مرجع تخصصی آب و فاضلاب

تصفیه فاضلاب
همه جوامع، هم به صورت مايع وهم به صورت جامد، فضولات توليد مي كنند. بخش هاي مايع اين فضولات، يا فاضلاب، اساساً همان آب مصرفي جامعه است كه در نتيجه ي كاربردهاي مختلف آلوده شده است. از نظر منابع توليد، فاضلاب را مي توان تركيبي از مايع يا فضولاتي دانست كه توسط آب از مناطق مسكوني، اداري و تأسيسات تجاري و صنعتي حمل شده و، برحسب مورد، با آبهاي زير زميني، آبهاي سطحي و سيلابها آميخته است.

اگر فاضلاب تصفيه نشده انباشته شود، تجزيه مواد آلي آن ممكن است منجر به توليد مقدار زيادي گازهاي بدبو شود. علاوه بر آن، فاضلاب تصفيه نشده معمولاً حاوي ميكروارگانيسم هاي بيماري زاي فراواني است كه در دستگاه گوارش انسان زندگي مي كنند و يا در برخي فضولات صنعتي موجودند. فاضلاب، شامل مواد مغذي نيز هست كه مي تواند سبب تحريك رشد گياهان آبزي شود، و ممكن است ترکيبات سمي نيز داشته باشد، بنا به دلايل انتقال سريع و بدون دردسر فاضلاب از منابع توليد، و سپس تصفيه و دفع آن، نه فقط مطلوب، بلكه در جوامع صنعتي ضروري است.

1-2- اهداف تصفيه فاضلاب و تاريخچه آن

روش هاي تصفيه فاضلاب در ابتدا به منزله پاسخي به نگراني در مورد بهداشت عمومي و شرايط نامساعد ناشي از دفع فاضلاب در محيط زيست به وجود آمدند. با بزرگ شدن شهرها در ايالات متحده، محدوديت زمين هاي دسترس پذير براي تصفيه و دفع فاضلاب كه عمدتاً به صورت آبياري و نفوذ منقطع، يعني روش هاي رايجي كه در اوايل قرن بيستم انجام مي شد، نيز اهميت يافت. هدف از ابداع روش هاي جديد تصفيه فاضلاب، تسريع نيروهاي طبيعي تحت شرايط كنترل شده در تصفيه خانه هاي نسبتاً كوچك بود.

به طور كلي، اهداف تصفيه فاضلاب از حدود سال 1900 تا اوايل دهه 1970 عبارت بود از (1) جداسازي مواد معلق و قابل شناوري، (2) تصفيه مواد آلي قابل تجزيه زيست شناختي، (3) حذف ارگانيسم هاي بيماري زا. متأسفانه، اين اهداف در سرتاسر ايالات متحده برآورده نشده وشاهد اين مدعا تصفيه خانه هاي بسياري است كه تا اواخر دهه 1960 فاضلاب خودرا با تصفيه ناقص به محيط دفع مي كردند.

از اوايل دهه ي 1970 تا حدود سال 1980، اهداف تصفيه فاضلاب در درجه اول مبتني بر مسائل زيبايي شناختي و زيست محيطي بود. اهداف بعدی نظير BOD، مواد جامد معلق و تقليل ارگانيسم هاي بيماري زا در سطحي بالاتر ادامه يافت. جداسازي مواد مغذي چون نيتروژن و فسفر نيز، به ويژه در برخي از رودخانه ها و درياچه هاي داخلي، مورد توجه قرار گرفت. سازمان هاي ايالتي و فدرال تلاش عمده اي براي تصفيه مؤثرتر و گسترده تر به خرج دادند تا كيفيت آبهاي سطحي را بهبود بخشند، كه در نتيجه اين تلاش ها بهبود عمده اي در كيفيت آبهاي سطحي حاصل شد.

اهداف بهبود كيفيت آب در دهه 70 همچنان ادامه يافت ، اما اكنون بر تعيين و جداسازي تركيبات سمي و نادري كه ممكن است آثار بهداشتي دراز مدت داشته باشند بيشتر تأكيد مي شود. جداسازي اين تركيبات، مانند مواد آلي ديرگداز و فلزات سنگين از اهداف جديدي هستند كه براي تصفيه مد نظر قرار دارند. بنابراين اهداف تصفيه ي فاضلاب بايد با اهداف و استانداردهاي كيفيت آب كه قانونگذاران فدرالي، ايالتي و محلي آن را تعيين مي كند همخواني داشته باشد.

1-3- تصفيه فاضلاب و دسته بندي روش هاي تصفيه فاضلاب

فاضلاب جمع آوري شده از جوامع روستايي و شهري نهايتاً بايد به منابع آب يا خاك باز گردانده شود. پس از آنكه اهداف تصفيه در پروژه اي خاص تعيين شد و مقررات فدرالي و ايالتي مربوطه مورد بررسي قرار گرفت، ميزان تصفيه را مي توان با مقايسه ي مشخصه هاي مطلوب فاضلاب ورودي با مشخصه هاي پساب خروجي معين كرد. مي توان چندين امكان مختلف تصفيه و دفع يا بازيابي آب را پيش بيني و ارزيابي نمود و سپس بهترين امكان را برگزيد. از اين رو به نظر مي رسد كه در اينجا دسته بندي روش هاي مورد استفاده در تصفيه فاضلاب را بازبيني كنيم و كاربرد اين روش ها را در نيل به اهداف تصفيه مورد بررسي قرار دهيم. آلاينده هاي موجود در فاضلاب را با روش هاي فيزيكي، شيميايي و بيولوژيكي جدا مي كنند. روش هاي تصفيه اي كه در آنها نيروهاي فيزيكي عامل مهمتري است با عنوان عمليات واحد تصفيه مي شناسند. روش هاي تصفيه اي كه در آنها حذف آلاينده ها از طريق واكنش هاي شيميايي و زيست شناختي صورت مي گيرد با عنوان فرايندهاي واحد تصفيه معروفند. در حال حاضر، عمليات و فرايندهاي واحد تصفيه درهم ادغام شده اند و آنچه را كه امروزه مراحل مقدماتي، اوليه، ثانويه و نهايي (پيشرفته) تصفيه ناميده مي شود تشكيل داده اند. در تصفيه ي مقدماتي و اوليه از عمليات فيزيكي تصفيه همچون آشغالگيري و ته نشيني براي جدا كردن مواد شناور قابل ته نشيني موجود در فاضلاب بهره گرفته مي شود. در تصفيه ي ثانويه از فرايندهاي شيميايي و زيست شناختي استفاده مي شود تا قسمت اعظم مواد آلي از فاضلاب جدا شود. در تصفيه ي نهايي از واحدهاي اضافي عمليات و فراوري استفاده مي شود تا ساير آلاينده ها چون نيتروژن و فسفر، كه مقدار آنها در تصفيه ي ثانويه كاهش چشمگيري پيدا كرده است، حذف شوند.

