منابع آب و اهمیت تصفیه پسابها

درحال مشاهده: منابع آب و اهمیت تصفیه پسابها

ادعونی اهدای خون

منابع آب و اهمیت تصفیه پسابها

۱۳۹۰/۰۳/۲۶

14:17

امیرحسین ستوده بیدختی

منابع آب و اهمیت تصفیه پسابها

آب مهم ترین ماده شیمیایی موجود در جهان می باشد. در مورد اهمیت آن می توان به این جمله بسنده کرد که خداوند در قران فرموده – از آب هر چیزی را زنده گردانیده ایم - امروزه بعلت رشد فزاینده جمعیت ، محدود بودن منابع آب تجدید شونده ، کاهش سطح آب سفره های زیرزمینی و پیشروی آبهای شور دریاها دراین سفره ها ، افزایش سرعت فرایند صنعتی شدن کشورها وتغییر شیمیایی پسابها بر اثر ورود مواد شیمیایی کارخانه ها به داخل آبهای سطحی ،گرم شدن کره زمین وخشکسالی ،نیازبه آب برای مصارف کشاورزی و تولید انرژی وبسیاری از دلایل دیگر، بهینه سازی مصرف آب ، بازیافت وتصفیه پسابها و توسعه فرایندهای تصفیه فاضلاب اهمیت روز افزونی یافته است.

تمامی موجودات زنده به آب مناسب برای ادامه حیات نیاز دارند.با نگاهی به وضع موجود آب در دنیا وکاربردهای آن میتوان به اهمیت فرایند تصفیه واستفاده صحیح ازمنابع آب پی برد. منابع آب در روی کره زمین و پیرامون آن عبارتند از :

1.آبهای موجود در جو زمین ( رطوبت موجود در هوا - ابرها)

2.آبهای سطحی ( اقیانوسها - دریاها – دریاچه ها – رودخانه ها و...)

3.آبهای زیرزمینی (سفره های زیر زمینی)

علیرغم پیشرفت فناوری طی سالهای اخیر در زمینه بهره برداری از منابع آبی دنیا در حال حاضر امکان استفاده از بسیاری ازاین منابع آبی وجود ندارد.

رطوبت موجود دراتمسرکره زمین که عامل اصلی بارشها و تامین آب مورد نیاز جوامع بشری است از تبخیر آبهای سطحی واقیانوسی ، عمل تعریق در گیاهان و... تامین می شود . با توجه به توریع نامناسب منابع آب بدلیل شرایط جغرافیایی کره زمین و گرم شدن این کره و برهم خوردن تعادل تبخیر سطحی اقیانوسی ،در حال حاضر بسیاری از کشورها با مساله کمبودآب مواجه هستند.

استفاده بی رویه و دراز مدت ازسفره های آب زیرزمینی که در اثر فرایند نفوذ آب به داخل لایه های زمین در طول سالیان دراز شکل گرفته اند ، باعث کاهش سطح آب این سفره ها،ریزش دیواره داخلی آنها براثراین کاهش، تخریب ساختار سفره ها،تغییرغلظت مواد حل شده داخل این آبها وغیر قابل استفاده شدن آنها می گردد.

قابل دسترسی ترین وکم هزینه ترین منابع آب برای مصارف مختلف، آبهای سطحی وزیرزمینی می باشند . استفاده بیش ازحد ونامناسب ازآنها وآلوده کردنشان،خسارتهای جبران ناپذیری به محیط زیست وارد خواهد کرد.

ساخت و تجهیز تصفیه خانه های فاضلاب ، توسعه وبهبود روشهای به سازی کیفیت این آبها بمنظور مصرف مجدد و بهره برداری صحیح از تصفیه خانه های فاضلاب علاوه بر این که مقدار زیادی از آن را به چرخه مصرف بازمی گرداند ، میتواند باعث جلوگیری ازآلوده شدن محیط زیست وحیات وحش باشد.

از آنجا که سلامت آب مصرفی با سلامت موجودات زنده رابطه مستقیم دارد باید کیفیت آب مصرفی در حد مطلوب باشد.برای این منظورباید همه دست به دست هم دهند تا بتوان از خطرات ناشی از آلودگی های منابع آب جلوگیری کرد.

