تصفیه فاضلاب، تعريف فاضلاب : آب مصرف شده اي كه از حالت انتفاعي خود ساقط مي شود را فاضلاب گويند.
تقسيم بندی فاضلاب:
خانگي
صنعتي
تجاري و مؤسسات
سطحي
كشاورزي
تعريف فاضلاب صنعتي و اثرات آنها روي محيط زيست
به آب های مصرف شده در واحدهاي مختلف يك صنعت يا واحد توليدي كه بنحوي دچار نوعي آلودگي شده باشند فاضلاب صنعتي گفته مي شود.
مهمترين تفاوتي كه مي تواند فاضلاب صنعتي با خانگي داشته باشد عبارت است از:
1-امكان وجود مواد و تركيبات شيميايي و سمي در فاضلاب صنعتي بيشتر است.
2-خاصيت خورندگي آن بيشتر است.
3-خاصيت اسيدي و قليائي بيشتري دارد.
4 – امكان وجود ارگانيسم هاي زنده در آن كمتر است.
انواع فاضلاب های
0صنعتي توليدي از يك واحد صنعتي
1- فاضلاب فرآيند : فاضلابي كه در خط توليد ايجاد شده و داراي مواد يا محصولات آن واحد ميباشد. مثلادر فاضلاب كارخانه نساجي( موادي مانند رنگ ، روغن و آحار مواد سفيد كننده يا دترجنتها موجود مي باشد.)
2- فاضلاب ناشي از ديگهاي بخار، فاضلاب احياي رزينها و برج خنك كننده حاوي نمكهاي محلول و فلزات هستند كه با فاضلاب فرآيند ماهيت كاملاً متفاوتي دارند.
3- فاضلاب ناشي از شستشوي دستگاهها و ماشين آلات كارخانه: در مواقع تعمير يك واحد صنعتي اين فاضلاب توليد مي شود.
4- فاضلاب ناشي از شستشوي كارگران يا استحمام و فاضلاب انساني اين فاضلاب كاملاً مشابه با فاضلاب خانگي بوده است.
آلاينده هاي مهم فاضلابهاي صنعتي
– مواد آلي : تركيبات آلي طبيعي و مصنوعي كه معمولاً با پارامترهايي مانند سنجيده ميشود. در اكثر كارخانجات اين مواد آلي وجود دارد. در كارخانه آبكاري مواد آلي نداريم.
– املاح معدني مانند نمكها، تركيبات معدني ديگر
– اسيديته و قليائيت: فاضلاب كارخانجات آبكاري اسيدي و چوب وكاغذ قليايي است.
– مواد معلق و كلوئيدي كه در فاضلابهاي صنعتي يافت ميشوند. و سيستم تصفيه بيولوژيكي را مختل كرده و ايجاد كدورت ميكنند.
– كدورت
– مواد شناور ( مواد توليد كننده كف، روغن و چربي ، گريس و غيره) از نفوذ نور و اكسيژن به داخل آب جلوگيري مي كند. عمل فتوسنتز دچار اشكال مي شود.
– تركيبات شيميايي سمي: آفت كشها و علف كشها ، سيانور
– فلزات سنگين : مانند كروم، كبالت، مس، سرب، جيوه كه از صنايعي مانند آبكاري و دباغي و خودروسازي توليد ميگردند.
– رنگ و تركيبات رنگي: منظره هاي ناهنجار روي فاضلاب ايجاد ميكنند.
– تركيبات مغزي: ازت و فسفر در ايجاد اتريفيكاسيون مؤثر هستند.
تركيبات راديواكتيو: كه در داخل برخي آزمايشگاهها و بيمارستانها توليد ميشود.
پاتوژنها: عموماً در فاضلاب بيمارستانها يافت ميگردند.
تنها قسمتي از فاضلاب كارخانه ها كه تقريباً در تمام كارخانه ها خاصيت يكساني دارد فاضلاب حاصل از قسمت هاي خنك كننده آنهاست. آلودگي اين فاضلابها بسته به تعداد دفعاتي كه آب براي خنك كردن در كارخانه بكار برده شده است متفاوت مي باشد و معمولاً آلودگي آنها كمتر از فاضلابهاي واحدهاي ديگر است و بيشتر به صورت وجود مواد نفتي و روغني در آنها نمودار مي شود.
اهداف اصلي در تصفيه فاضلاب:
– تأمين شرايط بهداشتي براي زندگي مردم
– پاك نگهداشتن محيط زيست
– بازيابي فاضلاب
خصوصيات فاضلاب
كميت:
در مورد فاضلابهاي شهري و خانگي بستگي به ميزان آب مصرفي – فرهنگ و آداب و رسوم – قيمت آب – كيفيت و نوع آب و هواي منطقه بستگي دارد و حدود 70% آب مصرفي به فاضلاب تبديل مي شود و در اغلب صنايع شدت جريان فاضلاب يكنواخت نيست و چون تابعي از فعاليت هاي مختلف در كارخانه مي باشد بنابراين در ساعات مختلف ميزان مختلفي از پساب جاري ميگردد. مثلاً در صنايع نساجي مقدار زيادي فاضلاب در زمان تخليه مخازن رنگرزي جاري ميگردد. در حاليكه در مواقع ديگر فاضلاب كارخانه بسيار اندك مي باشد. حتي در بعضي ا ز صنايع در روزهاي مختلف نيز دبي حجمي فاضلاب تغيير مي كند. و گاهي نيز در ماه هاي مختلف فصل هاي مختلف اين تغييرات عمده ديده مي شود بعنوان مثال كارخانجات قند غالباً در فصل پائيز كه فعاليت اصلي فرد را دارند پساب زيادي ايجاد مي كنند و يا كارخانجات كنسروسازي كه ماهيت فعاليت آنها فصلي است در ماه هاي مختلف سال از نظر حجم پساب توليد شده در نوسان مي باشند بنابراين در مورد فاضلابهاي صنعتي اطلاعات مربوط به نوسانات جريان در طرح سيستم تصفيه و محاسبه و انتخاب واحدهاي مختلف نيز اساسي و ضروري است.
كيفيت:
– خصوصيات فيزيكي فاضلاب
– خصوصيات شيميايي فاضلاب
خصوصيات فيزيكي فاضلاب
رنگ: رنگ فاضلاب شهري نشان دهنده عمر آن است فاضلاب تازه داراي رنگ خاكستري است ولي پس از مدتي گنديدگي و كهنه شدن رنگ آن تيره و سياه مي گردد . در صنايع رنگ آن بستگي به نوع مواد مصرفي دارد.
بو: بوي فاضلاب ناشي از گازهايي است كه در اثر متلاشي شدن مواد آلي بوجود مي آيد بوي فاضلاب تازه قابل تحمل تر از بوي فاضلاب كهنه است بوي فاضلاب كهنه ناشي ازگاز هيدروژن سولفوره است كه در اثر فعاليت باكتريهاي بي هوازي رخ مي دهد.
دماي فاضلاب : بعلت اعمال زيستي گرماي فاضلاب معمولاً بيشتر و گرمتر از آب در همان محيط است.
وزن مخصوص فاضلاب: با توجه به سبك بودن مواد خارجي برابر آب در نظر گرفته مي شود.
PH فاضلاب : فاضلاب تازه داراي پي اچ = 7 ولي در اثر گنديدگي پي اچ آن اسيدي مي شود.
خصوصيات شيميايي فاضلاب
مواد آلي
مواد غيرآلي: وجود آنيونها و كاتيونها در فاضلاب البته اين خصوصيات براي فاضلاب صنعتي تفاوت دارد چون مواد بطور اكتيو به فاضلاب وارد مي شود براي فاضلابهاي كه بيشترين منبع آن صنعتي است.
مواد خارجي در فاضلاب
محلول Soulubeysolid
غيرمحلول و معلق S.S
مواد معلق
مواد معلق آلي كه در حرارت 500 درجه از بين مي روند.
مواد معلق غيرآلي Fix matter باقي مانده پس از 500 c
مواد خارجي در فاضلاب
آلي محلول يا نامحلول
غير آلي محلول يا نامحلول
مواد آلي
تجزيه پذير: محلول و نامحلول (معلق)
تجزيه ناپذير: محلول و نامحلول (معلق)
كل محلول داخل فاضلاب :
مواد محلول غيرآلي
مواد محلول آلي تجزيه پذبر
مواد محلول آلي تجزيه ناپذير
كل مواد معلق داخل فاضلاب
مواد معلق غير آلي
مواد معلق آلي تجزيه پذير
مواد معلق آلي تجزيه ناپذير
معمولاً 75-70 درصد مواد معلق آلي و بقيه غير آلي هستند.