پيش تصفيه و تصفيه اوليه

2-1- پيش تصفيه يا تصفيه مقدماتي

2-1-1- مقدمه

تقريباً هر چيز ريزو درشتي از طريق مجاري فاضلاب به سمت تصفيه خانه فاضلاب حركت مي كند. قوطي، بطري، تكه هاي فلزي، آشغال، سنگ، آجر، اسباب بازيهاي پلاستيكي، دستمال و شن در ورودي به تصفيه خانه ديده مي شود.

اين مواد اغلب موجب بروز مشكلاتي در فرايندهاي مختلف تصفيه مي شوند. تكه هاي فلز و سنگ و چيزهايي شبيه به اين موجب گرفتگي در لوله ها و يا پمپ ها و توقف (گرفتگي) مكانيزمهاي جمع آوري لجن در تانك هاي ته نشيني (زلال ساز) مي شود. شن و پوسته تخم مرغ و چيزهايي شبيه به اينها (Grit) موجب گرفتگي لوله ها، سايش در پمپ ها و اشغال فضايي با ارزش در هاضم هاي لجن مي شود.

اشكالات جدي در اثر گرفتگي يك لوله غير قابل دسترس و يا مدفون در خاك و يا گرفتگي مكانيزم جمع آوري لجن و يا يك پمپ مهم در تصفيه خانه به وجود مي آيد كه اين عوامل موجب كاهش كارايي در تصفيه خانه و نهايتاً آلودگي پساب خروجي و آب هاي پذيرنده مي شود كه سلامت استفاده كنندگان آب پايين دست و حيات ماهي ها وآبزيان را به مخاطره مي اندازد.

با توجه به اين مطالب است كه در ابتداي ورود فاضلاب به تصفيه خانه تجهيزاتي براي حذف سنگ و آشغال هاي بزرگ ونخاله در نظر مي گيرند. اين تجهيزات شامل آشغالگيري، (Bar screen Racks or)، خرد كن و حذف نخاله مي باشد كه دستگاههاي پيش تصفيه (تسهيلات پيش تصفيه) نيز ناميده مي شوند.

2-1-2- آشغالگيري (screen)

آشغالگيري اولين واحد عمليات واحد است كه در تصفيه خانه هاي فاضلاب با آن سروكار داريم. آشغالگير دستگاهي با روزنه هاي عموماً هم اندازه است كه براي نگهداري مواد جامد درشت موجود در فاضلاب به كار مي رود. جامدات درشت، از چوب، الياف‌، تخمه وديگر اشيايي كه غالباً و به طور ضمني، راه خود را به سيستم جمع آوري فاضلاب باز مي كنند، تشكيل شده اند. به دليل اينكه هدف اوليه آشغالگير، حفاظت پمپها و ديگر وسايل مكانيكي و جلوگيري از گرفتگي شيرها وديگر ملزومات در تصفيه خانه فاضلاب مي باشد، آشغالگيري اولين عمل انجام شده بر روي فاضلاب ورودي است. آشغالگيرها از لحاظ شكل انواع مختلفي دارند، آنها ممكن است از ميله ها، مفتولها يا سيمهاي موازي، شبكه آهني، توري سيمي يا صفحه مشبك تشكيل شده باشند و منافذ آنها هر شكلي داشته باشند كه با توجه به نوع و ماهيت فاضلاب انتخاب مي گردند. اما عموماً در تصفيه خانه هاي فاضلاب از آشغالگيرهاي ميله اي كه از ميله ها يا مفتولهاي موازي تشكيل شده است استفاده مي نمايند.

اين سازه شامل كانالي است كه ميله هاي فلزي در آن تعبيه شده است. اين ميله هاي فلزي تحت زاويه و يا به طور عمود در كانال ها قرار گرفته اند و با عبور فاضلاب از ميان آن، قطعات درشت و آشغال در بين ميله ها گير افتاده و به اين طريق از فاضلاب جدا مي شوند. اگر فاصله بين ميله ها 3 تا 4 اينچ (6/7 تا 2/10 سانتيمتر) باشد به آنها دهانه فراخ (Racks) و اگر فاصله بين ميله ها 8/3 تا 2 اينچ (95/0 تا 1/5 سانتيمتر) باشد به آنها آشغالگيرهاي دهانه تنگ (Bar screen) مي گويند.

معمولاً از آشغالگيرهاي دهانه فراخ در مسيرهاي كنارگذر و وقتي كه آشغالگير ميله اي در حال تعمير است استفاده مي شود و در واقع به صورت يك رزرو عمل مي نمايد. اين آشغالگيرها عموماً به صورت دستي و توسط كارگر تميز و يا تعمير و سرويس مي شوند.

انواع روشهاي آشغالگيري اتوماتيك (مكانيكي) وجود دارد كه اين عمل توسط صفحات برنده، برسهاي گردنده، پاشش آب و يا فشار هوا انجام مي شود.

