری زابا قرار دادن یک پتو عایق از لجن کمپوست شده قبلی بر روی شمع های کمپوست هوادهی کمک کند.

مقدار رطوبت اولیه مخلوط کمپوست باید حدود ۵۰ درصد باشد.در مواردی که لجن مرطوب یا بارش باعث افزایش رطوبت کمپوست به بیش از ۶۰ درصد می شود،دما ممکن است برای کاهش پاتوژن ناکافی باشد.مخلوط های کمپوست می توانند روی لنت های بتونی با مجاری داخلی تعبیه شوند تا توسط لایه ای از مواد حجیم غیر مخلوط پوشانده شوند.گاز تولید شده با استفاده از خلا کشش دمنده هوادهی از طریق توده کمپوست از طریق مجاری زیرین و بالایی خارج می شود.

از بین بردن یک تکه فیلتر لجن کمپوست شده قبلی به حداقل برسد تا با رسیدن رطوبت به ۷۰ درصد ، جایگزین شود.مایعات تجمع یافته در مجاری زیر آب ممکن است به تصفیه خانه فاضلاب بازگردانده شوند.لنت های کمپوست ممکن است سقف داشته باشند تا کنترل بهتر رطوبت را فراهم کنند.

پس از یک دوره کمپوست سازی :

برای کاهش پاتوژن ، ممکن است شمعهای کمپوست شده برای بازیابی مواد حجیم تصفیه نشده برای استفاده مجدد غربال شوند.مواد جامد کمپوست که از صفحه عبور می کنند ممکن است به عنوان ماده اصلاح کننده خاک با مزایای مشابه ذغال سنگ نارس استفاده شود.نسبت اولیه کربن به نیتروژن مطلوب برای مخلوط کمپوست سازی بین ۲۶-۳۰: ۱ است.نسبت کمپوست کردن محصولات جانبی کشاورزی برای رقت غلظت مواد شیمیایی سمی در لجن می باشد.

سمیت در بیشتر محصولات جانبی کشاورزی کم است.بریده های چمن باقیمانده علف کش ها را برای برخی از مصارف کشاورزی مضر است.محصولات جانبی چوبی تازه کمپوست شده ممکن است حاوی فیتوتوکسین ها باشند.این مواد از جوانه زدن نهال جلوگیری می کنند تا زمانی که توسط قارچ های خاک سم زدایی نشود.

سوزاندن

سوزاندن لجن به دلیل نگرانی های مربوط به انتشار هوا و سوخت مکمل مورد نیاز برای سوزاندن لجن کمتر معمول است.لجن با ارزش کم کالری و بخار دادن آب باقیمانده اثرات سوزاندن است.مواد جامد خشک ، مقدار سوخت لجن ، لجن فاضلاب تصفیه نشده ، لجن اولیه تصفیه شده متغیر است.زباله سوزهای چند کوره ای پلکانی با زمان ماند بالا و زباله سوز بستر سیال رایج ترین سیستم هایی هستند.اشتعال همزمان در نیروگاه های زباله به انرژی شهری گاهاً انجام می شود.

با فرض وجود تسهیلات موجود در زباله های جامد و عدم نیاز به سوخت کمکی ، این گزینه هزینه کمتری دارد.غلظت در خاکستر جامد باقیمانده که نیاز به دفع دارد.بازگشت پساب اسکرابر مرطوب به فرآیند تصفیه فاضلاب با افزایش غلظت نمک های محلول در پساب تصفیه خانه فاضلاب ، انتشار هوا را کاهش دهد.

تخت خشک کن

تخت خشک کن لجن ساده در بسیاری از کشورها بخصوص در کشورهای در حال توسعه مورد استفاده قرار می گیرد.زیرا روشی ساده و ارزان برای خشک کردن لجن فاضلاب است. آب زهکشی باید گرفته شود.تخت های خشک کن گاهی پوشانده می شوند اما معمولاً بدون پوشش می مانند.دستگاه های مکانیکی برای برگرداندن لجن در مراحل اولیه فرایند خشک کردن نیز در بازار موجود است.بسترهای خشک کن معمولاً از چهار لایه متشکل از شن و ماسه تشکیل شده اند.

لایه اول سنگ ریزه درشت است که ۱۵ تا ۲۰ سانتی متر ضخامت دارد.به دنبال آن سنگ ریزه ای ریز به ضخامت ۱۰ سانتی متر وجود دارد.لایه سوم ماسه ای است که می تواند بین ۱۰ تا ۱۵ سانتی متر باشد و به عنوان فیلتر بین لجن و شن است.لجن خشک می شود و آب به لایه اول که در لوله زهکشی زیر همه لایه ها جمع می شود ، نفوذ می کند.

دفع لجن یا استفاده از آن به عنوان کود

وقتی لجن مایع تولید می شود ، ممکن است نیاز به تصفیه بیشتر باشد تا آن را برای دفع نهایی مناسب کند.لجن ها معمولاً غلیظ شده و یا آبگیری می شوند تا حجم حمل و نقل خارج از سایت برای دفع کاهش یابد.فرآیندهای کاهش محتوای آب شامل تالاب زدن در بسترهای خشک کننده برای تولید کیکی است که می تواند در زمین استفاده شود یا سوزانده شود.فشار دادن ، جایی که لجن به صورت مکانیکی فیلتر می شود ، اغلب از طریق پارچه ای برای تولید یک کیک سفت.

سانتریفیوژ در جایی که لجن با جدا شدن جامد و مایع به صورت سانتریفوژ غلیظ می شود.دفع لجن می تواند با تزریق مایع به زمین یا با دفع در محل دفن زباله صورت گیرد.هیچ فرآیندی وجود ندارد که به طور کامل نیاز به دفع لجن فاضلاب تصفیه شده را از بین ببرد.لجن زیادی که از مناطق تجاری یا صنعتی نشات می گیرد به مواد سمی آلوده می شود .از فرآیند های صنعتی یا تجاری یا از منابع داخلی در فاضلاب ها آزاد می شود.غلظت زیاد این مواد لجن را برای مصارف کشاورزی نامناسب کند و پس از آن ممکن است سوزانده یا دفع شود تا در محل دفن زباله قرار گیرد.با وجود نامناسب بودن ظاهری حداقل برخی از لجن های فاضلاب ، استفاده از آن در زمین های مزرعه همچنان یک گزینه معمول است