حدود 50 درصد فلاضلاب تازه شهري مواد آلي محلول است.
3 پارامتر مهم در طراحي تصفيه خانه هاي فاضلاب
1- ميزان مواد آلي تجزيه پذير
2- ميزان مواد معلق فاضلاب
3– دبي سرانه فاضلاب
فاكتورهاي مؤثر در انتخاب روش تصفيه فاضلابهاي صنعتي
– ماهيت فاضلاب صنعتي و غلظت آن و دبي
– ميزان تصفيه لازم
– امكانات خاص هر واحد صنعتي
– فراواني آب
– شرايط آب و هوايي منطقه
– تكنولوژي و مواد قابل دسترسي
– امكان انتقال برخي جريان به شبكه فاضلاب شهري
– دسترسي به زمين مناسب
– مسئله اقتصادي طرح
مراحل و دسته بندي روشهاي تصفيه فاضلاب صنعتي
– مرحله پيش تصفيه (تصفيه فاضلابهاي غليظ)
– تصفيه مقدماتي: غربال (آشغالگير – شن گير – جداسازي روغن و چربي و مواد معلق و سنگين، متعادل سازي و خنثي سازي)
– تصفيه اوليه: استفاده از ته نشين ساده، انعقاد شيميايي، صافي (كلاريفاير)، شناورسازي
– تصفيه ثانويه: (بيولوژيكي) شامل كليه روشهاي بيولوژيكي، بركه هاي تصفيه، بيوفيلمها، فيلترهاي چكنده
– تصفيه پيشرفته: ازن زني ، حذف فسفر، حذف ازت، حذف فلزات سنگين، كلرزني – جذب توسط كربن فعال. اسمز معكوس
متعادل سازي و نقش آن در پيش تصفيه
هدف كلي متعادل سازي به حداقل رساندن يا كنترل تغييرات در ماهيت فاضلاب است تا شرايط بهينه براي تصفيه در تصفيه خانه فراهم گردد. نوع و اندازه مخزن متعادل سازي تابع مقدار فاضلاب ، ميزان تغييرات آن متفاوت است.
بطور كلي اهداف و نقش حوض متعادل سازي عبارتند از:
– كنترل پي اچ در نتيجه به حداقل رساندن مواد شيميايي مصرفي
– تعديل نمودن بار آلي فاضلاب (يكنواخت سازي)
– تعديل نمودن بار هيدروليكي فاضلاب
– تعديل دماي فاضلاب
– فراهم ساختن فاضلاب پيوسته براي سيستمهاي بيولوژيكي در مواقعي كه كارخانه تعطيل است.
– جهت جلوگيري از ورود غلظت زياد مواد سمي به سيستمهاي بيولوژيكي، غلظت فلزات سنگين كمتر ازيك تا ده ميلي گرم بر ليتر باشد.
– اكسيداسيون تركيبات احياء شده موجود در فاضلاب مثل سولفيد
– پيش هوادهي فاضلاب به منظور بالابردن ميزان تصفيه در فرآيندهاي بعدي
– كاهش و كنترل رنگ و بو (جهت تركيب مواد ميتوان از هوادهي استفاده كرد.)
– دفع برخي تركيبات فرار
– افزودن مواد مغذي براي سيستم هاي بيولوژيكي
توزيع جهاني آب
– توجه كنيد كه 97 درصد از كل حجم ١٣٨٦ ميليون كيلومتر مكعب، آب شور ميباشد.
– از 3 درصد باقي‌مانده، بيش از ٦٨ درصد در يخ و يخچال‌هاي طبيعي ميباشد.
– منابع آب شيرين، مانند رودخانه‌ها و درياچه‌ها، فقط ٩٣١٠٠ كيلومتر مكعب كه فقط ١ قسمت از ٧٠٠ قسمت كل آب ميباشد. اما با اين وجود، رودخانه‌ها و درياچه‌ها مهمترين منبع آب تمامي مردم روي زمين مي‌باشند.
تاریخچه تصفیه فاضلاب
– آثار جمع آوری فاضلاب به اوایل قرن نوزدهم میلادی بر می گردد.
-آثار تصفیه اصولی فاضلاب به اوایل قرن بیستم میلادی بر می گردد.
– پیدایش نظریات میکروبی کخ و پاستور در نیمه دوم قرن نوزدهم میلادی آغاز انقلابی در علم بهداشت عمومی بود. قبل از آن رابطه مابین آلودگی و بیماری فقط به صورت مبهم شناخته شده بود و از علم نوپای باکتری شناسی استفاده ای در تصفیه فاضلاب نشده بود.
تاریخچه تصفیه فاضلاب در ایران
شواهد حاکی از وجود شبکه جمع آوری فاضلاب در تخت جمشید می باشد.
سیستم گرمایش حمام معروف شیخ بهایی از گاز متان آزادشده حاصل از تصفیه فاضلاب به روش بیهوازی بوده است.
اهداف تصفیه فاضلاب
• بهداشت همگانی: فاضلاب دارای مواد و میکروارگانیزم هایی است که برای سلامت بشرمی تواند بسیار مضر باشد، و از طریق ورود به منابع آبی یا محیط زیست باعث گسترش آلودگی گردد.
• نظم محیط زیست: در اثر بارندگی یا بارش برف، آبهای سطحی به دلیل نفوذپذیری کم سطح خیابان ها می تواند طغیان نموده و نظم زندگی شهری را به هم بزند، لذا جمع آوری آب های سطحی توسط یک سیستم جمع آوری آبهای سطحی بسیار ضروری است.
• کاربرد مجدد پساب تصفیه شده: منابع آب شیرین بسیار محدود است، پساب تصفیه شده منبع بسیار مناسبی برای مصارف آبیاری وکشاورزی، غیر بهداشتی نظیر شست وشو ( اتوموبیل، خیابان حیاط منازل …) می تواند باشد.
اجزای تشکیل دهنده فاضلاب
اجزای تشکیل دهنده فاضلاب هر جامعه تابعی است از نوع سیستم جمع آوری که ممکن است به صورت زیر باشد:
• فاضلاب خانگی (بهداشتی) : فاضلاب واحدهای مسکونی، تجاری، اداری، مراکز کوچک صنعتی و تاسیساتی مشابه می باشند.
• فاضلاب صنعتی : فاضلابی است که در آن فضولات صنعتی بیشتر است.
• نشتاب ورودی یا نفوذی: آب وارد شده به شبکه جمع آوری فاضلاب:
– از طریق ورود از دریچه های منهول ها و یا از طریق ارتباطات زهکش های آبهای سطحی نظیر ناودان پشت بام ها (نشتاب ورودی)
– از طریق نفوذ به لوله های شبکه جمع آوری فاضلاب دارای شکستگی یا از طریق دیواره های متخلخل
• آب های سطحی : جریان های سطحی که از بارش باران یا ذوب برف حاصل می شود.
انواع شبکه جمع آوری فاضلاب
• شبکه فاضلاب بهداشتی
• شبکه آبهای سطحی
• شبکه مختلط
در صورت استفاده از شبکه مختلط، فاضلاب جاری در شبکه علاوه بر فاضلاب خانگی، صنعتی و نشتاب (ورودی/ نفوذی) شامل آب ناشی از بارندگی یا ذوب برف نیز خواهد بود.
در هر حالت کیفیت فاضلاب بستگی به شرایط محلی و فصلی متغیر خواهد بود.
منشا فاضلاب
مطالعات جمعیتی
با اطلاع از کل جمعیت یک شهر یا یک منطقه می توان حجم کل آب مصرفی شهر را برآورد نمود.برای این منظور باید در مورد چگونگی تراکم وتوزیع جمعیت در زمان حال و آینده است.
روش های برآورد جمعیت
هر چه پیش بینی جمعیت استفاده کننده از تاسیسات تا پایان دوره طرح دقیق تر باشد، هزینه های اضافی ناشی از تخمین بالای ظرفیت تاسیسات کمتر خواهد شد و مشکلات ناشی از عدم تامین اهداف دوره طرح کاهش خواهد یافت.
