تصفیه بیولوژیکی

روشهای تصفیه بیولوژیکی فاضلاب

به طور طبیعی در اثر فعالیت میکروارگانیسمها، مواد آلی به دی اکسیدکربن، کربن، آب و بخش کمی از آنها نیز به ترکیبات معدنی پایدار تجزیه می شوند. این روش به دو صورت هوازی و بی هوازی انجام می شود.

- تصفیه هوازی

این تصفیه در حضور اکسیژن انجام می شود :

1) سیستم پخش ارگانیسمها در پساب و سپس تصفیه آنها نمونه ای از روش لجن فعال شده است. سایر روشها عبارتند از: روش حوضچة اکسایش از نوع هوادهی و روش حوضچة اکسایش بیولوژیکی.

2) سیستم تثبیت ارگانیسمها در ماده : این سیستم حاوی پوسته نازکی از میکروارگانیسمهاست که به ماده جامد چسبیده اند و با برخورد آنها به پساب، عمل تصفیه آب صورت می گیرد. این روش پوسته نازک حیاتی نامیده می شود. دراین سیستم روشهایی نظیر صافی قطره ای، دیسک چرخان، هوادهی تماسی، آبیاری زمین و صافی شنی متناوب بکار برده می شود.

مواد آلی پساب توسط میکروارگانیسمهای هوازی می توانند به روش زیر تجزیه شوند :

میکروارگانیسمهای تصفیه کننده پساب در حالت کلی به دو شکل می توانند وجود داشته باشند:

1) به فرم مواد معلق پاشیده شده به شکل لخته در آب

2)به صورت مواد ته نشین شده بر روی مواد جامد شناور موجود درآب .

معمولاً در روش تصفیه، مورد اول روش لجن فعال شده و مورد دوم روش پوسته حیاتی نامیده می شود.

- تصفیه بی هوازی

درتصفیه بی هوازی، فرآیند تصفیه در مکانهای عاری از اکسیژن صورت می گیرد و تفاوت چندانی با نوع هوازی ندارد. نمونه بارز تصفیه بی هوازی شامل دوروش گرم وسرد است. علاوه براین سیستم مذکور برای تصفیه شیرابه مواد زائد حجیم مؤثر است.

روش کار بدین ترتیب است که در مرحلة اول ، مقدار ماده آلی در این سیستم کاهش یابد و سپس عمل تصفیه با دستگاه تصفیه بی هوازی انجام شود. علاوه بر این، از سیستم مذکور به طور گسترد های بعنوان روش تصفیة لجن اضافی تولید شده در فرآیند لجن فعال، استفاده می گردد. روش تصفیه بیولوژیکی منحصراً در تصفیه فاضلاب شهری به کار می رود.

روش تصفیه بی هوازی بدون ذخیره هوا انجام می شود. دراین روش تجزیه مواد آلی به شکل زیر انجام می گیرد :

‏ CH‏ و 4 ‏CO‏ و 2 ‏NH‏ و 3 ‏H2O‏ و ‏H2S ‏→ ‏ (اسیدچرب)اسید آلی → ماده آلی

درتصفیه بیولوژیکی ، ثابت نگهداشتن شرایط زیست محیطی که سبب توسعه حداکثر توانایی میکروارگانیسمها میشود ضروری است. اساسی ترین شرایط زیست محیطی در این روش عبارتند از: دما و فضای نامناسب و PH.

انواع مختلفی از میکروارگانیسمها در تصفیه پساب شرکت می کنند. آن گروه از میکروارگانیسمها که نقش اصلی در تصفیه پساب دارند عبارتند از : باکتری، پروتوزوآ، جلبک و غیره .

- بارگیری آلودگی و سرعت دفع آن توسط ارگانیسمها

اگرچه تصفیه بیولوژیکی روشهای مختلفی دارد اما یک اصل عمومی(که رابطه بین مقدار ارگانیسم و مقدار ماده آلایندة جدا شده است) در تمام آنها برقرار است.

به عبارتی برای به دست آوردن نرخ ثابت جداسازی، مقدار ارگانیسمها و مقدار بار آلودگی همیشه باید در حد تعادل خاصی حفظ شود. این تصفیه در حضور اکسیژن انجام می شود.

