دلیل ایجاد کف در تصفیه فاضلاب و روشهای حذف آن

در تاسیسات تصفیه فاضلاب، کف به صورت لایه ای چسبنده و قهوه ای رنگ از حباب ها در سطح فوقانی آب شناور می شود. اگرچه مقداری کف در این فرآیند طبیعی است، اما بروز کف بیش از حد، عملکرد صحیح تصفیه خانه را با مشکل مواجه می سازد. کف فاضلاب، شاخصی برای ارزیابی عملکرد تصفیه خانه به شمار می رود. مشاهده کف فراوان، نشانگر وجود مشکلاتی است که نیازمند رفع و رجوع فوری می باشد.

عوامل اصلی ایجاد کف در تصفیه فاضلاب

کف در سامانه‌های بازیافت منابع آب، چالشی فراگیر است که می‌تواند در استخرهای هوازی، ته نشینی ثانویه و هاضم‌های بی‌هوازی رخ دهد. پیامدهای کف‌کردگی از موارد ناچیز مانند نیاز به نگهداری و ته‌نشینی اضافی یا مواجهه با بوی نامطلوب، تا موارد اخلال‌گر همچون افزایش کل جامدات معلق (TSS) و تقاضای اکسیژن بیوشیمیایی (BOD) در پساب و یا کاهش ذخایر جامدات تا ۲۰ درصد، و حتی خطرات جدی مانند انتشار عوامل بیماری‌زا توسط باد و آتش‌سوزی ناشی از ورود کف به کمپرسورهای اکسیژن را در بر می‌گیرد.

علاوه بر این، این گونه مسائل عملیاتی تأثیر بسزایی بر هزینه‌ها دارند، بنابراین پیشگیری یا اصلاح کف به مؤثرترین شکل ممکن، امری حیاتی است. در لیست زیر اصلی ترین دلایا ایجاد کف در هنگام فرآیند تصفیه پساب بیان شده است:

• وجود فراوان مواد فعال سطحی (سورفکتانت) در فاضلاب که منجر به کف می شود.
• لجن تازه در حوضچه هوادهی، کف سفید و پرزداری تولید می کند.
• حجم بالای چربی، روغن و گریس (FOG) یا برخی مواد شیمیایی دیگر، موجب رشد باکتری های رشته ای کف ساز می گردد.

مشکلات وجود کف در فرآیند تصفیه پساب

1. نگهداری و بهره‌برداری: وجود بیش از حد کف در حوضچه هوادهی فاضلاب می‌تواند موجب سرریز و آغشته شدن تجهیزات، نرده‌ها، کف و سایر سطوح گردد. در موارد بحرانی، کف می‌تواند به تجهیزات برقی آسیب رسانده و یا با لغزنده کردن مسیرهای تردد، مسائل ایمنی را به وجود آورد. پاکسازی این آشفتگی مستلزم صرف زمان و هزینه‌ای است که می‌توان آن را صرف امور مهم‌تری نمود.
2. عملکرد تصفیه‌خانه: از دیدگاه عملکرد تصفیه‌خانه، کف فاضلاب می‌تواند چالش‌برانگیز باشد. کف ناشی از رشد رشته‌هایی مانند میکروتریکس پارویسلا یا نوکاردیفورم‌ها، ناشی از فشار بستر رشد است که منجر به تکثیر بیش از حد ارگانیسم‌های رشته‌ای در سیستم می‌گردد.

علاوه بر این، کف گاهی اوقات می‌تواند همراه با خود ذرات لجن فعال یا سورفکتانت تجزیه‌ نشده را به حوضچه ته نشینی و یا خروجی منتقل کند. خروج این مواد از تصفیه‌خانه می‌تواند منجر به عدم انطباق با مجوزهای زیست‌محیطی گردد.

بنابراین، چگونه می‌توان قبل از اینکه کف برای عملکرد تصفیه‌ خانه فاضلاب مضر شود، از شر آن خلاص شد؟ در ادامه به بررسی چهار راهکار احتمالی خواهیم پرداخت.

