مرجع تخصصی آب و فاضلاب

هدف همه سيستم‌هاي تصفيه تبديل آب خام به آبي با كيفيت مناسب آشاميدن است. بنابر‌اين تصفيه‌خانه‌هاي آب ملزم به توليد آبي سالم با رعايت استاندارد‌هاي تعيين شده مي باشند، اين مسئله به طور گسترده‌اي بستگي به كيفيت منبع تامين كننده آب تصفيه خانه دارد. كيفيت آب خام نقش بسزايي در طراحي و تعيين نوع دستگاهها، تعداد آنها و مقدار تصفيه موردنياز دارد. براي مثال آب استخراج شده از برخي منابع آب به اندازه‌اي از كيفيت مناسب برخوردار است كه تنها به يك گندزدايي ساده نياز دارد تا به مصرف آشاميدن برسد، در صورتيكه برخي آبهاي زير زميني را قبل از گندزدايي مي بايست تحت فرايندهاي سختي‌گيري قرار داد. در مطالعه و ارائه طريق مناسب جهت تصفيه فاضلاب نكات زير را بايد مورد توجه قرار داد:

1- اندازه گيري ميزان فاضلاب، نمونه برداري و تعيين كيفيت آن و مطالعه تغييرات شدت جريان.

2- بررسي محدوديت‌هاي تخليه فاضلاب تصفيه شده با توجه به استاندارد‌هاي ناحيه‌اي.

3- مطالعه در امكان تصفيه توام فاضلاب، پساب و روش‌هاي كاهش حجم پساب.

4- ارائه روش‌هاي مختلف تصفيه به عنوان طرح مقدماتي.

5- انتخاب طرح نهايي   

تصفيه فاضلاب شامل سه مرحله مهم است:

1- مرحله مقدماتي (اوليه) يا تصفيه فيزيكي

2- مرحله ثانويه يا تصفيه بيولوژيكي

3- مرحله سوم يا تصفيه پيشرفته

تصفيه فيزيكي: شامل مراحل زير است:

الف) غربال كردن( آشغالگيري): غربال كردن براي حذف جامدات درشت از فاضلاب بكار ميرود. جامدات درشت شامل تكه‌هاي چوب، پوست ميوه، كاغذ، قطعات شيشه و سنگ، برگ درختان و ...... است. كه علاوه‌بر امكان گرفتگي لوله‌هاي انتقال آب، موجب فرسوده شدخ پمپ‌ها، شير‌آلات و ساير وسايل تصفيه فاضلاب خواهد گرديد.

غربال‌هاي فاضلاب با توجه به ساختمان آنها به دو گروه ريز و درشت تقسيم مي شوند. غربال‌هاي درشت معمولا از ميله‌هاي عمودي كه به فاصله يك سانتي‌متر يا بيشتر از همديگر قرار گرفته‌اند تشكيل يافته‌اند. و غربال‌هاي ريز از سيم‌هاي بافته شده و يا صفحات سوراخدار نصب شده بر روي يك ديسك يا استوانه دوار كه قسمتي از آن در داخل جريان فرو رفته و يا بر روي يك تسمه متحرك قرار گرفته است تشكيل يافته‌اند. براي جلوگيري از تجمع گازهاي قابل انفجار بايد در محل غربال كردن تهويه مناسب وجود داشته باشد. از لحاظ هيدروليكي سرعت جريان نبايد از m/s1 در كانال تجاوز كند و سرعت  m/s0.3 در طراحي به عنوان سرعت مناسب در نظر گرفته مي شود. جامدات غربال شده از مواد آلي با ماهيت بسيار زيان آور پوشيده شده‌اند و براي جلوگيري از ايجاد خطر براي سلامتي انسانها و يا شرايط نامطلوب ديگر بايد به نحوي مناسب دفع شوند. دفع معمولا به طرق دفن كردن، سوزاندن، خرد كردن و يا برگرداندن مجدد آنها به فاضلاب صورت مي گيرد. هنگاميكه آشغالگيرها پر شدند به روش‌هاي مختلف دستي، مكانيكي و يا اتوماتيك پر مي شوند.

ب) حذف دانه=دانه گيري (شن گيري): فاضلاب شهري حاوي گونه‌هاي متنوعي از جامدات معدني نظير نخاله‌ها، شن، ماسه، گل ولاي، شيشه، پوسته تخم مرغ و خرده فلز است كه در حين نزول آب باران و شستشوي خيابان‌ها يا به هنگام تخليه پساب‌هاي صنعتي به داخل فاضلاب راه مي يابند. چنانچه اين مواد از فاضلاب گرفته نشوند ممكن است به پمپ‌ها، شير‌آلات و واحدهاي تصفيه بيولوژيكي لطمه وارد سازند.

