مرجع تخصصی آب و فاضلاب

بررسي روش­هاي مختلف تصفيه فاضلاب

روش­هاي كه مي‌تواند جهت تصفيه فاضلاب مد نظر قرار گيرد شامل موارد ذيل مي‌باشد:

 

الف – بركه­هاي تثبيت (WSP)

ب- لجن فعال هوادهي گسترده همراه با رشد چسبيده بصورت نرخ بالا(Highrate : Extended Aeration)

ج- راكتورهاي تخليه تناوبي (Intermittent Cycle Extended Aeration)

د – سيستم لجن فعال همراه با رشد چسبيده (IFAS)

و- لاگون‌هاي هوادهي (Arated Lagoon )

هـ- سيستم لجن فعال متعاقب فيلتر چکنده (Trickliy filter- Actived Sludge )
  استخرهاي تثبيت فاضلاب

استخرهاي تثبيت فاضلاب در ساده ترين شكل خود حوضچه هاي عريض و كم عمقي هستند كه در آن فاضلاب خام به روش­هاي كاملاً طبيعي و در اثر واكنش جلبك­ها و باكتري­ها تصفيه مي گردد. هزينه‌هاي ساختماني، ميزان سرمايه­گذاري اوليه و تعميرات مورد نياز آنها پايين و بهره برداري و نگهداري از آنها بسيار آسان و كم هزينه است. در ضمن در اين روش كاهش كليفرم­هاي مدفوعي نسبت به ساير روش­هاي تصفيه فاضلاب بيشتر مي‌باشد.

استخرهاي تثبيت فاضلاب بدون شك در مناطق گرمسيري و جايي كه زمين كافي در اختيار باشد يكي از مؤثرترين روش­هاي تصفيه فاضلاب است.

بايستي متذكر شد كه استفاده از اين استخرها منحصر به مناطق گرمسير نمي‌باشد و در اكثر شرايط آب و هوايي حتي مناطق سردسيري مانند آلاسكا راندمان مناسبي داشته است. در تصفيه فاضلاب­هاي صنعتي نيز استخرهاي تثبيت فاضلاب كارآرايي چشمگيري از خود نشان داده است. در كشورهاي صنعتي نيز عليرغم وجود تكنولوژي مدرن و پيشرفته امروزي سهم عمده‌اي به استخرهاي تثبيت فاضلاب واگذار گرديده است. به طور مثال يك سوم از كل تصفيه­خانه­هاي فاضلاب شهري در آمريكا از نوع استخرهاي تثبيت مي­باشند. به طور كلي بر اساس ماهيت واكنش­هاي بيولوژيكي درون آنها به سه دسته اساسي زير تقسيم بندي مي­شوند:

1-      استخرهاي هوازي

2-     استخرهاي بي­هوازي

3-     استخرهاي هوازي و بي­هوازي (اختياري)

 
استخرهاي هوازي 

يك استخر هوازي شامل باكتري­ها و جلبك­هاي در حال تعليق بوده كه در عمق آن نيز شرايط هوازي غالب باشد. در اين بركه ها اكثر اكسيژن مورد نياز ميكروارگانيسم ها توسط عمل فتوسنتز جلبك­ها و مقداري هم توسط عمل هوادهي طبيعي كه در استخر صورت مي­گيرد تأمين مي شود. صرف­نظر از وجود جلبك­ها در محيط بيولوژيكي موجود، استخرهاي تثبيت هوازي شبيه يك سيستم لجن فعال    مي­باشد اكسيژن  توليد شده از جلبك­ها در طول عمل فتوسنتز توسط باكتري­ها هنگام تجزيه هوازي مواد آلي مصرف مي گردد و در عوض مواد غذايي غير آلي ( نظير فسفر و ازت )  و دي اكسيد كربن كه در اثر اين تجزيه آزاد مي شوند توسط جلبك­ها مصرف مي گردند.

ميكروارگانيسم­هاي ديگري نظير روتيفرها و پروتوزوئرها نيز در اين استخرها وجود دارند كه وظيفه آنها بيشتر جلادهي پساب مي باشد.

 
استخرهاي بي­هوازي

اين استخرها در مواقعي مورد استفاده قرار مي‌گيرند كه بار آلي فاضلاب بسيار بالا بوده و مواد جامد فرار فراواني نيز در آن وجود داشته و فاضلاب كاملاً عاري از اكسيژن محلول باشد. در اين استخرها شرايط بيهوازي در سراسر عمق به جز لايه رويي حاكم است.

