سیستم های مهندسی تصفیه فاضلاب

 

انواع فاضلاب:

 صنعتی: خواص آن بستگی به نوع صنعت دارد. فرایند تصفیه بسیار متغیر می باشد. بسیاری از فرایندهای مورد استفاده جهت تصفیه فاضلاب شهری در مورد فاضلاب صنعتی نیز استفاده می شود.

 

شهری: حاوی آلاینده های بسیاری است. ترکیب فاضلاب با فصل ممکن است تغییر کند که ناشی از استفاده مختلف آب می باشد.

 

 

مهم ترین اجزای تشکیل دهنده فاضلاب

جامدات معلق: عمدتاً شامل پسماندهای غذایی، فضولات بدن انسان، کاغذ، پارچه و ذرات خاک می باشد.

مواد آلی فاضلاب : عمدتاً شامل پروتئینها (40 تا 60 درصد)، کربوهیدراتها (25 تا 50 درصد) و لیپیدها (تقریباً 10درصد)

عوامل بیماریزا: انواع عوامل بیماریزا با منشأ آبی یافت می شوند که شامل باکتریها، ویروسها، پرتوزوآ و انگلها می باشند.

سیستم های تصفیه فاضلاب شهری

تصفیه اولیه – تصفیه ثانویه   – تصفیه ثالث

 

تصفیه اولیه:

هدف جداسازی مواد جامد از فاضلاب ورودی  و جدا کردن نخاله های بزرگ توسط غربالها و یا خرد کردن آنها با تجهیزات خرد کننده  ، جداسازی جامدهای معدنی در کانالهای دانه گیر و بیشتر جامدات معلق آلی با ته نشینی ، جداسازی تقریباً نیمی از جامدات معلق که تقریباً 30% BOD کل فاضلاب ورودی را تشکیل می دهند.

 

طراحی تصفیه اولیه:

1) غربال کردن یا آشغال گیری:

حذف جامدات درشت از فاضلاب ، غربالهای درشت از میله های عمودی به فاصله 1 سانتیمتر از یکدیگر و غربالهای ریز از سیمهای بافته شده و یا صفحات سوراخدار تشکیل شده اند. مقدار جامدات حذف شده در غربال کردن به اندازه روزنه های غربال بستگی دارد. دفع در محل دفن بهداشتی زباله، خرد کردن و باز گردانیدن به جریان فاضلاب ، خاکسترسازی متداولترین عملیات دفع جهت جامدات غربال شده به شمار می رود.

 

2) خرد کردن: مواد غربال شده گاهی پس از خرد کردن به جریان فاضلاب باز می گردانند. خرد کننده معمولاً جامدات درشت را تا اندازه تقریبی 8 میلیمتر خرد می کند و به فاضلاب بر می گرداند. دستگاه های خرد کننده باید جلوتر از دستگاههای پمپاژ قرار بگیرند.

 

3) شن گیری یا حذف دانه : دانه یا grit شامل گونه ها و انواع مختلفی مانند جامدات معدنی شامل نخاله ها، شن، گل و لای، پوسته تخم مرغ، شیشه و خرده فلز و یا ترکیبات آلی سنگینتر و بزرگتر مانند تکه های استخوان، دانه ها و تفاله های چای و قهوه می باشد. از یک میلیون متر مکعب فاضلاب 15 متر مکعب دانه جدا می شود. دانه های دارای مواد آلی یا در محل دفن بهداشتی دفع می شوند و یا همراه با مواد غربال شده سوزانده و سپس دفع می شوند.

 

4) اندازه گیری جریان : دانستن شدتهای هیدرولیکی جریان برای عملکرد بسیاری از راکتورها در واحد تصفیه فاضلاب ضروری می باشد. اندازه گیری شدت جریان جهت تخمین ظرفیت مورد نیاز در آینده لازم می باشد.

