روشهای بیولوژیکی

تصفیه فاضلاب

به آن دسته از روشهایی که درآنها از فرآیندهای بیولوژیکی برای تصفیه فاضلاب استفاده می­شود، روشهای بیولوژیکی می­گویند. در این روشها میکروارگانیسم ­ها (بویژه باکتری ها) نقش اصلی را درفرآیند تصفیه برعهده دارند چراکه آنها با استفاده ازمکانیزم ­های درونی خود مواد آلی موجود در فاضلاب را جذب کرده و از آن برای تولید سلول جدید و کسب انرژی استفاده می­کنند.

از آنجاکه سهم عمده­ای از مواد آلاینده­ در انواع فاضلاب­ ها را مواد آلی تشکیل می­دهند، استفاده از روشهای بیولوژیکی امروزه بطور گسترده­ای برای تصفیه فاضلاب ها متداول شده است. روشهای بیولوژیکی قادرند با هزینه­ای پایین، طیف گسترده­ای از آلاینده ­ها را مورد تصفیه قرار دهند. روشهای لجن فعال متعارف، لجن فعال هوادهی گسترده، راکتور ناپیوسته متوالی، راکتور بیولوژیکی با مدیای ثابت و متحرک، تماس دهنده های بیولوژیکی گردان، رآکتور بافل دار بی هوازی، بستر لجن بی­هوازی با جریان روبه بالا از جمله روش هایی هستند که در آنها جهت تصفیه فاضلاب از فرایندهای بیولوژیکی بی هوازی و هوازی استفاده شده است.

تصفیه فاضلاب صنعتی به روش راکتور بیولوژیکی غشایی MBR

تصفیه فاضلاب صنعتی به روش راکتور

تصفیه فاضلاب صنعتی به روش راکتور بیولوژیکی غشایی MBR

امروزه یکی از روشهای پیشرفته تصفیه فاضلاب روش غشایی(MBR) است که در این روش جداسازی میکروب ها توسط غشا انجام می شود. با نصب این غشا ها در درون رآکتور بیولوژیکی دیگر نیازی به بخش های ته نشینی و فیلتراسیون نیست و همین غشاها وظیفه جداسازی فاضلاب تصفیه شده از لجن را انجام می دهند. استفاده از غشا باعث می شود در فضای کم، تصفیه فاضلاب با راندمان بالا انجام شود به طوری که کیفیت فاضلاب تصفیه شده از استانداردهای فاضلاب برای تخلیه  به آب های سطحی نیز  بهتر است.

 

تصفیه فاضلاب صنعتی به روش راکتور  :مقالات آردازیست مجری طرحهای تصفیه فاضلاب

 

چربی گیری فاضلاب

تصفیه فاضلاب صنعتی به روشهای چربی گیری فاضلاب

شناور سازی از عملیات واحدی است که برای جداسازی ذرات جامد یا مایع از یک فاز مایع به کار می رود. بسیاری از فاضلاب های صنعتی شامل مقادیر زیادی چربی و روغن و مواد معلق شناور می باشد. تخلیه این گونه فاضلابها باعث گرفتگی چاههای جاذب و آلودگی منابع آب سطحی و زیرزمینی می گردد. خاصیت کم بودن جرم حجمی و سبک بودن چربی  و روغن موجب استفاده از روشهای شناورسازی برای حذف آنها می شود.

  • روش  API – American Petroleum Institute
  • روش  CPI – Corrugated Plate Interceptor
  • روش  DAF – Dissolved Air Flotation
  • روش چربی گیری ثقلی

چربی گیر ثقلی

این نوع چربی گیرها دفنی می باشند جهت حذف چربی های آشپزخانه در پروژه های تصفیه فاضلاب مربوطه مورد استفاده قرار می گیرند.

روش DAF

در سیستم شناورسازی با هوای محلول(DAF)، هوا با چندین اتمسفر فشار در فاضلاب حل شده، سپس فشار تا حد فشار اتمسفر کاهش می یابد. در نتیجه، حباب های کوچک هوا از محلول آزاد شده به سطح حوضچه آمده و ذرات سبک نظیر چربی و روغن را با خود به سطح هدایت می کنند و توسط پاروهای کف روب جمع آوری می گردند. در این سیستم از مواد منعقد كننده قبل ازورود جریان به قسمت شناور سازی استفاده می گردد. تزریق منعقد كننده توسط فلكولاتور و یا مخازن انعقاد و لخته سازی انجام می گردد.

