فاضلاب ها و مواد تشکیل دهنده آنها

درحال مشاهده: فاضلاب ها و مواد تشکیل دهنده آنها

ادعونی اهدای خون

فاضلاب ها و مواد تشکیل دهنده آنها

۱۳۹۲/۰۱/۱۵

1:0

امیرحسین ستوده بیدختی

آب یکی از ضروری ترین وفراوان ترین مواد موجود در سیاره ماست که اکوسیستم سازمان حیاط در سیاره ما وابستگی شدیدی به آن دارد به صورتی که بدون وجود آب عملاّ امکان تشکیل و ادامه حیاط در زمین میسر نمی شد.

درصد ناچیزی ازمنابع آب جهان را آب شیرین تشکیل می دهد )حدوداّ 2 الی 3 درصد آبهای موجود درسطح زمین راآبهای شیرین تشکیل می دهند که ٪90 ازاین مقداربه صورت منجمد دردو قطب شمال و جنوب قراردارد. این درصد ناچیز است که می بایست تمام نیاز بشردرزمینه های صنعتی ، کشاورزی ، مصارف بهداشتی وآشامیدنی را پاسخگو باشد. این موضوع اهمیت، طریقه مصرف ازاین منابع ، بازیافت پس آب تولید شده و جلوگیری ازآلودگی منابع آب شیرین را صدچندان می کند.

دربیشتر مواقع بعد ازمصرف،آب شیرین به پس آب تبدیل می شود. تصفیه فاضلاب تولید شده به دلایل زیرامری ضروریست.

1-بازیافت مجدد آب

2-جلوگیری از آلوده شدن منابع آبی دیگر

3-جلوگیری از آلودگی محیط زیست

4-جلوگیری از گسترش بیماریهای ناشی از آلودگی آب ها

5-جداسازی مواد با ارزش ازفاضلاب به منظور استفاده مجدد ازآنها

متن زیر توضیح مختصری در مورد فاضلاب ها و مواد تشکیل دهنده آن است.

مواد موجود درفاضلاب های خانگی غالباّ شامل مدفوع ، باقیمانده های موادخوراکی و نوشیدنی ها وهمچنین مواد شیمیایی مورد استفاده در منازل همچون مواد آرایشی و بهداشتی می باشد.

می توان فاضلاب را مخلوطی از مواد بسیار زیاد ومتنوعی دانست که قسمت زیادی ازآن یعنی حدود 99٪ آن را آب تشکیل می دهد. که ترکیبات آلی و معدنی به صورت محلول و غیر محلول درآن دیده می شود.

تقسیم بندی زیررا می توان گویای مهمترین مواد موجود درفاضلاب بحساب آورد.

هیدرات های کربن( ساکاریدها)

هیدرات های کربن مواد طبیعی متنوعی هستند که به عنوان ماده غذایی (به طور نمونه نشاسته) و همچنین به عنوان بیوپلیمرها در تشکیل ساختارهای بیولوِژیکی مانند سلولز شرکت دارند. با توجه به تعداد بخش های اولیه متصل تشکیل دهنده هیدرات های کربن می توان آنها را به سه گروه زیرتقسیم نمود.

منوساکاریت ها

الیکوساکاریدها (2 تا 10 مولکول مونوساکارید)

پلی ساکاریدها

هیدرات های کربن درمنابع آب خام به صورت بیومس (جلبک ها، گیاهان آبزی) دیده می شوند ودرغلظت های پایین به شکل محصولات سوخت ساز سلولی محلول نیزموجود می باشند. مدفوع کاغذ و باقیمانده های مواد خوراکی مهمترین منشاءهای هیدرات های کربن موجود درفاضلاب های شهری می باشند.میزان هیدرات های کربن محلول و غیرمحلول موجود درفاضلاب را حدوداّ 18 گرم به ازاء هرنفر درهرروز در نظر می گیرند.

صنایعی همچون صنایع غذایی(تولید شکر، لبنیات ...) وصنایعی مانند کاغذ وسلولز مقدار قابل توجهی هیدرات های کربن را در فاضلاب ها رها می کنند. مواد غذایی همچون آرد، برنج ومواد دیگری مانند آنها در وهله نخست از هیدرات های کربن تشکیل می شوند.

