مواد شیمیایی در تصفیه فاضلاب

 23 اسفند 1396   14:37
 0
 1783
اشتراک :

مواد شیمیایی در تصفیه فاضلاب


آب فاضلاب:
حضور میکرواورگانیسم ها که مهم ترین آن ها باکتری ها هستند، هم در تصفیه آب صنعتی و هم در تصفیه فاضلاب بسیار مهم است. در تصفیه فاضلاب، میکروارگانیزها در واقع موتور اصلی کاهش مواد آلی هستند. حفظ محیط مناسب برای رشد میکروارگانیزم ها، مهم ترین دغدغه مسئولین تصفیه خانه های فاضلاب می باشد. بیشتر باکتری ها از مواد آلی به عنوان منبع انرژی و منبع کربن استفاده می کنند. هر چند که همه باکتری ها، ساختمان سلولی یکسانی دارند اما شکل های مختلفی دارند. اندازه باکتری ها در حدود میکرون است.

فاضلاب شهری و پساب صنعتی:
منظور از فاضلاب شهری مجموعه فاضلاب های بهداشتی، اداری و موسسات مختلف شهری و نیز آب های سطحی چون آب باران می باشد که برای حفظ بهداشت عمومی و محیط زیست پس از جمع آوری و انتقال به محل تصفیه خانه فاضلاب، در طی عملیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی تصفیه می شوند.
در گذشته، فاضلاب به صوت سنتی به منابعی هم چون رودخانه، دریا و بیابان هدایت می شده و اگر چنین امکانی در دسترس نبود آن ا بر روی زمین تخلیه می کردند.
وقتی فاضلاب به آب های سطحی وارد می شود، باکتری های هوازی با کمک اکسیژنی که در آب وجود دارد شروع به تجزیه مواد آلی آن می نمایند. در 20 درجه سانتی گراد، اکسیژن محلول آب های سطحی حدود 9 تا 10 میلی گرم در هر لیتر آب می باشد. چون غذای در دسترس باکتری ها زیاد است. آن ها اکسیژن آب را مصرف کرده و مواد آلی را به مصرف غذایی خود می رسانند. این امر باعث می شود که موجودات، حیوانات و گیاهان آبزی که درون اکوسیستم به صورت همزیستی به سر می برند، به دلیل فقدان اکسیژن، حیاتشان را از دست بدهند. از طرف دیگر از بین رفتن اکسیژن در سیستم، باعث غلبه باکتری های بی هوازی می شود. این گروه از باکتری ها، مواد آلی را احیا کرده و ترکیباتی سمی ایجاد می کنند. تولید گاز H2S نتیجه فعالیت این گروه از باکتری ها است. این گاز علاوه بر ایجاد بوی نامطبوع، آب های سطحی را آلوده و غیر قابل استفاده می سازد. باکتری ها برای رشد، نیاز به ازت، فسفر و مقدار کمی اسید داشته و بر روی سطح می چسبند.

به طور کلی هدف اصلی از تصفیه فاضلاب عبارت است از:
1)    از بین بردن عوامل بیماری زا و ناسازگار با محیط زیست
2)    حذف مواد آلی قابل تجزیه توسط میکرواورگانیسم (آلاینده اصلی عامل بو و تعفن فاضلاب)
3)    حذف مواد معلق و شناور
4)    کاهش کدورت و رنگ تا حد مجاز
یکی از ویژگی های فاضلاب شهری آن است که با یک الگوی قابل پیش بینی در زمان های مختلف جریان دارد و مشخصات فاضلاب چه از نظر کمی و چه از نظر کیفی با تقریب خوبی قابل پیش بینی می باشد.
جدول زیر ویژگی های تقریبی شاخص های فاضلاب شهری را نشان می دهد:
 

شاخص

غلظت (mg/l) 

ملاحظات

BOD5

200

معرف تعفن پذیری فاضلاب و نیز تصفیه پذیری بیولوژیکی و اکسیژن مورد نیاز برای تجزیه مواد آلی

COD

400

معرف غلظت مواد آلی در فاضلاب

TSS

200

عامل کدورت فاضلاب

نیتروژن آمونیاکی

30

باعث کاهش اکسیژن، سم برای آبزیان و حامی رشد جلبک ها

فسفر

10

باعث رشد جلبک ها


تصفیه فاضلاب شهری:
در شکل زیر واحدهای مختلف یک تصفیه خانه فاضلاب شهری نشان داده شده است. می توان عمل تصفیه را عمل تغلیظ دانست که طی آن آلودگی آب از صورت محلول در آمده و به صورت تغلیظ شده و جامد دفع می گردد.
 