- اصلاح لجن

پس از تصفیه پساب جهت کنترل آلودگی در اثر استفاده از روشهای اصلاح بیولوژیکی، فیزیکی و شیمیایی، لجنهای آلی و غیرآلی برجای خواهند ماند. معمولاً برای دفع لجن، آن را از طریق آبگیری خشک می کنند. لذا ابتدا روشهای آبگیری لجن و سپس روشهای دفع آن مورد بررسی قرار خواهد گرفت. ذکر این نکته حائز اهمیت است که لجن باقیمانده در تصفیه خانه ها حاوی مقادیر متنابهی از ترکیبهای سمِی و خطرناک می باشد.

1- روش آبگیری از لجن

انتخاب روش آبگیری از لجن به خصوصیاتی نظیر حضور مواد آلی، مواد معدنی، دانه بندی و غیره بستگی دارد . به طور خلاصه روشهای آبگیری از لجن شامل موارد ذیل می گردد :

-1-1- روش آبگیری طبیعی

دراین روش، لجن به وسیلة تابش نور خورشید و یا هوا خشک می شود. بدین منظور لجن خیس بر روی بستری از ماسه ریز به قطر 20 الهی 30 سانتیمتر قرار داده میشود. این روش نه تنها به زمین زیاد نیاز دارد بلکه به شدت، تابع تغییرات آب و هوایی می باشد.

-1-2- روش الک

دراین روش از مادة منعقدکننده برای افزایش اندازه ذرات لجن استفاده می شود که با این طریق جداسازی ذرات جامد از مایع به وسیلة الک، میسر می شود.

-1-3- روش آبگیری مویین

دراین روش از اسفنج و دیگر جاذبهای آب برای کاهش حجم آب لجن استفاده می شود.

-1-4- روش سانتریفوژ

در این روش با استفاده از نیروی سانتریفوژ، آب از لجن جدا می گردد.

-1-5- صاف کردن درخلاء

صاف کردن تحت فشار کم با استفاده از پمپ خلاء صورت می پذیرد.

1-6- صاف کردن فشاری

لجن به وسیله کمپرسور، تحت فشار قرار می گیرد تا آب آن خارج گردد. از میان موارد یاد شده روش سانتریفوژ، صاف کردن خلاء و صاف کردن فشاری بیشتر مورداستفاده قرار می گیرند چرا که از کارآیی خوبی برای آبگیری حجم زیادی از لجن برخوردار هستند.

-2- دفع لجنهای آلی

معمولاً سه روش زیر برای دفع لجنهای آلی مورد استفاده قرار می گیرد :

1 –روش سوزاندن

2 –روش تخمیر متان

3 –کمپوست کردن

- دفع لجنهای غیرآلی

لجنهای غیرآلی بسیار خطرناک هستند، اما روش دفع نهایی برای آنها ارائه نشده است. این نوع لجنها، پس از تثبیت مواد آلاینده دفع می شوند. شاید بهترین روش دفع لجنهای غیرآلی، استفاده مجدد از آنها در صنایع باشد.

جدول مقایسه عملکرد انواع روشهای آبگیری از لجن

‏- جمع آوری و دفع لجن فاضلاب

در جهان امروز مسئله آلودگی محیط ، به ویژه منابع آب ، مشکلات بسیاری را در محیط زیست ایجاد کرده است .

جمعیت مناطق شهری به سرعت رو به افزایش است و به همین ترتیب صنایع نیز گسترش زیادی پیدا کرده اند . این

دو، یعنی افزایش جمعیت و توسعه صنایع از نظر تنوع و تعداد از یکدیگر جداناشدنی هستند و هر دو سبب تولید

مقادیر بسیار زیاد مواد پس مانده و مازاد به صورت مایع و یا جامد می شوند . در نتیجه ورود این مواد به منابع آب

مانند رودخانه ها ، دریاچه ها ، آبهای زیر زمینی ، آلودگی شدید آنها را موجب می گردند . اثرات ورود فاضلابهای

صنعتی به منابع آب عبارت اند از :

- کاهش اکسیژن محلول در آب DO

ورود مقادیر زیاد از مواد آلی قابل فساد به منابع آب به وسیله فاضلابهای صنعتی ، سبب مصرف سریع اکسیژن محلول در آب می گردد . در حقیقت ، عمل تجزیه مواد آلی در آب ، که در نتیجۀ تغذیه باکتریهای هوازی برروی این مواد انجام می شود ، نیاز به مقداری اکسیژن دارد که در نتیجه اکسیژن موجود در آب ، که به صورت محلول می باشد به مصرف این کار می رسد و مقدار اکسیژن آزاد آب رو به کاهش می گذارد.