میکروارگانیزم ها هیدرات های کربنی را که مولکول های کوچکی دارند مانند مونو- والیگوساکاریدها را راحتر می توانند تجزیه کنند. به همین علت درشبکه های جمع آوری فاضلاب مخصوصاّ مواردی که طول مسیرانتقال زیاد باشد، فرایند تجزیه آنها آغاز می گردد.بدین ترتیب جریان فاضلاب ورودی به تصفیه خانه ها دروهله نخست دارای ترکیبات بزگ مولکول مثل نشاسته، و سلولز می باشد.

هیدرات های کربن دررابطه با تصفیه فاضلاب ولجن مشکلی ایجاد نمی کنند.

هیدرات های کربن غیر محلول مثل کاغذ و باقیمانده های مواد خوراکی در حوض ته نشین اولیه حذف می شوند. در حوض ته نشین اولیه است که تجزیه محدود هیدرات های کربن نیزبه وقوع می پیوندد. سلولز موجود درلجن حاصل از فرآیند تصفیه فاضلاب دروهله اول در محیط بی هوازی، هاضم لجن، تجزیه میگردد. تجزیه آنزیمی هیدرات های کربن محلول حقیقی ویا کلوئیدی در محیط هوازی درمرحله تصفیه بیولوژیکی به روش لجن فعال، صافی چکنده یا صافی بیولوژیکی انجام می پذیرد.

چربی ها و روغن ها

چربی ها را براساس منشاء آنها می توان بر دو دسته چربی ها ی گیاهی وجانوری تقسیم نمود. باید به این نکته توجه داشت که چربی های طبیعی بجز استرهای مختلف اسید گلیسرین حاوی غلظت های کم مواد شیمیایی دیگرنیز می باشند.

نتیجه گیری از بررسی های به عمل آمده حاکی از آن است که میزان چربی دفع شده بوسیله انسان (دروهله اول از راه مدفوع ) حدوداّ 5 گرم به ازاء هر نفردر روزاست. خاطر نشان می کنم که نوع و مقدار مواد غذایی مورد استفاده بر میزان این مقداربسیار موثراست. درضمن باید اضافه کرد میزان چربی ورودی به فاضلاب های شهری از راه آب شستشوی آشپزخانه (بویژه هتل ها، رستوران هاو بیمارستان ها ...)و تولیدی ها.فاضلاب های صنایعی مانند کشتارگاه ها، کارخانه های تولید کننده مواد غذایی، لبنیات و موادی نظیر آنها حاوی مقدارقابل توجهی چربی هستند. چربی ها در آب غیر محلول می باشند وجرم مخصوص آنها برابر 90٪ تا 95٪ گرم به ازاء هرمترمکعب است.اگر چربی های موجود درفاضلاب به صورت ذرات ریز پخش شده باشند تجزیه میکروبی آنها به آسانی انجام می پذیرد. تجزیه این گونه چربی ها درشبکه جمع آوری فاضلاب آغاز می گردد(مخصوصاّ اگرمسیر جریان فاضلاب طولانی باشد.) چربی های موجود درفاضلاب رامی توان در رسوبات شبکه و دیواره لوله ها فاضلابرو مشاهده نمود.درمورد چربی ها وروغن های موجود در فاضلاب تولیدی ها وصنایع درست این است که بااستفاده از روغن گیرها یا تاسیسات حذف مایعات سبک از فاضلاب، این چربی وروغن ها از فاضلاب جدا شوند. درصورت ورود چربی و روغن به تصفیه خانه های فاضلاب شهری و عدم حذف آنها، خطر تشکیل لجن حجیم ویا لجن شناوروجود دارد.

پروتئین ها

پروتئین ها ترکیبات مولکول آلی هستند. که به صورت کامل ویا غالباّ از اسیدهای آمینه تشکیل شده اند.

یکی از روشهای تقسیم بندی پروتئین ها تقسیم بندی براساس ساختارمولکولی و قابلیت حلالیت آنهاست. پروتئین ها در این روش بردودسته تقسیم می شوند.

