‍‍‍‍‍‍‍پیشگامان تاسیسات: این مبحث مرور کلی در زمینه طراحی و بهره برداری از تاسیسات حذف بیولوژیکی نیتروژن است.در این مبحث کاربرد سیستم های تک مرحله ای اکسیداسیون کربن / نیترات سازی / نیترات زدایی ، به دلیل هزینه های مربوطه و سهولت استفاده مورد تاکید قرار می گیرد.به هر حال کاربرد تاسیسات نیترات زدایی به عنوان مرحله ای مجزا به صورت گزینه مناسب مورد بحث قرار می گیرد .‍
تجارب بدست آمده در تاسیسات واقعی ، حذف فیزیکی – شیمیایی نیتروژن ، معایبی را در مقایسه با تاسیسات حذف بیولوژیکی نیتروژن نشان می دهد. معمولا سیستم های فیزیکی –شیمیایی پر هزینه بوده و نگهداری از آنها بسیار مشکل است . همچنین ممکن است اثرات زیست محیطی ثانویه قابل توجهی را در بر داشته باشند . (نظیر رها سازی نیتروژن آمونیاکی به اتمسفر در طی هوادهی ). 
بنابراین در اغلب موارد حذف بیولوژیکی نیتروژن ، سیستم انتخابی می باشد .بطور معمول ، تکنولوژی های فیزیکی شیمیایی تنها برای پالایش پساب خروجی سیستم حذف بیولوژیکی نیتروژن بکار می روند. به عنوان مثال ، هنگامیکه اختلالات بهره برداری سبب نیترات سازی ناقص می شود، کلرزنی تا نقطه شکست می تواند بجای سیستم حذف بیولوژیکی بکار برده شود.

گزینه های فرایند 
حذف بیولوژیکی ترکیبات نیتروژنه از فاضلاب شهری ، شامل سه فرایند اصلی می باشد:
سنتز : ورود نیتروژن به داخل ساختار جرم میکروارگانیسم که در طی رشد سلول صورت می گیرد .
نیترات سازی : تبدیل آمونیاک و نیتروژن آلی ( به طور معمول در فاضلاب شهری یافت میشود ) به نیترات ،این عمل از طریق اکسیداسیون توسط میکرو ارگانیسم های نیترات ساز انجام میگیرد . 
نیترات زدایی : تبدیل نیترات به گاز نیتروژن بوسیله میکرو ارگانیسم های نیترات زدا ، سپس نیتروژن از فاضلاب به اتمسفر رها میشود .
همه سیستم های موجود حذف بیولوژیکی فسفر ، این فرایند ها را مورد استفاده قرار می دهند . با توجه به تلفیق این فرایند ها با فرایند های تصفیه فاضلاب شهری ، بر اساس نیترات زدایی ، دو روش کاربرد دارد .:
1) نیترات زدایی در یک واحد فرایند مجزا که به عنوان " نیترات زدایی مجزا " اطلاق می گردد.
2) واحد " لجن تک مرحله ای " که شامل ترکیب اکسیداسیون کربن ، نیترات سازی و نیترات زدایی می باشد.
روش های حذف نیتروژن ممکن است بر اساس روش بکار رفته برای انجام فرایند نیترات سازی نیز تقسیم بندی گردند.
در زیر هر یک از این روش ها با جزئیات بیشتری مورد بحث قرار می گیرد.


گزینه های نیترات زایی 
همان گونه که شرح داده شد ، نیترات سازی ( تبدیل بیولوژیکی آمونیاک و نیتروژن آلی به نیترات ) جز لاینفک و ضروری هر واحد بیولوژیکی حذف نیتروژن است . برای انجام عمل نیترات سازی فاضلاب شهری دو روش وجود دارد :
1) نیترات سازی مرحله مجزا 
2) فرایند ترکیبی اکسیداسیون کربن ، نیترات سازی .

