روش های اجرایی (مصالح سازه ای)

تصفیه فاضلاب

روش های اجرایی (مصالح سازه­ای)

برای ساخت این تصفیه ­خانه از چهار نوع مصالح می­توان استفاده کرد. مصالح بتنی مسلح، فولادی، کامپوزیتی و پلی­اتیلنی امروزه مهمترین مواد مورد استفاده در ساخت انواع تصفیه ­خانه ­ها هستند. برای انتخاب درست مصالح مورد استفاده در ساخت تصفیه­ خانه ­ها نکات زیر را باید همواره مورد توجه قرار داد. این نکات عبارتند از:

  • هزینة ساخت
  • سرعت ساخت و اجرا
  • قابلیت ارتقاء و افزایش ظرفیت تصفیه ­خانه
  • مقاومت در برابر شرایط محیطی
  • قابلیت جابجایی واحدها و سیستم تصفیه
  • امکان انجام اصلاحات مورد نیاز در طول بهره­برداری با حداقل هزینه
  • عمر مفید سازه­ها و تأسیسات

  – بتن مسلح

بتن مسلح جزء قدیمی­ترین مصالح مورد استفاده در ساخت انواع تصفیه ­خانه­ ها است. از این مصالح به­ خصوص در ساخت تصفیه­ خانه ­های بزرگ و در مقیاس تصفیه­ خانه های شهری و یا شهرکهای صنعتی بزرگ استفاده می­شود­. به دلیل ماهیت قلیایی که بتن دارد همواره مشکلاتی در خصوص تماس فاضلابهای اسیدی با آن بروز می­نماید و از آنجا که استفاده از پوششهای حفاظتی بتن مقرون به صرفه نیست در بسیاری از موارد از سازه­های بتنی بدون هیچ­گونه پوشش حفاظتی استفاده می­شود.

ویژگیهای استفاده از بتن مسلح در ساخت سیستم­های تصفیه شامل موارد زیر است:

  • در مقیاس تصفیه ­خانه ­های بزرگ هزینة آن نسبت به دیگر مصالح کمتر است.
  • سرعت ساخت این سیستم­ها خیلی پایین بوده و در صورت برخورد مراحل ساخت به فصول سرد سال مشکلات زیادی در ساخت تصفیه­خانه بوجود خواهد آمد.
  • لازم است که این سیستم­ها بصورت درجا ساخته شده و امکان ساخت آنها در خارج از محل بهره­برداری وجود ندارد.
  • به سبب ماهیت اسیدی بسیاری از فاضلابها همواره این سیستم­ها با مشکلات خوردگی آرماتورها و پوسته­شدن جداره بتن روبرو هستند.
  • امکان جابجایی هر چند کوچک این سیستم­هاحتی با صرف هزینه­های بالا وجود ندارد.
  • عملیات ساختمانی این سیستم­ها سنگین بوده و در محلهایی که انجام کارهای ساختمانی و عمرانی مشکلاتی را در محل احداث تصفیه­خانه ایجاد می­نمایند،‌ ساخت آنها همواره با مشکل روبروست.
  • این سیستم­ها را می­توان هم بصورت نیمه مدفون و هم مدفون اجرا کرد.

 – فولاد

یکی از پرکاربردترین مصالح مورد استفاده در ساخت تصفیه­خانه­ها به خصوص تصفیه­خانه­های کوچک یا همان پکیج­های تصفیه، فولاد است. فولاد به سبب مقاومت بسیار بالا و انعطاف­پذیری در ساخت هر شکل سازه و سرعت در ساخت مقبولیت زیادی به خصوص در ساخت تصفیه­خانه­های واحدهای صنعتی و اجتماعات کوچک دارد.­ عمده نگرانی که در استفاده از این ماده وجود دارد بحث خوردگی است که این نگرانی با استفاده از پوششهای محافظتی استاندارد کاملاً  رفع شده است. ویژگیهای استفاده از فولاد در ساخت سیستم­های تصفیه شامل موارد زیر است:

  • سرعت ساخت این تصفیه­خانه­ها بالاست.
  • این سیستم­ها به راحتی قابلیت جابجایی داشته و در صورت نیاز می­توان محل تصفیه­خانه را به محل مناسب تغییر داد.
  • در ظرفیتهای پایین هزینة ساخت سیستم تصفیه با استفاده از فولاد کمتر از دیگر مواد است.
  • این امکان وجود دارد این سیستم­ها در محل خارج از پروژه و با امکانات بهتر و کاملتر ساخته شده و سپس به محل پروژه انتقال یافته و مورد بهره­برداری قرار گیرند.
  • نما و منظرة این سیستم­ها کاملا قابل کنترل بوده و قابلیت هماهنگی با هر محیطی را دارند.
  • نیاز به گودبرداری و عملیات ساختمانی زیادی نداشته و دارای حداقل مشکلات ناشی از کارهای ساختمانی در محل هستند.
  • بدلیل خواص شیمیایی فولاد، استفاده از پوششهای حفاظتی در سطوح تماس فاضلاب با فولاد ضروری است.
  • در شرایط عادی و بدون در نظرگرفتن تمهیدات لازم امکان مدفون ساختن این سیستم­ها وجود ندارد.

– کامپوزیت

مواد کامپوزیتی می توانند مقاومت و استحکام بیشتری را نسبت به مواد رایج سازه ای ارائه دهند. سبکی نسبی کامپوزیت ها، امکان استفاده از مقاطع بزرگتر را که در مقابل خمش و پیچش عملکرد مناسبی دارند فراهم می سازد. این مواد علاوه بر آنکه سهولت بیشتری در شکل پذیری دارند، در مقابل خستگی رفتار مناسب تری نمایش می دهند و دوام بیشتری دارند. از سوی دیگر کامپوزیت ها توانایی مناسبی در کاهش لرزش های وارده بر سازه تصفیه خانه را دارا می باشند.

برخی از مزایای کامپوزیت ها را می توان به شرح زیر نام برد :

  • با توجه به روش ساخت آنها تصفیه خانه های کامپوزیتی از انعطاف پذیری بالاتری در ارتباط با ساخت مخازن در اشکال و ابعاد گوناگون در مقایسه با انواع پلی اتیلنی آنها برخوردار می باشد.
  •  مقاومت این ماده در برابر انواع فاضلابها چه اسیدی و چه قلیایی بسیار خوب است.
  • سرعت ساخت این سیستم­ها بسیار بالا است.
  • نیاز به عملیات ساختمانی در این سیستم­ها به حداقل رسیده است.
  • به سبب سبکی و یکپارچگی این سیستم­ها را می­توان به راحتی جابجا کرد.
  • ساخت آنها معمولاً در کارخانه و بصورت صنعتی انجام شده و به همین سبب کیفیت ساخت آنها زیاد است

– پلی اتیلن

پلی اتیلن از جملة مواد جدیدی است که به سبب قابلیتهای خوب ، استفاده از آن در سطوح مختلف صنعت رو به گسترش است. پیشرفتهای علمی و تجربی صورت گرفته در ساخت سازه­های پلی اتیلنی راه را برای استفاده از مزایای این ماده در ساخت سیستم­های تصفیه بسیار هموارتر از گذشته کرده است. ویژگیهای استفاده از پلی اتیلن در ساخت سیستم­های تصفیه شامل موارد زیر است:

  • مقاومت این ماده در برابر انواع فاضلابها چه اسیدی و چه قلیایی بسیار خوب است.
  • سرعت ساخت این سیستم­ها بسیار بالا است.
  • در ظرفیتهای پایین استفاده از پلی اتیلن برای ساخت سیستم­های تصفیه نسبتا مقرون به صرفه است.
  • نیاز به عملیات ساختمانی در این سیستم­ها به حداقل رسیده است.
  • از مزیتهای این سیستمها می­توان به قابلیت دفن، نصب آسان، عدم خوردگی از داخل و بیرون پکیج، ضد اشعه خورشید، عدم نیاز به ساپورت و… اشاره نمود.
  • به سبب سبکی و یکپارچگی این سیستم­ها را می­توان به راحتی جابجا کرد.
  • ساخت آنها معمولاً در کارخانه و بصورت صنعتی انجام شده و به همین سبب از لحاظ ساخت از کیفیت بالایی برخوردار می باشند.

جدول۱- آنالیز کیفی فاضلاب

پارامترنشانغلظت (mg/lit)
۱جامدات کلTS۱۰۰۰ – ۵۰۰
۲جامدات محلول کلTDS۴۰۰- ۲۰۰
۳جامدات معلق کلTSS۶۰۰ – ۳۰۰
۴اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیاییBOD5۳۰۰ – ۱۵۰
۵اکسیژن مورد نیاز شیمیاییCOD۵۰۰ – ۴۰۰
۶نیتروژن کلTN۶۰- ۳۰
۷فسفر کلTP۸-۵

فرایند باردنفو اصلاح شده,مقایسه فرایندهای BNR

روش تصفیه فاضلاب فرایند باردنفو اصلاح شده

فرایند باردنفو اصلاح شده

بعد از فرایند باردنفو و پاسخگو بودن آن به حذف نیترات با قراردادن یک ناحیه بی هوازی اولیه، جهت حذف فسفات این فرایند اصلاح شد که بسیار مورد توجه قرار گرفت. سپس جریان مخلوط از سامانه چهار مرحله باردنفو (انوکسیک- هوادهی – انوکسیک- هوادهی) عبور می­کند که شامل ۵ مرحله     بی­هوازی-انوکسیک- هوازی- انوکسیک- هوازی می­شود که بدون استفاده از منبع کربن اضافی حذف نیترژون تا ۹۰ درصد انجام می­پذیرد. همچنین SRT ناحیه هوادهی بین ۱۰ تا ۲۰ روز است. شکل زیر شکل شماتیک این فرایند را نشان می­دهد.

مقایسه فرایندهای BNR

نقص هامزیت هاحذف فسفاتحذف نیتراتنام فرایند
—-تصفیه فاضلاب به همراه  حذف نیترات، اقتصادی، بهره برداری ساده، مناسب برای جوامع کوچک—-خوبMLE
عدم انعطاف در کنترل سیستم، کاهش حذف فسفر در صورت انجام نیتریفیکاسیونبهره برداری ساده، زمان ماند هیدرولیکی نسبتا پایین،  تصفیه فاضلاب به همراه حذف مناسب فسفر و تولید لجن با ته نشینی خوبخوب—–A/O
—–تصفیه فاضلاب به همراه حذف مناسب نیتروژن و فسفر، تولید قلیائیت جهت انجام نیتریفیکاسیون، تولید لجن با ته نشینی خوب، مناسب برای جوامع کوچک، اقتصادی، بهره برداری آسانخوبخوبA2O
عدم انعطاف در کنترل سیستمتصفیه فاضلاب به همراه حذف مناسب نیتروژن ، تولید لجن با ته نشینی خوب—-متوسطStep Feed
بهره برداری سخت، هزینه ساخت بالا و نیاز به فضای زیادراندمان خوب در تصفیه فاضلاب به همراه حذف فسفر و نیتروژنخوبخوبModified Step Feed
—-مناسب جهت تصفیه فاضلاب به همراه حذف نیتروژن با غلظت­های زیاد—-عالیBardenpho Process
بهره برداری سخت، هزینه ساخت بالا و نیاز به فضای زیادراندمان بسیار بالا در تصفیه فاضلاب به همراه حذف فسفر و نیتروژنخوبعالیModified Bardenpho Process
—-مناسب جهت تصفیه فاضلاب به همراه حذف فسفر—-خوبUCT
بهره برداری سخت، هزینه ساخت بالا و نیاز به فضای زیادراندمان بسیار بالا در تصفیه فاضلاب به همراه حذف فسفر و نیتروژنعالیخوبModified UCT