اصلی ترین ویژگیهای آبهای سطحی وزیر زمینی:

آبهای سطحی وزیرزمینی بدلیل دردسترس بودن وهزینه کم بهره برداری بعنوان منابع اصلی تامین آب مورد نیاز بشر می باشند .

آبهای سطحی (رودخانه ها – دریاها – اقیانوسها) دارای ویژگی های خاصی هستند.اصلی ترین این پارامترها عبارتند از:

1.این آبها معمولاً مواد معلق ( TS) و کدورت زیادی دارند(زلال نیستند).

2.مقدارpH در این آبها بین 7 تا 8 می باشد.

4.حاوی شوینده ها ،مواد آلی و فلزات سنگین می باشند.

5.معمولاً آلوده به میکرواورگانیزمها هستند.

6.مقدار آمونیاگ ، فنول ، فسفاتها و نیتراتها در آنها زیاد است.

واصلی ترین پارامترهای آبهای زیر زمینی عبارتند از:

1.معمولاً زلالند.

2.مقدار مواد آلی در آنها بسیار ناچیز است.

3.مقدار فلزاتی مانند آهن و منگنز در آنها زیاد است.

4.معمولاً آلودگی میکروبی کمی دارند.

5.مقدار کل مواد جامد حل شده (TDS) در آنها تقریباً بالاست.

6.بدلیل وجود زوج بافری (H₂CO₃– HCO₃^—) خاصیت بافری دارند.

7.اسیدیته آنها بین 6.5تا 7.9 می باشد.

این ویژگیها فرایندهایی که بمنظور بهبود کیفیت بر روی آنها باید انجام گیرد را مشخص می کنند.

اصلی ترین پارامترهای تعیین کیفیت آب و پساب:

در ذیل عمده ترین ویژگیهایی که مقدارآنها تعیین کننده کیفیت آبها است به اختصارمعرفی می شوند.

1.COD :اکسیژن مورد نیاز شیمیایی.

بر طبق استاندارد فاضلاب تا 99 در صد از آب تشکیل شده است و یک درصد مواد خارجی در فاضلاب وجود دارد که نیمی از آن آلی و نیمی مواد معدنی هستند.مواد آلی موجود در فاضلاب عامل اصلی آلودگی فاضلابها است واز آنجایی که میزان مواد آلی را بصورت مستقیم نمی توان بدست آورد ،برای مشخص کردن میزان مواد آلی در یک نمونه فاضلاب ، میزان اکسیزن مورد نیاز برای تجزیه این مواد را اندازه می گیرند وآن را باپارامتر

CHEMICAL OXYGEN DEMAND)COD) (اکسیژن مورد نیاز شیمیایی) بعنوان اصلی ترین پارامتر تعیین آلودگی فاضلاب نشان می دهند.

در گذشته مقدار این پارامتر را در آزمایشگاه بوسیله رفلاکس کردن نمونه و تیتراسیون باقیمانده آن تعیین می کردند.امروزه با پیشرفت روشهای اسپکترو فتومتری مقدار ان را با استفاده از روشهای نور سنجی تعیین می کنند.

2.BOD:اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی.

BODیا اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی ،مقدار اکسیژنی است که باکتریها نیاز دارند تا مواد آلی موجود در فاضلاب را تبدیل به موادمعدنی قابل ته نشینی کرده، از فاضلاب جدا کنند ومعمولا مقدارآن 3/2 (دو-سوم) مقدار COD است. این پارامتر بسیار وابسته به تغییرات جوی – پی اچ – میزانCOD اولیه و... است.

در آزمایشگاه این پارامتر را با استفاده از روش وینکلر(رشد دادن میکرواورگانیزمها) بدست می آورند.

3.TDS : کلیه جامدهای حل شده در آب.

این پارامتر مقدارکل مواد جامد حل شده آب مانند انواع نمکها ویونها را نشان می دهد. متداولترین روش اندازه گیری آن روش هدایت سنجی و یا تبخیر مقداری نمونه صاف شده در دماهای متوسط است.

4.TSS : کلیه جامدهای معلق یا سوسپانسیون شده.

