اهمیت تصفیه پساب – تصفیه فاضلاب

تصفیه فاضلاب

اولین و جدیدترین  سیستم تصفیه فاضلاب  که تا به امروز از قواعد آن در ساخت سیستم های تصفیه استفاده شده است مربوط به یک مهندس انگلیسی در ۱۸۴۲ در آلمان ساخته شد.

تصفیه پساب: جدا کردن آلایند ه ها از آب های آلوده و کثیف برای به دست آوردن آب تمیز را تصفیه پساب گویند این امر منجر حفظ محیط زیست و  ایجاد شرایط بهداشتی برای مردم می شود. علاوه بر این موارد در بخش های خشک و نیمه خشک بازیابی و تصفیه پساب خروجی منجر به استفاده مجدد از پساب خروجی در بخش کشاورزی و آبزی پروی می گردد. .

تصفیه فاضلاب در کشورهای در حال توسعه

کشورهای کمتر توسعه یافته همانند گذشته فاضلاب تولیدی خودرا به نزدیک ترین آبراهه تخلیه می کنند در برخی موارد فاضلاب به درستی تصفیه نمی شود. در صورت تخلیه به نزدیک ترین برکه یا رودخانه غلظت اکسیژن کم شده و مواد آلی پایدار تولید می گردد علت کاهش اکسیژن فعالیت باکتریایی میکروارگانیسم در درون فاضلاب برای تجزیه مواد آلی می باشد.

در صورت کم بودن کاهش اکسیژن در برکه ها و … با جذب اکسیژن از اتمسفر این کاهش برطرف می شود اما در صورتی که این کاهش به کمتر از حد معینی برسد باعث می شود که مولکول های آلی توسط باکتری های بی هوازی بدون اکسیژن تجزیه  گردد و ترکیبات خطرناکی چون متان و … حاصل این تجزیه بوده و برای موجودات خطرناک و سمی می باشد.

در کشورایران نیز اگر فاضلاب صنعتی و شهری بصورت بی رویه تصفیه گردد باعث آلودگی مهمترین منبع آب که همان آب های زیرزمینی هستند می شود تصفیه آب های آلوده با وجود هزینه ای زیاد که دارد استفاده دوباره از این منابع دیگر به صرفه نخواهد بود .با توجه به پیشرفت های صورت گرفته در امر تصفیه فاضلاب  در جهان ، آب آلوده در حد آب آشامیدنی تصفیه می گردد ولی در کشور ایران باتوجه به عدم اطلاع رسانی دقیق و برنامه ریزی درست در این امر روند رسیدن به تصفیه طبق استاندارد های جهانی با سرعت کمتری صورت می گیرد.

مواد آلی و غیر آلی آب و فاضلاب

مواد آلی و غیر آلی آب و فاضلاب

مواد آلی بیشتر بصورت محلول در آب می باشند از تجزیه مواد آلی جامد ترکیبات آلی طبیعی تشکیل می شوند در برخی موارد مواد آلی مصنوعی نیز وارد می شود در نتیجه تخلیه فاضلاب ها این مواد وارد محیط زیست می شود این مواد آلی به دو گروه تقسیم بندی می شود :

  1. مواد آلی تجزیه شده

چربی ها، نشاسته، الکل ها و … از جمله موادآلی قابل تجزیه می باشندکه توسط میکروارگانیسم های طبیعی به عنوان غذا مصرف می شود در صورت حضور اکسیژن فرایندهای هوازی رخ داده و باعث ایجاد مواد آلی پایدار می شود.

  1. مواد آلی غیر قابل تجزیه

موادی که در برابر تجزیه زیستی از خود مقاومت نشان داده وبرای به دست آوردن مقدار مواد آلی غیر قابل تجزیه،  مقدار BOD را از COB و  Toc کم می کنند.

