مقدمه

فاضلاب همان آب مصرف شده در اجتماع است که در اثر کاربردهای مختلف آلوده شده و کیفیت مناسب برای آن مصرف را از دست می دهد. فاضلاب حاوی مقادیری ناخالصی است که بخش مهم تر ناخالصی ها از مصارف مختلف آب نظیر سرویس های بهداشتی، شستشوی مواد غذایی، البسه، ظروف، محوطه و… ناشی می شود.

مسئله دفع فاضلاب از محیط زیست انسان از زمانی به وجود آمد که انسان ها به زندگی گروهی روی آوردند. با پیدایش شهرها و گسترش شبکه های آبرسانی، احداث و ساخت سازه هایی (شبکه های جمع آوری فاضلاب) که بتواند فاضلاب را جمع آوری نماید ضرورت پیدا کرد.

تصفیه فاضلاب چیست؟

تصفیه فاضلاب (Wastewater Treatment) فرایندی است که طی آن اقداماتی جهت زدایش یا کاهش مواد آلاینده موجود در فاضلاب انجام می شود به طوری که بتوان مجدداً از پساب تولیدی به طور سالم و مطمئن برای مصارف کشاورزی یا تخلیه به آب های جاری و یا مقاصد دیگر استفاده نمود.

استفاده مجدد از فاضلاب های تصفیه شده می تواند به عنوان یک منبع ارزشمند آب در شهرهایی که با مشکل کمبود آب روبرو هستند، مطرح باشد.

مهم ترین اهداف تصفیه فاضلاب

• حفاظت از بهداشت عمومی جامعه و جلوگیری از انتشار بیماری های واگیردار
• استفاده مجدد از فاضلاب تصفیه شده
• برطرف شدن مشکل حاد دفع فاضلاب ساکنین شهرها و روستاها
• گرفتن مواد معلق و شناور از فاضلاب
• اکسیداسیون مواد ناپایدار آلی موجود در فاضلاب و تبدیل آن ها به موادی پایدار مانند نیترات ها، سولفات ها و فسفات ها و سپس ته نشین ساختن و جداسازی مواد
• جداسازی مواد سمی، محلول ها و نامحلول ها از فاضلاب نظیر ترکیب های فلزات سنگین
• گندزدائی و کشتن میکروب ها در فاضلاب

انواع فاضلاب از نظر منبع تولید

فاضلاب خانگی: فاضلاب هایی که در مناطق مسکونی، تجاری و مؤسسات تولید می گردند. مهم ترین آلاینده های موجود در این فاضلاب ها شامل جامدات معلق، مواد آلی محلول، مواد مغذی و میکروارگانیسم های بیماری زا است.

فاضلاب صنعتی: فاضلاب تولیدی در کارخانه ها و کارگاه ها را شامل می شود. فاضلاب صنعتی از ۳ بخش تشکیل می شود:

• فاضلاب بخش اداری شامل فاضلاب سرویس های بهداشتی، آشپزخانه، سالن غذاخوری و… که خصوصیات کیفی آن مشابه فاضلاب خانگی است.
• فاضلاب فرایندی که بخش اصلی فاضلاب صنعتی را تشکیل می دهد و بیشترین آلودگی را دارد.
• فاضلاب خنک سازی که در برخی از صنایع تولید می شود.

فاضلاب کشاورزی: فاضلاب زهکشی زمین های کشاورزی است. فاضلاب کشاورزی معمولاً حاوی سموم آفت کش ها، کودهای حیوانی و شیمیایی است.

رواناب (سیلاب): با رخداد بارندگی در سطح جوامع، رواناب تولید می شود که یک جریان آبی زاید بوده و در برخی موارد با فاضلاب ها مخلوط می شود. لذا اگرچه این رواناب نوعاً فاضلاب نیست اما با توجه به زاید بودن و مخلوط با فاضلاب ها در دسته فاضلاب ها قرار می گیرد.

خصوصیات فاضلاب

اولین گام در جهت مدیریت اصولی فاضلاب، آگاهی از خصوصیات کیفی و کمی آن می باشد. آگاهی از خصوصیات فاضلاب برای طراحی و بهره برداری از سیستم های جمع آوری و تصفیه فاضلاب، استفاده مجدد از پساب و مدیریت کیفیت محیط زیست، ضروری است.