پروتئین های رشته ای (اسکلروپروتئن ها ) درآب غیرمحلول هستند. ولی پروتئین های گلبولی (اسفروپروتئین ها) که در گوشت (قرمز، ماهی، مرغ) لبنیات و غیره موجود است وبدین ترتیب در فاضلاب های شهری و صنعتی نیز یافت می شوند درآب محلول می باشند. پروتئین هایی با منشاء گیاهی نیز درفاضلاب یافت می شوند. براساس نتایج تحقیقات موجود، مقدار موجود درفاضلاب شهری با توجه به نوع تغذیه افراد حدوداّ 23 الی 45 گرم درازاء هرنفر در روز می باشد. با توجه به این که مقدار ازت موجود در پروتئین ها بسیار زیاد است ( به طور متوسط 16 درصد) در نتیجه تجزیه میکروبی فاضلاب های حاوی مقدار زیاد پروتئین، مقدار قابل توجه آمونیاک و یا آمونیوم حاصل می گردد. درفاضلاب های شهری . همچنین فاضلاب های دامداری ها، مهمترین ترکیب آلی ازت ، محصول اصلی نهایی سوخت ساز سلولی پروتئین، یعنی اوره است. این ماده درفاضلابرو، تصفیه خانه یا در منبع آب پذیرنده توسط آنزیم تجزیه میکروبی فاضلاب های حاوی مقدار زیاد پروتئین، مقدار قابل توجه آمونیاک و یا آمونیوم حاصل می گردد. درفاضلاب های شهری . همچنین فاضلاب های دامداری ها، مهمترین ترکیب آلی ازت ، محصول اصلی نهایی سوخت ساز سلولی پروتئین، یعنی اوره است. این ماده درفاضلابرو، تصفیه خانه یا در منبع آب پذیرنده توسط آنزیم UREASE به کربنات آمونیوم تبدیل می گردد.

OC(NH₂)+2H₂O—(NH₄)₂CO₃                                                                                                  علامت روبرو رابه جای فلش درفورمول درنظربگیرید   ( — )

با توجه به اینکه پروتئین ها همانند هیدرات های کربن و چربی ها قابل تجزیه بیولوژیک هستند، کاهش غلظت آنها در مسیر جمع آوری فاضلاب ممکن است . در صورتی که اکسیژن مولکولی و اکسیژن نیترات مصرف گردد و همزمان مقدار سولفات افزایش یافته ومقدار آهن کم باشد، سولفید هیدروژن آزاد تشکیل شده و در نتیجه بوی ناخوشایندی حاصل می شود. درهمین حین خطر خوردگی میکروبی ناشی از اسید سولفوریک در شبکه فاضلابرو زیاد می شود. پروتئین های لخته شده در تصفیه خانه های فاضلاب به ویژه در آشغال ها ولجن های اولیه موجود می باشند. این مواد تحت شرایط بی هوازی به آسانی تجزیه می شوند.

تجزیه کامل پروتئین های کلوئیدی موجود در جریان خروجی حوض ته نشین اولیه در مرحله تصفیه بیولوژیکی انجام می پذیرد. تجزیه پروتئن ها وتبدیل آنها به اسیدهای آمینه ازطریق هیدرولیز اتصال پپتید توسط آنزیم های تجزیه کننده پروتئین انجام می پذیرد.

هیدرات های کربن آ لیفاتیک

این ترکیبات متناسب با آرایش اتم های کربن به دو گروه زنجیره ای وحلقه ای تقسیم می شوند. و همچنین با توجه به نوع اتصال به دو دسته اشباع ( تنها اثصال های ساده ) وغیر اشباع (اتصال های دو گانه یا سه گانه ) تقصیم می شوند.

بسیاری از میکروارگانیزم ها از جمله جلبک ها قادر به سنتزهیدرات های کربن هستند. منابع طبیعی این گونه از مواد به ویژه شامل نفت و گاز طبیعی حاصل از فرآیندهای بیوشیمیایی وژئوشیمیایی می باشند. همچنین به خاطر سوختن ناقص سوخت های فسیلی، هیدرات های کربن در جو آزاد شده و سپس به همراه بارش ها به منابع آب سطحی یازیر سطحی منتقل می شوند.

متان به عنوان محصول نهایی فرآیند تجزیه بی هوازی لجن در تصفیه خانه های فاضلاب در منابع آب ساکن وجاری، در مناطق طبیعی و مصنوعی مرطوب و همچنین در زمین های اشباع از آب و تراوای آب های زیر زمینی تشکیل می گردد.