عوامل موثر بر جمعیت:
زاد و ولد، مرگ و میر، مهاجرت، ملحق شدن جوامع به یکدیگر، جنگ، بیماری ها و بلایای طبیعی و … بر میزان جمعیت یک شهر موثر می باشند.
روش های برآورد جمعیت
جهت محاسبات و تحلیل جمعیت آینده ی هر شهر به آمار و اطلاعات جمعیتی گذشته و حال آن شهر نیاز است که آنها را می توان از منابع زیر بدست آورد:
• سرشماری عمومی، رسمی و جاری کشور (هر ده سال یکباراز سال 1335 تاکنون)
• آمارهای تهیه شده، توسط ارگان های محلی و سازمان های دولتی (بین دو سرشماری)
– کوپن یا دفترچه ارزاق عمومی
• طرح های جامع، هادی و غیره
• آمارگیری نمونه وار
– به مراجعه مستقیم به واحدهای مسکونی بدست می آید. در این روش علاوه بر اطلاعات جمعیتی می توان اطلاعاتی نظیر تعداد واحدهای بهداشتی، مصرف سرانه آب، و غیره را نیز جمع آوری نمود.
برآورد جمعیت به دلیل عوامل موثر بر رشد جمعیت ها کاری بسیار دقیق، ظریف و پیچیده می باشد. فرمول ها و روش های ارائه شده جهت پیش بینی جمعیت هیچکدام به تنهایی دربرگیرنده تمامی عوامل موثر در رشد جمعیت نیستند.
برای پیش بینی استفاده همزمان از چند روش ضروری است.
روش های مختلف برای پیش بینی جمعیت
1. نموداری
2. ریاضی
3. نسبت و همبستگی
4. مولفه ای
انواع پیش بینی جمعیت
1. پیش بینی کوتاه مدت برای 1 تا 10 سال
2. پیش بینی طولانی مدت برای 10 تا 50 سال
مطالعات مصرف آب
میزان مصرف آب به عوامل زیر بستگی دارد:
• شرایط اقلیمی
• وضعیت اقتصادی و فرهنگی مردم
• نوع جامعه
• فشار آب
• قیمت آب
• نیاز به صرفه جویی
• مدیریت سیستم آبرسانی
مطالعات ميزان مصرف سرانه آب
• در مطالعاتي كه توسط سازمان ملل متحد در سنگاپور صورت گرفت، حداقل آب مصرفي هر شهروند براي حفظ بهداشت و سلامت جامعه 99 ليتر در روز تعيين گرديده است.
• برطبق برنامه سوم توسعه، الگوي مصرف آب هر خانوار 5/22 مترمكعب در ماه تعيين شده كه در نتيجه هر نفر بطور متوسط در شبانه روز مي تواند 150 ليتر آب مصرف نمايد.
• متأسفانه باتوجه به رشد بي رويه شهرنشيني در كشور، آمار چند ساله اخير نيز نشان از مصرف سرانه بطور متوسط 250 تا 300 ليتر در شبانه روز مي دهد. در سال 1373 متوسط تقاضاي سرانه آب شهري در كشور 242 ليتر نفر روز بدست آمده است.
جدول 1- الگوي توصيه شده مصارف سرانه خانگي برحسب ليتر در روز (تا سال 1390)
جدول 4- مصرف سرانه آب در بعضي از شهرهای ایران و كشورهای جهان
تعيين ميزان فاضلاب توليدي
• در اجتماعات شهري ميزان فاضلاب توليدي نسبت به آب مصرفي كمتر است، يعني درصدي از آب
مصرفي تبديل به فاضلاب شده و وارد شبكه فاضلاب مي شود.
• برخي مصارف نظير مصرف فضاي سبز شهري، شست‌و‌شوي ماشين و معابر و بعضي به صورت تبخير در بويلر ها و مصرف دركولرها بوده و به فاضلاب تبدیل نمي شود.
• اين مصارف در ايران بدون احتساب تلفات آب در سيستم لوله كشي داخلي ساختمان بين 17-12 درصد است.
• در نشريه 2-118 از سازمان مديريت و برنامه ريزي كشور تسريع شده است كه با در نظر گرفتن شرايط اقليمي و اجتماعي مناطق مختلف ايران، مقدار 90-80 درصد آب مصرفي خانگي (بدون احتساب فضاي سبز)، عمومي، تجاري و صنعتي تبديل به فاضلاب مي شود.
• طبق همين نشريه به جز موارد خاص متوسط سرانه توليد فاضلاب حدود 80 تا 195 ليتر در شبانه روز بالغ مي شود.
• 50-70 درصد آب مصرفي كل (خانگي، عمومي، تجاري و صنعتي، فضاي سبز عمومي و نشتاب) به صورت فاضلاب در مي آيد.
انواع آلودگي هاي موجود در فاضلاب
فاضلاب خانگی: فاضلابهای خانگی خالص تشکیل شده اند از فاضلاب دستگاههای بهداشتی خانه ها مانند توالت، دستشوی ها و حمام ها و ماشین های لباسشویی و ظرف شویی پس آب آشپزخانه ها و یا فاضلاب بدست آمده از شستشوی قسمت های گوناگون خانه.
فاضلاب خانگی ناخالص: آنچه در شبکه های جمع آوری فاضلاب شهری، به نام فاضلاب خانگی جریان دارد علاوه بر فاضلاب خانگی خالص دارای مقداری فاضلاب بدست آمده از مغازه ها و فرشگاه ها، تعمیرگاه ها و کارگاه ها، رستورانها و موسسه هایی مانند آنها نیز می باشد که اجباراً در سطح شهر و به طور پراکنده وارد کانال های جمع آوری فاضلاب می کردند. لذا با توجه به نوع و تعداد اینگونه موسسه ها ممکن است نوع فاضلاب در شهر تغییر کند. چنین فاضلابی فاضلاب خانگی ناخالص را نیز می نامند.
رنگ فاضلاب – رنگ فاضلاب خانگی نشان دهنده عمر آن است. فاضلاب تازه دارای رنگ خاکستری است. پس از مدتی که فاضلاب گندید و کهنه شد رنگ آن تیره و سیاه می گردد.
بوی فاضلاب – بوی فاضلاب ناشی از گازهایی است که در اثر متلاشی مواد آلی بوجود می آید. بوی فاضلاب تازه قابل تحمل تر از فاضلاب کهنه است. بوی فاضلاب کهنه بیشتر ناشی از گاز هیدروژن سولفوره می باشد که در اثر فعالیت باکتری های بی هوازی و در نتیجه ی احیای سولفات ها به سولفیت ها تولید می گردد. در صورتی که به فاضلاب هوا و اکسیژن کافی برسد باکتری های بی هوازی از فعالیت باز ایستاده و بجای آنها باکتری های هوازی مواد آلی فاضلاب را تجزیه می کنند.
دمای فاضلاب: به علت اعمال زیستی درجه گرمای فاضلاب معمولاً بیشتر از درجه گرمای آب در همان محیط است درجه گرمای فاضلاب در سردترین روزهای زمستان غالبا از 10 درجه سانتیگراد کمتر نمی گردد و در روزهای معمولی درجه ی گرمایی در حدود 20 درجه سانتیگراد دارد.
اجزای مهم فاضلاب
موجودات زنده در فاضلاب: فاضلاب موجودات زنده ی ذره بینی مانند ویروس و میکروب به همراه دارد تنها قسمت کمی از این موجودات زنده ممکن است بیماری زا باشند از این گروه می توان باسیل ، حصبه، اسهال و وبا نام برد. تعداد موجودات زنده در یک سانتیمتر مکعب از فاضلاب شهری به یک تا چند میلیون عدد نیز می رسد .
• درجه اسیدی: فاضلاب های خانگی خالص و تازه معمولاً حالتی خنثی و یا متمایل به قلیایی دارند. تنها در اثر ماندن و شروع عمل گندیدگی گازهای اسیدی ( هیدروژن سولفوره) تولید گردیده و درجه اسیدی فاضلاب کاهش یافته، خاصیت اسیدی پیدا می کند. هر چه درجه گرمایی محیط بیشتر باشد عمل گندیدن و تعفن زودتر رخ می دهد. در شرایط نسبتاً متعارفی عمل تعفن سه تا چهار ساعت پس از تولید فاضلاب شروع می شود.
• مواد خارجی در فاضلاب: در فاضلاب همیشه مقداری مواد خارجی به صورت محلول و یا نامحلول و معلق وجود دارد. مقدار مواد خارجی فاضلاب در حدود 1/0 درصد و بقیه ی آنرا آب تشکیل می دهد. حدود نیمی از مواد خارجی موجود در فاضلاب، مواد آلی و بقیه مواد معدنی می باشند.