بروز چنین حالتی در منابع آب ، اثرات سوء بسیاری را با خود به همراه می آورد که از آن جمله می توان به نابود شدن موجودات آبزی و ایجاد بوی نامطبوع اشاره کرد . برخی از صنایع که فاضلاب آنها محتوی مقدار زیادی مواد آلی بوده و سبب اکسیژن زدایی سریع آب می شوند عبارت اند از : صنایع تولید مواد غذایی (مانند کمپوت سازی، کنسروسازی، شیر و فراورده های آن ) کاغذ و مقوا سازی، نساجی، دباغی، تصفیه شکر و نشاسته سازی . در بعضی فاضلابهای صنعتی افزون بر مواد آلی فساد پذیر ، که به طور زیست شناختی تجزیه شده و سبب مصرف اکسیژن آزاد آب می گردند ، برخی مواد نیز وجود دارند که به محض وارد شدن فاضلاب به منابع آب ، مستقیماً بااکسیژن محلول ترکیب شده و کم شدن غلظت اکسیژن آزاد را سبب می گردند . فاضلابهای صنایع کاغذ و مقواسازی ، دباغی و چرمسازی ، فولاد سازی و پتروشیمی از آن جمله اند.

- ته نشینی مواد جامد

در فاضلاب برخی از صنایع ، مواد جامد معلق پس از ورود فاضلاب به منابع آب به سرعت در بستر این منابع ته نشین شده و پس از مدتی سبب پرشدن آن می شود . صنایعی که فاضلاب آنها چنین ویژگی را دارد عبارت اند از : معادن، ذوب فلزات، فولاد سازی، کاغذ و مقواسازی، شست و شوی ماسه و برخی صنایع تولید مواد شیمیایی که در آنها مواد شیمیایی از مقدار زیادی خاک و سنگ استخراج می شوند.

- سمّیت

به کار بردن مواد گوناگون شیمیایی در صنایع موجب شده است که آبها در محیط زیست از طریق فاضلابهای صنعتی به این مواد شیمیایی آلوده گردند . این نوع آلودگیها در حقیقت چه از نظر تعیین و تشخیص نوع و غلظت آلوده کننده ها در آب و چه از نظر برطرف کردن و کنترل آلودگی در آب پیچیده ترین و مشکل ترین نوع آلودگی آب هستند . ورود فاضلاب صنایع فلزی به آب سبب بالا رفتن غلظت انواع فلزات ( که بسیاری از آنها سمی هستند ) در آب می شود . فاضلاب برخی صنایع تهیه مواد شیمیایی معدنی ممکن است دربردارندۀ موارد سمی مانند ترکیبات سیانور ، آرسنیک و ... باشد که در صورت ورود این فاضلابها به آب ، غلظت هر یک از مواد سمی افزایش یافته و حتی می تواند آب را مسموم سازد . فاضلاب صنایع مواد شیمیایی آلی ، که شامل صنایع پتروشیمی می باشد ، حاوی مقادیر زیادی مواد آلی، است که اغلب آنها زیان آور می باشند . از جمله این مواد آلی ، که سبب آلودگی منابع آب می شوند ، می توان هیدورکربنهای کلره و تعداد زیادی مواد شیمیایی که تحت عنوان آفت کشها در کشاورزی برای مبارزه با آفات و نباتات و علفهای هرز بکار می روند را مثال زد.

- مزه و بو

مواد زایدی که پس از ورود به آب ایجاد مزه و بوی نامطبوع می کنند از نظر آشامیدن ، پرورش ماهی و سایر موجودات دریایی غذایی و حتی استفاده از آب به منظور های تفریحی و ورزشی بسیار دارای اهمیت هستند، زیرا مزه و بوی نامطبوع این مواد در آب ، آن را برای آشامیدن نامناسب ساخته و سبب ایجاد مزه و بوی نامطلوب در گوشت آبزیان خوراکی می شود و کیفیت آب را برای مقاصد تفریحی پایین می آورد. فاضلابهایی که سبب مزه و بوی نامطبوع در آب می شوند عبارت اند از : فاضلاب صنایع کاغذ و مقواسازی، نساجی، استخراج و تصفیه نفت ، پتروشیمی ، دباغی و به طور کلی صنایع شیمیایی.

