MLE

فرآیند MLE

از فرآیند MLE (Modified Ludzack Ettinger) به عنوان اولین فرآیند تصفیه فاضلاب لجن فعال که موفق به حذف نیتروژن شده است، یاد می گردد. جهت حذف نیتروژن و فسفر روش های مختلفی وجود دارد. مجموعه این روش ها، BNR  نام دارد. فرآیند های BNR شامل موارد مختلفی از جمله AO،A2O ، باردنفو ، MLE  و … می باشد.
فرآیند (MLE برخلاف فرآیندهای پیش از خود مانندLE ) در دستیابی به راندمانی مناسب از حذف نیتروژن با تامین تمام نیازمندی‌های نیتریفیکاسیون و دی نیتریفیکاسیون موفق ظاهر گردید. قسمت غیرهوازی نیاز به شرایطی دارد که عاری از اکسیژن محلول باشد، اما برای تامین انرژی نیاز به ترکیبات کربن آلی (اهدا کنندگان الکترون)، وجود نیترات (گیرندگان الکترون) و توده‌های بیولوژیکی (باکتری‌های دی نیتریفیکاسیون) برای دی‌نیتریفیکاسیون مناسب دارد. از نکات مهم در این دسته از فرآیندها می توان به سن لجن بالا برای تسهیل نیتریفیکاسیون و همچنین مناسب بودن اندازه‌ی مخزن هوازی برای اطمینان از کافی بودن زمان ماند هوازی برای تطبیق عملیات در دماهای پایین اشاره نمود. بالا بودن مقدار DO در چرخه ی مایع مخلوط غیرهوازی برگشتی تاثیر نامطلوبی بر روی فرآیند دی نیتریفیکاسیون دارد و همین مسئله ممکن است موجب محدود نمودن مقدار جریان چرخه مایع مخلوط غیرهوازی برگشتی و ظرفیت دی نیتریفیکاسیون گردد. به این ترتیب فرآیند به طور کامل نیتروژن زدایی نخواهد شد. علاوه بر موارد بالا، میزان کارآیی دی نیتریفیکاسیون به ابعاد بخش غیرهوازی و مقدار نسبی ترکیبات محلول و نا محلول کربن آلی زیست تخریب پذیر موجود در جریان ورودی بستگی دارد. یکی از نکات مهم در جهت دستیابی به ظرفیت تعیین شده دی نیتریفیکاسیون در بخش غیرهوازی، کافی بودن مدت زمان ماند غیرهوازی می باشد. این مقدار با توجه به موارد ذکر شده می تواند متفاوت باشد اما معمولا بین 1 تا 3 ساعت است. اصلی ترین استفاده ی فرآیند MLE ، حذف مواد مغذی بیولوژیکی (BNR) می باشد (حذف نیتروژن به خصوص برای فرآیندهای MBR) اما در برخی مواقع منتقل شدن بیش از حد اکسیژن محلول (DO) به قسمت غیرهوازی موجب بروز اختلال در فرآیند دی‌نیتریفیکاسیون می شود. این معضل زمانی پررنگ تر می شود که COD زیست تخریب پذیر موجود در فاضلاب کافی نباشد. در راستای کاهش تاثیر این اکسیژن برگشتی، می توان از سیستم چرخش مایع مخلوط به صورت سری استفاده نمود (سیستم MLE اصلاح شده). در این حالت، مایع مخلوط موجود در مخزن تصفیه زلال ساز (ممبران در سیستم های  MBR) به مخزن هوادهی برگشت داده شده و سپس وارد مخزن غیرهوازی می گردد. از آنجا که مقدار اکسیژن محلول موجود در مایع مخلوط در این حالت بسیار کمتر (حدود یک چهارم) می باشد، لذا میزان مصرف COD زیست تخریب پذیر در فاضلاب ورودی به شدت کاهش می یابد. اما ایراد اصلی استفاده از این روش (Cascade Recycle) در مقایسه با روش معمول (Direct Recycle) دشوار شدن تامین MLSS بالا در بخش غیرهوازی می باشد، چرا که در این حالت، مایع مخلوط منتقل شده به مخزن غیرهوازی MLSS کمتری خواهد داشت.
کاربرد تصفیه فاضلاب به روشMLE
اساس کار و عملکرد فرآیند BNR و به طبع آن فرآیند MLE به این صورت است که آمونیاک توسط باکتری های اکسید کننده آمونیاک به نیتریت اکسید می شود و سپس نیتریت توسط باکتری های اکسید کننده نیتریت به نیترات اکسید می شود. هر دو واکنش در شرایط هوازی انجام می شود و این فرآیند نیتریفیکاسیون نامیده می شود. سپس نیترات در شرایط بدون اکسیژن با استفاده از مواد آلی به عنوان اهدا کننده الکترون به گاز نیتروژن تبدیل می شود و این فرآیند نیترات زدایی نامیده می شود.  این واکنش ها را می توان به صورت ذیل بیان نمود :
Nitroso-bacteria (Nitritation) :
2NH4+ + 3O2 → 2NO2- + 4H++ 2H2O
Nitro-bacteria :
2NO2- + O2 → 2NO3-  
Total Oxidation Reaction :
NH4+ + 2O2 → NO3- + 2H++ H2O

فرآیند حذف نیتروژن بر اساس مسیرهای جدید، مانند فرآیند اکسیداسیون بی هوازی آمونیوم اخیراً توسعه یافته (به عنوان مثال آناموکس)، از نظر تئوری می تواند نیتروژن را از فاضلاب با نسبت اکسیژن بیوشیمیایی بسیار کم 5 روزه (BOD5)  به TN (نسبت C/N) حذف کند. با این حال، شرایط عملیاتی که به این مسیر حذف نیتروژن دست می یابد بسیار سخت است.

