تصفیه فاضلاب
تصفیه فاضلاب شهری عموماً به منظور بهبود نسبی کیفیت فاضلاب‌های جمع آوری شده از مراکز جمعیت و بعضاً برخی از صنایعی که فاضلاب آنها با فاضلاب شهری اختلاط پیدا می‌کند ساخته می‌شود. کیفیت فاضلاب‌های تصفیه شده آماده برای دفع یا مصرف مجدد در کشاورزی، طبق ضوابط ویژه مربوط به وضعیت زیست محیط آب‌های پذیرنده و با توجه به موازین حفظ توسعه پایدار تعیین می‌شود. این کیفیت در ارتباط با عواملی چون خصوصیات منابع آب (خود پالایی)، برنامه آمایش سرزمین، ویژگی‌های زیست محیطی و بالاخره حفظ کیفیت پساب تصفیه فاضلاب و تخلیه شده به آب‌های سطحی، زمین و کاربرد در کشاورزی تعریف شده است. هدف از نگهداری و بهره‌برداری از تصفیه فاضلاب، حفظ تاسیسات و تجهیزات تصفیه‌خانه به منظور میسر شدن بهره‌برداری بهینه است.
انواع عملیات تصفیه فاضلاب
در غالب استانداردهای رایج جهانی، تصفیه در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب بر اساس عملکرد، به سه گروه متمایز به شرح زیر دسته‌بندی شده‌اند.
تصفیه اولیه
تمامی عملیات تصفیه فاضلاب‌هایی که در آنها فرایندهایی برای حذف قابل توجه مواد جامد معلق قابل ته نشینی و مواد شناور به کار گرفته می‌شود، حذف مواد جامد محلول در آنها انجام نمی‌پذیرد.
در تصفیه اولیه غالباً از فرایندهایی مانند آشغالگیری، دانه گیری، ته نشینی و بالاخره شناورسازی استفاده می‌شود. چنانکه تصفیه خانه منحصراً برای تصفیه اولیه ساخته شده باشد، فرایندهای ویژه تصفیه و دفع لجن و همچنین فرایندهای ویژه ضدعفونی فاضلاب قبلاً از دفع نیز در نظر گرفته می‌شوند.
تصفیه ثانویه
تمامی عملیات تصفیه فاضلاب‌هایی که در آنها فرایندهایی برای حذف مواد معلق کلوئیدی، مواد جامد محلول و همچنین حذف مواد آلی توسط تصفیه بیولوژیکی به کار گرفته می‌شود. تصفیه ثانویه عمدتاً از فرایندهایی نظیر لجن فعال و صافی چکنده تشکیل شده است.
تصفیه تکمیلی
تمامی عملیات تصفیه فاضلاب‌هایی که در آنها پس از تصفیه ثانویه روش‌هایی برای حذف مواد آلی محلول باقیمانده، مواد معدنی باقیمانده و بالاخره مواد جامد معلق باقیمانده توسط فرایندهایی مانند صاف سازی، فرایندهای شیمیایی حذف کربنی، فرایندهای بیولوژیکی، الکترودیالیز یا اسمز معکوس استفاده شده است.
تصفیه تکمیلی را فرایندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی تشکیل می‌دهد و معمولاً ترکیبی از فرایندهای مزبور در این نوع تصفیه به کار گرفته می‌شود. شایان ذکر است این نوع تصفیه به سبب شرایط ویژه کشور در حال حاضر کاربردی ندارد ولی در آینده ممکن است در شرایط خاصی مورد استفاده قرار گیرد.
ویژگی‌های فاضلاب
بررسی فاضلاب بر مبنای تولید آن، کیفیت فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی در نمونه‌های آن صورت می‌گیرد. عوامل موثر مورد بررسی مزبور تحت عنوان ویژگی‌های فاضلاب مورد بحث قرار خواهد گرفت. تعیین ویژگی‌های فاضلاب از بدو ورود به تاسیسات تصفیه تا اجرای عملیات تصفیه و سالم سازی مستلزم این است که راهبران تصفیه خانه فاضلاب از چگونگی کیفیت فاضلاب وروردی و اجرای عملیات تصفیه در تاسیسات آگاهی داشته و اقداماتی را که در زمینه شناسایی ویژگی‌های فاضلاب ضرورت دارد با برداشت نمونه‌ها و ارجاع آن به آزمایشگاه یا اجرای بعضی آزمایش‌هایی که به تشخیص ویژگی‌ها کمک کند در به دست آوردن پساب، با کیفیت مطلوب تعیین شده توفیق حاصل نمایند.
نمونه‌های کلی که تطبیق عملیات اجرایی تصفیه را از ورود فاضلاب به تصفیه خانه تا خروج پساب از تصفیه خانه شامل می‌شود ممکن است به آزمایشگاه مجهز تصفیه خانه یا آزمایشگاهی در خارج از تصفیه خانه که مورد اعتماد مدیریت تصفیه خانه باشد ارسال شود. تقریباً می‌توان گفت که فاضلاب‌هایی که به طور مداوم از مناطق مسکونی جاری می‌شوند دارای ترکیب یکنواخت هستند مگر اینکه تغییراتی در ترکیب آنها در اثر تغییر در شرایط جغرافیای، اجتماعی، اقتصادی یا اقلیمی ظاهر شود.