بروز مشکلاتی در فرایند تصفیه آب توسط مواد آلی طبیعی

  • تاثیر منفی بر رنگ ، بو و مزه آّب(کیفیت)
  • در اثر جذب سطحی آلودگی به فلزات سنگین افزایش می یابد.
  • حجم زیادی از لجن در نتیجه کلرزنی تولید می شود
  • تهدید آلودگی زیستی آب

. رنگ معمولاً معرف مواد آلی محلول است که با کربن آلی کل هم رابطه دارد غلظت و ویژگیهای مواد آلی طبیعی در آب های مناطق مختلف باهم تفاوت دارد.

به طور کلی دما و مواد  فاضلاب بر اقتصادی بودن و امکان انجام تصفیه به خصوص تصفیه بی هوازی تاثیر زیادی دارد. درجه حرارتهاي راكتور ۲۵تا۳۵ درجه سانتیگراد معمولاً براي انجام سرعت هاي بهينه واكنش بيولوژيكي و فراهم نمودن تصفيه با ثبات بيشتر ترجيح داده می شود.  برای تولید مقدار کافی متان غلظت cod بیش از ۱۵۰۰تا ۲۰۰۰میلی گرم برلیتر نیاز است و فاضلاب بدون منبع خارجي سوخت گرم مي شود.

روش های طبیعی تصفیه فاضلاب

روش های طبیعی تصفیه فاضلاب

تصفیه به کمک آبزیان

تصفیه به کمک آبزیان شامل موارد زیر می باشد:

  • وتلند طبیعی
  • وتلند مصنوعی
  • گیاهان آبزی

در برخی موارد عنوان جعبه های  سیاه برای  وتلند ها  بکار می رود که منجر به شفافیت آب آلوده می شود. در ۱۰ سال اخیر توجه زیادی به استفاده از وتلند ها شده است در وتلند ها  طبیعی پوشش گیاهی خاصی وجود دارد .که گیاهانی چون نی به صورت خوردرو رشد کرده و تصفیه بصورت غیر کنترل کننده  انجام می گیرد. وتلند یک روش برای جلوگیری از تخریب محیط زیست بدون نیاز به سوخت فسیلی می باشد.

۲)تصفیه به کمک زمین

تصفیه به کمک زمین شامل سه مورد زیر می باشد:

  • نفوذ سریع در زمین
  • نفوذکند و آرام در زمین
  • پخش کردن فاضلاب در زمین

تفاوت بین سیستم متداول تصفیه با سیستم طبیعی تصفیه

یکی از اساسی ترین تفاوت بین سیستم های متداول با وتلند ها این است که در  وتلند ها  تصفیه با سرعت کم در محیط طبیعی بدون نیاز به مدیریت انجام می گیرد در حالی که در سیستم های متداول تصفیه به مدیریت بالا ، صرف انرژی زیاد و ودر راکتور کم حجم صورت می گیرد .

نقش وتلند مصنوعی در تصفیه فاضلاب

نقش وتلند مصنوعی در تصفیه فاضلاب

تالاب ها  زمين هايي هستند كه سطح آب در آنها در طي سال به مدت زیادی بالاي سطح زمين يا نزديك سطح زمين قرار دارد. سيستم هاي طبيعي فاضلاب ۳ دسته اصلي آبي،  وتلند ، زميني  طبقه بندي مي شود. همه  اين روش ها بر پايه فرایند های  فيزيكي، شيميايي و بيولوژيكي انجام ميشود. بشر اولیه از تالاب ها یا وتلندها برای تصفیه و دفع فاضلاب استفاده می کرد ، وتلندهای ساختگی حدود ۴۰ سال قبل برای تصفیه فاضلاب بکار گرفته شدند. خصوصا در ۱۰ سال اخیر تمایل زیاد به استفاده وتلند ساختگی پدیدار شده است.  وتلند مصنوعی شامل ۲ نوع ، وتلند مصنوعی با جريان زيرسطحي و وتلند مصنوعی  با جريان روسطحي تقسیم بندی می شود . استفاده از تالاب مصنوعي يكي از روشهاي  مهم تصفيه فاضلاب است كه پساب خروجي آن مي تواند بدون ایجاد مشكل وارد محيط زيست شود و يا در كشاورزي مورد استفاده قرارگیرد. تالابهاي مصنوعي ، نسبت به سایر روش های تصفیه فاضلاب روش مطمئني براي تصفيه فاضلاب مناطق کوچک چون  روستاها  و حصول استانداردهاي محيط زيستي هستند، براي تصفيه فاضلاب روستايي مخصوصاًدر مناطق دور دست ايران  از تالابهاي مصنوعي در صورت در دسترس بودن زمين كافي، استفاده می شود. استفاده از سيستم هاي پيشرفته برای تصفيه در نقاط دور دست ایران مشکلاتی به همراه دارد و هزينه  به كارگيري افراد متخصص در زمينه بهره برداري و نگهدار ي آنها بالا است. تالابها نسبت به سایر روش های تصفیه فاضلاب  در حذف ازت و فسفر، کم هزينه تر می باشد..

