واحدهای مختلف تصفیه خانه فاضلاب شهری

هدف اصلی در کنترل کیفیت اب این است که از شیوع بیماریهای ناشی از اب جلوگیری شود.این هدف وابسته به قدرت منابع ابی بوده,طوری که بتواند ابی با کیفیت خوب در مقادیر بالا فراهم نماید.حفاظت از منابع توسعه و بکارگیری فرایندهای تصفیه مناسب,موجب فراهم امدن ابی با کیفیت و کمیت مطلوب میشود.کیفیت ابها اغلب به علت مصارف خانگی و صنعتی کاهش یافته و فاضلابهایی را تولید میکند.این فاضلابها باید جمع اوری شده و قبل از اینکه وارد محیط زیست شوند به روش مناسبی تصفیه گردند.

اب یکی از عجیب ترین پدیدهای افرینش,از دو عنصری که در دمای معمولی گاز هستند تشکیل شده است.هیدروژن عنصری است که میسوزد,درحالی که اکسیژن برای سوزانیدن لازم است.حال انکه برای خاموش کردن اتش در بسیاری از موارد از اب استفاده میشود.

اب گواراترین نوشیدنی است اما در اب سنگین(D2O)که بجای هیدروژن ان ایزوتوپ دوتریم قرار گرفته است یک ماده سمی میباشد.

تا بیست سال پیش مهمترین سرمایه کشورها انرژی بود.اما در اینده ای نه چندان دور اب را با نفت معاوضه خواهند کرد.زیرا بجز نفت جایگزین های نه چندان ارزان انرژی در دسترس است ولی برای اب جایگزین وجود ندارد.

فاضلاب شهری

منظور از فاضلاب شهری مجموعه فاضلابهای بهداشتی,اداری, موسسات مختلف شهری و نیز ابهای سطحی چون اب باران میباشد که برای حفظ بهداشت عمومی و محیط زیست پس از جمع اوری و انتقال به محل تصفیه خانه در طی عملیات فیزیکی,شیمیایی و بیولوژیکی تصفیه میشوند.بطور کلی هدف از تصفیه فاضلاب عبارتست از:

· از بین بردن عوامل بیمایزا و ناسازگار با محیط زیست

· حذف مواد الی قابل تجزیه توسط میکروارگانیسم(عامل اصلی بو و تعفن فاضلاب)

· حذف مواد معلق و شناور

· کاهش کدورت و رنگ تا حد مجاز

فاضلاب شهری در زمانهای مختلف با یک الگوی قابل پیش بینی از نظر کیفی و کمی (حجمی)جریان دارد.از اینرو میتوان با تقریب خوبی تجهیزات و ابعاد لازم برای تصفیه خانه را طراحی کرد.راهبری و نگهداری از تصفیه خانه ها در تخصص مهندسین شیمی و محیط زیست میباشد.در جدول زیر ویزگیهای عمومی فاضلاب شهری و غلظت تقریبی هر شاخص درج شده است.

شاخص	غلظت(mg/l)	ملاحظات
BOD5	200	معرف تعفن پذیری فاضلاب و نیز تصفیه پذیری بیولوژیکی
COD	400	معرف غلظت مواد الی در فاضلاب
TSS	200	عامل کدورت فاضلاب
نیتروزن امونیاکی	30	باعث کاهش اکسیژن,سم برای ابزیان,حامی رشد جلبکها
فسفر	10	باعث رشد جلبکها

جدول 1-ویژگیهای تقریبی شاخص های فاضلاب شهری

در کتابهای مرجع مخصوص تصفیه فاضلاب شهری مقدار فاضلاب تولیدی از منابع مختلف و در زمانهای مختلف بصورت جدول و منحنی ارائه شده است.مثلا عموم فاضلاب تولیدی توسط هر نفردر روز را 380لیتر در نظر میگیرند.یک تصفیه خانه فاضلاب شهری که معمولا برای رفع نیاز 20تا30 ساله ساخته میشود باید همه فاضلاب تولیدی-ناشی از جمعیت و موسسات مختلف- را تصفیه کند

تصفیه فاضلاب شهری

در تصفیه فاضلاب شهری سه اصطلاح تصفیه اولیه,تصفیه ثانویه و تصفیه پیشرفته مطرح میشود.

هدف اصلی در کنترل کیفیت اب این است که از شیوع بیماریهای

ناشی از اب جلوگیری شودز فاضلاب شهری پس از جمع اوری

و انتقال به محل تصفیه خانه در طی عملیات فیزیکی,شیمیایی و

بیولوژیکی تصفیه میشوند.راهبری و نگهداری از تصفیه خانه ها

در تخصص مهندسین شیمی و محیط زیست میباشد.