آشغال هاي جمع شده در روي ميله ها موجب انسداد مسير فاضلاب و برگشت آن به شبكه مي شود. هرچه آشغال بيشتري جمع شود افت فشار نيز به مراتب بيشتر مي شود. با توقف فاضلاب در پشت ميله هاي آشغالگير، مواد آلي (Organic material) ته نشين شده و با مصرف اكسيژن محلول (Dissolved Oxygen) در فاضلاب، شرايط سپتيك (septic) ايجاد مي شود. و با مصرف اكسيژن محلول گاز سولفيد هيدروژن (Hydrogen sulfide) توليد شده و موجب بروز بوي بد و خوردگي در فلز، بتن و رنگ مي شود. اگر در جلوي ميله هاي آشغالگير شرايط سپتيك به وجود آمده باشد با تميز نمودن آشغالگير و وارد شدن آن به فرايند تصفيه بار ناگهاني به تأسيسات وارد مي شود. جريان زيادعبوري از آشغالگير مي تواند ذرات شن را حركت دهد و به زلال ساز ببرد. با كم شدن حجم حوض ته نشيني، مواد جامد بيشتري به صورت معلق درآمده و از سرريز زلال ساز عبور مي كند و موجب پايين آمدن كارايي زلال ساز و تصفيه خانه مي شود. بنابراين با تميز نكردن مرتب ميله هاي آشغالگير، كيفيت پساب خروجي در اثر ورود بار ناگهاني فاضلاب سپتيك شده، كاهش مي يابد.

در آشغالگيرهاي دستي از شن كش استفاده شده و آشغال ها در بالاي ميله ها يا كانال تخليه جمع آوري مي شود. به وسيله آشغالگيرهاي مكانيكي زمان لازم براي تميز كردن آشغالگير را كاهش مي دهند.همانطور كه گفته شد انواع مختلفي از مكانيزم ها در آشغالگيري مكانيكي استفاده مي شودكه معمولي ترين آنها شن كش هايي است كه آشغال را از ميله ها جدا كرده و آن را در داخل مخزن يا ظرف زباله جمع آوري مي كند.

دفن و سوزاندن، دو روش معمولي دفع مواد جمع آوري شده از روي آشغالگيرهاست. در بعضي موارد از خردكن ها براي خرد كردن مواد جامد به قطعات ريزتر و بازگردان آنها به جريان فاضلاب استفاده مي كنند. اما اين روش باعث بار اضافي روي فرايندهاي مختلف تصفيه خانه مي گردد. در قسمت بعدي به توضيح اين بخش مي پردازيم.

2-1-3- خرد كن ها (Comminutors)

خردكن ها وسايلي هستند كه هم بعنوان خرد كن، و هم غربال كردن استفاده مي شوند. اينها مواد جامد داخل فاضلاب را خرد كرده و مجدداً به فرآيند تصفيه باز مي گردانند. با اين روش مي توان از بروزمشكلاتي ناشي از دفع مواد زايد جلوگيري نمود. خرد كن ها مانند آشغالگيرها در مسير عبور جريان فاضلاب قرار مي گيرند. آشغال ها و ساير مواد جامد كه بتوانند از توري جلوي خرد كن عبور نمايند، به وسيله خرد كن ها تكه تكه مي شوند. قطعات چوب نايلون كه قبل از خرد كن روي سطح آب قرار مي گيرند بايستي بوسيله اپراتور جمع آوري شده و در داخل مخزني در كنار كانال ريخته شود. هراز گاهي خرد كن را متوقف مي كنند و آشغال ها را از ميان دنده هاي آن جدا مي نمايند. خردكن شامل يك محور گردنده با تيغه هايي جهت عبور فاضلاب از ميان آن مي باشد. انواع ديگر خردكن ها شامل يك محفظه ثابت مشبك با برنده هاي متحرك كه روي شافت نصب شده اند مي باشد. تيغه هاي برنده در روي رديف هايي روي محفظه قرار گرفته اند كه دندانه ها از ميان تيغه ها (( شانه ها )) با لقي كمي عبور مي كنند. فاضلاب از روي محور عمودي به طرف تيغه ها و دنده ها هدايت مي شود و به سمت پايين جريان مي يابد. از ديگر وسايلي كه جهت خرد كردن مواد جامد استفاده مي شود آسياب ها (Barminutors) مي باشد. اين وسيله از يك آشغالگير يا ميله هاي U شكل تشكيل شده كه يك گردنده با دندانه هايي روي آن به سمت بالا و پايين حركت مي كند.

بهره برداري انواع خردكن ها مثل يكديگر است و عوامل اصلي در بهره برداري از آنها عبارتند از: مقدار آشغال موجود در فاضلاب و افت فشار از ميان ميله هاي آشغالگير است.

در اكثر تصفيه خانه ها كانالي جهت مواقع اضطراري در نظر گرفته مي شود تا زماني كه جريان زيادي وارد سيستم مي شود و يا هنگام توقف خرد كن و يا آشغالگير جهت تعميرات، مشكلي ايجاد نشود. آشغال هاي جمع آوري شده مي تواند پس از راه اندازي مجدداً به جريان فاضلاب ريخته شود.

2-1-4- دانه گيري (Grit Removal)

دانه (در اينجا دانه به شن، پوسته تخم مرغ و زباله اطلاق مي شود) مواد معدني سنگيني هستند كه غير قابل تجزيه زيستي (بيولوژيك) مي باشند.اين مواد موجب سايش در پمپ ها مي شود. تركيبي از دانه ها، مو، روغن ها و ساير مواد چسبنده توده اي به هم چسبيده را در لوله ها و هاضم ها به وجود مي آورد. اين توده ها با روش هاي معمولي از لوله هاي واحدهاي مختلف جدا نمي شوند بنابراين لازم است هرچه سريعتر اين دانه ها قبل از رسيدن به واحدهاي بعدي تصفيه خانه حذف شوند.

از ساده ترين روش هاي جدا كردن دانه ها كاهش سرعت جريان فاضلاب در كانال و يا حوضچه، به كمتر از 7/0 تا 4/1 ft/sec (m/sec 4/0 – 2/0) است. هدف از اين بخش، ته نشيني مواد جامد سنگين و شناوري مواد سبك تر و جلوگيري از عبور آنها به مراحل بعدي تصفيه است.

