میزان انتقال اکسیژن از وجه اشتراک آب-هوا با اندازه ذرات حباب ایجاد شده رابطه عکس دارد. این بدان معناست که کوچکتر شدن ذرات حباب هوا باعث میشود، انتقال اکسیژن به فاضلاب راحتتر انجام شود. دیفیوزرها امکان شکستن ذرات حباب هوا را ممکن میسازند، در این پروژه نیز از دیفیوزر در مخزن بالا دست استفاده شد. جریان هوای تولید شده توسط پمپ، از طریق شیلنگی به مخزن هدایت میشد و در آنجا توسط دیفیوزر به حبابهای کوچکتری تبدیل میشد و از این طریق امکان کنترل غلظت اکسیژن محلول فاضلاب ممکن میشد.
دیفیوزر مورد استفاده همچنین مانع از، تهنشینی مواد معلق و بایومس در مخزن بالادست میشد و امکان اختلاط و همگنسازی فاضلاب را نیز فراهم میساخت. در مواقعی که پمپ هواده فعال نبود، امکان تهنشینی مواد معلق وجود داشت، اما با شروع فعالیت پمپ هواده، مواد و بایومس تهنشین شده به صورت معلق در آمده و همراه جریان به لولههای پایلوت منتقل میشدند. دیفیوزر مورد استفاده در شکل ۳-۵ نشان داده شده است.
دیفیوزر مورد استفاده در مخزن بالا دست
مخازن نگهداری
همانطور که پیشتر در بخش مربوط به طراحی پایلوت ذکر شد، جریان به صورت ثقلی در لولهها ایجاد میشود و پس از آن مجددا باید فاضلاب را به ارتفاع بالاتری رساند تا امکان برقراری جریان ثقلی برقرار شود. جهت بالا بردن ضریب اطمینان در برقراری جریان پیوسته، نیاز بود تا حجمی از فاضلاب همواره در دسترس پمپ قرار داشته باشد.
همچنین در مواردی که به هر دلیل جریان پمپ قطع میشد و یا از کار میافتاد، مخزن پایین دست قابلیت دریافت حجم مشخصی از فاضلاب را داشته و فاضلاب موجود در لولهها به صورت ثقلی به مخزن تخلیه میشد. چندین مخزن در آزمایشگاه موجود بود ویکی از مخازن با حجم تقریبی ۲۰۰ لیتر از جنس پلی اتیلن به عنوان مخزن پایین دست انتخاب شد.
جهت متعادل کردن جریان فاضلاب منتقل شده توسط پمپ، نیاز به یک مخزن با حجمی مشخص بود. جریان فاضلاب پمپ به این مخزن تخلیه شده سپس به صورت ثقلی وارد لولههای پایلوت میشد. از این مخزن تحت عنوان مخزن بالا دست یاد میشود. مخزن بالادست همچنین سبب آرام شدن جریان میشد و از ورود جریان اغتشاشی به لولههای پایلوت جلوگیری میکرد.
در موارد احتمالی که در مسیر جریان فاضلاب در لولهها گرفتگی ایجاد میشد، این مخزن قادر به نگهداری فاضلاب دریافتی از طریق پمپ بود و به عنوان یک ضریب اطمینان مانع از خروج فاضلاب از پایلوت میشد. هوادهی فاضلاب از طریق دیفیوزر تعبیه شده در این مخزن نیز امکان پذیر بود. حجم تقریبی این مخزن ۲۵۰ لیتر و از جنس پلی اتیلن بود.
سطح شیبدار
جهت کاهش فضای مورد نیاز در آزمایشگاه، طراحی لولههای پایلوت به صورت زیگزاگ انتخاب شده بود. به منظور ایجاد جریان ثقلی در لولهها پایلوت، نیاز به یک سطح شیبدار جهت قرار دادن لولهها بود. برای این منظور یک میز فلزی طراحی و ساخته شد. میز مورد نظر به صورت شیبدار طراحی شده بود تا جریان ثقلی را در لولهها ایجاد کند، همچنین جهت تغییر شیب لولههای پایلوت، پایهها به نحوی ساخته شدند که امکان تغییر ارتفاع در آنها وجود داشته باشد.
طول و عرض میز بهترتیب برابر با ۵/۲ و ۱ متر بود، ارتفاع پایه بزرگتر، ۴/۱ متر و ارتفاع پایه کوچک قابل تغییر بود. با کم و زیاد کردن ارتفاع پایه و همچنین میزان جابجایی عرضی لولهها بر روی سطح شیبدار امکان تنظیم شیب میسر بود.
توریها
در این پژوهش جهت افزایش غلظت میکروارگانیسمها از رشد الحاقی میکروارگانیسم به جدار داخلی لولهها استفاده شده است. بالا بردن زبری لولهها امکان رشد مناسب بایوفیلم را در جداره داخلی فراهم میکند. بنابراین برای بالا بردن زبری لولهها به دنبال راه حلی مناسب بودیم که حتی در شبکههای واقعی نیز کاربرد قابل اجرا باشد. استفاده از توری با منافذ مناسب راهکاری منطقی به نظر میرسید.
پس از بررسی این گونه توریهای موجود در بازار، توری با منافذ تقریبی ۳ میلیمتر مناسب تشخیص داده شد. توریها به جداره داخلی لوله به جز خمها چسبانده شدند. شکل ۳-۶، قسمتی از این توریها و نحوه چسباندن به داخل لولهها را نشان میدهد. چسباندن توریها، سطح با قابلیت رشد بایوفیلم را به اندازه ۵/۷ متر مربع افزایش داد.
توریهای مورد استفاده
فاضلاب مصنوعی
جهت ارزیابی میزان تصفیه شوندگی در شبکه از یک فاضلاب مصنوعی که تقریبا خصوصیات فاضلاب خانگی را دارا بود استفاده شد (جدول ۳-۱ و ۳-۲). این ترکیبات در اکثر پژوهشها به عنوان فاضلاب مصنوعی استفاده شده بود و به همین دلیل در این پژوهش نیز از آن به عنوان فاضلاب مصنوعی استفاد شد]۲۵[.
ترکیبات فاضلاب مصنوعی(نوع اول)
ترکیبات | غلظت (میلیگرم بر لیتر) |
گلوکز | ۲۰۰ |
(NH4)2SO4 | ۷۵ |
KH2PO4 | ۱۳ |