روشهای تصفیه فاضلاب,فرایند باردنفو

تصفیه فاضلاب به روش Bardenpho

در سال ۱۹۷۵به منظور حذف نیترات و افزایش راندمان حذف از تلفیق لجن فعال هوادهی گسترده و انوکسیک به همراه تعویض مراحل انوکسیک، هوادهی در این سیستم استفاده شد. روش باردنفو مركب از چهار ناحيه انوكســيك/ هوادهی / انوكســيك / هوادهی اســت. در روش باردنفو بدون اســتفاده از منبع كربن اضافى زدايش نيتروژن تا ۹۰ درصد انجام می­پذيرد . ســن لجن در اين سامانه به طور معمول ۱۰تا ۲۰ روز است كه بستگى به دما و غلظت نيتروژن ورودى دارد ولى اگر بخواهند عمل تثبيت لجن در آن صورت گيرد حجم حوضچه­ها را بزرگتر می­كنند و ســن لجن حدود ۲۰تا ۳۰ روز انتخاب  می­شود.

 

روش تغذیه مرحله ای اصلاح شده(Modified Step Feed)

تصفیه فاضلاب به روش Modified Step Feed

حاصل تلفیق روش تغذیه مرحله­ای و UCT، روش تغذیه مرحله‌ای اصلاح شده است. روش تغذیه مرحله‌ای اصلاح شده از جدیدترین روش های تصفیه فاضلاب بوده و در حذف مواد آلی همزمان  با حذف نیتروژن و فسفر کاربرد دارد. کارایی این روش در حذف نیتروژن و فسفر به اندازه‌ای است که اگر از این روش به شیوه‌ی صحیح بهره‌برداری شود، پساب خروجی این روش به عنوان ورودی تصفیه خانه‌ی آب آشامیدنی می­تواند مورد استفاده قرار گیرد. تا کنون در مقیاس صنعتی گزارشی از این روش  منتشر نشده است و تنها اطلاعاتی در سطح آزمایشگاهی مربوط به کشور چین در سال ۲۰۱۰  موجود است. برای اولین بار در ایران، تصفیه‌خانه فاضلاب شهر همدان به این روش ساخته شده و به مرحله بهره‌برداری رسیده است.

تصفیه فاضلاب به روش VPI

تصفیه فاضلاب به روش VPI

این فرآیند مشابه فرآیندهای UCT و AO می­باشد. در این فرایند، تمام مناطق مرحله بندی شده است که شامل حداقل دو بخش سری با اختلاط کامل می­باشد. لجن فعال برگشتی همراه با جریان برگشتی نیتریفایر شده منطقه هوازی به ورودی منطقه انوکسیک تخلیه می­شود. مایع مخلوط حاصل از منطقه انوکسیک به ابتدای منطقه بی­هوازی برگشت داده می­شود.همچنین این فرایند بعنوان یک سیستم با سرعت بالا طراحی شده است که بهره برداری با SRT خیلی کمتر، راندمان حذف بیولوژیکی فسفر را افزایش می­دهد.