تصفیه اولیه

تصفیه مکانیکی و فیزیکی فاضلاب است که میتوان مشابه ته نشینی دانست و شامل چندین قسمت میباشد.

1. اشغالگیر:

برای جلوگیری از ورود مواد جامد شناور یا معلق فاضلاب را از واحد اشغالگیر عبور میدهند.در بعضی از تصفیه خانه ها از دو نوع اشغالگیردرشت و ظریف استفاده میشود.اشغالها توسط دستگاه هیدرولیکی متراکم شده و اب انها گرفته میشود,سپس سوزانده شده یا انکه توسطدستگاه خردکن ریز شده,مجددا به فاضلاب برگردانده میشوند.

2. ایستگاه پمپاژ فاضلاب:

که وظیفه انتقال فاضلاب هه واحدهای مختلف تصفیه خانه را به عهده دارد.چون سطح فاضلاب ورودی به تصفیه خانه بسیار پایین است با پمپاژ عمل شن گیری در سطح زمین انجام میشود.

3. دبی سنج:

همراه با یک دستگاه دارای سطح مقطع متغییر,دبی فاضلاب ورودی مشخص میشود.امروزه گاهی از شیرهای کنترل الکترونیکی برای تعیین دبی جریان فاضلاب استفاده میشود.

4. کانال شن گیری و چربی گیر:

به منظور حفاظت از وسایل مکانیکی و کاهش گرفتگی مسیر انتقال فاضلاب لازم است ذرات شن و مواد جامد فاضلاب در اولین فرصت ممکن جدا شوند.اگر فاضلاب دارای مواد چربی زیاد باشد سعی میشود بکمک هوا ذرات چربی شناور شده و جدا شوند.

5. تانک یا حوضچه ته نشینی اولیه:

اخرین بخش تصفیه مقدماتی یا فیزیکی است.به فاضلاب اجازه داده میشود که با توقف 2تا 12 ساعته ذرات قابل ته نشینی خود را از دست بدهند.تا این محل 40 تا 60درصد مواد جامد معلق (TSS)و حدود 35 درصد الودگی بیولوژیکی(BOD5)فاضلاب حذف میشوند.

تصفیه ثانویه

شامل تصفیه بیولوژیکی و حوضچه تصفیه ثانویه میباشد.هدف اصلی در تصفیه ثانویه کاهش الودگی بیولوژیکی فاضلاب (BOD)است.روشهای معمول برای تصفیه بیولوژیکی عبارتند از:سیستم لاگونی,سیستم فیلتر چکننده,سیستم لجن فعال.

در تصفیه بیولوژیکی میکروارگانیسمها که مهمترین انها باکتریها میباشند,از مواد الی محلول و نامحلول موجود در فاضلاب به عنوان ماده غذایی استفاده میکنند.

غلظت خیلی زیاد مواد معدنی محلول,وجود مواد الی سمی چون فنل در غلظت بالا و نیز حضور فلزات سنگین در فاضلاب میتواند موجب مسمومیت باکتریها شود.

·سیستم لاگونی:

فلسفه حاکم بر تصفیه اب به روش لاگونی,تصفیه طبیعی فاضلاب است.فاضلاب وارد گودال کم عمق(3تا5متر) و عموما مستطیلی میشود.در طی عبور از این گودال بطور طبیعی مواد الی فاضلاب توسط باکتریها تجزیه شده و مواد معلق ان ته نشین میشوند.به این گودال های کم عمق و طویل برکه یا لاگون می گویند.

فاضلاب خروجی از لاگون میتواند دارای شرایط مجاز برای دفع به محیط زیست یا حتی مصارف کشاورزی باشد.

عملکرد لاگون ها به زمان توقف یا ماند فاضلاب بستگی دارد که با رابطهT=V/Q بدست می اید.در این رابطه V حجم لاگون و Q دبی جریان فاضلاب و T زمان ماند است که معرف زمانی است که هر قطره از فاضلاب در لاگون به سر خواهد برد. در ایده ال ترین حالت زمان ماند برای همه قطرات یکسان است که در صورت پیستونی بودن جریان فاضلاب و عدم اختلاط ان روی میدهد.زمان ماند فاضلاب در لاگون معمولا چندین ماه(3تا8ماه) میباشد. تمهیداتی اندیشیده میشود که زمان ماند کمتر شود تا نیاز به زمین کمتر شود.

تجزیه مواد الی توسط باکتریهای هوازی تولید گازهایCo2وSO2میکنند.در حالی که اگر توسط باکتریهای بی هوازی انجام شود تولید گازهای CH4وH2Sمیکند که موجب بوی نامطبوع برکه میگردد.اگر لاگون کم عمق یا فاضلاب غلیظ باشد اکسیژن مورد نیاز در دسترس باکتریها قرار میگیرد.