خصوصیات کمی فاضلاب:

این خصوصیات، میزان جریان فاضلاب و نوسانات آن (ساعتی، روزانه، فصلی و…) است. میزان جریان فاضلاب عمدتاً با واحد متر مکعب بر روز (m3/d) بیان می شود. سایر واحدهای بیان میزان جریان فاضلاب عبارت هستند از متر مکعب بر ثانیه (m3/s)، لیتر بر روز (L/d)، گالن بر دقیقه (gpm) و…

خصوصیات کیفی فاضلاب:

این خصوصیات، میزان ناخالصی های (آلاینده های) موجود در فاضلاب است که به سه دسته فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی تقسیم می شوند. کمیت آن ها عمدتاً به صورت غلظت با واحد میلی گرم بر لیتر (mg/L) بیان می شود.

مشخصه های فیزیکی فاضلاب:

مهم ترین مشخصه های فیزیکی فاضلاب عبارت هستند از جامدات و اجزای آن (جامدات معلق، جامدات محلول و…)، کدورت، رنگ، انتقال نور، بو، دما و هدایت الکتریکی

مشخصه های شیمیایی فاضلاب:

مشخصه های شیمیایی فاضلاب عبارت هستند از نیتروژن، فسفر، pH، قلیائیت، کلراید، سولفات، فلزات، مواد آلی قابل تجزیه بیولوژیکی و مواد آلی سمی و خطرناک

مشخصه های بیولوژیکی فاضلاب:

مشخصه های بیولوژیکی فاضلاب شامل میکروارگانیسم ها (شاخص کل کلیفرم ها و…) می باشد. میکروارگانیسم ها در فاضلاب از دو جنبه اهمیت دارند. یکی تصفیه بیولوژیکی فاضلاب و دیگری انتقال بیماری های عفونی. در تصفیه بیولوژیکی فاضلاب معمولاً باکتری ها و تک یاخته ها بیشترین نقش را دارند. همچنین باکتری ها، ویروس ها و تک یاخته ها عامل بسیاری از بیماری های میکروبی هستند که از طریق آب به انسان منتقل می گردند.

تصفیه فاضلاب چه مراحلی دارد؟

1. مرحله یکم: این مرحله به نام تصفیه مقدماتی نامیده می شود و شامل است بر تصفیه فیزیکی از قبیل آشغال گیری، دانه گیری، ته نشینی مواد معلق، خشک کردن و دفع لجن.
2. مرحله دوم: مرحله دوم تصفیه فاضلاب یا تصفیه ثانویه شامل تصفیه زیستی با استفاده از باکتری های بی هوازی برای تصفیه فاضلاب و لجن است. راهبری تأسیسات تصفیه ثانویه نسبت به مرحله یکم نیاز به صرف انرژی و هزینه بیشتری دارد.
3. مرحله سوم: این مرحله که تصفیه پیشرفته و یا تصفیه نهایی نامیده می شود شامل زلال سازی و کاربرد یک یا چند روش از تصفیه های تکمیلی زیر می باشد:

• ادامه فرایند نیترات زدایی
• گذرانیدن فاضلاب از صافی های ماسه ای و یا صافی های بسیار ریز گذر
• استفاده از کربن فعال
• نمک زدایی با روش تعویض یون
• روش اسمزی و وارونه
• در برخی موارد و بسته به نوع مصرف پساب، کلر زدایی و…

لازم به ذکر است که گندزدائی فاضلاب هنگام بیرون آمدن از تصفیه خانه (پساب)، فرایندی اجباری است و باید در هر حالتی که تصفیه خانه طرح شده باشد، اجرا شود.

در صورتی که تمام تأسیسات یک تصفیه خانه درست کار کنند، می توان در مرحله دوم تصفیه، آلودگی فاضلاب را ۹۰ تا ۹۶ درصد کاهش داد و این کاهش آلودگی برای برقراری ضوابط لازم جهت دفع فاضلاب به منابع طبیعی آب، حفظ بهداشت و پاک نگه داشتن محیط زیست کافی است. ولی در صورتی که هدف از فاضلاب تصفیه شده، آبیاری فضاهای سبز درون شهرها باشد، یک تصفیه پیشرفته که مرحله سوم را تشکیل می دهد، لازم است.