فرایند Modified UCT

روش های تصفیه فاضلاب

از تلفیق روش UCT و MLE روش کارامدتری جهت تصفیه فاضلاب بهمراه حذف نیترات و فسفات به وجود آمد که به علت راندمان عالی در حذف نیترات و فسفات جهت تصفیه فاضلاب با دبی ورودی زیاد مورد استقبال قرار گرفت. در فرایند UCT باید برگشت نیترات از ناحیه  بی­هوازی به انوکسیک به نحوی کنترل شود تا مقدار نیترات در ناحیه انوکسیک کم نباشد و میزان نیترات برگشت داده شده به ناحیه بی­هوازی به حداقل ممکن برسد به این علت از ظرفیت جداسازی نیتروژن بطور کامل استفاده نمی­شود برای رفع این مشکل با اضافه کردن یک ناحیه انوکسیک ثانویه این فرایند اصلاح شد که در آن لجن برگشتی وارد ناحیه انوکسیک اولیه می­شود و از همین ناحیه جریان مایع به بی­هوازی برگشت داده می­شود و یک واحد انوکسیک ثانویه بعد از واحد انوکسیک اولیه قرار می­گیرد و جریان برگشت حاوی نیترات را از واحد هوادهی دریافت میکند که بدین ترتیب نقش مهمی در حذف نیترات خواهد داشت. این سیستم تصفیه به علت بهره برداری سخت فقط جهت تصفیه فاضلاب جوامع بزرگ به صرفه و کارآمد می­باشد. شکل زیر شکل شماتیک این فرایند را نشان می­دهد.

 

فرایند دانشگاه کیپ تاون UCT

تصفیه فاضلاب-uct

در دانشگاه کیپ تاون آفریقا سال ۱۹۸۰ به عنوان روش کارآمد در تصفیه فاضلاب به همراه حذف فسفات با راندمان بالا معرفی گردید. که مرکب از سه واحد بی­هوازی، انوکسیک و هوازی است که با برگشت لجن فعال به مرحله انوکسیک، ورود نیترات به واحد بی هوازی محدود می­شود بدین وسیله حذف فسفر در مرحله بی­هوازی زیاد می­شود و با یک جریان برگشتی دیگر، مایع مخلوط انوکسیک (که حاوی BOD محلول زیاد و نیترات کم می­باشد) را به بی­هوازی منتقل می­کند که هدف از این کار ایجاد شرایط بهینه در واحد بی­هوازی با کاهش بار نیترات ورودی به این ناحیه به منظور انجام بهتر واکنش­های زدایش فسفر است که این خط برگشت معمولا دو برابر دبی ورودی فاضلاب می­باشد. سن لجن در این فرآیند ۱۳ تا ۲۵ روز است. همچنین SRT ناحیه هوادهی بین ۱۰ تا ۲۵ روز می­باشد.

فرایند VIPR و فرایند تغذیه مرحله ای

تصفیه فاضلاب به روش vipr

به عنوان روش تصفیه فاضلاب به همراه حذف نیترات و فسفات معرفی گردیدکه به ترتیب از تلفیق روش انوکسیک، بی­هوازی و لجن فعال هوادهی گسترده ایجاد شد که جهت افزایش راندمان حذف فسفر از تزریق مواد شیمیایی (Acetate) استفاده گردید که با گذشت زمان مقبولیت خود را به همین علت از دست داد.

تصفیه فاضلاب به روش vipr

فرایند تغذیه مرحله ای(Step Feed)

روش تغذیه مرحله ای از جمله روشهای تصفیه فاضلاب بهمراه حذف نیتروژن است که در آن مراحل انوکسیک و هوازی تعویض می­شوند. این روش از ترکیب چند واحد انوکسیک و هوادهی تشکیل می­شود که این واحدها به صورت متقارن در نظر گرفته می­شوند. جریان ورودی در چندین نقطه به حوض­ها وارد شده و لجن برگشتی به ابتدای اولین حوض باز می­گردد. درصد توزیع فاضلاب در یک فرایند تغذیه چهار مرحله ای به صورت ۲۰، ۳۰، ۳۵، ۱۵ می باشد که نسبت جریان نهایی به آخرین مرحله انوکسیک- هوادهی از اهمیت بسیاری برخوردار است. زیرا نیترات تولیدی در واحد هوادهی این جریان، کاهش نمی­یابد و بنابراین غلظت ازن نیتراته نهایی در پساب خروجی را تعیین خواهد کرد. شکل زیر شکل شماتیک این فرایند را نشان می­دهد.