جلبکها در برگه نقش مهمی ایفا میکنند چون انیدریدکلریک,سولفات,نیترات و فسفاتها را برای ساخت مواد الی خود مصرف میکنند و در عوض اکسیژن ازاد میکنند.عیب مهم جلبکها این است که پس از مرگ انها لاشه های انها بصورت بار الی نیاز به تجزیه بیولوژیکی دارد.

تصفیه فاضلاب شهری شامل تصفیه اولیه,تصفیه ثانویه وتصفیه پیشرفته است. تصفیه اولیه تصفیه مکانیکی و فیزیکی

فاضلاب است که میتوان مشابه ته نشینی دانست.تصفیه ثانویهشامل تصفیه بیولوژیکی و حوضچه تصفیه ثانویه میباشد.تصفیه پیشرفته مقدار ناخالصی را تا حد مجاز صنعت تنظیم میکند.

·فیلتر های چکنده:

فاضلاب از بالای بستر ذرات شن و سنگ توسط نازلی پخش میشود و از پایین بستر هوا به داخل فیلتر دمیده میشود.باکتری های هوازی با استفاده از اکسیژن هوا تجزیه مواد الی را انجام میدهند.به منظور کاهش BODفاضلاب خروجی تاحد مطلوب اقدامات زیر صورت میگیرد:قرار دادن ذرات درشت در بالا و ذرات ریز در پایین بستر فیلتر,

افزایش ارتفاع فیلتر در حد چندین متر,تنظیم دبی فاضلاب ورودی به ازای واحد سطح مقطع فیلتر و برگرداندن قسمتی از فاضلاب خروجی به ورودی فیلتر.

·سیستم لجن فعال:

روش پیشرفته تصفیه بیولوژیکی با باکتریهای هوازی است که اجزای اصلی ان عبارتند از:استخر هوادهی و استخر ته نشینی

1.استخرهوادهی:

فاضلاب ورودی با توده میکروبی معروف به لجن فعال بطور کامل مخلوط میشود که به این مخلوط ,مایع مخلوط mixed liquor))میگویند.اکسیژن مورد نیاز بطور مصنوعی با کمپرسور هوادهی تامین میشود.

استخر ته نشینی:

بعد از انکه مایع مخلوط حدود 5تا7 ساعت در استخر هوادهی قرار گرفت بصورت لجن شناوری در میاید که در استخر ته نشینی به ان فرصت داده میشود که در طی زمان ماند مناسب(3تا5ساعت) ذرات معلق ان که عمو

1.عمواز لجن فعال به استخر هوادهی برگشت داده میشود و مابقی به واحد تصفیه لجن ارسال میگردد.

مقدار حجم لجن برگشتی بر مبنای اصول علمی محاسبه میشود.اگر همه لجن فعال به استخر هوادهی برگشت داده شود ممکن است تعداد باکتریها بیش از حد نیاز باشد.در نتیجه با مشکل کمبود مواد غذایی روبرو شوند

به نظر میرسد استانداردهای محلی که با شرایط اب و هوایی و محیطی خاص سازگار شده است مناسب تر از استانداردهای جهانی تصفیه فاضلاب می باشد.

ویژگی یا عملکرد	لاگونی	فیلتر چکننده	لجن فعال
هزینه زمین مورد نیاز	بیشترین	متوسط	کمترین
سرمایه گذاری اولیه	کمترین	متوسط	بیشترین
هزینه عملیاتی و بهره برداری	کمترین	متوسط	بیشترین
کیفیت فاضلاب خروجی	متوسط یا ضعیف	متوسط تا خوب	خیلی خوب
مقاومت در برابر شوک غلظتی یا مواد مسموم	عالی	متوسط	خیلی ضعیف
تشخیص کاربران و پرسنل بهره برداری	عادی	متوسط تا ماهر	مهارت زیاد

جدول3-ویژگی ها و عملکرد سه روش مختلف تصفیه بیولوژیکی

تصفیه پیشرفته

فاضلاب خروجی از مرحله ثانویه شرایط لازم برای دفع به محیط زیست را دارد.از اینرو در بسیاری از تصفیه خانه ها,تصفیه فاضلاب تا مرحله ثانویه انجام میگیرد.اما اگر بخواهند فاضلاب نهایی در صنعت مورد استفاده قرار گیرد,مرحله دیگری موسوم به تصفیه پیشرفته صورت میگیرد تا مقدار ناخالصی ها تا حد مجاز صنعت باشد.

استخر کلر زنی

قبل از دفع فاضلاب تصفیه شده به محیط باید ان را ضد عفونی کرد تا ناقل باکتریهای بیماریزا به محیط نباشد.سالهاست که از گاز کلر یا مشتقات ان(پر کلرین و اب ژاول) برای ضدعفونی کردن اب و فاضلاب استفاده میشود.

