با افزایش آلودگی ناشی از فاضلاب‌های شهری و صنعتی، نیاز به روشهای موثر تصفیه بیش از پیش احساس می‌شود. فرایند IDEA به‌عنوان یکی از فناوری‌های نوین تصفیه فاضلاب، بر پایه سیستم لجن فعال توسعه یافaته و با هوادهی گسترده، کارایی بالایی در حذف آلاینده‌ها دارد.
این فرایند به دلیل عملکرد پایدار، هزینه پایین بهره‌برداری و سازگاری با فاضلاب‌های مختلف، در پروژه‌های شهری و صنعتی مورد توجه قرار گرفته است. علاوه بر این، طراحی مرحله‌ای IDEA امکان حذف همزمان مواد آلی، نیتروژن و فسفر را فراهم می‌کند و آن را به گزینه‌ای مطلوب برای استفاده در مناطقی با استانداردهای سخت‌گیرانه زیست‌محیطی تبدیل کرده است. در این مقاله، اصول عملکرد، مزایا و مراحل اجرای این روش نوین بررسی می‌شود تا نقش آن در مدیریت پایدار منابع آبی روشن شود.
فرآیند IDEA چیست؟
فرآیند IDEA (Intensified Deviated Extended Aeration) یک روش پیشرفته در تصفیه فاضلاب است که بر پایه سیستم لجن فعال با هوادهی گسترده طراحی شده است. این فرآیند با استفاده از چندین ناحیه متوالی هوازی و بی‌هوازی، به‌طور همزمان مواد آلی، نیتروژن و فسفر را حذف می‌کند. استفاده از IDEA در تصفیه فاضلاب شهری و صنعتی باعث افزایش راندمان، کاهش لجن مازاد و بهبود کیفیت پساب خروجی می‌شود.
مزایای فرآیند IDEA در تصفیه فاضلاب
فرآیند IDEA در تصفیه فاضلاب با بهره‌گیری از طراحی مرحله‌ای و انعطاف‌پذیر، مزایای قابل‌توجهی نسبت به سایر روش های تصفیه فاضلاب دارد. این روش به دلیل ساختار یکپارچه و حذف همزمان آلاینده‌ها، باعث افزایش راندمان تصفیه و بهبود کیفیت پساب نهایی می‌شود. همچنین به علت تولید کمتر لجن مازاد و کاهش نیاز به تجهیزات پیچیده، هزینه‌های بهره‌برداری کاهش می‌یابد.
در فرآیند IDEA، کنترل دقیق تزریق مواد شیمیایی مانند ضد کف، مواد منعقدکننده یا ضدخوردگی، نقش مهمی در پایداری عملکرد سیستم دارد. برای انجام این کار از تجهیزاتی با دقت بالا به نام دوزینگ پمپ استفاده می‌شود. حال ممکن است با این سوال مواجه شوید که دوزینگ پمپ چیست؟ این پمپ‌ها مواد شیمیایی را به‌صورت کنترل‌شده وارد سیستم تصفیه کرده و باعث افزایش راندمان فرآیند و کاهش مصرف مواد می‌شوند. استفاده صحیح از دوزینگ پمپ‌ها در کنار سایر اجزای IDEA، کیفیت نهایی پساب را به شکل چشم‌گیری بهبود می‌بخشد.
مصرف انرژی در این فرآیند بهینه‌سازی شده و نسبت به دیگر روش های تصفیه فاضلاب کمتر است. از طرفی، به‌کارگیری آن در فضاهای محدود شهری نیز به‌راحتی امکان‌پذیر است.
نیاز به فضای کمتر
یکی از مزایای مهم فرایند IDEA در مقایسه با سایر روش های تصفیه فاضلاب، نیاز به فضای کمتر برای احداث تصفیه‌خانه است. طراحی مرحله‌ای و فشرده این فرآیند باعث می‌شود اجزای مختلف سیستم در یک واحد یکپارچه تجمیع شوند. این ویژگی IDEA را به گزینه‌ای ایده‌آل برای مناطق شهری با محدودیت فضا تبدیل کرده است. استفاده از این روش در شهرها و مناطق متراکم می‌تواند باعث صرفه‌جویی در زمین و هزینه‌های ساخت شود.
کاهش هزینه عملیاتی
فرآیند IDEA نسبت به بسیاری از روش های تصفیه فاضلاب، هزینه‌های عملیاتی کمتری دارد. طراحی بهینه این سیستم باعث کاهش تولید لجن مازاد، کاهش نیاز به مواد شیمیایی و کاهش دفعات نگهداری می‌شود. همچنین بهره‌برداری آسان و خودکارسازی فرآیند، نیاز به نیروی انسانی دائم را کاهش می‌دهد. این مزیت در بلندمدت موجب صرفه‌جویی چشمگیر در هزینه‌های جاری تصفیه‌خانه خواهد شد.
