فاضلاب شهری
حذف نیتروژن و فسفر
همانگونه که قبلاً بیان شد یکی از اهداف اصلی تصفیه فاضلاب شهری حذف مواد آلی کربنه است که توسط باکتری‌های هتروتروف در محیط هوازی یا بی‌هوازی اتفاق می‌افتد. اما علاوه بر مواد آلی کربنه در تصفیه پیشرفته یا تکمیلی فاضلاب شهری باید نیتروژن و فسفر را نیز حذف نمائیم. حذف این مواد به روش‌های شیمیایی و بیولوژیک امکان‌پذیر است.
حذف بیولوژیکی نیتروژن
بطور سنتی روش مورد استفاده و برای حذف بیولوژیکی نیتروژن دارای دو فرایند نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون می‌باشد. در فرایند اول نیتروژن آمونیاکی به نیترات تبدیل می‌گردد. به ازای هر مول نیتروژن آمونیاکی یک مول نیتروژن نیتراتی تولید می‌شود که در محیط باقی می‌ماند. بنابر این در این مرحله حذف نیتروژن اتفاق نخواهد افتاد. در مرحله دوم نیترات به گاز ازت تبدیل و از محیط خارج می‌گردد.
همانگونه که می‌دانید بخش عمده نیتروژن موجود در فاضلاب شهری خام به شکل تیتروژن آمونیاکی می‌باشد. بخشی از نیتروژن نیز به شکل نیتروژن آلی می‌باشد. بطور معمول در فاضلاب شهری بین 20 تا 100 میلیگرم در لیتر نیتروژن آمونیاکی وجود دارد و مقدار نیتروژن نیتریتی و تیتراتی در فاضلاب شهری ناچیز می‌باشد. در صورتیکه غلظت نیترات در فاضلاب خام بالا باشد می‌توان آنرا مربوط به ورود فاضلاب‌های صنعتی مانند فاضلاب کارخانه پتروشیمی دانست.
اگر غلظت آمونیاک در یک فاضلاب خام کم و غلظت نیترات زیاد باشد می‌تواند ناشی از تبدیل آمونیاک به نیترات در شبکه جمع‌آوری فاضلاب پر شیب به دلیل اختلاط و هوادهی باشد. بطور کلی شبکه و تصفیه‌خانه یک سیستم به هم پیوسته (Integrated) هستند که بخشی از فرایندهای تصفیه فضلاب در شبکه جمع‌آوری اتفاق می‌افتد. در شبکه جمع آوری فاضلاب که مانند یک راکتور بزرگ می‌باشد بخشی از COD مصرف، بخشی از ترکیبیات آلی شکسته و خرد می‌شوند.
در شبکه‌های با زمان ماند بیشتر امکان ایجاد فرآیند تخمیر بی‌هوازی Fermentation افزایش می‌یابد در این حالت بخشی از ترکیبات آلی پیچیده و دیر تجزیه پذیر به ترکیبات ریزتر و راحت‌تر تجزیه‌پذیر مانند اسیدهای چرب فرار (VIFA) تبدیل می‌شود که این موضوع اثر قابل توجهی روی حذف بیولوژیکی فسفر دارد. بطور معمول صنایع موجود در شهرها موظف به پیش تصفیه فاضلاب می‌باشند.
در صورتیکه به نسبت‌های مناسب از COD/N، COD/R یا COD/BOD5 در ورودی تصفیه خانه نرسیم، می‌توانیم با شناسایی صنایعی که در پساب خود ماده مورد تظر ما را داشته باشند آن‌ها را از پیش تصفیه فاضلاب معاف کنیم تا در فاضلاب خام ورودی به کیفیت مناسب برای تصغیه فاضلاب دست یابیم. حذف بیولوژیکی نیتروژن فرایند جدیدی نیست هرچند که در سال‌های اخیر بیشتر مورد توجه قرار گرفته است.
مسائل اصلی که در حذف بیولوژیکی نیتروژن در فرآیند لجن فعال با آن مواجه هستیم عبارتند از:
1- مقدار زیاد ترکیبات حاوی نیتروژن
۲- فرآیندهای مختلف بیولوژیکی بیوشیمیائی و شیمیایی که باید بوقوع بپیوندد. بایستی به صورت سری انجام گیرند.
3- سرعت رشد پائین باکتری‌های درگیر در این فرآیند نسبت به سایر یاکتریها که باعث می‌شود تعداد آن‌ها کمتر و شانس باقی ماندن آن‌ها در نظر بگیریم