وتلند مصنوعی با جریان سطحی

وتلندهای مصنوعی با جریان سطحی که سطح فاضلاب با هوا در تماس است برای رشد گیاهان برآمده از آب، از خاک یا محیط مناسب دیگر استفاده می شود.

وتلند مصنوعی باجریان زیرسطحی

وتلند های مصنوعی با جریان زیرسطحی که جریان فاضلاب در زیر سطح گراول یا ماسه برقرار می باشد . اجزای تشکیل دهنده وتلند های مصنوعی را بستری از خاک، گیاهان، ،گراول و  ماسه و عوامل بیولوژیکی تشکیل می دهند . نقش گیاهان دراین سیستم تأمین اکسیژن مورد نیاز میکروارگانیسم های هتروتروف در ناحیه ریشه و افزایش وتثبیت هدایت هیدرولیکی بستر، جذب مواد مغذی و غیره است.

تصفیه فاضلاب صنعتی لبنیات

تصفیه فاضلاب صنعتی لبنیات

توليد فاضلابهاي صنعتي با تركيبات متنوع چه بصورت شناخته و ناشناخته از آسیب های بزرگ محيط زیست و جوامع بشري می باشد  كه سلامت جامعه را تهديدکرده و به خطر می اندازد ؛ لذا شناخت بجااز این  آلايندههاي صنايع مختلف وفرآيندهاي تصفيه و اصول بهره برداري از آنها امري مهم و قابل  توجه است. قوانين سخت  محیط زیست و همچنين افزايش هزينه هاي آب و تصفيه فاضلاب، انگيزه مديران را در  جهت بهبود فرايند تصفيه فاضلاب افزايش داده است. درجه تصفيه به قوانين محیط زیست كشوري بستگي دارد. در حالي بعضی كارخانه های  بزرگ لبني داراي تصفيه خانه هاي اختصاصي بوده و يا در صورت امكان فاضلاب خود را به درون فاضلاب رو شهري دفع مي نمايند، مواردي از دفع فاضلاب به دريا و يا آبياري مزارع مشاهده مي شود. در مقابل، بيشتر كارخانجات كوچك لبني فاضلاب خود را با استفاده از روش آبياري مراتع و پخش در سطح زمين تصفيه مي نمايند. بنابراين پتانسيل آلودگي آبهاي سطحي و زيرزميني از اين طريق وجود دارد.صنايع لبني يكي از صنايع عمده مصرف كننده آب و  توليد كننده فاضلاب هستند. بنابراين تصفيه و استفاده مجدد از پساب توليدي اينگونه صنايع يكي از اولويتهاي محیط زیست می باشد .