تصفیه خانه فاضلاب شهری
در تصفیه خانه های فاضلاب شهری، اصطلاحات اولیه، تصفیه ثانویه و تصفیه پیشرفته مطرح می شود.
•   تصفیه اولیه:
منظور از تصفیه اولیه یا ابتدایی، تصفیه مکانیکی یا فیزیکی فاضلاب است. این مرحله می تواند تا حدود 40% از آلودگی فاضلاب را کاهش دهد. عملکرد این مرحله را می توان مشابه ته نشینی دانست که البته شامل چند قسمت است:

1)  آشغالگیر: برای جلوگیری از ورود مواد جامد درشت شناور یا معلق، فاضلاب را از واحد آشغالگیر عبور می دهند. در بعضی از تصفیه خانه ها از دو نوع آشغالگیر  یکی درشت و دیگری ظریف استفاده می کنند که به صورت شبکه میله هایی با فاصله 20 تا 40 میلی متر می باشند. سطح مقطع میله ها معمولا 10×50 میلی متر می باشند. آشغال ها توسط دستگاه هیدرولیکی متراکم شده و آب آن ها گرفته شده و سپس سوزانده می شوند و یا آنکه توسط دستگاه خرد کننده، ریز شده و مجددا به جریان فاضلاب برگردانده می شوند. معمولا استقرار آشغالگیرهای میله ای در کانال فاضلاب به نحوی است که زاویه 45 الی 60 درجه با افق می سازند و در این حالت بهترین نتیجه یعنی حداقل افت هیدرولیکی و بیشترین حذف آشغال صورت می گیرد.

2)  ایستگاه پمپاژ فاضلاب: که وظیفه انتقال فاضلاب به واحدهای مختلف تصفیه خانه را به عهده دارد. چون سطح فاضلاب بسیار پایین است سعی می شود که با پمپاژ آن، عمل شن گیری در سطح زمین انجام شود.

3)  دبی سنج: با یک دستگاهی که دارای سطح مقطع متغیر است، دبی فاضلاب ورودی به تصفیه خانه مشخص می شود. امروزه گاهی از شیرهای کنترل الکترونیکی برای تعیین دبی جریان فاضلاب استفاده می شود.

4)  کانال شن گیر و چربی گیر: به منظور حفاظت وسایل مکانیکی و کاهش گرفتگی مسیر انتقال فاضلاب، لازم است که ذرات شن و مواد جامد فاضلاب در اولین فرصت ممکن جدا شوند. اگر فاضلاب دارای مواد چربی زیاد باشد، سعی می شود که با هوا ذرات چربی را شناور کرده و جدا شوند.

5)  تانک یا حوضچه ته نشینی اولیه: تانک رسوب گیری اولیه، آخرین بخش تصفیه مقدماتی یا فیزیکی است. به فاضلاب اجاره داده می شود که با توقف 2 تا 12 ساعته، ذرات قابل ته نشینی خود را از دست بدهد. تا این جا 40 تا 60 درصد مواد جامد معلق (TSS) و حدود 35 درصد آلودگی بیولوژیکی فاضلاب (BOD5) و حدود 20 درصد از فسفر حذف می شوند. مواد ته نشین شده در این مرحله را لجن خام می گویند که معمولا بدبو، دارای آب بسیار و حاوی موجودات ریز (میکروارگانیسم) می باشند. این ویژگی ها باعث می شود که دفع لجن خام مجاز نباشد و باید تصفیه بیشتری روی آن انجام شود. مخازن ته نشینی، به صورت استوانه ای شکل و گاهی نیز به صورت مکعب مستطیل می سازند. نحوه ورود جریان فاضلاب باید به صورت آرام و یکنواخت باشد تا مانع  ایجاد جریان های تند در مخزن شده و باعث خروج مواد ته نشین شده نگردد.