هیدرات های کربن آ لیفاتیک در فاضلاب های صنایع شیمیایی و پتروشیمی، پمپ بنزین ها، کارواش ها، تعمیرگاه های خودرو و همچنین صنایع تولید لاک ورنگ موجود می باشند. نقش هیدرات های کربن آلیفاتیک درشبکه های جمع آوری فاضلاب ویا در تصفیه خانه های فاضلاب در وهله اول بستگی به نوع مواد هیدرات کربن موجود دارد. برخی از هیدرات های کربن فرار می باشند. هیدرات های کربن بزرگ مولکول جذب بیومس شده و تجزیه می شوند. درصورت تخلیه هیدرات های کربن فرار مانند بنزین درشبکه جمع آوری فاضلاب، خطر بوجود آمدن مخلوط مستعد انفجار بنزین و هوا وجود دارد. دررابطه با کیفیت منابع آب، ترکیباتی همچون آلکان ها و یا پارافین ها ( C_nH_2n+2 ) از اهمیت به سزایی برخوردارند. مواد حلال ممکن است مشکلات جدی در این زمینه ایجاد کنند. این مواد به خوبی در چربی ها و مواد مشابه چرب حل می شوند. در سلول و میکروارگانیزم ها تجمع می یابند و اغلب سمی هستند.

هیدرات های کربن آ روماتیک و هتروسیکلیک

هیدروکربن های آروماتیک ترکیبات حلقه ای هستند که پیکر مبنای آنها را بنزل ( C₆ H₆ ) تشکیل می دهد.

هیدرات های کربن آروماتیک کلرینه در فاضلاب های صنایع شیمیایی، داروسازی و پتروشیمی موجود می باشند.همینطور در کارخانجات تولید کاغذ و سلولز، رنگ و کارخانجات نساجی نیز دیده می شوند. باید توجه نمود که هیدرات های کربن آ روماتیک کلرینه جزو مواد سازنده حلال ها، مواد ضد عفونی کننده وآفت کش ها می باشند.بعضی ازاین مواد در مرحله تصفیه بیولویکی فاضلاب بسیارمشکل تجزیه می شوند، مانند لیگنین ها، کلرو لیگنین و مواد رنگی مورد استفاده درصنایع نساجی .

درتصفیه خانه های فاضلاب سعی می شود این مواد تا حد ممکن به وسیله فرآیندهای بیوشیمیایی تجزیه شده و همچنین از طریق جذب سطحی توسط بیومس حذف شوند.

تعداد زیادی از مواد آفت کش حاوی حلقه های آروماتیک از مقاومت بالایی در مقابل تجزیه میکروبی برخوردارند. به همین خاطرهم درخاک وآب تجمع می یابند.

حشره کش DDT یکی از این مواد است.به علت امکان تشکیل مواد آلی کلرینه استفاده از کلربه عنوان ماده ضدعفونی کننده برای جریان خروجی تصفیه خانه های فاضلاب قبل از تخلیه در منابع آب پذیرنده ، به دلیل امکان تشکیل مواد آلی کلرینه توصیه نمی گردد.

مواد زیرگروه های موادی آلی هستند که درصورت ورود آنها به شبکه جمع آوری فاضلاب اختلالاتی در مرحله تصفیه بیولوژیکی فاضلاب، تاثیر منفی براکوسیستم منابع آب واستفاده ازمنابع آب مزبور برای تامین آب شرب وهمچنین ایجاد خطراتی برای سلامت انسان را باعث می شوند.

مجموعه موادی که باعث ایجاد اختلال در فرایند بیولوژیکی تصفیه فاضلاب شده یا اینکه تنها به طورمحدود حذف می شوند.

فلزات سنگین : دروهله اول مس، کادمیوم، روی، نیکل، کروم، جیوه، سرب

فلزات سبک : به عنوان مثال برلیوم

نیم فلزات : به عنوان نمونه آرسنیک ، آنتیمون

غیرفلزات : به عنوان مثال کلر، سیانید، سولفید هیدروژن، آمونیاک

هیدرات های کربن حلقه ای : به عنوان مثال بنزن (بنزل) ، اتیل بنزن ، تولوئن، فوران

هیدرات های کربن کلرینه ( اغلب به سختی قابل تجزیه ) : تتراکلرواتان ، هگزاکلروبنزن (HBC) و دیگر کلروبنزن ها ، کلروفنل ها، وینیل کلراید، بی فنیل های پلی کلرینه (PCB)، دی اکسین ها

مواد حلال و ترکیبات آلی ها لوژنه دیگر : به عنوان نمونه می توان از تری کلروفلوئورومتان نام برد.