بازده بالاتر در حذف آلاینده ها
فرایند IDEA قادر است با ترکیب نواحی هوازی، بی‌هوازی و اختیاری، طیف گسترده‌ای از آلاینده‌ها را به‌صورت همزمان حذف کند. این سیستم عملکرد بسیار موثری در کاهش BOD، COD، نیتروژن و فسفر دارد که در بسیاری از روش های تصفیه فاضلاب به سختی حاصل می‌شود. این ویژگی IDEA را برای مناطقی با استانداردهای سخت‌گیرانه زیست‌محیطی به گزینه‌ای مناسب تبدیل کرده است. به همین دلیل، این فرآیند در پروژه‌های تصفیه فاضلاب صنعتی و شهری با بار آلودگی بالا کاربرد گسترده‌ای دارد.
مصرف کمتر انرژی
یکی از ویژگی‌های برجسته IDEA در مقایسه با دیگر روش های تصفیه فاضلاب، مصرف پایین انرژی است. فرآیند هوادهی در این سیستم به صورت بهینه طراحی شده و زمان ماند فاضلاب در هر مرحله کنترل‌شده است. این موضوع باعث می‌شود که انرژی کمتری برای تصفیه کامل فاضلاب مصرف شود. در نتیجه، بهره‌برداران می‌توانند هزینه‌های انرژی را کاهش داده و عملکردی مقرون‌به‌صرفه داشته باشند.
مراحل اجرای فرآیند IDEA
فرآیند IDEA به‌صورت مرحله‌ای و پیوسته طراحی شده و از چند ناحیه متوالی برای بهبود کیفیت تصفیه فاضلاب بهره می‌برد. این فرآیند شامل عبور فاضلاب از نواحی هوادهی متناوب، ته‌نشینی نهایی و بازگرداندن لجن فعال به ابتدای سیستم است. هر مرحله نقش خاصی در حذف مواد آلی، نیتروژن و فسفر دارد. طراحی منسجم IDEA موجب پایداری عملکرد و افزایش راندمان تصفیه در شرایط مختلف می‌شود.
1. ناحیه اول هوادهی
در نخستین مرحله از فرآیند IDEA، فاضلاب خام وارد ناحیه اول هوادهی می‌شود؛ جایی که با تزریق اکسیژن، شرایط هوازی برای فعالیت میکروارگانیسم‌ها فراهم می‌گردد. در این ناحیه، بخش عمده‌ای از مواد آلی موجود در فاضلاب تجزیه و BOD به‌طور موثری کاهش می‌یابد. این مرحله نقش بسیار مهمی در آغاز فرآیند تصفیه بیولوژیکی ایفا می‌کند. کیفیت عملکرد این ناحیه، تثیر مستقیمی بر بازده کل سیستم دارد.
2. ناحیه دوم هوادهی
فاضلاب پس از عبور از ناحیه اول، وارد ناحیه دوم هوادهی می‌شود که هدف آن تکمیل فرآیند نیتریفیکاسیون و حذف نیتروژن آمونیاکی است. در این مرحله، اکسیژن‌رسانی ادامه یافته و تجزیه ترکیبات آلی باقی‌مانده نیز تقویت می‌شود. این ناحیه به تثبیت زیستی بیشتر فاضلاب کمک کرده و کیفیت نهایی پساب را ارتقا می‌دهد. ناحیه دوم مکمل مرحله اول در رسیدن به استانداردهای زیست‌محیطی است.
3. ته نشینی نهایی
در این بخش، فاضلاب تصفیه‌شده وارد مخزن ته‌نشینی نهایی می‌شود تا جامدات معلق و لخته‌های زیستی ته‌نشین شوند. در نتیجه، پساب زلال از بخش فوقانی خارج شده و آماده تخلیه یا استفاده مجدد می‌گردد. این مرحله نقش کلیدی در کاهش کدورت، بهبود کیفیت ظاهری و افزایش خلوص شیمیایی پساب دارد. ته‌نشینی موثر تضمین‌کننده خروجی شفاف و پایدار از تصفیه‌خانه است.
4. بازگشت لجن فعال
در پایان فرآیند، لجن ته‌نشین‌شده به ابتدای سیستم بازگردانده می‌شود تا جمعیت میکروبی فعال حفظ شود و فرآیند تصفیه تداوم یابد. بازگشت لجن فعال، ضمن افزایش راندمان سیستم، از نیاز به تولید مکرر زیست‌توده جدید جلوگیری می‌کند.
این مرحله یکی از اجزای حیاتی چرخه تصفیه در روش IDEA به‌شمار می‌رود. نگهداری پایدار لجن فعال، باعث بهینه‌سازی کل عملکرد تصفیه‌خانه خواهد شد.