6)  تصفیه ثانویه: تصفیه ثانویه، شامل تصفیه بیولوژیکی و حوضچه ته نشینی ثانویه می باشد. هدف اصلی در تصفیه ثانویه، کاهش آلودگی بیولوژیکی فاضلاب (BOD) است و به همین خاطر تصفیه ثانویه را تصفیه بیولوژیکی هم می نامند. روش های مختلفی برای تصفیه بیولوژیکی معمول است و روش های جدیدتری نیز مطرح شده است که تقریبا در تمام آن ها میکروارگانیسم ها، عامل اصلی کاهش آلودگی هستند. تفاوت اصلی این روش ها، چگونگی تماس مواد آلاینده با میکروارگانیسم ها است. تصفیه بیولوژیکی را می توان به سه دسته مهم تقسیم کرد:

•   تصفیه هوازی: در این فرآیندها، میکروارگانیزم به اکسیژن محلول نیازمند است و در نتیجه اکسیژن (هوا) باید به طور مداوم برای محیط (فاضلاب) فراهم شود.
•  تصفیه بی هوازی: در فرآیندهای بی هوازی، میکروارگانیزم ها، اکسیژن مورد نیاز خود را از سایر منابع (به جز اکسیژن محلول) از جمله مواد شیمیایی اکسیژن دار تامین می کنند.
•  تصفیه بیولوژیکی فاکولتاتیو یا اختیاری: برخی از میکروارگانیزم ها در هر دو حالت هوازی و بی هوازی می توانند به رشد و زندگی خود ادامه دهند. این گروه از میکروارگانیزم ها معولا شرایطی را بر شرایط دیگر ترجیح می دهند، مثلا ترجیحا هوازی یا ترجیحا بی هوازی می شوند.
مهم ترین ویژگی تصفیه هوازی این است که در این فرآیند بوی نامطلوب تولید نمی شود. بنابراین در فضای باز انجام می گردد.
 
سیستم لجن فعال:
این روش، یک روش پیشرفته تصفیه بیولوژیکی با باکتری های هوازی است. اسا این روش تماس میکروارگانیسم های معلق با مواد زائد و استفاده مجدد از میکروارگانیسم ها است. کنترل سیستم لجن فعال مشکل است زیرا دائما باید عمل هوادهی تحت کنترل انجام بپذیرد. از طرف دیگر در صورت اعمال مدیریت صحیح و شرایط بهره برداری مطلوب بازدهی آن ها بسیار خوب است. در شکل زیر سیستم لجن فعال نشان داده شده است.
سیستم لجن فعال
 
اجزاء اصلی سیستم لجن فعال عبارتند از:

1)  استخر (تانک هوادهی): در این جا فاضلاب ورودی با توده میکروبی معروف به لجن فعال به طور کامل مخلوط می شود که به این مخلوط، مایع مخلوط می گویند و به طور مکانیکی با کمپرسور هوادهی می شود تا میکروارگانیسم ها، مشکلی از نظر تامین اکسیژن نداشته باشند.
2)  استخر ته نشینی نهایی (کلاریفایر): پس از آن که مایع مخلوط در استخر هوادهی به اندازه کافی در معرض هوادهی قرار گرفت (حدود 5 تا 7 ساعت) به صورت لجن شناوری در می آید که در استخر ته نشینی به آن فرصت داده می شود که در طی زمان ماند مناسب (حدود 3 تا 5 ساعت) ذرات معلق آن که عموما مواد بیولوژیکی می باشد، ته نشین شوند. مواد ته نشین شده حاوی مقادیر زیادی از انواع و اقسام میکروارگانیزم ها می باشد که به آن لجن فعال می گویند. قسمتی از لجن فعال به استخر هوادهی برگشت داده می شود و مابقی به واحد تصفیه لجن ارسال می گردد. لجن موجود در استخرهای ته نشینی حاوی جمعیت زیادی از باکتری هایی به شدت گرسنه است که پس از بازگرداندن آن ها به حوضچه های هوادهی سریعا شروع به تجزیه مواد آلی نموده و در نتیجه بازدهی تصفیه را افزایش می دهند.