فنل ها : مثلاّ فنل، کرزول، هیدروکینون

ترکیبات نیترو : به عنوان مثال نیترو بنزن ، نیترو فنل ها، دی نیترو تولئون

سولفونات ها   : به عنوان مثال اسید های لیگنین سولفان

نیتریل ها       :برای نمونه آکریانیتریل

هیدرات های کر بن کندنزشده : بنزپیرین ، بنزآنتراسن، نفتالین،

باقیمانده مواد دارویی : ترکیباتی که دارای تاثیری مانند هورمون ها هستند، به عنوان مثال آنتی بیوتیک ها ، آنتی اپی لپتیکا، پیسکوفارماتیکا،

مواد آرایشی :به عنوان مثال فیلتر UV

علف کش ها و آفت کش ها

فلزات سنگین سمی

حذف این مواد در تصفیه خانه های فاضلاب تابع شرایط متعددی است. به صورت نمونه غلظت زیاد هیدروکربورها درفاضلاب تاثیر شدید بافردارد. عوامل موثردیگر بر غیرفعال سازی فلزات سنگین شامل موارد زیر می باشند.

الف) تشکیل هیدروکسیدها ، به عنوان مثال برای Fe+3 ، Al+3

ب ) تشکیل سولفیدهای فلزات سنگین

ج   ) اتصال به یک ماتریس آلی ، به ویژه مواد پلیمر برون سلولی . تاثیرگذاری بستگی به نسبت جرمی پلیمرهای مزبور به فلزات سنگین دارد.

د    ) اتصال به دیگر کمپلکس های آلی به سختی محلول یا محلول

مواد مورد استفاده برای حفاظت از گیاهان و مقابله با آفات

این مواد معمولاّ ازطریق فاضلاب های صنایع تولیدی مربوطه وارد منابع آب پذیرنده نمی شوند بلکه غالباّ از طریق منشاء نفوذی غیر نقطه ای باعث آ لودگی محیط می شوند. البته باید توجه داشت که در استانداردهای موجود، دررابطه با راندمان حذف اینگونه مواد در تصفیه خانه های فاضلاب، درصد حذف بسیار بالایی درنظر گرفته شده است. برخی از این مواد فعال بیولوژیکی، حتی درغلظت های بسیارکم، تاثیربسیار نامطلوبی برچرخه تکاملی حشرات آبزی دارند (به ویژه تخم ها و لارو حشرات ). برخی از این مواد مانند آترازین و هگزوکلروسیکلوهگزان به سختی قابل تجزیه می باشند.البته در صورتی که مدت زمان لازم طولانی در اختیار باشد. باکتری های ویژه قادربه حذف این مواد هستند. درمقابل برخی دیگر ازاین مواد توسط باکتری ها نسبتاّ سریع تجزیه می شوند. دراین مورد باید توجه داشت که به عنوان نمونه پس از تجزیه 2 و4 – کلروفنوکسی استات ممکن است 2 و4- دی کلروفنل تشکیل گردد که تجزیه نشده وسمی است. از سوی دیگردر مورد باکتری های غیرفعال، همواره غلظت معینی ازماده آلاینده برای فعالسازی آنزیم ها مورد نیاز است.

این توضیحات مختصری در مورد بعضی مواد موجود درفاضلاب ها بود البته پرواضح است که مواد موجود در فاضلاب ها بسیار بیشتر از این می باشد که بیان همه آنها از حوصله این بحث خارج است . وشاید انشاالله درنوشته های بعدی توضیح بیشتری در مورد آنها ارائه نماییم.

گردآورنده : علیرضا شعوری الوارعلیا

منبع : کتاب طراحی تصفیه خانه فاضلاب    نوشته :دکترگاگیک بدلیانس قلی کندی

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

موضوعات مرتبط: فاضلاب,شبکه جمع آوری,تصفیه و خطوط فاضلاب

برچسب‌ها: فاضلاب , مواد تشکیل دهنده , مشخصات فاضلاب , انواع فاضلاب

ادامه مطلب

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

درحال مشاهده: فاضلاب ها و مواد تشکیل دهنده آنها

فاضلاب ها و مواد تشکیل دهنده آنها

لیست مطالب

آرشیو موضوعی

برچسب ها

صفحات مهم

لینک دوستان

پیوندها

نویسندگان

آخرین مطالب

آرشیو