کاربرد مدل های لجن فعال asms در هضم هوازی لجن ثانویه

چکیده در تصفیه خانه های فاضلاب، به خصوص در تصفیه خانه های کوچک، یکی از روشهای مطلوب تثبیت لجن، هضم هوازی است. در فرآیند هضم هوازی، میکروارگانیزم ها با کمبود ماده آلی در محیط مواجه می شوند و بنابراین برای تأمین انرژی مورد نیاز خود برای بقای سلولی، وارد فاز خودسوزی می شوند. در فاز خودسوزی، فرآیندهای مرگ، پارگی غشای سلول و شکار برخی میکروارگانیزم ها توسط برخی دیگر، به طور پیوسته سبب کاهش غلظت زیست جرم فعال می گردد. در طراحی سیستم هضم هوازی یا ارزیابی کارآیی هاضم هوازی، استفاده از مدلهای ریاضی امکان بررسی ایده های مختلف طراحی و یا شبیه سازی رفتار سیستم را به طراح یا محقق می دهد و در این خصوص به کارگیری مدلی که به بهترین نحو سینتیک فرآیند هضم هوازی را توصیف کند، اهمیت دارد. در این تحقیق، مدل ساده مرتبه اول پیشنهادی برای فرآیند هضم هوازی (معروف به مدل آدامز) و مدلهای لجن فعال تدوین شده توسط انجمن بین المللی آب برای فرآیند لجن فعال (asm1 و asm3)، معرفی و مورد ارزیابی قرار گرفتند. برای بررسی کارآیی هاضم های هوازی ناپیوسته و نیم پیوسته، و نیز جمع آوری داده های آزمایشگاهی به منظور واسنجی مدلهای تحت بررسی، سه راکتور ناپیوسته هر کدام به حجم 10 لیتر با غلظت جامدات معلق اولیه 5000 ، 10000 و mg/l 20000 به مدت 70 روز و سه راکتور نیم پیوسته هر کدام به حجم 5 لیتر با زمان های ماند 5 ، 10 و 20 روز، و به ترتیب با تغذیه روزانه لجن به میزان 1000، 500 و ml/d 250، به مدت 60 روز راهبری شدند و تحت آزمایش های اندازه گیری جامدات و اکسیژن خواهی شیمیایی قرار گرفتند. بررسی نتایج آزمایشگاهی نشان داد که برای لجن های غلیظ تر، سرعت تثبیت کندتر، ولی راندمان نهایی هضم آنها بیشتر است. همچنین، افزایش زمان ماند سلولی در راکتورهای نیم پیوسته سبب کاهش بیشتر در فعالیت بیولوژیکی، افزایش در تخریب جامدات معلق و تولید لجنی با سطح تثبیت بالاتر می شود. با استفاده از داده های آزمایشگاهی، پارامترهای مدل های تحت بررسی تخمین زده شدند و بهترین سری پارامترها برای هر مدل و هر راکتور، که بر اساس آنها محاسبات مدلها بیشترین انطباق را با نتایج آزمایش ها داشته باشند، ارایه گردید. همچنین برای هر دو نوع راهبری سیستم، یک سری پارامتر در هر مدل، به عنوان سری نماینده توصیف کننده آن نوع راهبری معرفی شد. نتایج حاصل از کاربرد مدل ها نشان می دهد که راکتورهای حاوی لجن غلیظ تر و نیز راکتورهای با زمان ماند بیشتر، ثابت آهنگ زوال سلولی کمتری دارند. همچنین با مقایسه خطاهای ناشی از محاسبات مدل ها با داده های آزمایشگاهی، مشاهده شد که asm3 بهتر از مدل ساده مرتبه اول و asm1 ، تغییرات غلظت های جامدات را در راکتورهای ناپیوسته و نیم پیوسته پیش بینی می کند.