روش CPI

در این سیستم، جداسازی چربی و روغن توسط صفحات موجدار مورب صورت می گیرد. جداسازهای صفحه ای بمنظور جداسازی قطرات روغن بزرگتر از ۰٫۶۰۰ cm با بالاترین راندمان طراحی می شوند. در عمل ثابت شده است که جداسازی ذرات ۰٫۶۰۰ cm، معمولا باعث حصول خروجی با غلظت روغن آزاد غیر امولسینه كمتر از ۱۰ mg/lit می شود. سیستم جداسازی روغن می تواند دستی و یا توسط اسكیمر روی سطح انجام گردد.

روش API

در جداسازی روغن، روغن آزاد در سطح تانک شناور شده و سپس از آن زدوده می شود. وضعیت و شرایط مشابه ذخیره برای ته نشینی ذرات است، به استثنای اینکه قطرات و ذرات سبکتر از آب به سطح سیال صعود می کنند.
طراحی جداسازی ثقلی مبتنی بر مشخصات موسسه نفت آمریکا (API) بر اساس جداسازی همه قطرات روغن آزاد بزرگتر از ۰,۰۱۵ cm می باشد.

تصفیه فاضلاب صنعتی به روش اکسیداسیون شیمیایی

اکسیداسیون شیمیایی

اکسیداسیون شیمیایی، واکنش هایی هستند که در طی آنها یک یا چند الکترون از ماده شیمیایی مورد نظر به ماده دیگر که اکسید کننده نامیده می شود منتقل می گردد. به عبارتی وقتی که الکترونها از یک یون، اتم یا مولکول حذف شوند، ماده اکسید شده و هنگامی که الکترونها به یک یون، اتم یا مولکول افزوده شوند ماده احیا می شود . واکنش های اکسیداسیون و احیا نقش مهمی در مهندسی محیط زیست دارند. جدول  زیر قدرت اکسیدکنندگی بعضی از عوامل اکسید کننده، که اکثرا مورد استفاده قرار می گیرند را نشان می دهد .

قدرت اکسیدکنندگی بعضی از عوامل اکسید کننده

عامل اکسیدکننده

پتانسیل اکسیداسیون(ولت)

فلوئور

۰۳/۳

رادیکال هیدروکسیل

۸۰/۲

اکسیژن اتمی

۴۲/۲

ازون

۰۷/۲

پراکسیدهیدروژن

۷۷/۱

پرمنگنات

۶۷/۱

اسید هیپوبرمو

۵۹/۱

دی اکسید کلر

۵۰/۱

اسیدهیپوکلرو

۴۹/۱

اسیدهیپویدو

۴۵/۱

گازکلر

۳۶/۱

ید

۵۴/۰

 

وقتی که اکسیداسیون شیمیایی انجام می گیرد، اکسیداسیون کامل ترکیب مورد نظر یا گروهی از ترکیبات ممکن است ضروری نباشد.در بیشتر موارد، اکسیداسیون جزیی برای ترکیبات ساده تر و قابل تجزیه تر برای تصفیه بیولوژیکی بعدی یا کاهش سمیت آن کافی می باشد. فرایندهای اکسیداسیون شیمیایی به دو گروه تقسیم می گردند:
– فرآیندهای اکسیداسیون شیمیایی کلاسیک
–  فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته(AOP)

اکسیداسیون شیمیایی کلاسیک
معمولا تصفیه های شیمیایی کلاسیک شامل افزودن عامل اکسیدکننده به آب حاوی آلودگی برای اکسید کردن آن می باشد.اکسیداسیون شیمیایی به طور  گسترده در تصفیه مواد آلی خطرناک مورد استفاده قرار گرفته است.امروزه با کاربرد تکنولوژی می توان با پایش پارامترهای فرآیند به طور موثر و بی خطر فرآیند اکسیداسیون را در مقیاس پروژه های بزرگ به کار گرفت.این امر  عمدتا به دلیل سهولت دسترسی و مسائل اقتصادی است.لذا بطور مختصر به شرح عملکرد عوامل اکسیدکننده مورد استفاده در تصفیه آب و فاضلاب اشاره می گردد.