این پارامتر نشان دهنده تمامی مواد معلق شده در آب است که عامل کدورت آبها می باشد. معمولا در آزمایشگاه آن را ازروی میزان تفرق نور پلاریزه یا خشک کردن صافی و وزن کردن آن پس از عبور دادن نمونه از صافی بدست می آورند.

5.Hardness:سختی آب.

عمدتاً به مجموع غلظت یونهای کلسیم ،منیزیم واسترانسیم میگویند . کف نکردن صابون و یا مواد شوینده در آب نشان دهنده وجود این یونهاست.

سختی آب بصورت سختی دائم،موقت وکاذب وجود دارد ومعمول ترین روش اندازه گیری آن درآزمایشگاه تیتراسیون است.

6.قلیائیت: به میزان مقاومت یک نمونه آب در مقابل تغییرات غلظت یون هیدروژن و اسیدیته گویند وبه دو صورت قلیائیت متیل اورانژ و قلیائیت فنول فتالئین وجود دارد.

در آزمایشگاه از روش تیتراسیون اسید- بازدردومرحله اندازه گیری می شود.

7.اسیدیته : (pH)

میزان غلظت یون هیدروژن در آب را گویند و در آزمایشگاه با استفاده از دستگاه پی-اچ متر وهدایت سنجی قابل اندازه گیری است.

8.SAR :نسبت جذب سدیم.

معیاری برای اندازه گیری خطر یونهای سدیم در آبهای کشاورزی است. برای تعیین آن میزان یون سدیم دریک نمونه را اندازه میگیرندو آن را برجذر اندازه سختی تقسیم میکنند.

علاوه بر موارد ذکر شده فوق می توان غلظت فلزات و نافلزات و ترکیبات دیگرتاثیرگذار برکیفیت آب را از پارامترهایی دانست که با توجه به مورد استفاده آن با اهمیت است.

برای تعیین میزان آلودگی آبها باید دقت کرد که مورد استفاده آب مورد نظردرکجاست ، بعنوان مثال اگر قرار باشد آب تصفیه شده یک تصفیه خانه به مصرف کشاورزی برسد، مهمترین پارامترهای تعیین کننده کیفیت آن مقدار TDS،SAR، COD، BODویون Cl است . حال اگرقرار باشد آب به مصرف شرب برسد میزان پارامترهایی که باید مدنظر قرار گیرد بسیار متعددترند.

روند تصفیه فاضلاب به روش برکه تثبیت :

یکی از متداولترین روشهای تصفیه فاضلابهای شهری درتصفیه خانه های ایران ، روش برکه تثبیت بهمراه هوادهی می باشد، درذیل به اختصار به بررسی فرایندهایی که عمدتاً دراین گونه تصفیه خانه ها مورد استفاده قرارمی گیرد می پردازیم:

فرایندهای مورد استفاده در روش برکه تثبیت بطور کلی شامل موارد ذکر شده زیر می باشد که هرکدام از آنها به بخشهای مجزا تقسیم می شوند:

الف.فرایند فیزیکی یا مکانیکی

ب.فرایند بیولوژیکی

ج.فرایند شیمیایی

فرایندهای فیزیکی یا مکانیکی:

1.آشغالگیری

اولین مرحله ازفرایندهای فیزیکی در تصفیه خانه محسوب می شود که هدف ازآن حذف ذرات درشت ورودی به سیستم و جلوگیری از آسیب رساندن به سایر تجهیزات است.برای این منظورا زسرندهای مخصوص که با توجه به استانداردهای فاضلاب مورد نظر طراحی شده است استفاده می گردد

معمولاً دو سری از این آشغالگیرها در یک تصفیه خانه وجود دارد که تفاوتشان در ابعاد شبکه های جمع آوری کننده می باشد و عبارتند از:

الف.سرندهای دانه درشت ( Screen coarse)

ب.سرندهای دانه ریز:(Screen File)

2.حوضچه های دانه گیر:(Grite Chamber)

در اکثر تصفیه خانه هایی که به روش برکه تثبیت کار می کنند حوضچه هایی طراحی شده است که در داخل آنها بوسیله سیستم هوادهی ، هوا با فشار از طریق دیفیوزرها وارد فاضلاب شده و این عمل باعث اکسیژن رسانی به سیستم جهت فرایند بیولوژیکی و نیز کمک به ته نشینی وجداسازی ذرات شن وماسه وذرات چربی موجود در فاضلاب می شود.