اجزای مهم فاضلاب
اجزای مهم فاضلاب
BOD
BOD5 مواد آلی تجزیه پذیر در دمای 20 درجه و در طول 5 روز . تقریباً 70 درصد از مواد قابل تجزیه در فاضلاب شهری تجزیه می شوند.
-میزان اکسیژن مورد نیاز برای تثبیت بیولوژیکی موادآلی در فاضلاب
-بزرگی تأسیسات فاضلاب
-تأثیر برخی فرایندهای تصفیه
-موافقت با اجازه ی تخلیه فاضلاب
اکسیژن مورد نیاز شیمیایی (COD)
میزان اکسیژن لازم برای اکسیداسیون شیمیایی مواد آلی به وسیله ی یک اکسید کننده ی قوی ( پرمنگنات یا دی کرومات ) در محلول اسیدی است و واحد آن میلی گرم اکسیژن بر لیتر است.
درکل COD = BOD∞چون:
-بسیاری از مواد آلی که اکسیداسیون بیولوژیکی آن ها سخت است ، به روش شیمیایی می توانند اکسید شوند.
-مواد غذایی غیر آلی که به وسیله ی دی کرومات ها اکسید می شوند ، محتویات موادآلی ظاهری نمونه را بالا می برند.
پاتوژن های موجود در فاضلاب
• باکتریها : Salmonellae, Shigella
• پروتوزوآ (کیست ها) : Entamoeba histolytica وGiardia, Cryptosporidium
• ویروس ها : enteric viruses, polio virus
• تخم های کرم روده: Ascaris, Hookworm
بار انسانی در کشورهای مختلف kg/(capita∙y)
غلظت متوسط فاضلاب شهری ، مواد تجزیه پذیر و مواد بی اثر (تجزیه ناپذیر) g/m3
فرآیندهای مختلف تصفیه فاضلاب
تصفیه فاضلاب چه وقتی که به صورت مصنوعی و در تصفیه خانه انجام می گیرد و چه وقتی که به صورت طبیعی و خود به خودی رخ می دهد به سه گونه ممکن است انجام شود.
اول: تصفیه مکانیکی یا تصفیه فیزیکی
دوم: تصفیه زیستی یا تصفیه بولوژیکی
سوم: تصفیه شیمیایی
تصفیه مکانیکی یا تصفیه فیزیکی:
تصفیه مکانیکی از یک رشته فرایندهائی تشکیل شده است که در آنها تنها از خواص مکانیکی و فیزیکی برای جداسازی مواد خارجی معلق در فاضلاب استفاده می شود که شامل مراحل زیر می باشد.
صاف کردن فاضلاب:
هدف از صاف کردن فاضلاب عبارتست از گذرانیدن آن از صافی هایی که بتوانند مواد معلق فاضلاب را در خود نگاه داشته و مایع آن را از خود عبور دهند. مهمترین روش های متداول در تصفیه خانه های فاضلاب برای صاف کردن فاضلاب عبارتند از:
الف) آشغالگیری
اولین تصفیه ایست که در تصفیه خانه ها در مورد فاضلاب خام انجام می گیرد. در ضمن آن مواد معلق درشت را از فاضلاب جدا می سازند. اشغالگیری معمولاً با کمک صفحه های فلزی که سوراخ هایی به قطر چند میلیمتر تا چند سانتیمتر در آن ساخته شده و یا با کمک تورهای سیمی و به وسیله میله هایی که به صورت مایل در امتداد جریان فاضلاب قرار داده می شود انجام می گیرد.
ب) صاف کردن با کمک ماسه:
این روش بیشتر در تصفیه خانه ها، برای تصفیه نهایی فاضلاب و زلال سازی آن بکار می رود. کاربرد صافی های ماسه ای در تصفیه فاضلاب های شهری به علت هزینه ی زیاد آن کمتر متداول است و تنها به عنوان تصفیه تکمیلی و یا مرحله ی سوم تصفیه ممکن است بکار برده شود.
آشغال گیری (Screening)
این واحد برای حذف مواد جامد درشت مانند چوب و پلاستیک استفاده می شود.
آشغال گیرها برای حفاظت پمپها و سایر وسایل مکانیکی و جلوگیری از گرفتگی شیرها و سایر ملزومات در تصفیه خانه فاضلاب استفاده می شود.
انواع آشغال گیر
آشغال گیر دهانه درشت (Coarse Screen) این آشغال گیرها شامل میله های عمودی با فاصله 1 سانتیمتر و بیشتر می باشد. جامدات زائد پشت میله ها در تصفیه خانه های کوچک به صورت دستی و در تصفیه خانه های بزرگ به صورت مکانیکی جمع آوری و دفع می گردد.
آشغال گیر دهانه ریز (Fine Screen) : از سیم های به هم پیچیده یا صفحه فلزی مشبک که بر روی یک دیسک دوار یا بشکه هایی سوار شده و به شکل نیمه شناور درمسیر جریان قرار می گیرند.
آشغال گیر دهانه درشت
آشغال گیر دهانه ریز
دانه گیری
برای حذف مواد دانه ای نظیر شن، ماسه، تفاله چای و قهوه و … از دانه گیری استفاده می شود.
سرعت جریان در حدی است که دانه ته نشین شوند ولی مواد آلی رسوب ننمایند (0.3 متر بر ثانیه)
اهمیت دانه گیری
– نگهداری و حفاظت تجهیزات مکانیکی و اجتناب از فرسایش و تخریب زودرس آنها
– جلوگیری از پرشدن و گرفتگی لوله ها و کانال ها که در اثر ته نشین شدن دانه ها ایجاد می شود.
– جلوگیری از ازدیاد لجن اولیه و ثانویه به منظور کاهش ظرفیت تغلیظ و هضم لجن
– تقلیل بوی فاضلاب
روش های دانه گیری
1.دانه گیری با سرعت کنترل شده
– طبق استاندارد ایران سرعت فاضلاب در این دانه گیر 0.3 متر بر ثانیه ثابت نگهداشته می شود.
مزایا: طراحی، اجرا و بهره برداری از این نوع دانه گیرها راحت می باشد.
معایب:
– به دلیل سرعت کم به زمین زیادی نیاز دارند. به همین دلیل در اجتماعات کم جمعیت یا دارای زمین ارزان و فراوان کاربرد بیشتری دارد.
– انعطاف پذیری سیستم کم است : چون طراحی بر اساس یک قطر مشخص صورت می گیرد اگر قطر تغییر کند طراحی با اشکال مواجه می شود.
2.دانه گیری با هوادهی : در این روش جداسازی مواد دانه ای با کمک دمیدن هوا به فاضلاب انجام می شود. مقدار هوای ورودی بر مقدار دانه ها تنظیم گردد.
– این نوع دانه گیر معمولاً بعد از آشغال گیر دهانه درشت و ایستگاه پمپاژ ورودی قرار می گیرد.
نکات طراحی
زمان ماند 4 دقیقه برای حالت های بارندگی و 10 دقیقه رای حالت بدون بارندگی می باشد.
سرعت جریان ورودی بین 0.1 تا 0.2 متر بر ثانیه است که با دمیدن هوا به 0.3 نیز میرسد.
عمق کانال 2 تا 5 متر، طول آن 7.5 تا 20 متر و عرض آن 2.5 تا 70 متر است.
نسبت طول به عرض 1 به 2.5 یا 1 به 5 می باشد و نسبت عرض به عمق 1 به 1 تا 1 به 5 می باشد.
مزایای دانه گیری با هوا:
هوادهی به هوازی شدن فاضلاب و حتی کاهش بار مواد آلی کمک می کند.
معایب: نیاز به تجهیزات فراوان دارد و در نتیجه تنها در شهرهای بزرگ کاربرد دارد.
3.دانه گیری با جریان گردابی
دارای مقطع دایروی هستند.
به دلیل نحوه ورود و خروج جریان و همزن داخل دانه گیر عملیات دانه گیری صورت میگیرد.
مزایا: دارای راندمان حذف خوبی هستند
به زمین کمتری نیاز ددارند
معایب: ساخت آنها در انحصار شرکت های خارجی می باشد و وارد کردن آنها مستلزم هزینه ارزی است.