اکسیداسیون با کلر
کلر یک اکسید کننده شیمیایی خوبی است و باعث نابودی میکروارگانیسم ها می شود. کلر به صورت عنصر و یا به صورت هیپوکلریت عامل اکسیدکننده قوی می باشد و می توان آن را به طور کارآمد در اکسیداسیون سیانید به کار برد.

اکسیداسیون با پرمنگنات پتاسیم
پرمنگنات پتاسیم به صورت کریستال ها و یا گرانول های بنفش تیره با جلای فلزی می باشد و در صورتی که بصورت خشک در تماس با اسید سولفوریک غلیظ یا پراکسید هیدروژن قرار گیرد، سبب انفجار می گردد.از این اکسید کننده جهت حذف برخی از ترکیبات آلی استفاده می شود.عمدتا در حذف آلدئید ها، مرکاپتان ها، فنل و اسیدهای غیر اشباع به کار برده می شود .در بحث مواد زائد خطرناک عمده ترین کاربرد آن مربوط به حذف ترکیبات فنلی است .
در طی واکنش، حلقه آروماتیک شکسته شده و مولکول با وضیعت خطی ایجاد می گردد.ترکیبات آلیفاتیک بیشتر اکسید شده و آب و دی اکسید کربن بوجود می آید.پیشرفت واکنش سریع بوده و بستگی زیادی به pH محیط دارند. pH های بالاتر از ۵/۹ مناسب هستند. کاربرد پرمنگنات به دلیل هزینه زیاد مواد مورد نیاز و سمیت آن برای آبزیان در مقیاس بزرگ توسعه نیافته است. یک عیب دیگر کاربرد پرمنگنات پتاسیم به عنوان اکسید کننده تشکیل دی اکسید منگنز می باشدکه رسوب نموده و بایستی با زلال سازی یا فیلتراسیون از سیستم خارج شود .

اکسیداسیون با پراکسید هیدروژن
پراکسید هیدروژن یک ترکیب اکسید کننده بسیار قوی است که به نحو موثر و در مقیاس وسیع جهت اکسیداسیون ترکیباتی چون فنل ها، سیانیدها، ترکیبات گوگردی و یونهای فلزی به کار گرفته شده است. ترکیب تجاری آن در آب محلول، بی رنگ و با درصد خلوص۷۰-۳۰ درصد می باشد.این ترکیب اکسیدکننده قوی در طی تجزیه، اکسیژن و گرمای زیادی ایجاد می کند.مقادیر اندکی از برخی فلزات می تواند نقش مهمی به عنوان کاتالیزور در فرآیندهای اکسیداسیون با پراکسید هیدروژن ایفا نمایند.این اکسید کننده یک ماده به نسبت بی خطر بوده و در تصفیه بسیاری از مواد آلی و معدنی به کار رفته است .به علاوه افزایش پراکسید هیدروژن قادر است به نحو موثر حلقه بنزنی را در طیف وسیعی از درجه حرارت و غلظت اکسید نماید.این فرآیند بسیار به pH حساس بوده و دامنه pH بهینه در حدود۴-۳ متغییر است.پراکسید هیدروژن در حضور یک کاتالیست مثل آهن، ایجاد رادیکال هیدروکسیل نموده که با مواد آلی ترکیب شده و ساختار آن ها را در هم می شکند.مزیت اصلی آن شامل ارزان بودن، قدرت اکسیدکنندگی بالا، سهولت جابجایی، حلالیت در آب و عدم تولید محصولات جانبی سمی و رنگی می باشد .

اکسیداسیون با ازن
ازن در اکثر کاربردهایش مانند حذف رنگ، ضدعفونی کردن، حذف بو و طعم، حذف منیزیم و ترکیبات آلی موثر می باشد و یک محلول ناپایدار، دارای خاصیت اکسیدکنندگی بسیار قوی می باشد.درشرایط دما و فشار استاندارد، دارای حلالیت کم در آب بوده و ناپایدار است. میزان حلالیت آن در آب بر حسب وزنی تقریبا ۱۰ برابر بیشتر از حلالیت اکسیژن در آب می باشد.ازن در تصفیه پساب های صنعتی به منظور  اکسیدکردن ترکیبات آلی به مواد با سمیت کمتر ، بکار گرفته می شود .قدرت ازن در اکسیدکنندگی دو برابر قدرت پراکسید هیدروژن می باشد.هدف در تصفیه پساب های محتوی ترکیبات فنلی، اکسیدکردن این ترکیبات به مواد آلی واسطه است.اگرچه سمی هستند ولی کاملا از نظر زیستی قابل تجزیه می باشند.