تصفیه فاضلاب به روش StepFeed

فرایندA/O -فرایند AO

روش های تصفیه فاضلاب

فرآیندA/O در تصفیه فاضلاب

به عنوان یکی از ساده ترین فرایندهای تصفیه فاضلاب بهمراه زدایش زیستی فسفر مطرح گردید که به ترتیب از تلفیق روش بی­هوازی و لجن فعال هوادهی گسترده ایجاد شد که بسیار ساده و کارآمد برای جوامع کوچک می­باشد. زمان ماند ناحیه بی­ هوازی  در این سیستم بین ۵/۰ تا ۱ ساعت است و همچنین SRT ناحیه هوادهی بین ۲ تا ۵ روز است که وابسته به دما می­باشد.

فرایند AOدر تصفیه فاضلاب

پس از فرایندMLE ، A/O و با اهمیت یافتن حذف فسفر و نیترات توام با یکدیگر در سال ۱۹۷۶ به عنوان روش بسیار کارآمد در تصفیه فاضلاب به همراه حذف نیترات و فسفات با راندمان بالا معرفی گردیدکه به ترتیب از تلفیق روش بی­هوازی، انوکسیک و لجن فعال هوادهی گسترده ایجاد شد. زمان ماند در ناحیه انوکسیک این سیستم تصفیه حداقل یک ساعت است و استفاده از ناحیه انوکسیک مقدار نیترات لجن برگشتی به واحد بی­هوازی را کاهش می­دهد و همچنین SRT ناحیه هوادهی بین ۵ تا ۲۵ روز افزایش می­یابد.

این روش تصفیه فاضلاب به علت راندمان خوب در حذف مواد آلی، نیترات و فسفات بخصوص برای جوامع کوچک و با در نظر گرفتن صرفه اقتصادی و بهره برداری آسان مورد قبول بسیاری از جوامع قرار گرفته است. شکل زیر شکل شماتیک این فرایند را نشان می­دهد.

روش های تصفیه فاضلاب

شرکت تصفیه فاضلاب-فرایند لودزاک-اتینگر اصلاح شدهMLE

روش های تصفیه فاضلاب

در سال ۱۹۷۳ این روش با تلفیق فرایند لجن فعال هوادهی گسترده به همراه یک مرحله انوکسیک اولیه  جهت حذف  نیترات ابداع شد. که در جوامع غربی به سرعت جهت تصفیه فاضلاب بهداشتی بخصوص جهت تصفیه فاضلاب با دبی ورودی کوچک با راندمان تصفیه بالا و حذف نیترات مورد توجه قرار گرفت. در این روش به منظور فراهم نمودن غلظت نیترات بیشتر در قسمت انوکسیک، یک خط برگشت از قسمت هوادهی به قسمت انوکسیک قرار داده می­شود که باعت افزایش دنیتریفیکاسیون و حذف نیتروژن می­گردد. میزان حذف نیترژون در این فرایند بستگی به میزان مهارت در تنظیم میزان فاضلاب برگشتی از حوض هوادهی به حوض انوکسیک دارد. از معایب این سیستم می­توان به لزوم کنترل DO قبل از برگشت فاضلاب از قسمت هوادهی به قسمت انوکسیک (میزان اکسیژن محلول در قسمتی از حوضچه هوادهی که فاضلاب از آنجا به حوض بی­هوازی برگشت داده می­شود باید کنترل شده تا باعث افزایش غلظت DO در حوض انوکسیک نگردد.) و وابستگی میزان حذف نیتروژن به میزان برگشت فاضلاب از قسمت هوادهی به قسمت انوکسیک اشاره نمود. شکل زیر شکل شماتیک این فرایند را نشان می­دهد.