 

5) ته نشین سازی مقدماتی : عملیات واحدی است که برای تغلیظ و جداسازی جامدات آلی معلق از فاضلاب طراحی می شود. زمانی که تصفیه اولیه کافی تلقی می شود ته نشین سازی مقدماتی مهم ترین قسمت واحد تصفیه می باشد. عملکرد این بخش جهت کاهش بار آلودگی وارد شونده به جریانهای طبیعی آب بسیار حساس می باشد. این عمل بدون افزایش منعقد کننده های شیمیایی و اختلاط مکانیکی و یا عملیات لخته سازی می باشد. مواد آلی اندکی از آب سنگینترند و ته نشین می شوند و مواد سبکتر مانند روغنها در سطح فاضلاب شناور می شوند. جداسازی کف توسط لجن روب و جداسازی مواد شناور توسط یک سر ریز کف انجام می گیرد. ته نشین سازهای اولیه یا به شکل مخازن مستطیل بلند و یا مخازن استوانه ای می باشند.

 

تصفیه ثانویه سیستم های تصفیه فاضلاب شهری:

تبدیل بیولوژیکی مواد آلی کلوئیدی و محلول به جرم زنده که بعداً به وسیله ته نشین سازی جدا می شود. تماس بین میکروارگانیسم ها و مواد آلی در اثر معلق بودن جرم زنده در فاضلاب و یا عبور فاضلاب از سطح جرم زنده چسبیده به سطوح جامد معروفترین سیستم جرم زنده معلق لجن فعال می باشد.جرم زنده تولید شده توسط کاتابولیسم خود خوری و یا سایر میکروارگانیسم ها قابل تجزیه می باشد.

 

 

معمولاً تصفیه بیشتر لجن ثانوی توسط فرایندها بیولوژیکی بی هوازی صورت می گیرد. محصولات نهایی گازی شکل، متان، دی اکسید کربن و مایعات و جامدات بی اثر تولید می شوند. متان دارای ارزش حرارتی است.مایعات با غلظت های بالای ترکیبات آلی به واحد تصفیه بازگردانده می شوند. جامدات با مقدار زیادی از ترکیبات معدنی به عنوان تنظیم کننده مواد خاک و یا کود در زمینهای کشاورزی مصرف می شوند. بقیه جامدات را با سوزاندن و دفن بهداشتی دفع می کنند.

 

گاهی تصفیه اولیه و ثانویه همراه با هم انجام می شود. فاضلاب در حوضچه های اکسیداسیون ریخته می شود و فاضلاب در سطح به طور هوازی و در عمق به صورت غیرهوازی تجزیه می شود در سیستم لاگون هوادهی شده، اکسیژن در اثر هوادهی مکانیکی تأمین می شود و تجزیه در کل عمق برکه به صورت هوازی می باشد. در اغلب موارد تصفیه ثانویه جهت دستیابی به استانداردهای جریان خروجی کافی می باشد.

 

طراحی تصفیه ثانویه:

جریان خروجی از تصفیه اولیه هنوز دارای 40 تا 50 درصد از مواد جامدمعلق و تقریباً تمام مواد آلی و معدنی محلول اولیه می باشد. جهت حذف مواد آلی در تصفیه ثانویه از فرایندهای فیزیکی، شیمیایی و یا بیولوژیکی استفاده می شود. در تصفیه بیولوژیکی مواد آلی فاضلاب به عنوان غذا توسط میکرو ارگانیسم ها مصرف شده و به سلولهای بیولوژیکی یا جرم زنده تبدیل می شود. ارگانیسم هایی که در سیستم های آبهای شیرین طبیعی به تجزیه مواد آلی می پردازند. ارگانیسم های دخالت کننده در تصفیه فاضلاب می باشند. جداسازی جرم زنده تازه تولید شده از فاضلاب جهت تکمیل فرایند تصفیه ضروری می باشد.