 
کاربرد تصفیه فاضلاب روش MLE
با کمک تصفیه فاضلاب به این روش می‌توان فاضلاب هایی که حاوی مواد نیتروژنی بالایی هستند مانند فاضلاب های بهداشتی به خوبی تصفیه نمود. علاوه بر فاضلاب های بهداشتی کارخانه هایی صنعتی که از نیتروژن و مشتقات آن در خط تولید خود استفاده می کنند دارای فاضلابی هستند که این ماده در آن بسیار زیاد است و باید بعد از تصفیه فاضلاب به خوبی حذف گردد.
عوامل مهم در راندمان تصفیه فاضلاب به روش MLE
راندمانی که از پکیج های تصفیه فاضلاب برای کاهش و حذف آلاینده ها حاصل می شود، محصول چگونگی عملکرد بخش های مختلف این پکیج ها می باشد. اساس طراحی و ساخت پکیج تصفیه فاضلاب به روش MLE کاهش و حذف کامل ماده آلی نیتروژن از فاضلاب می باشد و دو قسمت این سیستم دارای اهمیت بیشتری است. اول اینکه واحد غیر هوازی برای فعالیت بیشتر باکتری ها دارای ظرفیت بیشتری شود و زمان ماند فاضلاب در بخش غیر هوازی بیشتر شود.

تفاوت سیستم فاضلاب MLE معمول و MLE اصلاح شده
تفاوت اصلی در روش تصفیه فاضلاب به روش MLE که نوع اصلاح شده روش لودزاک و اتینگر است، وارد شدن مقدار کمی اکسیژن به حوضچه غیر هوازی می باشد و به همین دلیل حذف نیتروژن با شدت بالاتری اتفاق خواهد افتاد زیرا برای تولید اکسیژن نیتریت ها به نیترات تبدیل می شود و هم اکسیژن تولید شده و هم نیتروژن حذف می گردد. از معایب این روش تصفیه MLE اصلاح شده می توان به مواد معلق بیشتر در فاضلاب اشاره نمود زیرا فاضلاب به صورت سری برگشت داده می شود و از دیگر عیب های آن وسعت بیشتر بخش های این پکیج نسبت به نوع معمول آن می باشد.
عوامل موثر در قیمت تصفیه فاضلاب MLE
قیمت تمام شده طراحی و ساخت آن با توجه به مسایلی تعیین خواهد شد. از مهمترین عواملی که بر روی قیمت تاثیر می گذارد نوع فاضلاب و کیفیت آن است که در طراحی و اندازه مخازن و به دنبال آن در قیمت تاثیر گذار خواهد بود. میزان مطابقت فاضلاب تصفیه شده با استاندارد های موجود نیز می تواند در نوع ساخت و قیمت تاثیر گذار باشد. حجم فاضلاب ورودی به این سیستم نیز در طراحی تاثیر خواهد گذاشت که به صورت مستقیم بر قیمت تاثیر گذار خواهد بود. جنس مورد استفاده و تجهیزاتی که در اجرای این تصفیه خانه مورد استفاده است در قیمت طراحی و ساخت آن موثرمی باشد.

بر این اساس مهمترین مزایای فرآیند MLE عبارتند از:
از مزایای روش MLE یا لودزاک اتینگر اصلاح شده می توان به موارد زیر اشاره نمود:
1.    حذف مواد مغذی مانند نیتروژن و فسفر
2.    ورود کمتر اکسیژن محلول به بخش غیر هوازی
3.    توانایی بهینه سازی بهتر راندمان دی نیتریفیکاسیون به علت مجزا بودن جریان مربوط به دی نیتریفیکاسیون و تامین MLSS مورد نیاز
4.    راندمان بالا در تصفیه فاضلاب
5.    رسیدن به استاندارد های بهینه مد نظر سازمان حفاظت محیط زیست
6.    امکان تخلیه فاضلاب به چاه جاذب و آبهای سطحی

در مقابل مهمترین معایب فرآیند MLE عبارتند از:
روش MLE یکی از روشهای موثر و با راندمان بالا در تصفیه فاضلاب می باشد، اما هر فرآیندی دارای مزایا و معایب می باشد. از جمله معایب برای این روش می توان به موارد زیر اشاره نمود :
1.    زمان ماند بیشتر فاضلاب در تصفیه خانه فاضلاب نسبت به سایر روش های لجن فعال
2.    راندمان پایین تر حذف فسفر به جهت عدم وجود واحد بیهوازی
3.    نیاز به مخازن بزرگتر به دلیل پایین بودن MLSS در مخزن غیر هوازی و در نتیجه هزینه ساخت بالاتر
4.    پیچیده تر بودن خطوط انتقال