سه گروه عمده فاضلاب هاي صنايع لبني

  • فاضلاب بهداشتي كه مستقيماً به تصفيه خانه فاضلاب هدايت مي شود.
  • فاضلاب ناشي از تميز كردن كه ناشی از تميز كردن تجهيزاتي كه در تماس با شير،  ريخت و پاش شير و محصولات آن، آب پنير، آب نمك و آب ناشي از تجهيزات توليد و حتي خطاهاي بهره برداري است.
  • آب مصرفي در طي فرايند توليد كه شامل آب به كار رفته براي سرد كردن و گرم كردن فرايندهااست. اين فاضلاب ها بطور معمول عاری از آلاينده بوده و با حداقل تصفيه ميتوان آنها را مورد استفاده مجدد قرار داده و يا به درون كانال جمع آوري آبهاي ناشي از بارش دفع کرد.

تصفیه فاضلاب صنعتی لبنیات به سه روش:

۱) احداث تصفیه خانه در داخل کارخانه برای تصفیه فاضلاب

۲) حذف کردن مواد نیمه جامد و زایدات موجود در فاضلاب  کارخانه

۳ ) تخلیه کردن فاضلاب موجود در فاضلاب شهری جهت تصفیه

فرایند های تصفیه فاضلاب

  • آشغال گیری : آشغال گیری دهانه درشت برای حفظ کردن بخش های تصفیه خانه و آشغال گیری دهانه ریز برای حذف ذرات جامد ریز کاربرد دارد.
  • دانه گیر: مواد چون، گل ولایی و تفاله چایی قبل از ورود به تصفیه خانه حذف می شود روش تمیز کردن این روش به صورت دستی و مکانیکی و هوادهی چرخشی امکان پذیر می باشد.
  • اندازه گیری جریان: در تمامی مراحل تصفیه باید جریان ورودی به تصفیه خانه کنترل شود .
  • تصفیه فیزیکی- شیمیایی: که به دو دسته حذف چربی و روغن ، انعقاد ، لخته سازی تقسیم بندی میشود.

حذف چربی و روغن: از سیستم  هایی چون  Apl، DAF و … برای حذف روغن و چربی موجود در صنایع استفاده می شود. در تصفیه فاضلاب صنایع روش DAFبطور گسترده کاربرد دارد همچنین این روش از بازده بیشتری در حذف ذرات معلق منعقد شده  برخوردار می باشد.

انعقاد و لخته سازی: از جمله عوامل موثر در انعقاد می توان به phو قلیائیت ، مواد منعقد شده ، مقدار ذرات منعقد شده و اثر عوامل فیزیکی( در زمستان مقدار مصرف منعقد کننده ها بیشتر از تابستان می باشد) اشاره کرد.

لخته سازی: در این روش مواد انعقاد یافته به هم چسبیده ودر کف کانال ته نشین شده یا بصورت شناور باقی می مانند که این باعث حذف آن ها می شود .زمانی ۹۰ درصد از ذرات معلق و فسفر از فاضلاب حذف می شود که مواد منعقد شونده به درستی به آن اضافه شده باشد.

  • واحد ته نشینی : در این مرحله مواد معلق ته نشین شده و لجن ها رسوب داده می شود تا عمل زلال سازی پساب انجام گیرد به عبارت دیگر این فرایندبرای جدا کردن  مواد قابل رسوب یا شناور ،در فاضلاب کاربرد دارد.
  • تصفیه ثانویه: لجن فعال ، تصفیه بی هوازی ، هوادهی ممتد ، لاگون های هوادهی، استخرهای متعادل سازی ازجمله روش های رایج تصفیه ثانویه فاضلاب می باشد.
  • ضد عفونی کردن فاضلاب: اخرین مرحله تصفیه فاضلاب ضدعفونی کردن می باشد در این مرحله مواد ضد عفونی تزریق شده در فاضلاب باعث ازبین بردن باکتری های ارگانیسم های بیماری زامی شود . برای انتخاب مواد ضد عفونی کننده باید به مواردی چون هزینه، اثرات جانبی آن ،بازده ماده ضدعفونی و … توجه کرد.