 

لجن فعال

یک سیستم کشت میکروبی معلق است که از اوایل قرن بیستم توجه و استفاده می شود. لجن ته نشین شده حاوی میکروارگانیسم های زنده و فعال می باشد و به همین سبب لجن فعال نامیده می شود. لجن فعال از نوع کشت میکروبی معلق با لجن بازگشتی می باشد وبه صورت اختلاط کامل یا جریان لوله ای می باشد. فرآیند هوازی است و اکسیژن به وسیله تزریق هوا تأمین می شود.

 

هوادهی لجن فعال

در فرایند لجن فعال سرعت مصرف اکسیژن همیشه از سرعت جایگزینی طبیعی آن بیشتر است. اکسیژن به طور مصنوعی در اثر هوادهی مایع مخلوط در راکتور بیولوژیکی تأمین می شود. سرعت مصرف اکسیژن تابعی از خواص فاضلاب و راکتور می باشد. تکنیک های هوادهی عبارتنداز: پخش کننده های هوا (دیفیوزر) برای تزریق هوای فشرده و همزنهای مکانیکی برای اختلاط شدید جهت توزیع هوا در مایع و استفاده از هوای پخش شده در سیستم های جریان لوله ای و هواده های مکانیکی در سیستم های کاملاً مخلوط شده اند

 

برکه ها و لاگونها

در برکه ها که معمولاً کم عمق هستند، فاضلاب برای مدت نسبتاً طولانی جهت فرایند پالایش طبیعی و رسیدن به تصفیه مطلوب نگه داشته می شود. در برکه ها حداقل قسمتی از سیستم باید هوازی باشد. لاگونها حوضچه هایی هستند که اکسیژن آنها از طریق هوادهی مصنوعی تأمین می شود. لاگونها معمولاً اختیاری هستند و جامدات در قسمت کف ته نشین می شود و به شکل بی هوازی تجزیه می شوند. برکه ها و لاگونهای اختیاری راکتورهای کاملاً بهم خورده، بدون جریان بازگشتی جرم زنده هستند و جامدات فاضلاب در نزدیکی محل ورود جریان ته نشین می شوند.

 

گندزدایی جریانهای خروجی

ضرورتاً در مواردی که در بخش هایی از جریان خروجی ممکن است با انسان تماس یابد، انجام داده می شود. فرایندهای گندزدا مشابه با فرایندهای گندزدایی در مورد آب آشامیدنی می باشد. اکسید کننده های شیمیایی مؤثرترین مواد گندزدا جهت فاضلاب می باشند. پر مصرف ترین گندزدا کلر می باشد. با وجود اینکه کلر با اجزای مشخصی در فاضلاب ترکیب شده و ایجاد ترکیب هالوفرم می نماید بیش از سایر مواد گندزدا به مصرف می رسد.

 

تصفیه و دفع لجن:

جامدات غلیظ جدا شده از فاضلاب دارای مواد زیان آور بسیاری می باشند و باید به نحو مناسبی دفع شوند. تجهیزات دفن لجن 40 تا 60 درصد هزینه ساخت واحدهای تصفیه فاضلاب را به خود اختصاص می دهد. در مرحله اول باید کمیت و ماهیت لجن با توجه به خواص فاضلاب، ماهیت و بازدهی فرایندهای تصفیه مشخص شود. معمولاً 70 درصد لجن را مواد آلی تشکیل می دهد.این عمل جهت کاهش حجم لجن می باشد و در نهایت لجن به شکل مایع و یا نیمه جامد باقی می ماند.

 

تغلیظ لجن :

با استفاده از روش های زیر صورت می گیرد :

روش های مکانیکی

فیلتراسیون خلاء

استفاده از سانتریفوژ

کاهش حجم به کمک تغلیظ ثقلی که معمولاً غلظت را دو برابر کرده و حجم را نصف می کند.