محوطه سازی تصفیه خانه فاضلاب شهر بن

روش های مختلف تصفیه فاضلاب

روش های مختلف تصفیه فاضلاب به سه دسته اصلی تقسیم می شوند:

۱)فرایند فیزیکی: همانطور که اشاره کردیم، از جمله عملیات فیزیکی، آشغالگیری، دانه گیری، اختلاط، ته نشینی، انتقال گاز، فیلتراسیون و جذب سطحی می باشد.

هدف از تصفیه اولیه، جداسازی مواد جامد از فاضلاب ورودی و جدا کردن نخاله های بزرگ توسط غربال ها و یا خرد کردن آن ها با تجهیزات خرد کننده، جداسازی جامدات معدنی در کانال های دانه گیر و بیشتر جامدات معلق آلی با ته نشینی، جداسازی تقریباً نیمی از جامدات معلق که حدود ۳۰ درصد از BOD5 فاضلاب ورودی را تشکیل می دهند، می باشد. واحدهای پیش تصفیه (مقدماتی) شامل آشغالگیرها، خردکننده ها، وسایل اندازه گیری جریان، تنظیم کننده جریان، حوض دانه گیر و کلرزنی می باشد. هدف از تصفیه مقدماتی، محافظت از سیستم پمپاژ و واحدهای بعدی می باشد.

آشغالگیر

اولین واحد تصفیه فاضلاب، آشغالگیر است. آشغالگیرها برای جداسازی جامدات بزرگ نظیر تکه های چوب، پارچه، بطری آب و… تعبیه می شوند. برخی از آشغالگیرها نیز مجهز به تجهیزات آشغال خردکن هستند.

آشغالگیری تصفیه خانه فاضلاب دانشگاه زنجان

آشغالگیر BOW SCREEN تصفیه خانه فاضلاب پردیسان قم

دانه گیر

واحد دانه گیر برای جداسازی مواد معدنی درشت (اندازه بزرگتر از ۰.۲ میلی متر) فاضلاب نظیر شن و ماسه، سنگریزه، خرده شیشه و… به کار می رود. دانه گیر ممکن است مستطیلی یا دایره ای باشد. در نوع مستطیلی به صورت ثقلی عمل می کند ولی در نوع دایره ای به روش گریز از مرکز، دانه ها را جدا می نماید.

دانه گیری تصفیه خانه فاضلاب شهر بن

ته نشینی اولیه

هدف از ته نشینی اولیه، حذف جامدات قابل ته نشینی و قابل شناورسازی و بدین ترتیب کاهش غلظت جامدات معلق در فاضلاب می باشد. راندمان حوضچه ته نشینی اولیه در حذف TSS، بین ۵۰ تا ۷۰ درصد و در حذف BOD، بین ۲۵ تا ۴۰ درصد می باشد. حوضچه های ته نشینی اولیه به شکل های مستطیلی و دایره ای، طراحی و ساخته می شوند. حوضچه های ته نشینی اولیه به تعداد ۲ عدد و یا بیشتر (زوج) طراحی می شوند تا در زمان خارج از سرویس نمودن یک حوضچه برای تعمیرات، اختلالی در عملیات تصفیه روی ندهد.

۲)فرایند شیمیایی: روش های تصفیه که در آن ها حذف و یا تجزیه آلاینده با استفاده از مواد شیمیایی و یا از طریق واکنش های شیمیایی صورت می گیرد، فرایندهای واحد شیمیایی می باشند. فرایندهای واحد شیمیایی شامل گندزدائی، اکسیداسیون و ترسیب می باشند.

۳)فرایند بیولوژیکی: در تصفیه ثانویه، فاضلاب به صورت بیولوژیکی تصفیه می گردد. تصفیه بیولوژیکی فاضلاب، در سال های آغازین قرن بیستم، ابداع شد و امروزه اساس موضوع تصفیه در سراسر جهان را شکل داده است. خط مشی این روش بسیار ساده است. باکتری ها، مولکول های کربن دار آلی را تغذیه می کنند. به عنوان یک نتیجه، باکتری ها رشد می کنند و فاضلاب پاک می شود و در ادامه، این فاضلاب امکان تخلیه به آب های پذیرنده که عمدتاً رودخانه ها و دریاها هستند را پیدا می کند. تصفیه بیولوژیکی، حذف آلاینده های موجود در فاضلاب به ویژه مواد آلی تجزیه پذیر زیستی از طریق فعالیت میکروارگانیسم ها بخصوص باکتری ها می باشد. اهداف تصفیه بیولوژیکی فاضلاب شامل مواردی نظیر حذف مواد آلی قابل تجزیه بیولوژیکی محلول و معلق، به دام انداختن جامدات معلق و کلوئیدی غیر قابل ته نشینی در لخته های بیولوژیکی و یا بیوفیلم و حذف آن ها در حوضچه ته نشینی ثانویه و تغییر و تبدیل و یا حذف نیتروژن و فسفر می باشد. فرایندهای لجن فعال و صافی چکنده از جمله متداول ترین روش های تصفیه بیولوژیکی می باشند.