- روغن و گریس

ریخت و پاش و نفوذ گریس و انواع روغنها هنگام کاربرد آنها در مصارف گوناگون شخصی ، صنعتی و تجاری و ورود آنها به منابع آب یکی از مزاحم ترین نوع آلودگی آبها می باشد . تا به حال پیش بینی ها و اقدامهای موثری به منظور جلوگیری از ریخت و پاش و ورود مواد نفتی به آبها در اغلب نقاط دنیا ، انجام شده است . اما متأسفانه ریخت و پاشهای اتفاقی این مواد در آبها اجتناب ناپذیرند . به ویژه نشت مواد نفتی از نفتکش ها به علل گوناگون مانند شکاف برداشتن بدنه یا غرق شدن نفتکش یکی از مشکلاتی است که پی در پی پیش می آید . این قبیل رویدادها اغلب به دلیل عدم دقت کافی در ترابری این مواد آلوده کننده محیط در دریاها می باشد . نشت مواد نفتی به آب سبب وارد شدن خساراتی بسیار از جمله از بین رفتن آبزیان و پرندگان می گردد.با توجه به آنچه گذشت ، فاضلابهای صنعتی به نوبه خود نقشی بزرگ در آلودگی آبها در طبیعت ایفا می کنند . در بسیاری نقاط ، فاضلابهای صنعتی را وارد شبکه فاضلاب شهری می کنند تا با فاضلابهای سطحی وخانگی مخلوط و یک جا تصفیه گردند . اما در اغلب موارد بایسته است که فاضلابهای صنعتی به طور جداگانه تصفیه شده ویا دست کم پیش از وارد شدن آن به شبکه فاضلاب شهری پاره ای اعمال پالایش مانند خنثی کردن، اکسیده کردن، احیا، انعقاد، رسوب دادن و تبادل یونی برروی آن انجام شود تا آنگاه بتوان آن را وارد شبکه فاضلاب شهری نمود . گاهی نیز فاضلابهای صنعتی را در چاه و یا آبهای سطحی تخلیه می کنند که در هر حال می بایست قبلاً پالایش شوند . در غیر اینصورت، باعث آلودگیهای شدید منطقه شده و پی آمدهای ناگوار زیست محیطی به بار می آورد. برای دفع مناسب فاضلاب صنعتی ، نخست باید مقدار فاضلاب روزانه که وارد آب پذیرنده می شود و نیز عناصر موجود در آن را تعیین کرد ، سپس بهترین شیوۀ آلودگی زدایی را برگزید . با تصفیه فاضلاب و جداکردن موادب صنعتی ، نه تنها مخاطرات بهداشتی فاضلاب کاهش می یابد ، بلکه گاهی عناصر بازیافت شده آلوده کننده ارزش اقتصادی دارند. از آب حاصله نیز می توان برای آبیاری زمینهای کشاورزی بهره جست.

منبع:

Environmental Graphic Book of Japan1991

برای دانلود فایل مرتبط کیلک کنید

تصفیه بیولوژیکی :

تصفیه بیولوژیکی ،موثرترین روش برای کاهش مواد آلی موجود در آب ها و پساب ها است. این نوع تصفیه بر اساس نوع میکروارگانیزم های فعال در آن به دو دسته زیر تقسیم بندی می شوند :

1) تصفیه بیولوژیکی هوازی

2) تصفیه بیولوژیکی غیر هوازی

تصفیه بیولوژیکی هوازی :

سیستم های تصفیه بیولوژیکی هوازی شامل هوادهی ، لجن فعال و صافی های بیولوژیکی استخرهای اکسیداسیون و سیستم های چرخان می باشند. در این روش میکروارگانیسم ها عامل اصلی واکنش های تجزیه مواد آلی هستند و انرژی حاصل از این سوخت و ساز برای ادامه حیات اعمال زیستی آنها بکار می رود. و محصولات حاصل از این سوخت و ساز مواد پایداری نظیر CO2 ، آب و آمونیاک می باشند. قسمتی از مواد آلی نیز برای ساخت و سنتز سلول های جدید مورد استفاده قرار میگیرند.