شناور سازی

 

هضم لجن

مهم ترین روش تثبیت لجن غلیظ شده تجزیه بیولوژیکی می باشد. درفرایند هضم ، جامدات تبدیل به محصولات نهایی غیر سلولی می شوند. هضم لجن باعث کاهش حجم لجن تغلیظ شده و خنثی سازی جامدات باقی مانده می شود. هضم می تواند به دو صورت هوازی و غیرهوازی صورت پذیرد.

 

دفع لجن

با استفاده از روش های زیر صورت می گیرد :

خشک کردن

خاکسترسازی

تخلیه لجن در زمین با رعایت معیارهای بهداشتی

تخلیه لجن در خاکها به عنوان کود

 

تصفیه ثالت

شامل جداسازی بهتر مواد جامد معلق و حذف مواد مغذی می باشد.از فیلتراسیون جهت جداسازی جامدات معلق استفاده می شود. حذف ترکیبات فسفر و نیتروژن به وسیله مجموعه ای از فرایندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی انجام می شود.

 

تصفیه ثالث یا تصفیه پیشرفته فاضلاب:

هر گاه کیفیت جریان خروجی از تصفیه ثانویه منطبق با استانداردهای جریان خروجی نباشد. تصفیه ثالث شامل حذف ترکیبات نیتروژن و فسفر، مواد مغذی رشد گیاهی، جامدات معلق اضافی، نمکهای معدنی محلول و مواد آلی مقاوم ممکن است باشد. مهم ترین مواد مغذی معمولاً در برگیرنده ترکیبات نیتروژن و فسفر می باشند.

 

حذف نیتروژن

نیتروژن آمونیاکی، احیاء شده ترین ترکیب نیتروژن یافت شونده در فاضلاب ها است.

 

متداول ترین فرایند ها جهت جداسازی آمونیاک:

 

1) حذف آمونیاک به روش هوادهی

2) نیتریفیکاسیون- دی نیتریفیکاسیون بیولوژیکی

 

حذف فسفر

فسفر جز یی جدایی ناپذیر از فاضلاب شهری است.به طور متوسط در حدود 10 میلی گرم بر لیتر می باشد.بیشتر به شکل پلی فسفات ها و ارتوفسفات ها هستند.روش اصلی جداسازی فسفر ترسیب شیمیایی می باشد.در این روش در pH  های اندکی اسیدی ارتوفسفات ها با کاتیو ن های آهن یا آلومینیوم سه ظرفیتی واکنش داده و ایجاد رسوب می نمایند.

 

دفع فاضلاب و استفاده مجدد از آن:

قسمت عمده فاضلابهای تصفیه شده باید دفع شوند. دریافت کننده های نهایی فاضلابهای تصفیه شده: آبهای سطحی و بسترهای آب زیرزمینی، سطح زمین و در برخی موارد اتمسفر محل های دفع یا تجهیزات مورد استفاده مجدد باید در فاصلة مناسبی نسبت به واحد تصفیه فاضلاب قرار داشته باشند. معمولترین روش برای دفع فاضلاب رقیق نمودن آن در آبهای سطحی است. از جریانهای خروجی فاضلاب در کشاورزی و ایجاد فضاهای سبز شهری در پارکها، زمینهای گلف، کناره بزرگراهها و جاده های منتهی به فرودگاهها به نحو موفقیت آمیزی استفاده شده است. ممکن است از جریانهای خروجی تصفیه فاضلاب جهت مقاصد صنعتی استفاده شود. با توجه به کمبود آب آشامیدنی، استفاده از فاضلاب تصفیه شده به عنوان بخشی از منبع آب آشامیدنی اخیراً در بعضی کشورها بیشتر متداول شده است.

 

مراجع

”مهندسی محیط زیست“ نوشته پوی، روو، و چپانوگلاس، ترجمه دکتر محمد علی  کی نژاد و مهندس سیروس ابراهیمی، انتشارات دانشگاه صنعتی سهند

 

---

قیمت: 100 تومان