سرعت به چندين روش كنترل مي شود. در بعضي جاها چندين كانال، وجود دارد كه برحسب مقدار جريان و براي رسيدن به سرعت جريان مناسب، تعدادي از آنها را در سرويس قرار مي دهند. روش ديگر استفاده از سرريز تناسبي در خروجي و به منظور تنظيم اتوماتيك سرعت جريان است. اين سرريز زماني كه جريان در كانال دانه گير زياد مي باشد استفاده مي شود. زيرا با افزايش جريان، به دليل كاهش سطح مقطع عبور جريان از سرريز، عمق در سرريز و كانال افزايش و سرعت جريان كاهش مي يابد. سرعت جريان با شكل كانال هاي دانه گير نيز كنترل مي شود. اپراتور مي تواند با قرار دادن آجر سفال و يا تغيير سطح مقطع، سرعت جريان در كانال را كنترل نمايد.

در مناطقي كه سرعت جريان صفر (Dead spots) مي شود، مواد آلي ته نشين مي گردد و ايجاد شرايط پوترسيبل (putrescible) مي كند. با نصب موانعي در يك قسمت مي توان از اين مشكل جلوگيري كرد. روش هاي دفع دانه با استفاده از بيل تا انواع جمع كننده و انتقال دهنده آنها تعميم داده مي شود. اگر دانه زياد در كانال دانه گير جمع شود، در سرعت جريان فاضلاب اشكال ايجاد كرده ممكن است باعث برگشت فاضلاب و سرريز آن از كانال شود. از آنجايي كه هميشه مقداري مواد آلي به همراه دانه ها ته نشين مي شوند، دفع آنها بايستي مشابه دفع مواد جمع آوري شده از آشغالگير باشد. دفن از بهترين روش هاي دفع است.

انواع مختلف دستگاههاي جمع كننده دانه وجود دارد كه معمول ترين آن، پاروهاي متصل به زنجيري است كه به آرامي حركت كرده و مواد را از كف و روي جريان فاضلاب به سمت مكانيزم انتقال دانه حركت مي دهد. مكانيزم انتقال دانه شامل يك مارپيچ است كه دانه ها را به يك تسمه نقاله و در نهايت به مخزن جمع آوري دانه منتقل مي كند.

نوع ديگر دانه گيري، حوضچه هاي دانه گيري به همراه هوادهي است. اين سيستم در واقع مخزني است كه كف آن به سمت كانال يا مخزني براي جمع آوري دانه، شيب دار و هوا از طريق ديفيوزرهايي (Diffusers) كه در طول ديواره و بالاي كف اين كانال واقع شده به جريان تزريق مي شود. مخلوط هوا و آب، وزن مخصوص (specific Gravity) كمتري از آب داشته و مواد سنگين تر راحت تر ته نشين مي شوند.

جريان گردشي آب در داخل مخزن موجب هدايت مواد سنگين بداخل كانال انتهايي مي شود. دانه از مخزن جمع آوري دانه (Hopper) به وسيله پمپ يا نوعي از سيستم هاي انتقال همچون (air lift)، حركت داده مي شود. جهت تازه نگه داشتن فاضلاب (Freshen) در فرايند تصفيه لجن فعال، از حوضچه هاي دانه گير هوادهي شده استفاده مي كنند. فاضلاب مانده به سختي به وسيله مكيروارگانيسم هاي هوازي تصفيه شده و به تبع آن مواد جامد نيز مشكل ته نشين مي شوند. حوضچه هاهي دانه گير مجهز به سيستم هوا دهي، معمولاً داراي زمان ماندي حدود 3 تا 5 دقيقه هستند كه در مواقع حدكثر جريان، زمان ماند به 3 دقيقه نيز مي رسد. معمولاً كانالهاي دانه گير به همراه يك كانال (Bypass) براي مواقع اضطراري هستند. روش ديگر جدا كردن شن از مواد آلي استفاده از جدا كننده هاي گردنده است. دانه هاي شن از حوضچه جمع كننده ي دانه گير به همراه مقدار زيادي آب مثل دوغاب به محفظه گردنده پمپ مي شود. سرعت دوغاب وارد شده موجب گردش آن به دور محيط داخل محفظه مي شود اين عمل را گردش گردابي اوليه (primary vortex) مي گويند. ذرات شن سنگين تر از فاضلاب بوده و به سمت بيرون محفظه هدايت مي شود. شن ها با حركت مارپيچي به سمت پايين محفظه حركت مي كنند و از طريق روزنه اي (orifice) به سمت خارج هدايت مي شوند. مواد با قيمانده ي سبكتر و آب به سمت بالا حركت كرده (گردش ثانويه) (secondary vortex) و از محفظه سرريز مي كند. گردش اوليه موجب جدايش دانه هاي شن به سمت جداره محفظه و حركت به سمت پايين مي شود و گردش ثانويه موجب حركت مواد سبك تر و آب به سمت بالا و خروج آنها مي شود.

با استفاده از يك انتقال دهنده مارپيچي، شن ها از انتهاي محفظه گردنده به مخزن ذخيره منتقل مي شوند. دفع نهايي شن يا به وسيله دفن و يا سوزاندن آن صورت مي گيرد.

2-1-5- هوادهي مقدماتي

در فرايند تصفيه فاضلاب، هوادهي مقدماتي به منظور كمك به حذف شن، تازگي فاضلاب، حذف گازها، افزودن اكسيژن، امكان شناوري روغن و چربي و كمك به انتقال صورت مي گيرد. در عمل تصفيه، تازگي فاضلاب كارايي تصفيه را در مراحل بعدي افزايش مي دهد. بخش هوادهي مقدماتي قبل از ته نشيني اوليه قرار دارد (2-11) هوادهي در كانالي با مخزن مجزا، به مدت حدود45 دقيقه انجام مي شود. هوادهي به روش هوادهي سطحي و هوادهي عمقي با استفاده از ديفيوزرها انجام مي شود. هواي مورد نياز سيستم ديفيوزري معمولاً حدود 5/0 تا 1 فوت مكعب در هر گالن فاضلاب (75/3 تا 5/7 متر مكعب در متر مكعب فاضلاب) مي باشد.