در اينجا اكسيژن آزاد مولكولي وجود ندارد و باكتري­هاي بي­هوازي اكسيژن مورد نياز خود را از تجزيه مواد آلي و غير آلي فاضلاب به دست مي آورند، بدين صورت كه مواد آلي را به CO2,CH4 و ساير محصولات گازي شكل، اسيدهاي آلي و بافت­هاي سلولي تبديل مي‌كنند.

مواد جامد در كف بركه، محلي كه اين مواد به صورت بي­هوازي هضم مي­گردند ته­نشين مي شود، فاضلابي كه مواد جامد آن ته­نشين شده است، جهت تصفيه كامل­تر به استخر اختياري                        ( Facultative Ponds)  هدايت مي گردد.

تصفيه رضايت­بخش در بركه هاي بي­هوازي بستگي به رفتار متقابل باكتري­هاي مولد اسيد و  باكتري­هاي مولد گاز دارد. بنابراين لازم است كه درجه حرارت بركه بيشتر از 15 درجه سانتي­گراد و pH آن بيش از 6 باشد. تحت چنين شرايطي است كه توليد و تجمع لجن به حداقل خود خواهد رسيد. تخليه لجن هنگامي خواهد بود يك دوم ظرفيت (حجم مفيد) استخر از لجن پر شده باشد. اين استخرها در قديم به علت بوي شديد طرفدار چنداني نداشته‌اند ولي در حال حاضر رابطه بين توليد بو و بار آلي با دلايل كافي و روشن به خوبي درك شده و بنابراين رفع اين مشكل معمولاً با يك طراحي صحيح  امكان­پذير مي باشد.
استخرهاي هوازي و بي­هوازي (اختياري)

در اين استخرها تثبيت آلوده كننده ها به وسيله مجموعه‌اي از باكتري­هاي هوازي، بي‌هوازي و اختياري صورت مي گيرد. يك استخر تثبيت اختياري از 3 ناحيه تشكيل شده است.
I – ناحيه هوازي :

اين ناحيه در سطح استخر قرار دارد و باكتري­هاي هوازي و جلبك­ها داراي يك رابطه‌ي همزيستي مي باشند مقدار اكسيژن مورد نياز براي حفظ شرايط هوازي طبقات فوقاني از طريق تماس سطح فاضلاب با هواي آزاد كسب مي‌گردد ولي بخش اعظم اكسيژن مورد نياز توسط فعاليت فتوسنتز جلبك­ها تأمين مي شود. اين جلبك­ها به طور طبيعي در استخرها و مكاني كه مقادير قابل ملاحظه اي از مواد غذايي حاصل از تابش نور خورشيد وجود دارند رشد مي‌كنند. رنگ سبز استخرها به علت وجود همين جلبك­هاست.

باكتري­هاي موجود دراستخر از اكسيژن توليد شده توسط جلبك­ها استفاده نموده و مواد آلي موجود در فاضلاب را اكسيده مي‌نمايند.

يكي از محصولات نهايي متابوليسم باكتري­ها گاز كربنيك است كه توسط جلبك­ها در واكنش فتوسنتز مورد استفاده قرار مي­گيرد زيرا نياز جلبك­ها به گاز كربنيك از مقداري كه از هوا تأمين مي شود بيشتر است. بنابراين يك هم­زيستي متقابل و مشترك[4] بين باكتري­ها و جلبك­ها در استخر وجود دارد از آنجايي كه واكنش فتوسنتز جلبك يك فعاليت وابسته به نور مي باشد در مقدار و غلظت اكسيژن محلول موجود در استخر در طول روز تغـييراتي حاصل مي­گردد.

مقدار pH آب استخر نيز در طول روز متناسب با عمل فتوسنتز افزايش و حتي ممكن است به 10 نيز برسد. علت اين افزايش آن است كه مقدار گاز كربنيكي كه توسط جلبـك­ها مـصرف مي شود از ميزان توليد آن توسط باكتري­ها بيشتر بوده و در نتيجه يون­هاي بي­كربنات موجود نه تنها جهت جبران كمبود گاز كربنيك بلكه براي تشكيل يون هيدروكسيل قليايي تجزيه مي شوند كه باعث افزايش pH   مي گردند.

 
I I- ناحيه بينابيني:

كه ناحيه هوازي ­- بي­هوازي بوده وتجزيه مواد آلي توسط باكتري هاي هوازي - بي­هوازي صورت مي پذيرد.

 
III – ناحيه بي­هوازي:

اين ناحيه در قسمت تحتاني استخر قرار دارد و مواد جامد ­(لجن) ته نشين شده توسط باكتري­هاي بي‌هوازي تجزيه مي‌شوند.