بر روی حوضچه ها پلهای دانه روبی طراحی می شود که در هر بار حرکت رفت وبرگشتی خود بوسیله پاروها ذرات شن و ماسه را از کف و ذرات چربی معلق شده درروی سیستم را به ترتیب به سمت پمپهای دانه روب مستغرق درحوضچه ها و حوضچه های جداسازی چربی هدایت می کند.

3.کلاسیفایرها:

از مهمترین دستگاههای موجود در تصفیه خانه های فاضلاب کلاسیفایر ها می باشند ومعمولاًدر مجاورت سیستم دانه گیر طراحی می گردد که قادر است ذرات شن و ماسه را از پساب پمپ شده توسط پمپهای دانه روب جدا کرده و پساب حاصل که ذرات شن و ماسه آن گرفته شده را دوباره به سیستم تزریق کند.

پس از این مراحل فاضلاب به سمت لاگونها (برکه ها) هدایت می شود تا در آنجا تحت اثر فعالیت باکتری ها فرایند بیولوژیکی آغاز گردد.

فرایندهای بیولوژیکی:

فاضلابی که ذرات جامد و معلق آن تا حد زیادی گرفته شده است پس از خروج از حوضچه های دانه گیر وارد لاگونها که در ابعاد مختلف ( با توجه به حجم پساب ورودی – ظرفیت تصفیه خانه و...) طراحی شده اند میشود وآنجا درمجاورت نورخورشیدوتوسط انواع جلبکها وباکتریها به روش فتوسنتز فرایند بیولوژیکی که عمدتاً شامل مراحل وبخشهای زیر است انجام می پذیرد:

1.لاگون بی هوازی:

که در داخل آن باکتری های بی هوازی قسمت عمده ای از بار آلی ورودی که عامل اصلی آلودگی فاضلاب است را تجزیه و تبدیل به گاز مونو اگسید کربن ، متان، دی سولفید هیدروژن و اسید استیک و... می کنند.

2.لاگون اختیاری:

در این برکه باکتری های بی هوازی و هوازی( که دراثرتزریق هوا به داخل فاضلاب در داخل حوضچه ها با گذشت زمان فعال شده اند) دراعماق مختلف روند تجزیه مواد آلی را ادامه می دهند.

3.لاگون تکمیلی:

فرایند حذف مواد آلی و ناپایدار باقیمانده در اثرفعالیت باکتری های هوازی در این برکه تکمیل و تبدیل به ترکیبات پایداری مانند دی اکسید کربن و آب می شوند و بار آلی فاضلاب تا جای ممکن کاهش می یابد وسپس از طریق سرریز خروجی، پساب تصفیه شده با رنگ سبز آبی شفاف که مربوط به وجود انوع دیاتومه ها و جلبکهای سبزوآبیست خارج می شود.

فرایند شیمیایی:

که درتصفیه خانه های آب بسیارحائزاهمیت وپرکاربرد است.این فرایند شامل افزودن مواد شیمیایی که کمک به فرایند تصفیه میکنند طی مراحل مختلف تصفیه به سیستم است و عمدتاْ این مواد شامل مواد منعقد کننده مانند ترکیبات آهن - آلومنیوم - پلیمرهای شبکه شونده (مقدار ماده منعقد کننده لازم برای یک نمونه آب یا پساب از روش آزمایش جارتست مشخص می شود) - افزودن کلر و... می باشد.در تصفیه خانه های فاضلاب معمولاً به افزایش کلر(کلرزنی) اکتفا میکنند درکلرزنی سه هدف اصلی دنبال می شودکه عبارتند از:

1.گند زدایی

2.از بین بردن رنگ

3.از بین بردن بوی پساب خروجی

عمل افزایش کلردر تصفیه خانه ها بوسیله پکیج تزریق کلر و پمپدوزینگ انجام می گیرد.