مواد  BOD  نیترات سازی مرحله مجزا شامل دو فرایند بیولوژیکی سری است . در مرحله اول پایینی ( ناشی از مرحله اول ) با کربنه حذف می شود و در دومین مرحله نیترات سازی پسا و نیترات سازی در یک انجام میشود . در سیستم ترکیبی اکسیداسیون کربن و نیترات سازی ، حذف
برایند بیولوژیکی واحد انجام می گیرد.  هر دو روش نیترات سازی بطور موفقیت آمیزی در تصفیه فاضلاب های شهری بکار گرفته شده اند . انتخاب روش مناسب به عوامل اقتصادی بستگی دارد.
گزینه های نیترات زدایی 
نیترات زدایی مرحله مجزا 
نیترات زدایی مرحله مجزا شامل استفاده ازیک فرایند بیولوژیکی مجزا برای حذف نیترات است . این فرایند بر روی  پساب خروجی نیترات سازی بالادست ممکن است سیستم نیترات سازی مجزا یا ترکیبی باشد .
وقتی از نیترات سازی مرحله مجزا همراه با نیترات زدایی مرحله مجزا  استفاده میشود، کل سیستم حذف بیولوژیکی نیتروژن شامل سه فرایند بیولوژیکی می گردد که به حالت سری مورد استفاده قرار می گیرند. این BOD  فرایند تحت عنوان " فرایند مرحله ای " یا " فرایند لجن سه مرحله ای " نامیده میشود.در مرحله اولحذف میگردد، در مرحله دوم فرایند نیترات سازی بر روی پساب مرحله اول صورت گرفته و در مرحله سوم نیترات موجود در پساب مرحله دوم حذف میشود . وقتی که سیستم ترکیبی اکسیداسیون کربن و نیترات سازی همراه با نیترات زدایی مرحله مجزا مورد استفاده قرار می گیرد ، کل سیستم حذف بیولوژیکی نیتروژن شامل دو فرایند بیولوژیکی است . این دو فرایند که به صورت سری بکار میروند ، تحت عنوان " فرایند دو مرحله ای " یا    و نیترات سازی انجام میشود و در BOD"فرایند دو مرحله ای لجن " نامیده می شوند . در مرحله اول حذف
مرحله دوم نیترات موجود در پساب مرحله اول ، نیترات زدایی می شود . بنابراین چه در سیستم ترکیبی اکسیداسیون کربن و نیترات سازی و چه در سیستم نیترات سازی مرحله مجزا؛ فرایند نیترات زدایی در یک واحد مجزا انجام میشود.مواد کربن و نیترات سازی ، به میزان زیادی مواد آلی کربنه موجود در فاضلاب را مصرف BODچون حذف می نماید لذا افزودن یک منبع خارجی کربن به فاضلاب فاقد این ترکیبات برای انجام فرایند نیترات زدایی ، وجود فاضلاب  ضروری است .معمولا برای این منظور از متانول استفاده می شود . ولی برای جلوگیری از بالا در پساب خروجی تصفیه خانه ، افزایش متانول به فاضلاب بایستی با دقت کنترل شود .BOD 
بطور معمول برای نیترات زدایی مرحله مجزا ، دو گزینه فرایند متفاوت بکار می رود :
 