توانایی کلر برای حذف و غیرفعال کردن باکتریها به غلظت ان ,زمان تماس و PH بستگی دارد.اگر غلظت کلر باقیمانده در فاضلاب تصفیه شده بین mg/l0.5-1 باشد میتوان مطمئن بود که الودگی بیولوژیکی ناشی از اب نخواهیم داشت.

لاگون های جلادهی استخرهای بزرگی هستند که فاضلاب ضدعفونی شده را به مدت محدودی در خود نگه میدارند تا اطمینان حاصل شود که میکروارگانیسمهای احتمالی باقیمانده در اثر گرسنگی در این لاگونها از بین خواهند رفت.

گاهی لاگونهای جلادهی بصورت حوضچه پرورش ماهی عمل میکنند.

ماهی ها نسبت به شرایط نامساعد محیطی حساس هستند و

زنده بودن ماهی ها میتواند بهداشتی بودن فاضلاب را تائید کند.

سیستم جمع اوری و تصفیه لجن

لجن تولیدی در تصفیه خانه یکی از مهمترین خود الاینده ها میباشد.رسوبات و لجن تولیدی دارای بار الی زیادی بوده و باید تصفیه و به روش بهداشتی دفع شوند.معمولا در تانک تغلیظ لجن سعی میشود که لجناب(اب لجن)از لجن جدا شده و لجن تغلیظ گردد.

لجن تغلیظ شده در مخازن هضم لجن توسط باکتریهای بی هوازی تجزیه میشود.در مخازن هاضم 92تا93%اب ایجاد میشود.لذا حمل و نقل ان مشکل بوده و نیاز به ابگیری دارد.برای ابگیری از بسترهای شنی خشک کننده لجن استفاده میشود.

در این تانکها در اثر فعالیتهای بی هوازی روزانه مقداری بیوگاز تولید میشود که حدود50تا80% ان متان میباشد.از این گاز برای تولید انرژی در تصفیه خانه استفاده میشود.

لجن خشک شده به عنوان بهترین کود کشاورزی مورد استقبال کشاورزان قرار میگیرد.فاضلاب تصفیه شده برای ابیاری مزارع,پرورش ماهی,اب صنعتی و اب بهداشتی غیر شرب میتواند مورد استفاده قرار گیرد.

دفع فاضلاب به دریاها و رودخانه

اب پذیرنده و پساب ورودی به ان میتواند گستره وسیعی از شدت جریان و کیفیت را داشته باشد.حفظ کیفیت ابهای پذیرنده فاضلاب ,با کنترل کیفیت پساب ورودی توسط اداره محیط زیست بر مبنای شرایط مورد قبول صورت میگیرد.تیین شرایط مورد قبول بر مبنای محاسبات ساده موازنه جرم صورت میگیرد.در مورد برخی پساب های خاص فنون مدلسازی ریاضی و اماری بطور فزایندهای به کار برده میشود.شاخص های مهم فاضلاب تصفیه شده در جدول 2 درج شده است.

پارامتر	متوسط ماهانه	متوسط هفتگی
BOD5(mg/l)	30	45
TSS(mg/l)	90	135
PH	9-6	9-6
کلیفرم رودهای(MPN)	200	400

جدول2-شاخص های استاندارد فاضلاب تصفیه شده

در صورتی که با بررسی عوامل فیزیکی و شیمیایی متداول رقیق سازی به مقدار کافی صورت گیرد امکان تخلیه فاضلابهای غربال شده یا خرد شده به ابهای ساحلی وجود دارد.اگر پساب تخلیه شده در تماس با محل های شنا یا پرورش ابزیان باشد,الودگی اب از نظر بیولوژیکی مهمترین عامل خواهد بود.

برای دفع فاضلاب به دریا لازم است بوسیله لوله هایی فاضلاب تا مسافتی به داخل دریا هدایت شود.طول لوله ها و نقطه تخلیه به جزرومد و جریان اب بستگی دارد.به گونه ای که در اثر جزر و مد باعث الودگی عینی اب نشود.

تخلیه به رودخانه ها نباید در حدی باشد که خودپالایی اب را دچار مشکل کند.یعنی نباید غلظت الایندها در پایین دست رودخانه ها از حد استاندارد بیشتر شود.به نظر میرسد استانداردهای محلی که با شرایط اب و هوایی و محیطی خاص سازگار شده است مناسب تر از استانداردهای جهانی می باشد.

منابع:

اصول تصفیه اب تالیف دکتر محمد چالکش امیری

اصول کنترل کیفیت اب ترجمه دکتر نظام الدین دانشور