در تصفيه فاضلاب شهري از اين نوع استخرها بيشتر استفاده مي شود. عمق اين استخرها نبايد كمتر از 9/0 متر و بيشتر از 2 متر باشد تا جلبك­ها قادر به رشد و نمو باشند.

 
عوامل مؤثر در راندمان استخرهاي هوازي – بي­هوازي عبارتند از:
الف- اختلاط

باد و حرارت دو عامل بسيار مهمي هستند كه در كيفيت اختلاط موجود در يك استخر تأثير به سزايي دارند. عمل اختلاط يك سري تغييرات حياتي و ضروري در بركـه ايـجـاد مي‌كنند كه عبارتند از:

1- جلوگيري ازتشكيل ناحيه راكد و ساكن

2- اطمينان كافي از توزيع و پخش يكنواخت BOD5 جلبك و اكسيژن در راستاي عمودي استـخر.

تنها عمل اختلاط است كه قادر به جابجايي جلبك هاي غيرمتحرك و ساكن به ســطح استخر يعني محلي كه نور به طور مؤثر نفوذ مي نمايد مي باشد. چنانچه اختلاطي حاصل نگردد بيشتر محتويات استخر به طور دائم در تاريكي مي ماند.

عمل اختلاط همچنين باعث مي شود اكسيژن توليد شده از سطح به طبقات پايين تر منتقل گردد. بنابراين عمل اختلاط مناسب موجود آمادگي استخر براي دريافت بار آلي(BOD5)  بيشتري مي گردد.

عمق مؤثري كه وزش باد درآن ارتفاع باعث اختلاط مي­گردد توسط فاصله­اي كه باد با سطح فاضلاب در تماس بوده قابل محاسبه مي باشد. براي اينكه حداكثر اختلاط توسط وزش باد انجام گيرد طول مورد نياز بدون در نظر گرفتن هيچ­گونه مانعي برسر راه آن مي بايستي در حدود 100 متر مي باشد.

 
ب- لجن

هنگامي گه فاضلاب وارد استخر مي شود بيشتر مواد جامد به طرف پايين ته نشين مي‌شوند و لايه لجن را تشكيل مي دهند. در حرارت­هاي بيش از 15 درجه سانتي­گراد هضم غيرهوازي مواد جامد با سرعت بيشتري انجام مي شود و نتيجتاً ضخامت لايه لجن تقريباً كمي بيشتر از 250 ميلي­متر مي گردد و در بعضي مواقع ضخامت اين لايه خيلي مي باشد، تخليه لجن به ندرت و هر 10 تا 15 سال يك­بار انجام مي شود. در حرارت­هاي بيش از 22 درجه سانتي­گراد تشكيل گاز متان بسيار سريع بوده و در نتيجه موجب شناور شدن ذرات لجن در سطح استخر مي­گردد و بدين علت لايه هايي از لجن در سطح تشكيل مي گردد اين لايه ها به همراه ساير مواد و كف هايي كه بر روي استخر وجود دارد بايستي خارج شوند چرا كه اجازه نفوذ نور به لايه هاي استخر را نمي دهند.

 
ج – عمق

عمق كمتر از يك متر باعث رويش سبزينه در سطح استخر خواهد بود كه از اين حالت بايستي اكيداً پرهيز نمود، در غير اين صورت سطح استخر بهترين مكان جهت پرورش و تخم‌گذاري حشرات و مگس­ها خواهد شد. در عمق هاي بيشتر از 5/1 متر تجمع اكسيژن نزديك سطح استخر است و در نتيجه به جاي اينكه استخر داراي حالت هوازي باشد به صورت هوازي- بي­هوازي عمل خواهد نمود. در مناطق خشك كه ميزان تبخير بالاست پرت آب در اثر تبخير بايد به حداقل برسد كه با افزايش عمق به 2 متر اين عمل صورت مي پذيرد و در نتيجه سطح استخر هم كاهش مي يابد. در مناطق سردسيري نيز عمق فوق جهت حفظ انرژي گرمايي فاضلاب خام ورودي در نظر گرفته مي شود.

 
د- آب وهوا

آب و هواي گرم براي عملكرد استخرها مناسب و ايده­آل مي باشد. از آن جايي كه تابش نور خورشيد شديد مي باشد بنابراين درجه حرارت استخرها بالا هستند. به علت وجود ساعات طولاني روز، واكنش­هاي عمل فتوسنتز جلبك­ها براي مدت طولاني‌تر انجام مي‌گيرد و استفاده مقداري از اكسيژن محلول در طول شب امكان پذير مي‌باشد. در فصول اگرچه شدت نور براي فعاليت­هاي جلبك­ها كافي است ليكن به علت افت درجه حرارت به حداقل ساليانه باعث كند شدن رشد و تكثير جلبك­ها و باكتري­ها مي‌شود.