هر دسته از این فرایندهای تصفیه می تواند واحدهای ته نشینی مقدماتی، گندزدائی و مدیریت لجن (تصفیه و دفع لجن) را در بر داشته باشد.

فرایندهای تصفیه بیولوژیکی فاضلاب

فرایندهای تصفیه بیولوژیکی فاضلاب می توانند به دو صورت کلی رشد معلق و رشد چسبیده انجام گیرند. در فرایندهای رشد معلق، میکروارگانیسم هایی که فرایند تصفیه را انجام می دهند در فاضلاب به صورت معلق وجود دارند در حالی که در فرایندهای رشد چسبیده، این میکروارگانیسم ها به سطحی خاص همچون سنگ، مواد پلاستیکی و… چسبیده و لایه ای از میکروارگانیسم ها را تشکیل می دهند که به آن بیوفیلم نیز می گویند.

فرایندهای رشد معلق هوازی

فرایندهای اصلی رشد معلق هوازی عبارت هستند از فرایند لجن فعال، تالاب های هوادهی شده، راکتور ناپیوسته متوالی و فرایند هضم هوازی

فرایند لجن فعال

در این فرایند، یک توده باکتریایی به صورت معلق و هوازی نگه داشته می شود. محیط هوازی در راکتور به کمک هوادهی نفوذی یا مکانیکی ایجاد می شود. پس از گذشت مدت زمانی خاص، محتوای راکتور به همراه میکروارگانیسم های آن به حوض ته نشینی منتقل می شوند. در این حوض، میکروارگانیسم ها ته نشین شده و از پساب خروجی جدا می شوند. بخشی از میکروارگانیسم های جدا شده در حوض ته نشینی برای افزایش غلظت میکروارگانیسم ها به راکتور باز گردش شده و بخش دیگری از آن دور ریخته می شود. مقدار لجن دور ریز باید برابر با مقدار رشد میکروارگانیسم ها باشد تا غلظت میکروارگانیسم ها در راکتور ثابت بماند. میکروارگانیسم ها در این فرایند، عامل اصلی تجزیه و حذف مواد آلی آلاینده در فاضلاب می باشند.

تالاب های هوادهی شده

این تالاب ها گونه تکمیل شده برکه های تثبیت اختیاری هستند که در آن ها برای جلوگیری از بوی زیاد تولیدی به دلیل بار آلی زیاد از هواده های سطحی استفاده می شود. این فرایند در حقیقت فرایند لجن فعال بدون بازگشت لجن و با زمان ماند میکروبی بالا می باشد. در سیستم های تالاب های هوادهی شده به دلیل سطح زیاد، آثار دمایی مشهودتری از سیستم های صنعتی لجن فعال دیده می شود.

راکتور ناپیوسته متوالی (SBR)

این راکتور یک راکتور ناپیوسته تغذیه و تخلیه می باشد. فرایندهای دخیل در SBR مشابه فرایند لجن فعال می باشند و در هر دو هوادهی و ته نشینی انجام می شود اما یک تفاوت مهم بین این دو سیستم وجود دارد. در فرایندهای لجن فعال متعارف، کلیه فرایندهای تصفیه در مخازن جداگانه و به طور همزمان انجام می گیرد در حالی که در عملیات SBR کلیه فرایندها در یک مخزن و به طور متداول و متوالی انجام می گیرد.

