تصفیه فاضلاب به روش IFAS

روش تلفیقی لجن فعال با بستر ثابت؛ (IFAS (Integrated Fixed Film Activated Sludge به عنوان روشی نوین و مناسب جهت تصفیه بیولوژیکی هوازی فاضلاب می‌باشد.
سیستم لجن فعال تلفیقی با رشد چسبیده ثابت به عنوان روشی مناسب جهت حذف و جداسازی مواد آلی موجود در فاضلاب و انجام فرآیند نیتریفکاسیون است و می‌توان این سیستم را ترکیبی از لجن فعال و صافی چکنده نیز دانست و آن را نوعی فرم اصلاح شده لجن فعال به حساب آورد که به علت وجود سطح جامد (مدیا) برای رشد بیوفیلم ها در داخل حوض هوادهی باعث تثبیت میکروارگانیسم‌ها داخل بیوفیلم می‌شوند. به همین دلیل در این روش تصفیه فاضلاب با راندمان بهتری نسبت به سیستم لجن فعال رشد معلق انجام می‌شود.
تفاوت این سیستم با صافی چکنده این است که علاوه بر غوطه‌ور بودن، سیستم به مقدار کافی هوادهی می‌شود، اما در صافی چکنده فاضلاب روی سطح بستر پخش می‌شود و با رشد میکروبی و تشکیل بیوفیلم، میکروارگانیسم اقدام به جذب و مصرف مواد آلی موجود در فاضلاب می‌کنند که در سطح بیوفیلم‌ ها شاهد شرایط هوازی به علت حضور اکسیژن و در اعماق آنها شاهد شرایط بی ‌هوازی هستیم.
فرایند راکتور بیوفیلمی از دو بخش عمده زیست توده معلق و چسبیده تشکیل شده است به همین دلیل به آن فرآیند دوگانه نیز می ‌گویند.
در این سیستم در مخزن هوادهی میکروارگانیسم‌ ها بر روی مدیا (بستر جامد) رشد می‌کنند و به علت پایداری و زمان ماند میکروبی زیاد قابل استفاده برای فاضلاب ‌هایی با بار آلودگی بالا نیز می‌باشد.
فرآیند رشد چسبیده بدین صورت است که با ورود فاضلاب به راکتور ها میکروارگانیسم ‌ها بر روی مدیا (زمینه) رشد می‌کنند و مواد آلی محلول در فاضلاب را حل می‌کنند. با قرار گرفتن مدیا در داخل حوض هوادهی لجن فعال، میکروارگانیسم‌ های بیشتری ایجاد می‌شود. بنابراین در این سیستم بدون اینکه تغییری در حجم حوض هوادهی ایجاد شود شاهد افزایش قدرت بارگذاری هستیم.
با افزایش زیست توده (میکروارگانیسم‌ها) مقاومت سیستم در برابر شوک ‌های بارگذاری آلی و هیدرولیکی افزایش می‌یابد.

به طور کلی استفاده از فیلم‌های بیولوژیکی مستغرق (Submerged Fixed Film) در حدود 60 سال است که مورد بررسی می‌باشد. کارهایی ابتدایی شامل ایجاد فرآیند هوادهی تماسی (Aeration Contact) در سال 1930 تا1940 انجام شد. در آن زمان صفحات آزبستی در بالای لوله ‌های هوادهی به صورت شناور قرار داده می‌شد و بعد از آن واحد حوض ته‌نشینی تعبیه شده بود و لجن به داخل فرآیند برگشت داده نمی‌شد و کل زمان ماند هیدرولیکی بین 1.7 تا 3 ساعت بود. در دهه های 80 و 90 تکنولوژی بکارگیری رشد چسبیده در فرآیند لجن فعال در آمریکا معرفی گردید. از آنجایی که در این فرایند حجم مورد نیاز برای حوضچه کاهش می‌یافت، این فرآیند مورد توجه اکثر متخصصان قرار گرفت.
در این روش می‌توان از مواد مختلفی برای مدیا استفاده کرد، مانند کربن فعال گرانولی، ذرات سیلیس، مواد سنتیک نظیر HDPE و مواد پلیمری.
بستری که در داخل فرآیند IFAS به کار گرفته می‌شود انواع متفاوتی دارد. نکات مهم در انتخاب بستر شامل جنس مدیا، شکل هندسی، ابعاد، دانسیته بستر، مساحت سطح ویژه و هزینه تولید می‌باشد. شکل هندسی و ابعاد مدیا مستقیما بر روی مساحت سطح ویژه و هزینه‌ی تولید مدیا تاثیر دارند. با کاهش ابعاد بستر شاهد افزایش سطح ویژه هستیم اما هزینه ساخت آن نیز افزایش می‌یابد.
معمول‌ترین ماده مورد استفاده برای مدیا پلاستیکی ترکیبات پلی اتیلن با دانسیته بالا HDPE یا پلی پروبلين با دانسیته بالا HDPP می‌باشد. که دارای وزن مخصوص 0.96 تا 0.94 هستند بنابراین در حوض هوادهی شناور می‌مانند. کاهش وزن مخصوص سبب تحرک بیشتر و در نتیجه برخورد بیشتر با مدیاهای دیگر می‌شود که این امر سبب تحرک بیشتر مدیا و در نتیجه برخورد بیشتر با دیگر مدیاها و جدا شدن و کنده شدن بیوفیلم از روی مدیا می‌شود، بنابراین جرم بیومس در راکتور با حذف منظم بیوفیلم از روی مدیا کنترل می‌شود.
سیستم‌های IFAS را بر اساس مدیای ‌آن‌ها به دو دسته‌ی زیر تقسیم می‌کنند:
1. سیستم‌های IFAS با مدیای ثابت (Fixed Media IFAS System)
2. سیستم‌های IFAS با مدیای پراکنده (Dispersed Media IFAS System)