دانه گیری با سرعت ثابت
دانه گیری با هوادهی
دانه گیری با جریان گردابی
یکنواخت سازی جریان
• نوساناتی آهنگ جریان و میزان آلودگی فاضلاب ورودی به اکثر تصفیه خانه های فاضلاب مشاهده می شود.
• یکنواخت سازی جریان برای برای غلبه بر مشکلات بهره برداری ناشی از نوسانات جریان، بهبود عملکرد واحدهای پایین دست و کاهش ابعاد و هزینه های ساخت واحدهای پایین دست مورد استفاده قرار می گیرد.
کاربردهای یکنواخت سازی
1. جریان های فاضلاب در دوره خشک
2. جریان های دوره مرطوب در شبکه فاضلاب بهداشتی مجزا
3. جریان های درهم فاضلاب بهداشتی و آبهای سطحی
فواید اصلی یکنواخت سازی
1. افزایش راندمان تصفیه بیولوژیکی تصفیه خانه
– یکنواخت سازی بار حجمی ورودی به تصفیه خانه
– کاهش تاثیر شوک های بار آلی ( عموماً در اثر ورود فاضلاب های صنعتی)
– تنظیم pH
2. بهبود کیفی پساب خروجی و عملکرد حوضچه ته نشینی ثانویه
3. کاهش سطح فیلترهای پساب خروجی و تنظیم متناسب شست وشوی این فیلترها و بهبود عملکرد فیلترها
4. در تصفیه شیمیایی کاهش بار آلی ورودی به واحدهای شیمیایی باعث بهبود عملکرد و کنترل سیستم می شود.
محل تاسیسات یکنواخت سازی
• بهتر است در محل تصفیه خانه فاضلاب باشد.
• بهتر است پس از مرحله تصفیه اولیه و قبل از تصفیه ثانویه (بیولوژیکی) باشد.
• یکنواخت سازی می تواند به صورت کنارگذر باشد (خارج از خط اصلی)
• حجم مورد نیاز یکنواخت ساز بر اساس تغییرات دبی در طول 24 ساعت تعیین می گردد.
• برای تغییرات حجمی پیش بینی نشده بهتراست حدود 10 تا 20 درصد به حجم به دست آمده نظری افزود.
یکنواخت ساز جریان
یکنواخت ساز جریان
حوض ته نشینی اولیه
• ته نشینی عبارت است از جدا کردن ذرات معلق سنگین تر از آب از طریق ته نشینی ثقلی است. لجن حاصله را اصطلاحاً لجن اولیه یا خام می نامند که توده زنده نمی باشد.
• ته نشینی فیزیکی پرکاربردترین عملیات واحد تصفیه فاضلاب است.
• مخازن ته نشینی اولیه به صورت مخازن ته نشینی مستطیل شکل یا بیشتر دایروی می باشند.
• 50 تا 70 درصد از مواد جامد معلق در این حوضچه ها ته نشین می شوند.
• 30 تا 40 درصد BOD5 ورودی به تصفیه خانه در حوضچه ته نشینی جدا می شود.
اهداف ساخت ته نشینی اولیه
1. حذف مواد معلق : فاضلاب خانگی دارای مواد معلق زیادی می باشد که عمدتاً در این واحد از فاضلاب جدا می شوند.
2. کاهش BOD5 : هر چه BOD5 در فاضلاب ورودی کاهش یابد انرژی کمتری در راکتور بیولوژیکی برای حذف BOD5 باقی مانده لازم است. به همین دلیل واحد ته نشینی اولیه واحد مهمی در کاهش انرژی مورد نیاز برای تصفیه فاضلاب است.
حوض ته نشینی اولیه
• شیب ابتدا به انتهای مخازن ته نشینی مستطیل شکل حدود 1 به 2 از ابتدا به انتها می باشد.
• قیف جمع کننده لجن در ابتدای حوض مستطیل شکل قرار دارد.
• در حوض های دایروی شکل فاضلاب از وسط به درون آن تخلیه می گردد.
• شیب این حوض حدود 8 درصد به طرف مرکز مخزن می باشد.
• لجن روب مکانیکی که روی یک محور حرکت می کند لجن های ته نشین شده را جمع و به درون چاله ای در وسط حوض هدایت می کند.
مزایای حوض های ته نشینی با مقطع دایروی
– اکثر تجهیزات مکانیکی آن در ایران ساخته می شود.
– قسمت های عمده ادوات مکانیکی لجن روب در بیرون از آب قرار دارد و در نتیجه فرسایش حاصل از خوردگی دیرتر اتفاق می افتد.
مزایای حوض های ته نشینی مستطیل شکل
– امکان وجود جریان میانبر به دلیل فاصله نسبتاً زیاد بین ورودی و خروجی بسیار کم است.
– در صورت نیاز به افزایش واحدهای جدید یک دیواره مشترک میان دو حوض مجاورهم وجود دارد. در صورت بروز مشکل بو پوشاندن سطح حوض ته نشینی با مقطع مستطیلی ساده تر است.
مزایای حوض های ته نشینی
• سیستم لجن روب حوض ته نشینی مستطیلی به صورت زنجیری (رفت و برگشتی) می باشد که تکنولوژی آن در کشور ما پیشرفت چندانی نداشته است.
• سیستم لجن روب حوض دایروی به صورت پل گردان می باشد که بهره برداری از آن است به همین دلیل در ایران بیشتر از حوض دایروی استفاده می شود.
• سطح حوض های دایروی بیشتر از حوض های مستطیل شکل است در نتیجه به زمین کمتری نیاز دارند.
• حوض های دایروی نسبت به شوک های هیدرولیکی حساس تر هستند.
• فضای مرده در حوض های مستطیل شکل بیشتر از حوض های دایروی می باشد.
• لجن روب سیستم مستطیلی زودتر از دایروی است زیرا در آب قرار دارد.
• استفاده از سیستم دایروی بسیار بیشتر از مستطیل شکل است.
• لجن حاصله از ته نشینی اولیه همراه با سایر لجن ها از جمله لجن ثانویه می باشد.
• زمان ماند حوض ته نشینی از 20 دقیقه تا 2 ساعت می باشد.
• سرعت جریان حدود 0.5 تا 1.5 سانتیمتر بر ثانیه متغیر می باشد.
• بار سطحی در حوض ته نشینی اولیه برای جریان متوسط روزانه نباید از m3/m2.day 40 کمتر و از 60 بیشتر باشد.
حوض ته نشینی دایروی
حوض ته نشینی دایروی
حوض ته نشینی دایروی
حوض ته نشینی مستطیلی
سر ریز حوض ته نشینی مستطیلی
سرریز حوض ته نشینی دایروی
تصفیه زیستی یا تصفیه بیولوژیکی
• در یک تصفیه خانه فاضلاب هرگاه تصفیه مکانیکی برای کاهش آلودگی فاضلاب کافی نباشد از کار موجودات زنده ای به نام باکتریهای هوازی و یا بی هوازی برای ادامه ی تصفیه فاضلاب یاری می گیرند: کار یگانهای تصفیه زیستی در تصفیه خانه همانا تشدید عملی است که به طور خودبخودی در طبیعت رخ می دهد یعنی با ایجاد محیطی مناسب برای رشد و افزایش تعداد باکتریهای نامبرده مدت زمان تصفیه طبیعی را که ممکن است به چندین روز برسد به چند ساعت کاهش می دهند.
• دو گروه باکتریهای هوازی و بی هوازی جزو گروه باکتریهای ساپروفیت هستند که مواد غذایی خود را برخلاف باکتری های انگلی از اجساد پسمانده ی موجودات زنده تامین می کنند و به همین دلیل این دسته از باکتری ها کارگردان تصفیه خانه ی فاضلاب نامیده می شوند.
• سلول باکتر های مورد گفتگو به بزرگی حدود یک تا پنج میکرون بوده از یک هسته و پلاسما که بوسیله سلولزی احاطه شده تشکیل می شود روی پوسته نامبرده را پوسته ای لزج می پوشاند. حدود 8/0 بدن باکتری از آن و بقیه آن از مواد آلی و معدنی تشکیل شده است.
• درجه گرما و درجه اسیدی ph فاضلاب و نیز مقدار اکسیژنی که به صورت مولکولی و محلول و یا به صورت اتمی در ترکیبات گوناگون موجود در فاضلاب یافت می شوند. در مرگ و زندگی و شدت فعالیت این باکتریها نقش اساسی را ایفا می کنند. با افزایش درجه گرما، فعالیت باکتریها فزونی یافته و به ازای هر ده درجه ی سانتیگراد این فعالیت تقریباً دو برابر می گردد.