روشهای کاهش کف در تاسیسات تصفیه فاضلاب

مدیریت کف در تاسیسات تصفیه فاضلاب، به دلیل ماهیت منحصر به فرد هر سامانه، نیازمند رویکردی اختصاصی است. با این وجود، چهار روش اصلی برای کنترل کف وجود دارد که کارآمدی خود را به اثبات رسانده‌اند: پاشش آب روی کف، حذف فیزیکی کف، افزودن مواد شیمیایی ضد کف و بیوتجزیه.

1. پاشش آب روی کف: برخی از تاسیسات تصفیه فاضلاب با پاشش آب روی کف، مشابه عملیات اطفاء حریق، سعی در مهار آن دارند. این روش ممکن است از سرریز کف جلوگیری کند، اما به علت ریشه‌ای مشکل نمی‌پردازد.
2. حذف فیزیکی کف: حذف فیزیکی کف با استفاده از کامیون‌های مکنده، راه‌حلی دیگر است. این کامیون‌ها مجهز به پمپ و لوله‌ای هستند که کف را مستقیماً به مخزن متصل به خود منتقل می‌کنند. کامیون‌های مکنده عموما برای شرایط اضطراری و کاهش فوری کف کاربرد دارند و راه‌حل دائمی محسوب نمی‌شوند.
3. افزودن مواد شیمیایی ضد کف: مواد شیمیایی ضد کف، مایعاتی هستند که به منظور جلوگیری از ایجاد کف به فاضلاب تزریق می‌شوند. این روش متداول کنترل کف است، اما به علت اصلی ایجاد آن نمی‌پردازد.
4. بیوتجزیه: برای ریشه‌کن کردن مشکل کف و کنترل مؤثرتر آن، استفاده از میکروب‌های فرموله شده برای فاضلاب توصیه می‌شود. در این روش، با همکاری متخصص بیوتجزیه، میکروب‌های خاصی به زیست‌توده اضافه می‌گردند. این میکروب‌ها پیش از آنکه مواد تشکیل دهنده کف فرصت بروز پیدا کنند، آن‌ها را تجزیه می‌نمایند. این فرآیند منجر به ایجاد سیستمی باثبات‌تر و خروجی قابل قبول می‌شود.

یک متخصص بیوتجزیه می‌تواند خدمات زیر را ارائه دهد:

• بررسی تاسیسات تصفیه فاضلاب جهت شناسایی دقیق علت ایجاد کف.
• نمونه‌گیری از کف و زیست‌توده برای انجام آزمایش‌های آزمایشگاهی.
• ارائه راه‌حل‌های اختصاصی بر اساس نتایج آزمایشگاهی.

محصولات متنوعی برای بیوتجزیه وجود دارد که در کاهش کف مؤثر هستند. یک متخصص بیوتجزیه قادر خواهد بود راه‌حل دقیقی را متناسب با نیازهای خاص تاسیسات شما پیشنهاد دهد.

جدول راهنمای نوع کف و رنگ آن در تصفیه پساب

تولید و تجمع کف و کفاب در فرآیند تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال بر اثر تغییر دست کم یکی از شرایط بهره برداری ایجاد می شود. در یک فرآیند لجن فعال ممکن است یکی از شرایط بهره برداری یا ترکیبی از شرایط بهره برداری عمل مولد کف باشند. حضور کف و کفاب در فرآیند تصفیه پساب موجب افت راندمان تصفیه، افزایش هزینه راهبری و کاهش کیفیت پساب خروجی از تصفیه خانه می گردد. برای کنترل کف و کفاب لازم است نوع کف به طور صحیح شناسایی گردد.

کف سفید

ایجاد کف سفید در پکیج‌ تصفیه فاضلاب، به ویژه در دوره راه اندازی، تا دو ماه طبیعی تلقی می‌شود. این پدیده به دلیل غلظت کم MLS (ماده جامد معلق) در تانک هوادهی رخ می‌دهد. با گذشت زمان و تثبیت فرآیند تصفیه، کف سفید باید به طور طبیعی از بین برود.