تفاوت فرآیند IDEA با سایر فرآیندها مانند SBR و MBR
فرآیند IDEA در تصفیه فاضلاب نسبت به روش‌هایی مانند SBR و MBR دارای ساختاری پیوسته، ساده‌تر و با هزینه نگهداری کمتر است. برخلاف سیستم ناپیوسته SBR و فناوری پیشرفته اما پرهزینه MBR، فرایند IDEA با استفاده از طراحی مرحله‌ای و هوادهی گسترده، راندمان بالایی در حذف آلاینده‌ها دارد و به دوزینگ پمپ‌هایی با کنترل دقیق برای تزریق مواد شیمیایی کمتر وابسته است.
همچنین IDEA به دلیل تولید لجن کمتر و مصرف انرژی پایین‌تر، گزینه‌ای اقتصادی‌تر برای تصفیه فاضلاب شهری و صنعتی محسوب می‌شود. این تفاوت‌ها باعث شده‌اند که بسیاری از پروژه‌ها، به‌ویژه در مناطق با محدودیت منابع، از این روش به‌عنوان جایگزینی مناسب استفاده کنند.
IDEA در چه تصفیه خانه هایی استفاده می شود؟
فرآیند IDEA به‌دلیل طراحی انعطاف‌پذیر، بهره‌برداری آسان و راندمان بالا، در تصفیه‌خانه‌های شهری، صنعتی و حتی بیمارستانی کاربرد گسترده‌ای دارد. این روش به‌ویژه در مناطقی که محدودیت فضا، منابع مالی و نیاز به تصفیه با کیفیت بالا وجود دارد، گزینه‌ای مناسب به شمار می‌رود.
در ایران، پروژه‌هایی مانند تصفیه‌خانه فاضلاب شهرهای کاشان، پرند و بخشی از صنایع پتروشیمی از IDEA استفاده کرده‌اند. همچنین در کشورهایی مانند هند، آلمان و ترکیه این فناوری برای تصفیه فاضلاب شهری و پساب صنعتی مورد بهره‌برداری قرار گرفته است.
در این سیستم‌ها برای تزریق دقیق مواد شیمیایی مانند ضدکف، منعقدکننده یا مواد ضد خوردگی از تجهیزاتی به نام دوزینگ پمپ استفاده می‌شود که نقش کلیدی در کنترل کیفیت فرآیند دارند. همچنین در مراحل پیش‌تصفیه برای حذف یون‌های مزاحم، به‌کارگیری تجهیزاتی مانند سختی گیر رزینی اهمیت بالایی دارد.
جمع بندی
همانطور که در این مقاله توضیح دادیم، فرآیند IDEA یکی از پیشرفته‌ترین و کارآمدترین روش های تصفیه فاضلاب شهری و صنعتی به‌شمار می‌رود که با طراحی مرحله‌ای و بهره‌گیری از نواحی هوادهی و ته‌نشینی پیوسته، راندمانی بالا در حذف آلاینده‌ها دارد.
این روش نسبت به سایر فناوری‌ها مانند SBR و MBR از مزایایی همچون مصرف کمتر انرژی، تولید لجن کمتر، هزینه عملیاتی پایین و نیاز به فضای کمتر برخوردار است.
سوالات متداول درباره فرآیند IDEA
IDEA برای چه نوع فاضلابی مناسب است؟
فرآیند IDEA برای تصفیه فاضلاب‌های شهری، صنعتی، بیمارستانی و فاضلاب‌هایی با بار آلودگی بالا بسیار مناسب است. این روش قابلیت حذف موثر مواد آلی، نیتروژن، فسفر و آلاینده‌های میکروبی را دارد.
آیا IDEA در ایران استفاده شده است؟
بله، فرآیند IDEA در ایران در چندین پروژه تصفیه فاضلاب از جمله تصفیه‌خانه‌های شهرهای کاشان، پرند و برخی صنایع پتروشیمی به‌کار گرفته شده است. این فناوری به دلیل راندمان بالا و سادگی بهره‌برداری، مورد توجه قرار گرفته است.
بازده حذف COD و BOD چقدر است؟
فرآیند IDEA دارای بازده بسیار بالایی در حذف آلاینده‌ها است و می‌تواند بیش از 90٪ COD و حدود 95٪ BOD را از فاضلاب حذف کند. این راندمان بالا، آن را به گزینه‌ای مناسب برای تصفیه فاضلاب‌های شهری و صنعتی تبدیل کرده است.
مصرف انرژی در مقایسه با روشهای دیگر چقدر است؟
مصرف انرژی در فرآیند IDEA نسبت به روش‌هایی مانند MBR و SBR کمتر است، زیرا طراحی مرحله‌ای و بهینه آن باعث کاهش زمان هوادهی و انرژی مورد نیاز می‌شود. این ویژگی، IDEA را به گزینه‌ای اقتصادی و کم‌مصرف در تصفیه فاضلاب تبدیل کرده است.