 

تصفیه فاضلاب-برکه ها و لاگونها

تصفیه فاضلاب

لاگونها بر اساس میزان هم زدگی مکانیکی طبقه بندی می شوند . هنگامی که انرژی کافی برای هوادهی و اختلاط کامل محتویات که شامل جامدات فاضلاب می شوند ، فراهم باشد ، راکتور به نام لاگون هوازی شناخته می شود . از جریان خروجی لاگون هوازی ، جامدات را بایستی حذف کرد تا بتوان به حد استاندارد های جامدات معلق برسد . هنگامی که تنها اندکی انرژی برای مخلوط کردن قسمت مایع لاگون تامین شود در نواحی که گرادیان سرعت کم است جامدات در قسمت کف ته نشین می شوند و به شکل بی هوازی تجزیه می شوند . چنین لاگونهایی به نام لاگون اختیاری شناخته می شود و تنها تفاوت آن با برکه اختیاری در شیوه تامین اکسیژن است .

یک برکه فاضلاب که به نامهای برکه تثبیت ، برکه اکسیداسیون و لاگون فاضلاب نیز خوانده می شود از یک برکه بزرگ کم عمق تشکیل شده است که در آن فاضلاب برای مدت نسبتا طولانی جهت فرایند پالایش طبیعی و رسیدن به تصفیه مطلوب نگه داشته می شود . برای رسیدن به جریان خروجی مطلوب حداقل ، قسمتی از سیستم باید هوازی باشد . اگرچه در اثر نفوذ هوا مقداری اکسیژن تامین می شود اما بخش اعظم اکسیژن در برکه ها در نتیجه عمل فتوسنتز به وجود می آید . لاگونها حوضچه هایی هستند که اکسیژن آنها از طریق هوادهی مصنوعی تامین می شود . برای کاربردهای خاص انواع متنوعی از برکه ها و لاگونها وجود دارند .

برکه کم عمق که در آنها اکسیژن محلول در تمامی عمق وجود دارد به نام برکه هوازی خوانده می شود  برکه های عمیقی که در آنها به غیر از لایه سطحی نسبتا نازک اکسیژن وجود ندارد ، برکه های بی هوازی نامیده می شود . برکه های بی هوازی می توانند برای تصفیه جزیی فاضلاب های آلی قوی مورد استفاده قرار بگیرند.

واحد گندزدایی,واحد هضم لجن,تابلو کنترل و توزیع قدرت

تصفیه فاضلاب

واحد گندزدایی

اگرچه وجود میکروارگانیسم­ها و به خصوص باکتری­ها در تصفیة فاضلاب نقشی اساسی را دارند ولی خروج بدون کنترل آنها از تصفیه­ خانه و ورود آنها به منابع آب پذیرنده می­تواند سبب بروز آلودگی میکروبی و بیماری­های ناشی از آن شود. به همین سبب فرآیند گندزدایی به عنوان آخرین فرآیند مورد استفاده قرار خواهد گرفت. در این واحد با انجام مجموعه­ای از واکنش­های اکسیداسیون میکروارگانیسم­های موجود از جریان فاضلاب حذف می­گردند.

واحد هضم لجن

به منظور نگهداری لجن مازاد تا زمان دفع نهایی آن، یک مخزن برای ذخیره لجن در نظرگرفته شده است.

تابلو کنترل و توزیع قدرت

برای بهره­برداری مناسب از سیستم­های تصفیه لازم است که بهره­ بردار بتواند بوسیله یک تابلو فرمان کلیه تجهیزات الکترومکانیکی سیستم را کنترل و راهبری نماید. بنابراین یکی از اجزای سیستم تصفیه تابلو کنترل و توزیع قدرت است.

فرآیند تصفیه فاضلاب

فرآیند تصفیه فاضلاب

به زبان ساده مي توان گفت كه فاضلاب چيزي نيست جز آب مصرف شده يا پساب توليد شده جامعه بر اثر فعاليت هاي مختلف، كه حاوي ناخالصي هاي بيش از حد مجاز است. به هر حال، از نقطه نظر تكنيكي فاضلاب را مي توان به عنوان هر گونه آب يامايعي كه حاوي كه حاوي ناخالصي يا آلودگي هايي به شكل مواد جامد، مايع يا گاز يا تركيبات آن هاست تعريف نمود كه اگر با اين غلظت وارد محيط زيست شود خطرناك است.