با این حال، مشاهده کف سفید در تصفیه‌خانه‌های قدیمی‌تر فاضلاب می‌تواند نشان‌دهنده مشکلات زیر باشد:

• کاهش سن لجن یا افزایش نسبت F/M: این امر منجر به کاهش غلظت MLSS در تانک هوادهی می‌شود.
• افزایش دترجنت‌ها (مواد آلی غیرمحلول) در فاضلاب: مواد شوینده و پاک‌کننده‌ها می‌توانند به ایجاد کف سفید در سیستم تصفیه کمک کنند.
• نامنظم بودن مقدار pH: عدم تعادل pH می‌تواند بر فعالیت میکروارگانیسم‌های تصفیه‌کننده فاضلاب تاثیر بگذارد و منجر به کف شدن شود.
• شوک آلی یا هیدرولیکی: ورود ناگهانی حجم زیاد یا مواد آلی قوی به سیستم تصفیه می‌تواند تعادل میکروبی را برهم زده و ایجاد کف کند.
• توزیع نامناسب بار آلی: عدم توزیع یکنواخت فاضلاب در سیستم تصفیه می‌تواند منجر به تجمع مواد آلی در برخی نقاط و ایجاد کف در آن بخش‌ها شود.
• ناکافی بودن مواد مغذی: کمبود مواد مغذی ضروری برای رشد میکروارگانیسم‌های تصفیه‌کننده فاضلاب می‌تواند به ایجاد کف سفید منجر شود.

کف خاکستری

کف خاکستری زمانی ایجاد می‌شود که سن لجن بالا باشد و نسبت F/M کاهش یافته باشد. این شرایط می‌تواند منجر به رشد میکروارگانیسم‌های خاصی شود که کف خاکستری تولید می‌کنند.

کف قهوه‌ای تیره

کف قهوه‌ای تیره اغلب به دلیل بالا بودن سن لجن و یا کاهش نسبت F/M در تصفیه‌خانه به وجود می‌آید. این نوع کف می‌تواند باعث رشد میکروارگانیسم‌های رشته‌ای مانند نوکاردیا شود. زمانی که باکتری‌ها مدت زمان زیادی در سیستم‌های تصفیه فاضلاب، از جمله تصفیه‌خانه فاضلاب صنایع نساجی و سایر صنایع، باقی می‌مانند، رنگ آنها به قهوه‌ای تیره تغییر می‌یابد.

کف تیره یا سیاه

کف تیره یا سیاه نشان‌دهنده بی‌هوازی شدن سیستم بیولوژیکی یا کمبود اکسیژن در حضور هوا است. این نوع کف اغلب در پکیج‌های تصفیه فاضلاب فرآورده‌های گوشتی مشاهده می‌شود.

در جدول زیر شرح کاملی از نوع کف در هنگام تصفیه پساب و علت بروز آن آورده شده است.

کلید کاربرد جدول فوق تجزیه میکروسکوپی کف و MLSS و آزمایش نمونه های فاضلاب و مرور اطلاعات مربوط به راهبری می باشد.

انواع کف ایجاد شده در هنگام تصفیه فاضلاب

رفع معضل کف بر شناسایی و اصلاح علت زمینه‌ای آن استوار است. دامنه‌ی علل احتمالی وسیع است، اما با تشخیص نوع کف به طور قابل ملاحظه‌ای محدود می‌شود. نوع کف را می‌توان بر اساس ظاهر کلی حدس زد و از طریق بررسی میکروسکوپی تأیید کرد. در ادامه با ۶ نوع رایج کف های ایجاد شده در هنگام تصفیه فاضلاب و همچنین راه‌حل‌هایی برای مقابله با آنها آشنا خواهید شد.

۱. کف راه‌اندازی

در طی فرآیند تطبیق سیستم‌های بیولوژیکی با جریان پساب ورودی، ممکن است به طور موقت کف سفید و حجیمی شکل بگیرد. این پدیده که به عنوان «کف راه‌اندازی» شناخته می‌شود، به طور معمول طی چند روز ابتدایی عملکرد سیستم به طور خودبه‌خود برطرف می‌گردد. با این حال، در صورت بروز مقادیر زیاد کف، می‌توان با افزودن ماده ضد کف به صورت موقت آن‌ها را کنترل نموده و روند رفعشان را تسریع بخشید. شایان ذکر است که راه‌اندازی انواع سیستم‌های مختلف از جمله لجن فعال، راکتورهای بیولوژیکی غشایی (MBR) و سیستم‌های تثبیت هوادهی می‌تواند تحت تاثیر این پدیده قرار گیرد.