1)رشد معلق 
2)رشد چسبیده
رشد معلق:
این روش شبیه به سیستم تصفیه لجن فعال است . ابتدا فاضلاب از درون یک حوضچه با اختلاط مداوم عبور داده میشود . به این حوضچه یک ترکیب دارای کربن (متانول ) اضافه میشود. متانول بوسیله گروهی از میکرو ارگانیسم ها به عنوان منبع کربن مورد استفاده قرار می گیرد. این میکرو ارگانیسم ها در حوضچه های ته نشینی بعدی رسوب کرده و به عنوان لجن برگشتی به حوض نیترات زدایی به حوض نیترات زدایی برگشت داده در حد مطلوب ، (SRT) زمان ماند جامدات (MCRT)  میشود یا  .به منظور نگهداری زمان ماند متوسط سلولی بخشی از لجن از سیستم دفع میگردد.
بر خلاف حوضچه هوادهی لجن فعال ، محتویات این حوضچه ، هوادهی نمیشود، ولی برای نگهداری جامدات بیولوژیکی به حالت معلق ، محتویات حوضچه اختلاط داده میشود.در این حالت شرایط انوکسیک لازم برای نیترات زدایی حفظ میگردد.
اندازه حجم حوضچه اختلاط برای تامین متوسط زمان ماند 2-3 ساعت طرح میشود . برای حصول اطمینان  از ته نشینی کامل جامدات در حوضچه های زلال ساز و به منظور رها شدن حباب ها ی گاز نیتروژن از جامدات میکروبی بعد از راکتور نیترات زدایی ، یک کانال هوادهی یا یک تانک هوادهی کوچک در نظر گرفته میشود.همچنین ممکن است برای اکسید کردن باقیمانده متانول مرحله هوادهی در نظر گرفته شود.
رشد چسبیده 
در این روش ، فاضلابی که نیترات سازی را گذرانده و همچنین یک منبع خارجی از کربن ( معمولا متانول ) به آن افزوده شده است از داخل یک یا چند حوضچه عبور داده می شود . این حوضچه ها حاوی محیط هایی هستند که یک میکروارگانیسم های نیترات زدا بر روی این محیط رشد می نمایند. چندین نوع مختلف از سیستم های نیترات ردایی با رشد چسبنده توسعه پیدا کرده است. این سیستم ها شامل انواع بسترهای آکنده ، انواع صافی های با بستر دانه ای عمیق و نوع بستر سیال است. سیستم بستر آکنده می تواند به دو نوع پر شده گازی و یا پر شده تقسیم گردند. سیستم بستر آکنده پر شده گازی شامل یک راکتور سر پوشیده است که با محیط های رشد پلاستیکی پر شده است . فاضلاب مانند صافی مکنده از میان این محیط های رشد پلاستیکی عبور می نماید. بدلیل سر پوشیده بودن راکتور، گاز نیتروژن در داخل واحد نگهداری می شود . چون بخشی از میکرو ارگانیسم های چسبنده ( لایه بیولوژیکی ) به طور مداوم از سطح محیط رشد جدا شده و همراه پساب خارج می گردند، مرحله زلال سازی یا صاف سازی بعد از این سیستم ضروری است .
 سیستم های بستر آکنده پر شده مایی شامل دو نوع با تخلخل زیاد و تخلخل کم است . هر دوی اینها ، حوضچه های بسته حاوی محیط هایی هستند که میکرو ارگانیسم های نیترات زا به آن چسبیده و به حالت شناور باقی می مانند. در بسترهای تخلخل بالا از محیط پلاستیکی که به صورت در هم  چیده شده است استفاده می گردد،بعد از این سیستم واحد زلال ساز برای حذف جامدات میکروبی که بطور پیوسته از سطح محیط رشد جدا می شوند مورد نیاز است. در بستر آکنده تخلخل پایین ، شن درشت که بطور یکنواخت دانه بندی شده بعنوان محیط رشد بکار گرفته می شود. در این واحد هر دو هدف نیترات زدایی و زلال سازی از طریق رشد بر روی این محیط ها انجام می گیرد . برای حذف جامدات تجمع یافته و جلوگیری از انسداد و گرفتگی محیط رشد ، شستشوی معکوس بطور متناوب لازم است.
نوع دیگر این نوع سیستم نیترات زدایی ، صافی عمیق با بستر دانه ای است . مانند یک صافی ثقلی معمولی، این صافی شامل بستر نسبتا عمیق ( 6 فوت ) شن درشت است .این بستر بوسیله صفحات محافظ منفذ دار نگهداشته می شود. همچنین جهت حذف جامدات تجمع یافته و گاز نیتروژن محبوس شده شستشوی معکوس بطور متناوب مورد نیاز است .
در سیستم های با بستر سیال از شن ریز و یا کربن فعال به عنوان محیط استفاده میشود .جهت جریان فاضلاب در راکتور از پایین به طرف بالا است به نوعی که موجب انبساط بستر ( محیط ) میگردد. انبساط بستر باعث رشد میکروبی بیشتر بر روی ذرات محیط میگردد.به علت انبساط بستر مشکلاتی نظیر افت فشار بالا ، کاتالیزه شده و کاهش راندمان ( که در سیستم بستر آکنده رخ می دهد ) ، در این سیستم ، حداقل می رسد . در این سیستم نیز به دلیل جدا شدن دائمی جامدات میکروبی از سطح محیط ها ، مرحله زلال سازی یا صاف سازی بعد از این سیستم لازم است . 

اصول طراحی شبکه فاضلاب

تاسیسات یا زیر ساخت ؟

تاسیسات مکانیکی چیست؟