  • ناخالصي هاي فاضلاب عمدتا به دليل وجود مواد جامد در آب است. اين مواد ممكن است مواد آلي يا غير آلي در طبيعت بوده و به صورت معلق، لخته، محلول يا در اشكال مختلفي از تركيبات آن ها وجود داشته باشد.
  • تخليه نهايي فاضلاب معمولا به چرخه آب يا به سطح زمين انتقال پيدا مي كند. پيكره آبي دريافت كننده فاضلاب مي تواند جوي، رودخانه، درياچه، آبراهه، تالاب و … باشد..

 

مفهوم فرآیند تصفیه فاضلاب

تصفيه فاضلاب، عموما به معني كاهش نسبي يا حذف كامل ناخالصي هاي اضافي فاضلاب است. ناخالصي هاي اضافي يعني غلظت اضافي و بيش از حد قابل قبول (مجاز) براي تصفيه نهايي يا برگشت مناسب فاضلاب تصفيه مي شود.

كاهش نسبي يا حذف كامل ناخالصي هاي فاضلاب بستگي به درجه تصفيه مورد نظر دارد. اگر هدف صرفا تخليه پساب خروجي به پيكره آبي و يا آبگيرها يا سطح زمين باشد، غلظت اجزاي اصلي فقط تا حد قابل قبولي كه دستگاه هاي قانوني تعيين نموده اند، كاهش مي يابد.

روش هاي تصفيه

معمولا روش هاي فيزيكي، شيميايي يا بيولوژيكي براي تصفيه فاضلاب به كار برده مي شوند. واحدهاي تصفيه به منظور عمليات مشخصي طراحي شده اند كه براساس يكي از روش ها يا تركيبي از آن ها مورد استفاده قرار مي گيرند

روش هاي تصفيه فاضلاب به دو واحد عمده، واحدهاي عملياتي و واحدهاي فرايندي تقسيم شده اند.

واحد عملياتي در تصفيه فاضلاب

ابزارهاي تصفيه فاضلاب در مواردي كه غالب نيروهاي فيزيكي هستند به عنوان واحدهاي عملياتي شناخته مي شوند.

واحدهاي فرايندي در تصفيه فاضلاب

تصفيه هايي كه در آن ها حذف آلاينده ها با افزايش مواد شيميايي يا با استفاده از توده بيولوژيكي و يا فعاليت هاي ميكروبي صورت مي گيرد به عنوان واحدهاي فرايندي شناخته مي شوند.

  • واحد فرايند شيميايي: در اين واحد حذف يا كاهش، با افزايش مواد شيميايي به منظور خنثي سازي شيميايي و انعقاد ذرات كلوييدي و معلق صورت مي گيرد. به منظور حذف بيشتر فلزات سنگين و فسفر و BOD از روش رسوب دهي شيميايي استفاده مي شود.
  • واحد فرايند بيولوژيكي: در اين واحد كاهش يا حذف آلاينده، توسط ميكروارگانيسم ها انجام مي گيرد. روش هاي اصلي تصفيه فاضلاب اين گروه به شرح زير طبقه بندي مي شوند:
  • فرايند رشد معلق: فرايند لجن فعال، لاگون هوادهي و هاضم هاي هوازي و…
  • فرايند رشد چسبيده: فيلتر چكنده، برج هاي زيستي، فيلتر هاي جريان رو به بالا

تصفيه خانه فاضلاب عادي يا معمولي الزاما شامل واحدهاي انتخاب شده از عمليات فيزيكي، بيولوژيكي و شيميايي به صورت تركيبي مي باشد، كه بر اساس نوع سيستم تصفيه انتخاب مي شوند.چنين تصفيه خانه هايي معمولا به منظور حذف مواد شناور و ذرات جامد آلي و معدني از فاضلاب طراحي مي شوند.