• باکتریها محیط اسیدی پایین تر از PH=4 و محیط قلیایی بالاتر از PH=9/5 را نمی توانند تحمل کنند. مناسبترین درجه اسیدی برای زندگی و رشد باکتریها بین 5/6 تا 5/7 درجه است. در هر صورت تغییر ناگهانی درجه اسیدی فاضلاب در کاهش فعالیت و حتی مردن باکتریها اثری چشم گیر دارد.
• تصفیه زیستی به دو نوع زیر تقسیم می شوند:
تصفیه زیستی با کمک باکتریهای هوازی
تصفیه زیستی با کمک باکتریهای بی هوازی
اساس کار این روش تصفیه رسانیدن اکسیژن به فاضلاب است. با اکسیژن محلول در فاضلاب تکثیر مثل باکتریهای هوازی شدت یافته و این باکتریها بر اطراف ذرات و قطعات کوچک تشکیل شده از مواد آلی موجود در فاضلاب نشسته و تولید لخته هایی را می نمایند. این لخته ها که هزاران باکتری هوازی را با خود حمل می کند در روشهای گوناگون تصفیه زیستی مهمی را ایفا می کنند. لخته های نامبرده یا به صورت معلق و شناور در فاضلاب می مانند یا بر بستر سنگی یا پلاستیکی می نشینند.
مواد غذایی مورد نیاز باکتریها:
• باکتریها هوازی برای بدست آوردن انرژی لازم جهت ادامه زندگی خود علاوه بر اکسیژن و مواد آلی کربن دار که با BOD مشخص می شوند نیاز به مواد آلی ازت دار و فسفر دار نیز دارند. مقدار ازت و فسفر مورد نیاز باکتریها به ترتیب حدود 5 و 6/1 درصد مقدار BOD می باشد.
• نیاز باکتریها به مواد دیگری مانند سدیم، کلسیم، پتاسیم و منیزیم (trace elements) کمتر بوده و مقدار آنها به ترتیب 4/0 ، 4/0 ، 3/0 ، 3/0 ،درصد مقدار BOD می باشد. در فاضلابهای شهری مقدار مواد آلی کربن دار از نسبتهای نامبرده بیشتر ولی غالباً در فاضلاب کارخانه ها برعکس مقدار ترکیبات ازت دار و فسفر دار از نسبتهای نامبرده کمتر می باشند.
• لذا برای بالا بردن بازده یگانهای تصفیه زیستی فاضلاب کارخانه ها، افزودن مواد ازت دار و فسفر دار و حتی گاهی مخلوط نمودن آنها با فاضلاب خانگی بسیار با فایده می باشد.
روشهای تصفیه زیستی با کمک باکتریها هوازی را می توان به سه گروه تقسیم نمود:
الف) روشهای طبیعی زیستی – این روشها بر اساس استفاده از قدرت تصفیه خود به خودی منابع طبیعی آب پایه گذاری شده و مهمترین آنها عبارتند از وارد نمودن فاضلاب تصفیه نشده به دریا ما دریاچه ها و رودخانه ها و سرانجام منابع آب زیرزمینی و این روش استفاده همزمان از تصفیه های فیزیکی و زیستی می باشد.
ب) روشهای نیمه مصنوعی تصفیه زیستی : این روشها که معمولاً جاگیری زیاد و مساحت بزرگی از زمین را جهت تصفیه زیستی لازم دارند، گسترش همان تصفیه طبیعی هستند. روشهای را که می توان جزو این گروه دانست عبارتند از : پخش فاضلاب در زمینهای کشاورزی ، پخش فاضلاب در زمینهای نفوذپذیر و ایجاد دریاچه های مصنوعی کم عمق که فاضلاب در اثر توقف در آنها و در مجاورت هوا کم کم مورد تصفیه طبیعی قرار گیرد حالت خاصی از این گونه دریاچه ها آنهائی هستند که برای ترتیب و تولید ماهی بکار می روند.
ج) روشهای مصنوعی تصفیه زیستی – در این روشها با کمک وسایل مکانیکی و ایجاد ساختمانهای ویژه ای مقدار کافی هوا و اکسیژن در فاضلاب وارد می سازند.
سیستم لجن فعال
لجن فعال یک فرایند هوازی با رشد میکروبی معلق است که از اوایل قرن بیستم 1914 ابداع شده است.
The F/M ratio is one of the key parameters in designing an aerobic treatment system by conventional means in the United States. This is also called loading rate.
انواع روش های لجن فعال
با توجه به نوع رژیم هیدرولیکی موجود، وجود یا عدم وجود هوادهی، نحوه ورود فاضلاب و مدت زمان هوادهی به انواع مختلفی تقسیم می شوند که هر یک شرایط خاص خودشان را دارند.
معروف ترین این روش ها که در تصفیه فاضلاب شهری کاربرد دارند عبارتند از:
1. سیستم متعارف لجن فعال
2. اختلاط کامل
3. هوادهی پله ای
4. سیستم تثبیتی تماسی
1. سیستم متعارف لجن فعال
رژیم هیدرولیکی از نوع لوله ای شکل (Plug flow) می باشد.
فاضلاب خام ورودی با لجن برگشتی مخلوط شده و هوادهی به صورت یکسان صورت می گیرد. غلظت ماده غذایی ورودی به راکتور در ابتدا زیاد است اما به طور تدریجی کم می شود چون توسط میکروارگانیزم ها مصرف می گردد. یعنی میزان ماده غذایی کاهش می یابد ولی میزان تزریق اکسیژن تفاوتی نکرده است. یعنی این سیستم از نظر تامین اکسیژن سیستم مناسبی نیست. عیب دیگر سیستم حساسیت این روش نسبت به شوک مواد آلی است.
2. اختلاط کامل
در این روش رژیم هیدرولیکی مخزن اختلاط کامل است و محتویات راکتور یا مخزن هوادهی کاملاً با یکدیگر مخلوط می شوند و فرض بر این است که در هر نقطه از راکتور هوادهی غلظت BOD یکسان است.
مزیت عمده سیستم انعطاف پذیری نسبی آن در مقابل شوک مواد سمی است. غلظت ماده سمی بلافاصله بعد از ورود به راکتور پخش شده و کاهش می یابد.
غلظت اکسیژن ورودی متناسب با میزان بار مواد آلی است.
راندمان سیستم نسبت به سیستم نهرگونه کمتر است و زمان ماند بالاتری دارد.
3. هوادهی پله ای
در این روش جریان نهرگونه است و هوادهی با افشانک انجام می شود
میزان تزریق اکسیژن ثابت است اما فاضلاب از چند نقطه به جای یک نقطه وارد می شود.
4. سیستم تثبیت تماسی
در این روش از خاصیت جذب میکروارگانیزم ها استفاده می شود. ابتدا در مخزن هوادهی 30 تا 60 دقیقه به فاضلاب ورودی زمان داده می شود. در طی این مدت مواد آلی جذب بدن باکتری می شود ولی مصرف نمی شود. سپس این میکروارگانیزم ها در مخزن ته نشینی نهایی، ته نشین می شوند و در حدود 3 تا 6 هوادهی می شوند تا ماده آلی را مصرف نمایند. جریان در این روش از نوع نهرگونه بوده و با دیفیوزرهای یا هواده های سطحی مکانیکی انجام می گیرد. این روش برای برای فاضلاب هایی که حاوی مواد کلوئیدی هستند مناسب است زیرا این مواد بهتر جذب میکروارگانیزم ها می شوند. اما ایراد این روش بهره برداری پیچیده آن است.
محاسن و معایب سیستم لجن فعال
– سطح لازم برای ساختمان آن از روش های دیگر کمتر است.
– هزینه سازه ای آن از روش های دیگر کمتر است.
– بازدهی آن از روش های دیگر بیشتر است.
– حساسیت آن در مقابل تغییرات دما کمتر بوده و در زمستان هم بازده نسبتاً مشابهی با تابستان دارد.
– بیشتر با استانداردهای زیست محیطی سازگاری دارد.
معایب روش لجن فعال
– هزینه بهره برداری آن معمولاً بیشتر از روش های دیگر است.
– به نیروی بهره بردار متخصص نیاز دارد.
– نیاز به سرمایه گذاری ارزی بیشتری دارد.