۲. کف ناشی از مواد فعال سطحی

کف ناشی از مواد فعال سطحی از لحاظ رنگ و بافت مشابه کف راه‌اندازی است، اما عموماً از وزن کمتری برخوردار بوده و ظاهری شبیه کف صابون دارد. علت این امر، وجود «مواد فعال سطحی» (سورفکتانت‌ها) است. این مواد که در ترکیبات شوینده وجود داشته و با کاهش کشش سطحی آب موجب تسهیل پاکسازی آلودگی‌ها می‌شوند، عامل اصلی ایجاد این نوع کف می‌باشند. در سیستم‌های شهری و صنعتی، شوینده‌ها و پاک‌کننده‌ها مهم‌ترین عوامل ایجاد کف ناشی از مواد فعال سطحی هستند. روش‌های xử lý این نوع کف نیز مشابه کف راه‌اندازی بوده و استفاده از ضد کف توصیه می‌گردد.

3. کف لانه‌ای رشته‌ای

این کف قهوه‌ای و غلیظ از باکتری‌های رشته‌ای تشکیل شده که به صورت کلونی‌های بلند و نخ‌مانند رشد می‌کنند. نمونه‌هایی از این باکتری‌ها شامل نوکاردیا، میکولات و میکروتریکس پارویسلا هستند. این رشته‌ها برای فرآیند لجن فعال حیاتی‌اند. آن‌ها نه تنها به طور مؤثری چربی، روغن و گریس (FOG) را تجزیه کرده و اکسیژن مورد نیاز تجزیه بیولوژیکی (BOD) را کاهش می‌دهند، بلکه با عمل کردن به عنوان یک “ستون فقرات چسبنده” به ثبات لخته‌ها (فلاک) کمک می‌کنند. این خاصیت باعث می‌شود لخته‌ها ذرات بیشتری را جذب کرده و به آسانی از هم جدا نشوند.

با این حال، اگر باکتری‌های رشته‌ای به دلیل نسبت پایین غذا به لجن، عمر بالای لجن، به دام افتادن کف و غیره بیش از حد مطلوب تکثیر شوند، تعداد زیادی از آن‌ها به هم پیوسته و یک توری حجیم شناور را تشکیل می‌دهند. این شناوری تا حدی به دلیل ماهیت آب‌گریز آن‌ها و تا حدی به دلیل حباب‌های هوای به دام افتاده در ساختار توری است.

به ندرت، ممکن است استفاده از دوز بالایی از حذف کننده کف مصنوعی بتواند کف را کنترل کند، اما به هیچ وجه نباید از کنترل ککنده های کف بر پایه هیدروکربن استفاده شود. برای محدود کردن رشد بیشتر گونه‌های مشکل‌ساز باکتری‌های رشته‌ای، خط لجن فعال برگشتی (RAS) باید در اسرع وقت با غلظت 3 تا 4 پی‌پی‌ام به ازای هر 1000 پی‌پی‌ام کل مواد جامد معلق فرار (VSS) کلرینه شود. کف موجود باید جمع‌آوری و منتقل شود و جلوگیری کامل از ورود مجدد کف خارج‌شده به زیست توده ضروری است.

۴. کف ناشی از کمبود مواد مغذی

کف ناشی از کمبود مواد مغذی، که به رنگ خاکستری تا قهوه‌ای مایل به زرد، ضخیم و پایدار است، گاهی اوقات با کف رشته‌ای یا کف ناشی از مرگ توده زیستی اشتباه گرفته می‌شود. همانطور که از نام آن پیداست، این پدیده زمانی رخ می‌دهد که مواد مغذی ضروری برای رشد میکروارگانیسم‌ها به میزان کافی در دسترس نباشد. در نتیجه، توده زیستی تحت فشار قرار گرفته و به منظور جبران این کمبود، مواد پلیمری خارج سلولی (EPS) را بیش از حد تولید می‌کند. هنگامی که باکتری‌ها توسط این EPS سنگین احاطه شوند، پدیده کف ناشی از کمبود مواد مغذی بروز می‌یابد. سطوح بالای EPS همچنین می‌تواند در ایجاد سایر انواع کف در این لیست نقش داشته باشد.