2-1-6- اندازه گيري جريان

اگرچه اندازه گيري جريان فاضلاب به تنهايي منجر به حذف آلودگي نمي گردد ولي كمك مهمي به تصفيه فاضلاب مي كند. براي عملكرد بسياري از راكتورهاي تصفيه خانه فاضلاب، شناخت ميزان بار هيدروليكي لازم است.افزودني هاي شيميايي، حجم هوا، ميزان واگرداني و بسياري از پارامترهاي ديگر بهره برداي بستگي به ميزان دبي هيدروليكي دارد. به علاوه، ثبت دبي در تعيين گرايش ها به منظور ارزيابي مقادير نفوذ يا دبي ورودي و براي تخمين نيازهاي ظرفيت آتي لازم است.

معمول ترين دستگاههاي اندازه گيري جريان در تصفيه خانه هاي فاضلاب، پارشال فلوم (parshal flume) فلوم هاي (palmer – Bowlus)، سرريز (weir) مي باشد. اين دستگاهها (در واقع ونتوري مترهاي كانال هاي سرباز) داراي رابطه دبي – ارتفاع ثبت شده بوده كه به وسيله آن، دبي با اندازه گيري ارتفاع سطح آب در نقطه داده شده تعيين مي شود.

2-2- تصفيه اوليه

2-2-1- زلال ساز اوليه

در بخش قبل در مورد ته نشيني مواد سنگين معدني و شن در اثر سرعت كم در حدود يك فوت در ثانيه صحبت كرديم. مرحله بعد در فرايند تصفيه به ته نشيني اوليه يا تصفيه اوليه موسوم است.

فاضلاب خام يا تصفيه نشده حاوي موادي است كه در هنگام كم شدن سرعت فاضلاب به راحتي ته نشين يا در سطح آب شناور مي شوند. لوله هاي فاضلاب طوري طراحي شده اند كه فاضلاب خام به سادگي جريان يابد تا از نشست جامدات در سيستم جمع آوري جلوگيري شود. كانال هاي دانه گير طوري طراحي شده اند كه فاضلاب با سرعتي كمتر از سيستم جمع آوري حركت كند. به طوري كه دانه هاي سنگين و معدني به انتهاي آن برسند و در جايي كه مي توانند زدوده شوند ته نشين گردند. تانك هاي ته نشيني سرعت فاضلاب را به مراتب به پايين تر از سرعت در لوله هاي جمع آوري كاهش مي دهند.

در غالب تأسيسات تصفيه فاضلاب، واحد تصفيه اي كه بلافاصله بعد از كانال دانه گيري قرار دارد، واحد ته نشيني و شناور سازي است.اين واحد را مي توان يك تانك ته نشيني، تانك راسب و يا زلال ساز ناميد. متداولترين نام براي آن زلال ساز مقدماتي است، از آن جهت كه كمك به زلال سازي يا پاك سازي فاضلاب مي كند. يك واحد نمونه مي تواند زلال سازهايی در دو نقطه متفاوت داشته باشد. اولين واحدي كه بلافاصله بعد از خرد كننده و ياكانال دانه گير است (اگرچه برخي تصفيه خانه ها فاقد اين ها هستند)، بنام زلال ساز مقدماتي ناميده مي شود. بخش ديگري كه انواع ديگري از واحدهاي تصفيه را به دنبال دارد زلال ساز ثانويه يازلال ساز نهايي ناميده مي شود.

هر دو نوع زلال ساز دقيقاً شبيه هم عمل مي كنند. دليل براي داشتن زلال ساز ثانويه آنست كه انواع ديگر تصفيه ها بعد از زلال ساز اوليه جامدات بيشتري را به شكل قابل رسوب تبديل مي كنند و آنها مي بايستي از فاضلاب تصفيه شده زدوده شوند. به دليل نياز به حذف اين جامدات اضافي، زلال ساز ثانويه به عنوان بخشي از اين فرايند محسوب مي شود. اختلاف اصلي بين زلال سازهاي مقدماتي و ثانويه در چگالي لجن مورد نظر است. لجن هاي مقدماتي معمولاً سنگين تر از لجن هاي ثانويه هستند. پساب خروجي از زلال ساز ثانويه معمولاً روشن تر از پساب خروجي اوليه است.

جامداتي كه در ته زلال ساز رسوب مي كنند معمولاً در زلال سازهاي مستطيلي به انتها منتقل و زلال سازهاي دايره اي به سمت مركز جاروب مي شوند تا به مخزن لجن برسند. از مخزن لجن، جامدات جهت سيستم عمل آوري لجن و يا دفع آن تلمبه مي شوند. سيستم ها از محلي به محل ديگر تغيير مي كنند كه شامل هضم لجن، فيلتراسيون خلاء، سوزاندن، دفع سطحي، لاگون و دفن آنها مي باشد.

دفع جامدات شناور از سيستمي به سيستم ديگر تفاوت مي كند. جامدات شناور ممكن است با مواد زدوده شده از آشغالگير (Bar screen) شبكه اي دفن، سوزانده و يا بداخل ((هاضم)) تلمبه شوند. اگرچه تلمبه كردن جامدات شناور به داخل هاضم بعنوان عمل خوبي پذيرفته نمي شود (بدليل آنكه شناور شدن ممكن است مشكلاتي را در هاضم به وجود آورد.) معذالك غالباً اين كار را مي كنند.