نکات مهم:
– انتخاب هر یک از روش های ذکرشده بستگی به شرایط محلی و توجیهات فنی و اقتصادی دارد.
– در کلیه روش های ذکرشده نیاز به تجهیزات مکانیکیی پیشرفته بوده و هزینه سرمایه گذاری و بهره برداری آنها بالا می باشد.
– نیاز به پرسنل کارآمد و متخصص و قطعات و لوازم یدکی گران قیمت از مسایل مهم این روش ها است.
تصفیه خانه لجن فعال متعارف
اختلاط کامل
هوادهی پله ای
سیستم تثبیت تماسی
گندزدایی
در هر تصفیه خانه پس از پایان آخرین مرحله تصفیه فاضلاب به منظور حذف عوامل بیماری زا به گندزدایی نیاز داریم.
متداول ترین روش گندزدایی از مواد شیمیایی اکسیدکننده نظیر ازن، کلر و … می باشد.
روش هایی نظیر استفاده از پرتوهای گاما، UV ، و یا روش حرارتی نیز می تواند مورد استفاده قرار گیرد ولی در مجموع کلر بدلیل ارزانی، سادگی کاربرد، راندمان مناسب و داشتن خاصیت باقی ماندگی در آب یا پساب کاربرد بیشتری دارد.
کلر به صورت گازی یا با استفاده از پودرهای هیپوکلریت سدیم یا کلسیم به استفاده می رسد.
روش استفاده از پودر پر هزینه ولی آسان و کم خطر است به همین دلیل در اجتماعات کوچک کاربرد دارد.
میزان کلر تزریقی بسته به نوع فرآیند انتخابی می تواند بین 6 تا 10 میلی گرم بر لیتر متغیر باشد.
برای سیستم لجن فعال میزان کلر تزریقی معمولاً 8 میلی گرم بر لیتر می باشد.
معمولاً یک دستگاه کلریناتور را به عنوان رزرو همیشه در نظر می گیریم.
مطابق با استانداردها باید کلر مصرفی 3 ماه در محل کلرزنی ذخیره گردد.
تصفیه لجن
لجن مازادی که از واحدهای مختلف تصفیه خانه نظیر ته نشینی اولیه و ثانویه گرفته می شود حاوی تمام آلاینده های موجود با غلضتی چند برابر می باشد. لجن تازه از نظر حجمی حدود یک درصد گل فاضلاب را در بر می گیرد ولی تصفیه آن بسیار پرهزینه و پیچیده است. هزینه تاسیسات هضم لجن گاهی حدود نصف تمام هزینه ی یک تصفیه خانه را در بر می گیرد.
اهداف مدیریت لجن
1. عملیات انجام شده بر روی لجن باید اقتصادی و ارزان باشد.
2. استفاده مجدد از لجن مد نظر باشد.
3. ویژگی های نامطلوب لجن حذف شود.
4. آب لجن گرفته شود.
مشکلات کار با لجن
– تولید بو به دلیل بالابودن میزان مواد آلی
– حجم بالای آب لجن (معمولاً لجن فقط دارای 5 درصد ماده خشک است و مابقی آن آب است).
مراحل متعارف تصفیه لجن
عملیات و فرآیندهای تصفیه لجن
الف: تغلیظ لجن
با توجه به بالابودن حجم لجن در اولین مرحله باید لجن غلیظ شود تا حجم سایر تاسیسات فرآوری لجن کم شود.
روش های تغلیظ لجن:
• روش ثقلی: در یک حوض ته نشینی به لجن زمان داده می شود تا جامدات آن ته نشین شود.
• روش شناورسازی: این روش برای لجنی که دانسیته کمی دارد نظیر لجن ثانویه مناسب است. با کم کردن فشار و دمیدن هوا لجن به سطح آمده و می توان آنرا جدا نمود.
• روش مکانیکی: استفاده از سانتریفیوژ یا انواع فیلترها (نواری، تحت خلا و تحت فشار).
هضم لجن: عملیات کاهش مواد آلی در این مرحله انجام می گیرد و با این کار پتانسیل تولید بوکاهش داده می شود.
معمولاً غلظت لجن از 3-1 درصد به 10-7 درصد در تغلیظ کننده های لجن قبل از اینکه وارد هاضم لجن شوند رسیده است.
بارگذاری لجن در حالت کم 40–100 lb/1000 lb/ft3/day و در حالت زیاد 150–400 lb/ft3/day می باشد.
زمان ماند لجن در هاضم بیهوازی لجن مابین 60-30 روز برای بارگذاری کم و 20-10 روز برای بارگذاری زیاد می باشد.
دو نوع هاضم بیهوازی موجود:
هاضم یک مرحله ای
هاضم دو مرحله ای
در این هاضم ها مواد آلی به گازهای متان و دی اکسید کربن تبدیل می شود.
پ- فرآوری لجن
لجن پس از اینکه هضم شد (سلول های زنده خود را از دست داد براحتی آب خود را از دست خواهد داد.
در این مرحله برای فرآوری لجن روش هایی نظیر افزودن آهک آلوم کلرید آهن و پلیمرها یا استفاده از روش های حرارتی یا فرآوری حرارتی استفاده می شود.
ت) آبگیری لجن:
• آبگیری مکانیکی: استفاده از سانتریفیوژ یا انواع فیلتر
• استفاده از بستر لجن (به دلیل اینکه لجن هضم شده است یعنی فاقد مواد آلی است مشکل تولید بو یا حشرات ندارد).
• خشک کن های لجن: در صورتی که لجن کاملاً ابگیری نشده باشد از این روش برای خشک کردن کامل لجن استفاده می شود.
• دفع نهایی: لجن خشک شده می تواند به عنوان کود به مصرف کشاورزی برسد یا اینکه برای ساختن مصالح ساختمانی نظیر موزائیک یا سیمان استفاده شود به ویژه در حالتی که از خشک کن استفاده شده باشد.
هاضم بیهوازی تخم مرغی لجن
هاضم بیهوازی استوانه‌ای لجن
آبگیری از لجن به روش سانتریفیوژ
مصارف مجدد فاضلاب در کشاورزی
. در مصرف مجدد فاضلاب تصقیه شده در کشاورزي مهمترين عامل انتخاب زمين است . زمين مورد نظر بايد از خصوصيات زير برخوردار باشد:
1- زمين انتخابي بايد نزديک اجتماعاتي که فاضلاب ناشي از فعاليتهاي آن به مصرف کشاورزي مي رسد باشد تا از هزينه هاي پر خرج انتقال جلوگيري به عمل آيد .
2- کيفيت خاک زمين انتخابي از نظر مناسب بودن براي کشاورزي بايستي مورد توجه قرار گيرد.
3- جهت باد طوري نباشد که احياناً بوهاي ناشي از تجزيه مواد آلي فاضلابي که صرف آبياري شده به طرف اجتماعات جريان يابد .
4- فاصله زمين انتخابي ازآخرين نقطه شبکه جمع آوري فاضلاب يا محل تصفيه خانه طوري باشد که باعث محدوديت توسعه آينده شهري نگردد و همانطور که گذشت اين فاصله اگر زياد دور باشد ، انتقال فاضلاب هزينه هاي زيادي در بر خواهد داشت .
5- زمين اتخابي براي مصرف فاضلاب بايد از بافت وضعيت خاک ، ميزان نفوذ پذيري سطح آبهاي زير زميني مورد مطالعه دقيق قرار گيرد و توپوگرافي زمين و نقشه هاي مربوطه قبل از اقدام به مصرف مجدد فاضلاب در آن به دقت بررسي گردد تا نحوه توزيع فاضلاب در آن مشخص شود .
• ميزان توليد اغلب محصولات کشاورزي همچون چغندرقند با مصرف فاضلاب تصفیه شده براي آبياري به مراتب زيادتر از مصرف آب خالص همراه با کودهاي شيميايي براي آبياري است .
• وجود مقادير قابل توجهي فسفات و ازت در فاضلاب که تماماً مواد با ارزش از نظر باروري مصرف فاضلاب کشاورزي هستند خاصيت افزايش توليدات کشاورزي را در مصرف فاضلاب به عنوان آبياري به آن بخشيده است.
معمولاً محصولاتي که از طريق آبياري با فاضلاب به دست مي آيند شامل دو قسمت زير است :
1 – محصولاتي که حيوانات از آن استفاده مي نمايند مانند علوفه ، ذرت که مخصوص پرورش حيوانات شيرده است.
