تصفیه فاضلاب های صنعتی متضمن شرایط، پیچیدگی ها و مراحل مختلفی است. لیکن در یک بیان ساده می توان روش های کلی تصفیه فاضلاب را به دو بخش فرآیندهای هوازی و بی هوازی طبقه بندی نمود. روش های متداول و مدرن تصفیه فاضلاب معمولا در قالب این دو فرآیند جای می گیرند. در چند دهه گذشته سیستم های مختلف هوازی و بی هوازی به منظور تصفیه فاضلاب های صنعتی مورد ارزیابی قرار گرفته و مزایا و معایب هر کدام سنجیده شده است. بروز بحران انرژی در جهان در اوایل دهه پنجاه شمسی باعث شد که محققین به استفاده از سیستم های بی هوازی بیشتر توجه کنند؛ زیرا در این سیستمها بر خلاف روش هوازی که معمولاً به انرژی زیادی جهت هوادهی و انتقال اکسیژن احتیاج دارند, انرژی کمتری مصرف می شود و از طرفی متان تولید شده طی هضم بی هوازی می تواند بعنوان منبع انرژی مورد استفاده قرار بگیرد. از طرفی در فرایندهای بی هوازی تصفیه فاضلاب مقادیر بسیار کمی از لجن تثبیت شده در مقایسه با فرایندهای هوازی تولید می گردد که قسمت اعظم مواد آلی آن تبدیل به گاز متان می گردد. گزارشات اخیر نشان می دهد که فرایندهای بی هوازی به خوبی می توانند در بسیاری از موارد برای فاضلاب هایی با درجه آلودگی کم و دمای پایین بکار گرفته شوند.
یکی از مشکلاتی که همواره گریبان گیر روش های تصفیه هوازی فاضلاب های صنعتی است نارسایی انتقال اکسیژن به راکتور هوادهی است. در این فاضلاب ها که میزان آلودگی ( بار آلی) بسیار بالا است اکسیژن زیادی مورد نیاز است که رساندن آن به میکروارگانیسم ها برای هضم هوازی هزینه بالایی را در بر می گیرد. تصفیه بی هوازی این گونه فاضلاب ها می تواند گزینه موثری در کاهش بار آلی فاضلاب و احتمالاً افزایش راندمان واحدهای هوازی متعاقب باشد.
در فرایندهای بی هوازی به صورت کلی چهار مرحله وجود دارد:
الف – هیدرولیز
ب- تخمیر یا اسید سازی
ج- استات سازی
د- متان سازی
الف- هیدرولیز:
در این مرحله مواد پیچیده نامحلول توسط آنزیم های خارج سلولی که عمدتاً از باکتری ها ترشح می شوند به ترکیبات پیچیده محلول شکسته می شوند. این ترکیبات وارد سیتوپلاسم یا غشاء سیتوپلاسمی باکتری می گردند. عوامل که در این مرحله می توانند بر فرآیند تاثیرگذار باشند شامل: دما، زمان ماند، اندازه ذرات، غلظت آمونیاک، pH و ترکیب مواد غذایی مانند درصد لیگنین، کربوهیدرات ها و غلظت محصولات هیدرولیزی هستند.
ب – مرحله اسیدسازی:
در این مرحله ترکیبات محلول درون باکتری های تخمیر کننده به ترکیبات ویژه ای تبدیل می گردند. از مهمترین ترکیباتی که در این مرحله ایجاد می گردد می توان به اسیدهای چرب فرار (VFA)، الکل ها، اسید لاکتیک، گاز کربنیک، آمونیاک و سولفید هیدروژن اشاره کرد. تخمیر یک ،فرایند تجزیه میکروبی است که ترکیبات آلی می توانند در آن دهنده یا گیرنده الکترون باشند. ترکیبات پیچیده آلی در این فرایند به اسیدهای چرب فرار تبدیل می گردند. اسید سازی عمدتاً در این مرحله صورت می گیرد . اسید سازهای سیستم لجن معمولاً در دسته باکتری های کلستریدیوم و باکتروئیدزها قرار دارند. محصولات نهایی این مرحله به شرایط هضم ماده آلی و گونه میکرو ارگانیسم فعال بستگی دارد. در یک سیستم پایدار تک مرحله ای، استات، H و CO2، مهمترین محصولات نهایی میکروارگانیسم های تولید کننده اسید هستند. در مرحله دوم استات بعنوان محصول حد واسط ایجاد می گردد. هیدروژن تولیدی در سیستم توسط متان سازها مصرف شده و متان ایجاد می گردد. هیدروژن سیستم می تواند برای احیای عواملی مانند سولفات ها یا نیترات ها استفاده گردد. در فرایند تخمیر علاوه بر استفاده از گلوکز ترکیباتی مانند پروتئین ها و چربی ها متابولیزه شده و ایجاد ترکیبات خاصی را می کنند.
ج- مرحله استات سازی
در این مرحله میکرو ارگانیسم های ویژه ، محصولات تخمیری را به استات، هیدروژن و کربنات تبدیل می نمایند. کلستریدیوم ها و استوباکترها از جمله باکتری های استات ساز معروف هستند.
د- مرحله متان زایی
در این مرحله، از تجزیه استات حاصله در مرحله قبل که ترکیب حد واسطی می باشد متان تولید می گردد. در یک راکتور بی هوازی حدود ٧٠ % از متان تولیدی از تجزیه استات حاصل می گردد. متانوتریکس و متانوسارسینا از متانوباکترهای معروف در فرایندهای بی هوازی هستند.
۲- فرایندهای بی هوازی تصفیه فاضلاب های صنعتی:
فرایندهای بی هوازی می تواند بصورت رشد چسبیده یا رشد معلق دسته بندی شوند. از انواع سیستم هایی که در آنها از مدیا یا بستر بعنوان پایه ای برای استقرار و رشد میکروارگانیسم استفاده می شود (رشد چسبیده) و همچنین فرایندهای رشد معلق می توان به موارد زیر اشاره کرد:
منبع: مردان س، توفیقی دورباش، آشنایی با راکتورهای بافل دار بی هوازی در تصفیه فاضلاب های صنعتی (با ارائه تجربیات کاربردی در شهرک های صنعتی)،سازمان صنایع کوچک و شهرک های صنعتی ایران، معاونت عمران و محیط زیست، دفتر محیط زیست.