ضدعفونی کردن فاضلاب:
قبل از دفع فاضلاب تصفیه شده به محیط زیست باید آن را ضد عفونی کرد تا ناقل باکتری های بیماری زابه محیط نباشد. این مواد را به روش کلرزنی و یا با روش های ازن زنی، اشعه ماوراء بنفش و غیره از بین می برند.
سال هاست که از گاز کلر و یا مشتقات آن (پرکلرین و آب ژاول) برای ضد عفونی کردن آب و فاضلاب استفاده می شود. توانایی کلر برای حذف و غیر فعال کردن باکتری ها بستگی به غلظت آن، زمان تماس و نیز pH دارد.  اگر غلظت کلر باقیمانده در آب یا فاضلاب تصفیه شده بین نیم تا یک میلی گرم در لیتر باشد می توان مطمئن بود که آلودگی بیولوژیکی ناشی از آب نخواهیم داشت.

شیمی کلر زنی:
کلر در صنعت به صورت گاز کلر، مایع هیپوکلریت سدیم (آب ژاول) و جامد هیپوکلریت کلسیم (پرکلرین) مصرف می شود. قسمتی از کلر تزریقی اصلا صرف باکتری کشی نمی شود، بلکه برای اکسیداسیون یون هایی چون فرو، نیترو، سیانید و نیز اکسیداسیون مواد آلی مصرف می شود.

سیستم جمع آوری و تصفیه لجن:
لجن تولیدی در تصفیه خانه های فاضلاب یکی از مشکلات و خود آلاینده مهمی می باشد. رسوبات و لجن تولیدی دارای بار آلی زیاد بوده و باید تصفیه و به روش بهداشتی دفع گردند. اشکال عمده دفع لجن به صورت خام و هضم نشده به شرح زیر است:

1)  دیر خشک شدن و در نتیجه دارای حجم بسیار زیادی بودن جهت حمل و نقل و غیره.
2)  خاصیت آلایندگی شدید و ایجاد بوی تعفن در مجاورت هوا ( به علت فعالیت باکتری های بی هوازی)
3)  ایجاد محیط غیر بهداشتی به علت وجود انواع کرم ها و حشرات و به وجود آوردن محل مناسبی برای  تخم گذاری پشه و مگس.

معمولا در تانک تغلیظ لجن، سعی می شود که لجنات (آب لجن) از لجن جدا شده و در نتیجه لجن تغلیظ گردد. لجن تغلیظ شده در مخازن هضم لجن توسط باکتری های بی هوازی تجزیه و تصفیه می شوند. لجن هضم شده در مخازن هاضم معمولا حاوی 92 تا 93% آب می باشد و حمل و نقل آن بسیار مشکل است لذا باید آب گیری شوند. برای آب گیری لجن معمولا از بسترهای شنی خشک کننده لجن استفاده می شود. جالب است به این نکته اشاره شود که در اثر فعل و انفعالات بی هوازی در تانک های هضم لجن، روزانه مقداری بیو گاز تولید می شودکه حدود 50 تا 80% آن گاز متان است. از بیو گاز می توان برای تولید انرژی در تصفیه خانه استفاده کرد و اضافی آن را با مشعل اتوماتیک می سوزانند. در حالی که لجن خشک شده به عنوان بهترین کود کشاورزی مورد استقبال کشاورزان قرار می گیرد از فاضلاب تصفیه شده هم برای آبیاری مزارع کشاورزی و یا موارد دیگر چون پرورش ماهی، آب صنعتی و آب بهداشتی غیر شرب استفاده می شود. در فاضلاب تصفیه شده حدود 50% مواد جامد، 60% مواد ازته و 70% مواد فسفاته باقی می ماند از این رو ممکن است به تصفیه مرحله سوم یا تصفیه پیشرفته ای نیاز باشد تا فاضلاب تصفیه شده را برای مصارف بهداشتی غیر شرب و نیز مصارف صنعتی به کار گرفت. با توجه به کمبود منابع آب در سطح جهانی، در حال حاضر تحقیقاتی در بسیاری از کشورهای پیشرفته در جریان است که برای توسعه پایدار، فاضلاب را با عبور از لایه های زمین، حتی برای مصرف شرب نیز مناسب سازند.
 
روش های تصفیه فاضلاب
دیدگاه خود را با ما در میان بگذارید
امتیاز شما به این مقاله :