منظور از يك تانك ته نشيني يا زلال ساز، حذف جامدات قابل ته نشيني است، عاملي كه غالباً باعث تأثير دركارايي زلال ساز مي گردد جريان ورودي به تصفيه خانه است. هر دو عامل بار سطحي و زمان ماند مستقيماً به جريان مربوطند. در غالب تصفيه خانه ها، بار سطحي و زمان ماند در طول روز به طور گسترده با توجه به تغييرات جريان ورودي به تصفيه خانه، به تبع فعاليت شهري و صنايع متغيير است. علي رغم اين تغييرات زياد، غالب زلال سازها، زدايش معقولي را از BOD جامدات معلق انجام مي دهند. در راه بري زلال سازها آنچه اهميت دارد حذف ذرات جامد ته نشين شده، قبل از آنكه به مرحله گنديدگي و گازي برسند و همچنين زدوده شدن ذرات شناور در سطح (روغن و چربي) به طور پيوسته قبل از رسيدن به مرحله تصفيه ثانويه و فرايندهاي ضدعفوني است. علاوه بر موارد فوق دانستن آناليز آزمايشگاهي موارد زير نيز براي راهبري مناسب لازم و ضروري است:

1) جريان برحسب ميليون گالن در روز: MGD

2) زمان اقامت، ساعت: hr

3) بار سطحي، گالن در روز/ فوت مربع: GPD / sq. ft

4) جريان سرريز، گالن در روز/ فوت مربع

5) جامدات، پوند/فوت مربع در روز (زلال ساز ثانويه)

6) بيلان جامدات خروجي، پوند/ روز = پوند/روز (ورودي)

لجن ذخيره شده در كف حوضچه مي بايستي به تواتر تخليه شود. اين عمل توسط پاك كردن مكانيكي دستگاه و تلمبه ها صورت مي گيرد. چنانچه لجن در فواصل منظم پاك نشود، شرايط سپتيك ممكن است به سرعت در زلال سازهاي مقدماتي پيشرفت كند فاصله زماني مناسب بستگي به شرايط زيادي دارد و ممكن است از نيم ساعت تا هشت ساعت تغيير كند و حتي تا 24 ساعت در چند نمونه برسد. گنديدگي لجن را مي توان هنگامي كه گاز شوندگي لجن باعث شناور شدن توده هاي لجن در سطح آب مي شود، تشخيص داد. لجن گنديده(سپتيك) عموماً به صورت بودار و اسيدي است و PH كمي دارد. هر چقدر لجن ضخيم تر باشد، مي بايستي از مخزن زلال ساز با حداقل آب تلمبه گردد. مقدار جامدات لجن درآب بر حجم تلمبه شده و كارايي هاضم اثر ميگذارد. يك لجن خوب و غليظ اوليه شامل 4 تا 8 درصد جامدات خشك است.شرايطي كه ممكن است بر غلظت لجن تأثير گذارند عبارتند از: جرم ويژه، ابعاد، شكل ذرات، دماي فاضلاب و بهم خوردگي و آشفتگي درون حوضچه. جهت جلوگيري از كشيده شدن بيش از حد آب به همراه لجن، پمپاژ لجن مي بايستي آهسته صورت گيرد.

نمونه برداري از ورودي به زلال ساز و خروجي از آن، اطلاعات مربوط به كارايي زلال سازها را به دست مي دهد. ميزان جامدات، BOD، باكتري، PH و حدود دما احتمالاً در سرتاسر روز، هفته و سال تغيير مي كند، كه مي بايستي اين تغييرات را جهت برآورد كارايي زلال ساز مشخص كرد. حدود معمولي پارامترهاي كنترلي براي زلال ساز اوليه در جدول زير آمده است.

در ذيل ليستي از درصدهاي نمونه براي كارايي زلال ساز موجود است.

شاخص كيفيت آب كارايي حذف مورد نظر

جامدات قابل ته نشيني 90% تا 99%

جامدات معلق 40% تا 60%

كل جامدات 10% تا15%

اكسيژن خواهي بيوشيميايي 20% تا 50%

باكتري 25% تا 75%

فاكتورهاي بسياري وجود دارند كه بر مشخصات ته نشيني در يك زلال ساز تأثير مي گذارند. چند نمونه از معمول ترين آنها، عبارتند از: دما، گردش كوتاه، زمان اقامت، سرعت عبور از سرريز، نرخ بار سطحي و بار جامدات.
2-2-2- فرآيندهاي شناور سازي (فلوتاسيون)

فاضلاب معمولاً شامل مقداري مواد جامد معلق است كه نه ته نشين و نه در سطح شناور مي شوند و بالنتيجه در داخل مايع هنگام عبور از زلال ساز باقي مي مانند. جامدات محلول، البته از ميان زلال سازها، به دليل اينكه اين واحدها تأثيري در آن ندارند براحتي عبور مي كنند. كلوئيدها و امولسيون ها دو صورت از جامدات هستند كه به سختي زدوده مي شوند.

كلوئيدها جامدات خيلي كوچك و ريز و خرده شده هستند (ذراتي كه انحلال نمي يابند) كه به طور پخش شده در مايع و به دليل ابعاد كوچكشان و بار الكتريكيشان باقي مي مانند. كلوئيدها معمولاً در ابعاد كمتر از 200 ميلي ميكرون هستند و غالباً به راحتي ته نشين نمي شوند.

يك امولسيون مخلوطي مايع از دو يا چند ماده ي مايع متشكل است كه به طور نرمال در يكديگر حل نمي شوند. غالباً شامل قطرات ريزي از يك يا چند ماده است. قطرات ريز غالباً شامل چربي، گريس، روغن ومواد رزيني مي باشد.اين مواد همچنين مقدار زيادي اكسيژن تقاضا مي كنند.

يك روش براي حذف امولسيون و كلوئيدها توسط فرايند شناورسازي صورت مي گيرد كه در آن تلمبه كردن هوا به داخل مخلوط باعث مي شود، مواد معلق در سطح شناور شوند، كه سپس مي توان توسط جمع كننده ي سطحي آنها را جمع آوري كرد.

ذرات مي توانند توسط هوا يا منعقد كننده هاي شيميايي، به صورت فلوك درآيند و يا توسط حباب هاي ريز هوا، به سطح مايع رانده شوند.

غالب حباب هاي هوا در سطح مايع رها مي شوند. ذرات به شكل كف يا scum توسط جمع كننده هاي سطح حذف مي گردند.