راکتورهای هوادهی تصفیه خانه فاضلاب شهر بن

راکتورهای ABR تصفیه خانه فاضلاب ژینایی فرحزاد تهران

راکتورهای آنوکسیک تصفیه خانه فاضلاب شهر بن

فرایندهای SBR در ۵ مرحله انجام می شود:

1. تغذیه
2. واکنش (هوادهی)
3. ته نشینی
4. تخلیه
5. سکون

هضم هوازی

یکی از روش های تصفیه لجن های حاصل از فرایندهای بیولوژیکی، هضم هوازی می باشد. از فرایند هضم هوازی می توان برای تصفیه لجن های زیر استفاده نمود:

• لجن دور ریز سیستم لجن فعال
• لجن دور ریز سیستم صافی چکنده
• لجن حاصل از سیستم های تصفیه اولیه (ته نشینی اولیه)
• مخلوطی از لجن دور ریز سیستم های صافی چکنده، لجن فعال و ته نشینی اولیه

توصیه شده است که فرایند هضم لجن اولیه و ثانویه در راکتورهای متفاوت و جداگانه انجام پذیرد زیرا لجن اولیه حاوی مواد آلی غیر زنده و لجن ثانویه حاوی هزاران میکروارگانیسم زنده می باشد.

فرایندهای تصفیه هوازی رشد چسبیده

صافی چکنده

صافی چکنده از یک بستر متخلخل تشکیل شده که میکروارگانیسم ها به بستر متخلخل می چسبند و فاضلاب از میان آن ها می چکد. قطر سنگ های به کار گرفته شده به صافی چکنده ۲۵ الی ۱۰۰ میلی متر می باشد. در صافی های چکنده پر شده از سنگ، عمق صافی چکنده بین ۰.۹ الی ۲.۵ متر می باشد ولی به طور معمول عمق سنگ ها ۱.۸ متر می باشد.استفاده از عمق های بیشتر به دلیل سنگینی زیاد محتوای بستر و نیاز به دیواره های محکم تر غیر اقتصادی می باشد. صافی های چکنده که در آن ها از مواد پر کننده پلاستیکی استفاده شده را می توان تا اعماق ۴ الی ۱۲ متر ساخت.

تصفیه خانه فاضلاب

تصفیه خانه فاضلاب واحدی است که در آن فاضلاب ورودی به سیستم تصفیه فاضلاب، توسط فرایندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی تصفیه فاضلاب، تصفیه شده و خروجی آن مطابق با استانداردهای سازمان حفاظت محیط زیست می باشد.

مراحل تصفیه خانه فاضلاب:

1. سیستم پمپاژخانه اولیه
2. آشغالگیر
3. چربی گیر و دانه گیر
4. استخر تعادل
5. پمپاژخانه میانی
6. استخرهای ته نشینی اولیه
7. سیستم هوادهی و ته نشینی ثانویه
8. واحد کلرزنی
9. واحد تغلیظ و تثبیت لجن
10. استخرهای خشک کن لجن

انواع تصفیه خانه فاضلاب

انواع روش های تصفیه فاضلاب در انواع تصفیه خانه فاضلاب قابل اجرا هستند.

دفع و کاربرد مجدد فاضلاب تصفیه شده

کیفیت پساب تولیدی، مهم ترین پارامتری است که مقبولیت و موجودیت یک تصفیه خانه را نشان می دهد. در استفاده حداکثری از پتانسیل فاضلاب های تصفیه شده، تعامل و همکاری سازمان های مرتبط با موضوعات آب و فاضلاب از جمله وزارت نیرو، سازمان حفاظت محیط زیست و وزارت جهاد کشاورزی ضرورت می یابد. در کشورهای در حال توسعه و بعضی کشورهای صنعتی، میزان آب قابل دسترس رو به کاهش است. در نواحی خشک و نیمه خشک، فاضلاب ماده ای با ارزش است و نباید به عنوان ماده زائد در نظر گرفته شود. فاضلاب حاوی آب و مواد غذایی برای گیاهان است و بهره دهی محصولاتی که با پساب آبیاری می شوند از محصولاتی که با آب آبیاری می شوند بالاتر است.

مزایای استفاده مجدد از فاضلاب

• کاهش آب مورد تقاضا از منابع آبی با ارزش سطحی و زیرزمینی
• کاهش بار آلودگی ورودی به منابع آب سطحی
• کاهش هزینه های سرمایه ای برای توسعه منابع آبی جدید و تأسیسات آبرسانی
• ذخیره سازی پول و فراهم نمودن ارزش های زیبا شناختی
• حفاظت ویژه از آبخوان ها از طریق گزینه های بدون تخلیه به محیط زیست