میکروارگانیسم‌های چسبیده به بستر با افزایش زمان ماند سلولی، انجام نیترات‌زایی را امکان پذیر می‌سازند.
در این سیستم می‌توان با اضافه کردن یک واحد آنوکسیک قبل یا بعد از مخزن هوادهی، راندمان حذف نیتروژن را به صورت قابل ملاحظه‌ای افزایش داد.
مزیت عمده این سیستم حذف بالای ازت و فسفر و همچنین بازده بالا در تصفیه فاضلاب ‌های با بار آلودگی بالا می‌باشد. در این سیستم به دلیل وجود مدیا غلظت زیست توده (میکروارگانیسم‌ ها) بیشتر می‌باشد که عملا باعث کاهش زمان ماند هیدرولیکی (HRT) می‌شود و با پایین آمدن زمان ماند هیدرولیکی، حجم راکتور مورد نیاز کاهش می‌یابد پس فضای مورد نیاز برای ساخت تصفیه خانه کمتر می‌شود که از دیگر مزایای این سیستم است.

مزایای سیستم IFAS
1. کاهش حجم مخزن هوادهی باعث کاهش هوای مورد نیاز برای ساخت تصفیه خانه می‌شود.
2. حجم هوادهی کمتر است که نتیجه‌ آن هزینه کمتر برای هوادهی است.
3. هزینه های بهره برداری IFAS کمتر از لجن فعال هوادهی گسترده است.
4. راندمان بالاتر سیستم IFAS در مقایسه با هوادهی گسترده
5. مقاومت بالای سیستم در برابر شوک‌های وارده به علت غلظت بالای لجن
6. امکان ارتقای سیستم‌های تصفیه فاضلاب بدون افزایش حجم مخزن هوادهی
7. امکان تغییر ظرفیت تصفیه خانه با کم و زیاد کردن مقدار مدیا در مخزن هوادهی
8. امکان کنترل نیتریفیکاسیون و دینیتریفیکاسیون با مقدار اکسیژن محلول
9. مقاومت بیشتر در برابر خروج لجن به علت چسبیده بودن لجن به مدیا
10. بهبود شاخص حجمی لجن (SVI)
11. کاهش تولید لجن
12. افزایش پایداری فرآیند

معایب سیستم IFAS
1. نیاز به انرژی بالا مانند هوادهی 
2. هزینه‌های بالای ساخت و ساز عملیات
3. نیاز به نیروی متخصص و دانش تخصصی
4. نیاز به خرید مدیا 
5. نیاز به آشغالگیر جهت جلوگیری از گرفتگی مدیا
6. افت فشار هیدرولیکی بالا به خاطر نصب صفحات سوراخدار برای جلوگیری از خروج مدیا

ملاحظات اقتصادی
1. سیستم IFAS نیازمند حجم کوچکتری از مخزن بوده که بر روی هزینه سرمایه گذاری اولیه تاثیر دارد.
2. سیستم‌های مدولی باعث افزایش مضاعف اجزا مدولی می‌گردند که ممکن است الزامات مالی در کوتاه مدت و یا بلند مدت را کاهش دهد.
3. در سیستم با زمینه شناور (با مدیای متحرک) نیاز به هزینه بیشتری برای اجزایی مانند نگهدارنده مدیا و یا پمپ می‌باشد.
4. سیستم‌‌های IFAS نسبت به فرایند لجن فعال نیازمند هزینه‌های راهبری کمی می‌باشند.

کاربرد سیستم IFAS 
سیستم‌های IFAS در تصفیه فاضلاب های شهری و صنعتی به کار گرفته می‌شوند. این عمل ممکن است برای ارتقای (Up-Grade) تصفیه خانه لجن فعال موجود باشد. هدف از بکارگیری سیستم IFAS بسته به نوع سیستم موجود متفاوت می‌باشد.