جهت اطمينان از كارآرائي مطلوب استخرها بايد طراحي براساس بدترين شرايط آب و هوايي (سردترين ماه سال ) انجام گيرد.

 
محاسن استخرهاي تثبيت فاضلاب

الف : اين استخرها قادرند كه هر درجه مورد نياز از تصفيه را با كمترين قيمت و حداقل امكانات فني به وسيله كاركنان غير متخصص و مجرب انجام دهند.

بررسي‌هاي انجام گرفته حدود مخارج ساليانه كه (شامل سرمايه­گذاري اوليه و مخارج تعميرات) را براي روش­هاي مختلف تصفيه فاضلاب در هندوستان، نشان داده كه استخرهاي تصفيه فاضلاب ارزان­ترين روش تصفيه فاضلاب مي باشد با توجه به تجربيات اين مشاور در زمينه هاي مختلف، هزينه تصفيه هر متر مكعب فاضلاب در روش بركه هاي تثبيت معادل  روش لجن فعال است.

ب: كاهش و حذف عوامل بيماري زا در اين سيستم ( بدون اضافه كردن مواد ضدعفوني كننده ) نسبت به ساير روش­هاي تصفيه فاضلاب فوق­العاده زياد است.

تعداد كليفرم­هاي مدفوعي در پساب خروجي از يك سيستم تصفيه فاضلاب متشكل از سه استخر معمولاً كمتر از يك سيستم تصفيه فاضلاب متشكل از سه استخر معمولاً كمتر از 5000 در هر 100  ميلي ليتـر مي‌باشد (ml 100/ FC 5000) در صورتي كه در پساب خروجي از يك سيستم تصفيه مكانيكي معمولي اين رقم حدود (ml 100/ FC 5000000) مي‌باشد. تخم انگل­هاي روده‌اي مختلف كه معمولاً در پساب خروجي تصفيه خانه هاي معمولي يافت مي‌گردند، در پساب خروجي از استخرهاي تثبيت تكميلي وجود ندارد.

ج : اين استخرها به خوبي قادرند شوك­هاي ناشي از بار موادآلي و بار هيدروليكي را تحمل نمايند. وجود زمان ماند طولاني به طور كامل اطمينان مي‌دهد كه به خاطر رقت زيادي كه از بارآلي در استخر به وجود مي آيد شوك­هاي كوتاه مدت ناشي از افزايش بار را تحمل نمايد.

 
نتيجه ­گيري:

با توجه به وجود تركيب­هاي مختلف بركه­هاي تثبيت و با توجه به بار آلي ورودي و نياز به زمين زياد از تركيب بركه­هاي بي­هوازي و بركه هاي اختياري جهت تصفيه فاضلاب استفاده مي‌گردد. جهت طراحي بركه­هاي بي­هوازي از روش بارگذاري حجمي و جهت بركه اختياري با كنترل بار سطحي در ارتباط با مدل­هاي مختلف طراحي نمود.

با توجه به جدول شماره­ی (8-2) اين مشاور گزينه بركه­هاي تثبيت را به دلايل زير مناسـب       نمي داند:

1- ميزان زمين مورد نياز جهت هر سه مدول حدوداً 12 هكتار مي باشد.( جهت يک مدول 5 هکتار زمين)

2- با توجه به جنس خاك منطقه و لزوم پيش‌بيني تمهيدات لازم جهت عمليات خاكي، كف‌سازي‌ها و جداره‌سازي‌هاي لاگون به­طور ويژه طراحي خواهد شد كه موجبات افزايش هزينه‌ها را در پي خواهد داشت.

3- با توجه به وضعيت آب و هوايي و سطح بركه‌هاي تبخير افزايش يافته و كيفيت پساب خروجي نيز كاهش مي‌يابد.

4- با توجه به وجود فاضلاب صنعتی، پساب خروجی از برکه­های تثبيت از کيفيت مناسبی برخوردار نبوده و انعطاف­پذيری اين سيستم نسبت به شوک­های آلی و سمی پائين خواهد بود.