2- محصولاتي که فقط به مصرف انسان مي رسد که خود در دو گروه متمايز زير قابل بررسي است :
– محصولاتي که قبل از مصرف پخته مي شوند .
– محصولاتي که بدون پخته شدن مستقيماً توسط انسان مصرف مي گردد .
از گروه اول مي توان به سيب زميني ، پياز و سير اشاره نمود و از گروه دوم مي توان به گوجه فرنگي ، فلفل، کاهو ، هلو، زرد آلو ، و بادمجان اشاره کرد .
• بهتر است محصولات آبياري شده با فاضلاب به گروه موادي که قابل خوردن هستند تعلق نداشته باشد بعنوان مثال پنبه يا انواع درخت که از چوب آن استفاده مي شود را مي توان با فاضلاب آبياري نمود . چنانچه بعلت شرايط خاصي اين عمل مقدور نيست لااقل محصولاتي را با فاضلاب آبياري کردکه به صورت خام مصرف نمي شوند ، مثل سيب زميني و گياهان دانه اي .
• آبياري کاهو، گوجه فرنگي و خيار با فاضلاب تصفیه شده صحيح نيست .
استانداردها و نکات مصرف فاضلاب تصفیه شده در کشاورزي
نحوه استفاده از فاضلاب و لجن در کشاورزي و استاندارد هاي موجود در اين زمينه به قرار زير هستند :
• حداکثر تعداد کلي فرم در يکصد ميلي ليتر فاضلاب نبايد بيشتر از يکصد عدد باشد. اين رقم در 80 درصد نمونه هاي فاضلاب احيا شده بايد برقرار باشد . در مورد آبياري جنگل تعداد کلي فرم در هر يکصد ميلي ليتر فاضلاب تا 1000 عدد قابل قبول است .
• BOD فاضلاب مصرفي براي آبياري را تا 100 ميلي گرم در ليتر تعيين نموده اند.
• PH فاضلاب براي آبياري بين 6 تا 8 مجاز است .
• حداقل تماس کلر با فاضلاب تصفیه شده مصرفي کمتر از يکساعت نباشد .
• فاضلاب تصفیه شده مصرفي در کشاورزي نبايد در موارد شرب به کار رود .
کلر موجود در فاضلاب تصفیه شده مصرفي براي آبياري نبايد از 10 ميلي گرم در ليتر تجاوز نمايد.
• ميوه يا محصولاتي که خام يا پخته بکار ميروند ، حداقل 7 روز قبل از برداشت نبايستي با فاضلاب آبياري گردد .
• اولين چريدن چهار پايان در جایي که علوفه آن از طريق آبياري با فاضلاب بدست آمده ، حداقل 7 روز بعد از آخرين آبياري (هر آبياري) باشد .
• در آبياري قطره ای با فاضلاب حداقل فاصله تا نقاط مسکوني کمتر از 100 متر نباشد .
• کارگران مزارع موظف به استفاده از چکمه و دستکش بوده و بعد از اتمام کار در مزارع دست خود را با آب محتوي ماده ضد عفوني کننده بشويند .
• از جاري شدن فاضلاب تصفیه شده مصرفي در آبياري بر روي جاده ها جلوگيري به عمل آيد .
در مزارع و جنگل در نقاط مختلف اخطارهایي به منظور آگاهي مردم از مصرف فاضلاب تصفیه شده نصب گردد .
مصارف عمده اين فاضلابها آبياري زمينهاي کشاورزي و توليد مواد غذايي است.
تصفیه تکمیلی فاضلاب: حذف نیتروژن به روش نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون
همانطور که در شناسایی BOD بیان شد، اکسیداسیون مواد آی فاضلاب در حالت هوازی در دو مرحله انجام می گیرد.
1. مربوط به اکسیداسیون مواد آلی کربن دار بوده که از نخستین لحظه ی قرار گرفتن فاضلاب در مجاورت اکسیژن شروع و تا روز بیستم ادامه دارد.
و مرحله دوم به اکسیداسیون مواد آلی ازت دار است که از حدود روز دهم شروع شده و مدتها ( حدود سه ماه ) ادامه خواهد یافت.
نتیجه کار باکتریها در مرحله دوم اکسیداسیون تولید نمکهای معدنی نیتریتها و نیتراتها می باشند و لذا این مرحله به نام نیترات سازی نامیده می شود.
باکتریهایی که در مرحله دوم مواد الی ازت دار تاثیر می کنند یک خانواده ی ویژه ای از باکتریهای بی هوازی می باشند.
در تصفیه خانه های فاضلاب شهری نباید تنها به تبدیل مواد الی ازت دار به مواد معدنی اکتفا نمود بلکه باید به گونه ای این ترکیبات ازت دار را از فاضلاب دور ساخت این کار به نام نیترات زدائی (دینیتریفیکاسیون) نامیده می شود.
در تصفیه خانه های فاضلاب که به روش هوادهی کار می کند معمولاً حدود 5 تا10 در صد از کل تزکیبات ازت دار موجود در فاضلاب توسط لجنی که از استخر ته نشینی نخستین برداشت می شود و حدود 10 تا 20 درصد توسط لجن بدست آمده از استخرهای ته نشینی نهایی کاسته می شود. در صورتی که وجود ترکیبات ازتی باقی مانده در فاضلاب از نظر حساسیت منبع های طبیعی آب زیان بخش تشخیص داده می شود. با توجه به محلول بودن آنها باید با کمک استخرهای ویژه ای کار نیترات زدایی انجام گیرد.
در این استخرها با کمک خانواده ی ویژه ای از باکتریهای بی هوازی و با احیاهای پی در پی نخست نیترات به نیتریت و سپس به گاز ازت تبدیل شده از حوزه ی عمل بیرون می رود. این فرایند ممکن است گاهی در استخرهای ته نشینی نهایی که مدت زمان توقف فاضلاب در آنها زیاد انتخاب شده باشد نیز خود به خود رخ دهد. در این صورت بیرون آمدن گاز ازت موجب بالا آمدن دوباره ی لخته های لجن به سطح استخر شده، عمل ته نشینی را مختل می سازد.
تصفیه تکمیلی فاضلاب: حذف نیتروژن
تصفیه تکمیلی فاضلاب: حذف نیتروژن
تصفیه تکمیلی فاضلاب: حذف نیتروژن
تصفیه تکمیلی فاضلاب: حذف فسفر
فسفات موحود در پساب تخیله شده به آب های پذیرنده موجب رشد جلبک تک سلولی سبز آبی می شود که باعث بروز پدیده یوتریفیکاسیون (پیرشدگی) در آب های پذیرنده می شود.
حد مناسب یون فسفات برای جلوگیری از بروز این پدیده 0.2 میلی گرم در لیتر می باشد.
بدون داشتن تصفیه تکمیلی رسیدن به این حد مقدور نیست.
فسفر بیشتر به صورت پلی فسفات می باشد.
حذف فسفر به دو روش صورت می گیرد:
بیولوژیکی
شیمیایی: یون فسفات توسط یون دیگری
پدیده اوتریفیکاسیون به دلیل تخلیه فسفر به داخل دریاچه
تصفیه تکمیلی فاضلاب: حذف فسفات به روش بیولوژیکی
برکه های تثبیت فاضلاب
• برکه ها استخر و لاگون های ساخته شده ای بوده که اغلب با یک دیوار خاکی محدود شده است.
• فاضلاب محبوس شده و باکتری ها آن را تثبیت می کنند.
مزایای برکه های تثبیت
– برای حذف عوامل بیماریزا بسیار موثر بوده و بنابراین خروجی برای استفاده مجدد مناسب است.
– حذف BOD موثر
– ساخت، نگهداری و مدیریت ارزان و ساده
– نیاز به انرژی کم
– مدیریت لجن ساده
– نیاز به زمین زیاد
– تاثیرپذیری شدید عملکرد از دما
– داشتن پتانسیل انتشار بو
– درجه کم کنترل راهبری
یک سیستم متعارف برکه تثبیت
خلاصه برکه های تکمیلی
نمونه کیفیت خروجی برکه های تکمیلی
BOD 50-10 mg/l
TSS 100-20 mg/l
کلیفرم مدفوعی 100-1000 1/ml100
تخم انگل 0 1/لیتر
خروجی استخرهای تکمیلی توصیه مستقیم ضوابط WHO برای استفاده مجدد در آبیاری است.