سلولهای جدید پروتوپلاسم سنتز

آنزیم حاصل از میکرو ارگانیزم ها + ماده آلی

مواد حاصل از واکنش انرژی

هوادهی و تولید لجن فعال :

پسابی که وارد مخزن می شود ، دارای مواد آلی است که منبع تغذیه باکتری ها می باشد. باکتریها ، مواد آلی و اکسیژن موجود در پساب را مصرف کرده و CO2 تولید می کنند . سایر میکروارگانیزم ها نیز از باکتری ها تغذیه می کنند. بنابراین بعد از مرگ باکتری ها مقداری از مواد مصرف شده به سیستم برگردانده می شود ولی میکروب ها برای سنتز از مواد آلی استفاده می کنند و به رشد خود ادامه میدهند. بنابراین وارد کردن مقدار زیادی از میکروارگانیزم ها به یک مخزن پساب و دمیدن هوا در آن برای چند ساعت مواد آلی موجود در آب به مصرف میکروارگانیزم ها می رسد. سپس همین موجودات ذره بینی به صورت لخته هایی ته نشین می شوند و آب خروجی که مواد آلی خود را از دست داده به صورت شفاف از مخزن خارج می شود ، لخته های ته نشین شده به مخزن هوادهی بازگشت داده می شوند تا فرایند تکرار شود. باکتری ها و ذرات معلق را که قابلیت ته نشینی دارند به مخزن هوادهی وارد می سازند که به آن لجن فعال گفته میشود. هوای دمیده شده به داخل مخزن هوادهی دو کار انجام میدهد :

1) تامین اکسیژن کافی برای میکروارگانیزم ها
2) همزدن و مخلوط کردن پساب با لجن فعال و ایجاد سطح تماس بیشتر

تصفیه بیولوژیکی غیر هوازی :
سیستم های تصفیه بیولوژیکی هوازی ، سیستم های بسیار مناسبی برای حذف آلودگی های مواد آلی موجود در پساب هستند ولی مشکلاتی را نیز در بر دارند که یکی از آنها موضوع دفع لجن تولید شده می باشد که در حد بالایی از هزینه ها و فضای تصفیه خانه را به خود اختصاص می دهد. در تصفیه بیولوژیکی غیر هوازی پساب با تعداد زیادی از میکروارگانیزم ها مخلوط می شود که در این روش هوا دخالتی ندارد در این روش باکتری ها رشد می کنند و مواد آلی موجود در پساب را به دی اکسید کربن و گاز متان تبدیل می کنند. بر خلاف روش هوازی تصفیه پساب ، تصفیه غیر هوازی چنان است که انرژی مورد نیاز میکروارگانیزم ها بسیار کمتر است و در نتیجه رشد این باکتری ها از آهنگ کمتری برخورداری است و قسمت کوچکتری از پساب به سلول های جدید تبدیل می شوند و قسمت بیشتری از پساب ، قابل تجزیه به گاز متان و دی اکسید کربن می باشد . تغییر و تبدیل به گاز متان نشانگر تثبیت پساب می باشد و از آنجا که گاز متان غیر محلول و فرار است می توان آن را جمع آوری کرده و به عنوان منبع انرژی گرمایی مورد استفاده قرار داد.

امتیازات تصفیه به روش غیر هوازی :

1) تولید کم سلول های بیولوژیکی به عنوان لجن
2) احتیاج کم به مواد غذایی معدنی
3) عدم احتیاج به اکسیژن و وسایل هوادهی
4) تولید گاز متان به عنوان محصول نهایی

معایب تصفیه به روش غیر هوازی :

در این روش نسبت به روش تصفیه هوازی به دمای بالاتری نیاز است و دمای مورد قبول حدود 95-85 درجه فارنهایت می باشد. عیب دیگر این روش ، رشد نسبتا کند باکتری های تولید کننده گاز متان است لذا مدت زمان طولانی تری جهت شروع و بکار اندازی واحدهای تصفیه احتیاج است.

(جهت دسترسی به مطالب به روز به سمت چپ سایت بخش آخرین مطالب انتهای سایت مراجعه کنید)

سایت بهداشت محیط ایران

www.environmentalhealth.ir

جهت عضویت در کانال بزرگ سایت بهداشت محیط ایران کلیک کنید

سایت بهداشت محیط ایران

برگه‌ها