ج) همآوري و انعقاد ذرات(  flocculation): آب خام در حالت عادي داراي ذرات بسيار ريزي است كه بطور معمول نه ته نشين مي شوند و نه مي توان آنها را به وسيله صافي جدا كرد. ولي اگر بتوان به طريقي اين ذرات را به هم متصل كرد تا ذرات بزرگتري ايجاد شود مي توان آنها را از آب جدا كرد اين كار بوسيله فرآيند انعقاد قابل انجام است. فرآيند انعقاد يك فرآيند شيميايي است كه در آن ساختار كلوئيدي مواد ناپايدار مي گردد و بدين ترتيب زمينه اتصال و به هم چسبيدن آنها مهيا مي شود. كلوئيد‌هاي معلق در آب به دليل آنكه داراي بار منفي هستند باعث را‌‌‌‌‌‌نش يكديگر مي شوند و به همين دليل در آب معلق مي مانند. در فرآيند انعقاد، مواد منعقد كننده بار سطحي اين ذرات را خنثي مي كنند، بدين ترتيب ذرات مذكور به هم نزديك شده و پس از اتصال به هم ذرات بزرگتري را تشكيل مي دهند.از منعقد كننده‌هاي معمول مي‌توان به آلوم[ Al2(so4)3 .18 H2o]، كلريد و سولفات آهن( Fecl3)، (Feso4) و همچنين پلي الكتروليت‌ها اشاره كرد. براي مثال آلوم پس از آنكه وارد آب شد يونيزه مي شود، بخشي از يون‌هاي AL3+ بار سطحي كلوئيد‌ها را خنثي مي كند، مابقي كاتيونهاي توليد شده نيز با آنيونهاي قليايي واكنش داده و تركيب نا‌محلول هدروكسيد آلومينيوم[Al(OH)3] را بوجود مي آورند. هيدروكسيد توليد شده به همراه خود برخي نمك‌هاي ديگر مانند سولفات‌ها را جذب كرده و بدين ترتيب آنها را نيز ته نشين مي‌كند.

د) ته نشست و صاف كردن: پس از عمل هم آوري آب به مخزن ته نشيني (Clarifier) منتقل مي شود. اين مخزن دايره‌اي شكل يا مستطيلي و از جنس سيمان است. بدليل آنكه آب مدت زمان زيادي (حدود 10 ساعت) نگهداري مي شود مخازن ته نشيني را به اندازه كافي بزرگ مي سازند تا حجم زيادي از آب را در خود جاي دهند. مواد جامد جمع‌آوري شده در كف مخازن در فواصل زماني مشخص با فشار آب و يا به طريقه مكانيكي از مخزن خارج مي گردد.

به منظور جدا كردن ذرات معلقي كه در مرحله ته نشيني از آب جدا نشده‌اند از فر‌آيند ديگري به نام صاف كردن استفاده مي شود. يكي از رايج ترين روش‌هاي صاف كردن استفاده از صافي‌هاي شني است.

ه) شناورسازي- چربي گيري: به منظور حذف چربي و روغن از فاضلاب بايد به طريق مناسب اين مواد را كه سبكتر از آب هستند در سطح آن جمع و سپس از آب گرفت. هر چند اين عمل در كارهاي تصفيه كوچك ضرورتي ندارد اما در تاسيسات بزرگ قبل از ورود فاضلاب به واحدهاي تصفيه بيولوژيكي بايد از آن جدا گردد. اين عمل ممكن است با ايجاد مانع در حوض چربي گيري و يا با هوادهي فاضلاب صورت گيرد. شناورسازي كه بيشتر براي جداكردن مواد معلق سبك يا روغن بكار مي رود معمولا با وارد كردن هواي تحت فشار به صورت حباب هوا به داخل فاضلاب انجام مي شود.

ر) گندزدايي: در خلال فرآيندهاي انعقاد، ته نشيني و صاف كردن تقريبا تمام مواد جامد معلق و ا‌كثر مواد رنگي از آب جدا مي شوند ولي طي اين مراحل تعداد كمي از باكتريها را ميتوان از آب جدا كرد. بنابراين آخرين مرحله در تصفيه آب از بين بردن ميكروبهاي بيماريزاست كه طي فرآيند گندزدايي اين هدف تامين مي شود.

كلرزني آب يكي از رايجترين روش‌هاي گندزدايي آب آشاميدني است. در اين فرآيند از گاز كلر (Cl2)، هيپوكلريت سديم( NaClO) و يا هيپوكلريت كلسيم [Ca(ClO)2] استفاده مي شود. كلرين يك اكسيد كننده بسيار قوي است و اين خاصيت اكسيدكنندگي قوي سيستم آنزيمي لازم براي ادامه حيات سلول را از بين مي برد( به مجموع هيپوكلريت ClO- و اسيد هيپو كلريت اصطلاحا كلرين آزاد مي گويند). كلر بر باكتريها بسيار موثر است ولي بر گونه‌هاي خاصي از پروتوزوئر‌ها از جمله كيست‌هاي ژيارديا لامبليا و ويروس‌ها اثر كمتري دارد. در صورتيكه آب خام به ژيارديا آلوده باشد فرآيند‌هاي تصفيه شامل انعقاد، ته نشيني و صاف كردن به همراه گندزدايي مي بايست به طور كامل و دقيق انجام گيرد.قابليت اثر گذاري اين اسيد بستگي به PH دارد. كلر با آب به صورت زير تركيب مي شود:

Cl₂ +H₂O --->  HClO + H⁺ + Cl^-

در PH بالا ClO^- كمتري توليد مي شود. يكي از معايب كلرزني توليد كلرومتانهايي مانند كلروفرم (CHCl₃) است كه سرطانزاست. تري هالومتانها ( THMs) در اثر تركيب هالوژنهايي مانند كلر با مواد آلي در حال فساد موجود در آب توليد مي شوند. بنابراين با حذف كامل مواد آلي موجود در آب قبل از عمل كلر زني ميتوان از توليد THMs جلوگيري كرد. 

مرجع تخصصی آب و فاضلاب