فرآیندهای اكسیداسیون پیشرفته(AOP)
معمولاً فرآیندهای اكسیداسیون پیشرفته شامل تولید و كاربرد رادیكال آزاد هیدروكسیل ۲۸ به عنوان یك اكسید كننده قوی به منظور تخریب تركیباتی است كه با اكسید كننده های متداول نظیر اكسیژن، ازن و كلر بطور كامل اكسید نمی شوند. رادیكال هیدروكسیل با تركیبات محلول واكنش می دهد و باعث شروع واكنشهای اكسیداسیون می گردد تا اینكه تركیب مورد نظر به طور كامل حذف شوند این فرآیندهای تصفیه به عنوان روش های مناسب برای حذف آلاینده های منابع آب زیرزمینی، سطحی و فاضلابهای صنعتی حاوی آلاینده های آلی غیر قابل تجزیه بیولوژیكی در نظر گرفته می شوند. رادیكال های هیدروكسیل به طور فوق العاده ای واكنش پذیر هستند كه به اكثر تركیبات آلی حمله می كنند. معمولاً  سینتیك واكنش با توجه به غلظت رادیكال های هیدروكسیل و غلظت آلاینده از درجه اول تبعیت می كند و ثابت های سرعت معمولاً در محدوده ۱۰۸ تا ۱۰۱۱ لیتر بر مول بر ثانیه می باشند. چنانچه غلظت رادیكال ۱۰- ۱۰ مول بر لیتر باشد، ثابت سرعت واكنش شبه درجه اول بین یك تا ۴ – ۱۰ تا ۱۲ – هیدروكسیل بر ثانیه بدست می آید. در حال حاضر، فن آوری های مختلفی در فرآیندهای اكسیداسیون پیشرفته برای تولید رادیكال هیدروکسیل وجود دارد . این فرآیندها را بر اساس فرآیندهایی بر پایه پرتو فرابنفش، فرآیندهای بر پایه پراكسیدهیدروژن و یا  فرآیندهایی بر پایه ازن در منابع و متون مختلف تقسیم بندی شده است .

تصفیه فاضلاب به روش فیزیکوشیمیایی

تصفیه فاضلاب

تصفیه فاضلاب به روش فیزیکوشیمیایی

به منظور حذف برخی آلاینده ها مانند فلزات سنگین نیاز به استفاده از روش های شیمیایی وجود دارد. در چنین مواردی عموماً یک ماده شیمیایی با غلظت مشخص به فاضلاب تزریق می گردد. در نتیجه واکنش های شیمیایی، رسوباتی تشکیل می گردد، آنگاه این رسوبات توسط روش های فیزیکی مانند ته نشینی و فیلتراسیون از جریان فاضلاب جدا می گردند. به دلیل استفاده توام از روش های فیزیکی و شیمیایی به این روش ها، روش های فیزیکوشیمیایی گفته می شود. صنایع نساجی و صنایع فرآورده های فلزی از جمله صنایعی هستند که از این روش جهت تصفیه فاضلاب آنها استفاده می شود.

تصفیه فاضلاب به روش فیزیکوشیمیایی
تصفیه فاضلاب

فرآیندهای BNR

فرآیندهای BNR

در حال حاضر چند نوع فرایند تصفیه فاضلاب با حذف همزمان مواد آلی، نیترات و فسفات (BNR) موجود می باشد. در طراحي این سیستم ها تصفیه و حذف مواد آلی و پيرو آن كاهش بارآلودگي ارتقا يافته و علاوه بر آن حذف نیترات، حذف فسفات و در برخی از اين روشها حذف هر دو اين پارامترها همزمان انجام مي پذيرد. فرایند مورد نظر، بسته به کیفیت مورد نظر پساب خروجی، تجربه بهره¬بردار،کمیت وکیفیت فاضلاب ورودی انتخاب می شود. روشهای مختلف فرایندهای BNR بر اساس توالی سیستم¬های بی¬هوازی، انوکسیک و هوازی و زمان ماند طراحی می¬شوند.