دو فرآيند شناورسازي غالباً در كارهاي امروزه وجود دارد:

1- شناورسازي خلأ

فاضلاب براي مدت كوتاهي در يك تانك كه در آن با هواي محلول اشباع مي شود هوادهي مي گردد. منبع هوا سپس قطع شده و حباب هاي بزرگ هوا به سطح آمده و وارد اتمسفر مي شوند. فاضلاب سپس به داخل محفظه خلأ جريان مي يابد كه در آن هواي محلول به شكل حبابهاي هوا بيرون كشيده مي شوند. حباب ها، سپس باعث شناوري جامدات به سمت بالا مي شوند.
2- شناور سازي فشاري

در اين حالت هواي فشرده ي يك محفظه، بداخل فاضلاب رانده مي شود كه هوا در مايع مخلوط مي گردد، سپس فشار برداشته شده و فاضلاب به فشار اتمسفر بر مي گردد، به دليل تغيير در فشار، هواي حل شده به شكل حباب هاي كوچك هوا از محلول خارج مي شود.

حباب هاي هوا به سطح بالا آمده و به محض بالا آمدن جامدات را به سطح حمل مي كنند.

هر فرايند شناورسازي بر مبناي رهايش ذرات گازي در سوسپانسيون مايع تحت شرايطي است كه در آن حباب ها و جامدات، اقامت دارد تا مخلوط به سطح بالا آيد و توسط جمع آوري كننده هاي سطحي زدوده شود.

اصولاً در تصفيه ي فاضلاب، از شناور سازي براي جدا كردن مواد معلق و تغليظ لجن هاي زيست شناختي استفاده مي شود. مزيت اصلي شناورسازي بر ته نشيني اين است كه با اين روش، ذراتي را كه بسيار كوچك و يا سبك هستند و به آرامي ته نشين مي شوند، مي توان به طور كامل تر و در زمان كوتاه تر خذف كرد.

تصفيه ثانويه و پيشرفته فاضلاب

3-1-تصفيه ي ثانويه

3-1-1- مقدمه

پساب خروجي از تصفيه اوليه هنوز حاوي 40 تا 50 در صد جامدات معلق و تقريباً تمام مواد آلي و مواد غير آلي محلول اوليه است. براي رسيدن به استانداردهاي تخليه پساب، جزء مواد آلي معلق و مواد محلول بايستي به مقدار قابل توجهي كاهش داده شود. اين حذف مواد آلي موسوم به تصفيه ثانويه ممكن است متشكل از فرايندهاي فيزيكي _ شيميايي يا بيولوژيكي باشد. مجموعه عمليات فيزيكي – شيميايي همچون كواگولاسيون، صفحه هاي با منفذ ريز، فيلتر كردن، اكسيداسيون شيميايي، جذب سطحي كربني وديگر فرايندها را مي توان براي حذف جامدات و كاهش BOD به ميزان قابل قبول به كار برد. در حال حاضر، اين عمليات هزينه سرمايه گذاري اوليه و بهره برداري بالايي داشته و در نتيجه متداول نيست. فرايندهاي بيولوژيكي عملاً در همه سيستم هاي تصفيه فاضلابي كه تصفيه ثانويه دارند استفاده مي شود.

در تصفيه بيولوژيكي، ميكروارگانيسم ها از مواد آلي فاضلاب بعنوان منبع غذا استفاده كرده و آنها را به سلولهاي بيولوژيكي يا بيومس تبديل مي كنند. به دليل اينكه فاضلاب، محتوي مواد آلي گوناگوني است، براي تصفيه كامل، ارگانيسم هاي گوناگوني يا كشت ميكروبي مختلطي لازم است. هر نوع ارگانيسم در كشت ميكروبي مختلط، براي متابوليسم از مناسبترين غذاي خود استفاده مي کند. بيومس تازه به وجود آمده بايستي از فاضلاب حذف شود تا فرايند تصفيه كامل شود. طرح سيستم بيولوژيكي نياز به فهم اصول بيولوژيكي، سنتيك متابوليسم، اصول موازنه جرمي و عمليات فيزيكي لازم براي كنترل محيط راكتور دارد.

در تصفيه ي بيولوژيكي فاضلاب ممكن است چند نوع راكتور استفاده شود. اگرچه راكتورهاي منقطع (batch) در بعضي از كاربردها استفاده دارند ولي آنهايي كه اينجا در نظر گرفته مي شوند از نوع جريان پيوسته (continuous) مي باشند. راكتورها ممكن است محيط كشت معلق يا محيط كشت چسبيده داشته باشند. در محيط كشت معلق، ميكروارگانيسم ها در فاضلاب به شكل تك سلولي يا گروهي، به صورت لخته موجودند. اينها بدين طريق از فاضلاب محتوي غذا و ديگر عناصر لازم د اطرافشان تغذيه مي كنند. محيط كشت چسبيده متشكل از جرم ارگانيسم هايي است كه به سطوح خنثي چسبيده اند و فاضلاب از روي لايه ميكروبي عبور مي كند.

راكتورهاي محيط كشت معلق ممكن است از سه نوع باشند:

1) اختلاط كامل بدون برگشت لجن

2) اختلاط كامل با برگشت لجن

3) جريان پيوسته با برگشت لجن، كه از نوع فرايندهاي متداول اين راكتورها مي توان به انوع فرايندهاي لجن فعال، بركه ها و لاگونها اشاره كرد.

از انواع فرايندهاي رشد چسبيده نيز مي توان صافي هاي چكنده و تماس دهنده هاي بيولوژيكي دوار (RBC) را نام برد.

3-1-2- صافي چكنده
يكي از قديمترين و قابل اعتماد ترين فرايندهاي تصفيه زيستي، صافي چكنده مي باشد. بيشتر اين تأسيسات قادرند 70 تا 80% BOD موجود در فاضلاب ورودي را حذف نمايند.