تمایز بین EPS با اتصال ضعیف (LB) و EPS با اتصال قوی (TB) از طریق مشاهده میکروسکوپی و رنگ‌آمیزی جوهر هند امری ضروری است. EPS با اتصال ضعیف اغلب با کمبود مواد مغذی مرتبط است، اما می‌تواند ناشی از سایر تنش‌های محیطی مانند VSS پایین (حجم لجن لخته شده فرار پایین)، TSS پایین (حجم لجن لخته شده کل پایین)، سموم، دما و غیره نیز باشد. با این حال، EPS با اتصال قوی در حضور یک منبع غذایی آلی مانند قندها، الکل‌ها و اسید لاکتیک رشد کرده و پرجمعیت می‌شود.

استفاده از مقادیر بسیار بالای ضد کف ممکن است از تشدید کف ناشی از EPS با اتصال ضعیف و EPS با اتصال قوی جلوگیری کند، اما به طور کلی آن را کاهش نمی‌دهد. برای مقابله با کف ناشی از EPS با اتصال ضعیف، اغلب افزودن مواد مغذی مورد نیاز است، در حالی که برای EPS با اتصال قوی، افزودن میکروارگانیسم‌های خاص ضروری است. در هر صورت، اتلاف لجن نیز باید افزایش یابد تا لخته کپسول شده از سیستم خارج شود و لخته جدید برای جایگزینی آن رشد کند.

۵. کف مربوط به هاضم بی‌هوازی

مشخصه اصلی این کف، رنگ یا بافت خاصی نیست، بلکه ظاهر شدن آن در هاضم بی‌هوازی است. این نوع کف که ناشی از ورود مواد جامد حاوی رشته یا EPS به هاضم است، می‌تواند مشکلات خاص خود را مانند محدودیت گرما، انسداد جمع‌آوری گاز و وارونگی مواد جامد ایجاد کند. حذف کف هاضم بی‌هوازی به تصفیه در بالادست، به طور معمول در حوضچه هوادهی، نیاز دارد.

6. کف لجن ناشی از دنیتریفیکاسیون

برخلاف سایر کف‌های رایج، “کف لجن ناشی از دنیتریفیکاسیون” که به رنگ قهوه‌ای و تکه تکه مشاهده می‌شود، در واقع توده‌های لجن (فلاک) معلق در سطح است که با گاز نیتروژن پر شده اند. این پدیده اغلب در ته نشین‌دهنده‌های ثانویه و تنها در شرایط بدون اکسیژن رخ می‌دهد. بر خلاف تصور، این ماده کف مانند با کف‌برها قابل اصلاح نیست. با این حال، می‌توان با پایش مداوم پتانسیل اکسایش-کاهش (ORP) در لجن با استفاده از پروب‌های مخصوص، از بروز این پدیده پیشگیری نمود.

افزایش نرخ بازگشت لجن فعال (RAS) و دفع لجن به طور کلی به بهبود شرایط بی‌هوازی (کمبود اکسیژن) یاری می‌رساند. اما برای رفع کامل این مشکل، لازم است با اطمینان از هوادهی و اختلاط مناسب در تمامی نقاط، و همچنین حذف لجن اضافی، از ایجاد نواحی بی‌هوازی موضعی جلوگیری کرد.

مشاهده میکروسکوپی نه تنها در شناسایی نوع کف و انتخاب روش درمانی پس از بروز پدیده کف‌کردگی نقش اساسی دارد، بلکه ابزاری کلیدی برای پیشگیری از آن از طریق تشخیص زودهنگام عوامل مؤثر، حتی در زمانی که ظاهرا هیچ مشکلی در سیستم مشاهده نمی‌شود، به شمار می‌آید.

نتیجه گیری

در حالی که وجود مقداری کف در تاسیسات تصفیه فاضلاب طبیعی است، اما داشتن کف زیاد مشکلی است. خوشبختانه، راه حل های سریع و به صرفه ای برای کاهش کف وجود دارد. از آنجایی که تاسیسات تصفیه با همدیگر متفاوت هستند، بهتر است با یک متخصص بیوتجزیه کننده (تجزیه زیستی) کار کنید تا بتواند علت اصلی مشکل کف شما را پیدا کرده و راه حلی دائمی ارائه دهد.