جدول شماره­ی (8-2) : مشخصاتWSP  با روش­هاي مختلف طراحي

 مطالب تصادفی:

نقشه برداری - سه شنبه بیست و چهارم اسفند 1389
قابل شرب شدن آب دريا در تگزاس - سه شنبه بیست و چهارم اسفند 1389
آیا زلزله در ژاپن به تغیرات اقلیمی مربوط است؟ - سه شنبه بیست و چهارم اسفند 1389
انواع سختی آب - سه شنبه بیست و چهارم اسفند 1389
سیانوباکترها - سه شنبه بیست و چهارم اسفند 1389
پمپ (تلمبه) - سه شنبه بیست و چهارم اسفند 1389
د.د.ت D.D.T - دوشنبه بیست و سوم اسفند 1389
فضای سبز شهری - دوشنبه بیست و سوم اسفند 1389
مدیریت اسید شویی در سیستم های آبیاری قطره ای - دوشنبه بیست و سوم اسفند 1389
بهداشت آب در سفر - دوشنبه بیست و سوم اسفند 1389
مبانی کلرزنی - دوشنبه بیست و سوم اسفند 1389
فاضلاب "تلخه‌رود" را از نفس انداخت - دوشنبه بیست و سوم اسفند 1389
تغییر اقلیم و خشکسالی - دوشنبه بیست و سوم اسفند 1389
اشاره ای به سیل قم - دوشنبه بیست و سوم اسفند 1389
مشکل بالکینگ در سیستم لجن فعال - دوشنبه بیست و سوم اسفند 1389
کروژن چیست؟ - دوشنبه بیست و سوم اسفند 1389
آب سنگین و کاربرد آن - یکشنبه بیست و دوم اسفند 1389
مشکل کف کردگی یا فومینگ در تصفیه خانه های لجن فعال - یکشنبه بیست و دوم اسفند 1389
تصفیه خانه آب شرب کوثر - یکشنبه بیست و دوم اسفند 1389
مهمترین علل رایج تخریب سدهای خاکی - یکشنبه بیست و دوم اسفند 1389
آب ها آلوده می شوند و انسان ها به خطر می افتند - یکشنبه بیست و دوم اسفند 1389
باران اسیدی ره آورد كم توجهی به آلاینده ها - یکشنبه بیست و دوم اسفند 1389
آب در فرهنگ ایرانیان - یکشنبه بیست و دوم اسفند 1389
بازدارنده های رسوب در آب شیرین کن ها - شنبه بیست و یکم اسفند 1389
فناوری نانو و فیلتراسیون - شنبه بیست و یکم اسفند 1389
مقایسه بین روش های مختلف شیرین سازی آب - شنبه بیست و یکم اسفند 1389
اساس اسمز معکوس و نانوفیلتر - شنبه بیست و یکم اسفند 1389
دستگاه تهیه آب آشامیدنی از هوا ساخته شد - شنبه بیست و یکم اسفند 1389
انتقال و توزیع آب - شنبه بیست و یکم اسفند 1389
مخازن (tanks) - شنبه بیست و یکم اسفند 1389
لوله و اتصالات - جمعه بیستم اسفند 1389
دوره‌ی طرح در سیستم های انتقال و توزیع آب - جمعه بیستم اسفند 1389
ادامه خشکسالی و صرفه جویی در مصرف آب - جمعه بیستم اسفند 1389
روشهای عمده بهره‌ برداری مصنوعی از آب زیرزمینی - پنجشنبه نوزدهم اسفند 1389
ايستگاه پمپاژ كهنه خانه پیرانشهر - پنجشنبه نوزدهم اسفند 1389
استفاده از سیستم فتو ولتائیک - پنجشنبه نوزدهم اسفند 1389
نصب و اجراي پمپ خورشيدي - پنجشنبه نوزدهم اسفند 1389
دانلود مقالات فصلنامه آب و فاضلاب از1383تا1387 - پنجشنبه نوزدهم اسفند 1389
مصرف تجاری و صنعتی آب - پنجشنبه نوزدهم اسفند 1389
تصفيه آب - پنجشنبه نوزدهم اسفند 1389
پتانسیل و ظرفیت اکسیداسیون ، معیاری برای تعیین آلودگی فاضلابها - چهارشنبه هجدهم اسفند 1389
چرا آب، عجيب‌ترين مايع جهان است؟ - چهارشنبه هجدهم اسفند 1389
قارچها وانواع آن - چهارشنبه هجدهم اسفند 1389
طراحی تصفیه خانه - چهارشنبه هجدهم اسفند 1389
تصفیه خانه فاضلاب اکباتان - چهارشنبه هجدهم اسفند 1389
شوری و سدیمی بودن خاک - چهارشنبه هجدهم اسفند 1389
فلوئور - چهارشنبه هجدهم اسفند 1389
مس - چهارشنبه هجدهم اسفند 1389
جیوه - چهارشنبه هجدهم اسفند 1389
سرب - چهارشنبه هجدهم اسفند 1389

مرجع تخصصی آب و فاضلاب