بيشتر اين صافي ها سيلندري شكل با قطر زياد و عمق كم مي باشند. داخل اين ساختمان سيلندري شكل با سنگ پر مي شود و يك پخش كننده متحرك دوار در بالاي اين توده ي سنگي، فاضلاب ورودي را روي آن پخش مي کند. اين صافي ها در انواع مختلف ساخته شده اند. وقتي كه از بستر طبيعي (سنگ ها) استفاده مي شود، صافي معمولاً سيلندري شكل است ولي وقتي كه بستر از مواد مصنوعي ساخته شده است (پلاستيك ها) صافي مي تواند سيلندري يا مستطيل شكل باشد. و با عمق بيشتري نيز ساخته شود. معمولاً صافي هايي كه داراي بستر عميق هستند، صافي برجي و يا برج هاي صافي زيستي ناميده مي شوند. صافي هاي مستطيلي با مقطع مربع به يك پاشنده ثابت براي پخش فاضلاب مجهز شده اند.

اختصاصات آب - پنجشنبه سوم شهریور 1390
تعريف غشاء - پنجشنبه سوم شهریور 1390
تصفيه آب در پالايشگاه گاز - پنجشنبه سوم شهریور 1390
اصطلاحات آب و فاضلاب و محیط زیست - پنجشنبه سوم شهریور 1390
آﻳﻴﻦ ﻧﺎﻣﻪ اﻳﻤﻨﻲ ﻣﺨﺎزن آب و اﺳﺘﺨﺮﻫﺎ - پنجشنبه سوم شهریور 1390
پروسه تولید آب معدنی - سه شنبه یکم شهریور 1390
مدیریت منابع آب زیر زمینی با بهره گیری از فن آوری انرژی اتمی - سه شنبه یکم شهریور 1390
نرخ گذاری آب - سه شنبه یکم شهریور 1390
نگرانی جهانی از خصوصی سازی آب - سه شنبه یکم شهریور 1390
دستیابی به آب سالم یک نیاز اساسی بشر و در نهایت یک حق انسانی است - سه شنبه یکم شهریور 1390
فرصت‌ها و تهدیدهای تجارت جهانی آب - سه شنبه یکم شهریور 1390
اقتصاد و امنیت آب - سه شنبه یکم شهریور 1390
آب در آسیای مرکزی - سه شنبه یکم شهریور 1390
تهیه آب شیرین با بهره گیری از حرارت تلف شده نیروگاه ها و آب شور - سه شنبه یکم شهریور 1390
یونسکو پیش‌ بینی‌ کرد؛ ایران‌ ۲۰۲۵، کشور کم‌ آب‌ - سه شنبه یکم شهریور 1390
بحران آب در جهان و عواقب ناشی از آن - سه شنبه یکم شهریور 1390
نگاهی به وضع موجود آب در جهان - سه شنبه یکم شهریور 1390
یک قطره تا بحران آب - سه شنبه یکم شهریور 1390
جایگاه اقتصاد آب - سه شنبه یکم شهریور 1390
ضرورت تغییر در قوانین و مقررات آب - سه شنبه یکم شهریور 1390
روش های مقابله با بحران آب - سه شنبه یکم شهریور 1390
آلودگى آب و خطرات ناشی از آن - سه شنبه یکم شهریور 1390
بیماری‌ هائی که از طریق آب استخر منتشر می‌شوند - سه شنبه یکم شهریور 1390
آلودگی آب هادر ایران - سه شنبه یکم شهریور 1390
خالص کردن آب - پالايش آب به مقدار زياد - سه شنبه یکم شهریور 1390
خالص کردن آب - پالايش آب به مقادير کم - سه شنبه یکم شهریور 1390
آب‌هاى زيرزمينى - سه شنبه یکم شهریور 1390
آب‌هاى سطحى - سه شنبه یکم شهریور 1390
مراقبت از کيفيت آب آشاميدنى - سه شنبه یکم شهریور 1390
اقدامات بهداشتى استخرهاى شنا - سه شنبه یکم شهریور 1390
بررسی روشهاي مختلف کاهش حجم پساب صنایع نساجی - سه شنبه یکم شهریور 1390
باكتري‌ها، رمز توسعه سامانه‌ هاي پالايش فاضلاب - سه شنبه یکم شهریور 1390
گازهای موجود در چاه - دوشنبه سی و یکم مرداد 1390
ERP در صنعت آب،مطالعه موردی: شرکت آب و فاضلاب استرالیا - دوشنبه سی و یکم مرداد 1390
معرفی سامانه جدید اختراعی ارشک (ARASHK) در مطالعات کاربردی منابع آب زیرزمینی - دوشنبه سی و یکم مرداد 1390
برنامه چهارم توسعه، برنامه پنجم، پروژه‌های آب و فاضلاب و کشاورزی - دوشنبه سی و یکم مرداد 1390
گزیده ای از قوانین آب در برنامه چهارم توسعه مرتبط با صنعت آب - دوشنبه سی و یکم مرداد 1390
دستگاه اندازه گیری خوردگی برای اولین بار در ایران با عملکرد جدید مطابق با علم روز دنیا - دوشنبه سی و یکم مرداد 1390
بررسی روشهای تصفیه آب و فاضلاب در کشورهای توسعه یافته - شنبه بیست و نهم مرداد 1390
تاثیر آب و سيستم آبرساني در مرغ داری ها - چهارشنبه بیست و ششم مرداد 1390
روش اندازه‏ گيري مقدار آمونياك درپاك كننده‏ ها - چهارشنبه بیست و ششم مرداد 1390
روشهاي اجراي شبكه فاضلاب - سه شنبه بیست و پنجم مرداد 1390
بررسی چند پدیده در تصفیه فاضلاب - دوشنبه بیست و چهارم مرداد 1390
پیشینه آسیابها وتونلها - یکشنبه بیست و سوم مرداد 1390
فليم فتومتري - پنجشنبه بیستم مرداد 1390
بهينه سازي مصرف آب - چهارشنبه نوزدهم مرداد 1390
روشهاي حذف عوامل ناخواسته از آب - چهارشنبه نوزدهم مرداد 1390
تثبيت لجن فاضلاب شهري با استفاده از آهك - چهارشنبه نوزدهم مرداد 1390
انواع شیر آلات درسیستم آبرسانی و فاضلاب - چهارشنبه نوزدهم مرداد 1390
انواع اتصالات لوله درسیستم آبرسانی و فاضلاب - چهارشنبه نوزدهم مرداد 1390

مرجع تخصصی آب و فاضلاب