در تصفیه خانه‌هایی که جریان سیلاب‌ها و آب ذوب برف را توام با فاضلاب‌های خانگی دریافت می‌کنند تغییرات شدیدی در پساب‌های خروجی و در شرایط تغییر فصل پیدا خواهد شد مضافاً اینکه این تغییرات ممکن است سبب انحلال مواد آلی و پیوستن مواد معلق آلوده کننده در پساب باشد که همراه با جریان‌های سیلابی و شستشوی گذرگاه‌ها و آب‌های حاصل از جریان‌های خیابانی در فاضلاب وارد شده‌اند. اثر هیدرولیکی و آلوده سازی جریان‌ها در ساعات اولیه بارندگی و به ویژه در شرایط اولین بارش فصلی خیلی شدید خواهد بود.
ویژگی‌های فیزیکی فاضلاب
ویژگی‌های فیزیکی فاضلاب شامل دما، رنگ، بو، کدورت و میزان جریان فاضلاب، هدایت الکتریکی و قابلیت ته نشینی مواد معلق همراه آن است. بهره برداران تصفیه خانه فاضلاب، در اقداماتی که مربوط به عملیات تصفیه و راهبری تاسیسات است، به طور کلی بعضی از ویژگی‌های فوق را برای تشخیص و مراقبت در تصفیه و راهبری تصفیه خانه مورد توجه قرار می‌دهند.
رنگ
رنگ فاضلاب به نوع، مقدار مواد محلول، مواد معلق و کلوییدی که همراه فاضلاب هستند بستگی دارد. فاضلاب‌هایی که تازه باشند معمولاً به رنگ خاکستری است و چنانکه فعالیت‌های بی‌هوازی در فاضلاب آغاز شود رنگ تیره‌تر خواهد شد. رنگ‌های تیره‌تر موید این است که فاضلاب نیاز به هوادهی دارد. رنگ‌های دیگر معمولاً حاکی از تخلیه فاضلاب‌های صنعتی در جریان فاضلاب هستند. به طور مثال رنگ‌های آبی، سبز یا نارنجی ممکن است ناشی از صنایع آبکاری باشد و رنگ‌های قرمز، آبی، زرد نیز از رنگ کاری‌ها تخلیه می‌شود. در صورتی که رنگ فاضلاب سفید است موید تخلیه فاضلاب صنایع لبنیات یا رنگ شیره گیاهی است.
بو
با وجود اینکه بو پارامتر دقیقی محسوب نمی‌شود ولی مبنع اطلاعاتی بسیار با ارزشی برای بهره برداران است. حس بویایی انسان ننسبت به بو کاملاً حساس است و عوامل تولید بو در فاضلاب را به خوبی تشخیص می‌دهد. فاضلاب تازه بوی کپک می‌دهد. دیگر فاضلاب‌ها مانند فاضلاب تاسیسات نفت و حلال‌ها بوی غیر طبیعی به فاضلاب می‌دهند که موید اختلاط با فاضلاب‌های صنعتی مزبور است.
ته نشینی
مواد جامد فاضلاب به صورت زیر طبقه بندی می‌شوند.
- محلول، مواد ریزدانه یا کلوییدی، مواد قابل ته نشینی و مواد شناور.
- مواد محلول و مواد کلوییدی و مواد شناور نیز تحت عنوان مواد ته نشین نشدنی گروه واحدی را تشکیل می‌دهند. مواد جامدی که به صورت محلول در فاضلاب وجود دارند، قابلیت عبور از صافی‌های غشایی با مجاری ۰/۴۵ میکرومتر قطر را دارا هستند ماننئد محلول قند و نمک طعام.
- مواد کلوییدی نیز از دانه‌های بسیار ریز و غیر قابل ته نشینی در فاضلاب هستند که در محیط مایع ته نشین نشده ولی در اثر عبور دادن از صافی‌های غشایی با منافذ ۰/۴۵ میکرومتر در روی صافی باقی می‌مانند.
- مواد جامد قابل ته نشینی نیز در صورت سکون و توقف طولانی از فاضلاب جداشده و ته نشین می‌شوند.
ترکیب شیمیایی
آزمایش شیمیایی فاضلاب و فرایندهای داخل تصفیه خانه اطلاعات وسیعی در خصوص ویژگی‌های فاضلاب و وضعیت فرایندهای تصفیه در اختیار ما قرار می‌دهد. آزمایش‌های شیمیایی اطلاعاتی در خصوص غلظت موادی که باید آزمایش شوند به ما می‌دهد. این اطلاعات به ویژه وقتی با میزان جریان در نظر گرفته شوند در تعیین بار جرمی و همچنین مساعدت به بهره برداری برای پایش و کنترل فرایندهای تصفیه به کار خواهد آمد.
PH
رقم PH که به طور کلی حدود تغییرات آن بین ۱ تا ۱۴ است، غلظت یونی هیدورژن را در محلول نشان می‌دهد. رقم ۷ نماینده حالت خنثی در محیط است و چنانچه رقم PH کمتر از ۷ باشد محیط اسیدی و اگر بالاتر از ۷ باشد محیط قلیایی است.
رقم PH در فرایند تصفیه فاضلاب‌های بیولوژیکی بسیار حایز اهمیت است زیرا میکروارگانیسم‌ها در محیطی که شرایط PH آن بین ۶/۵ تا ۸ باشد فعالیت کافی دارند و در شرایط خارج از محدود ارقام ۶/۵ تا ۸ فعالیت میکروارگانیسم‌ها تضعیف یا متوقف می‌شود. عمل نیترات‌سازی به ویژه در برابر PH محیط حساسیت دارد. در سیستم‌های بیولوژیکی غیر آشنا برای باکتری، تقلیل PH به کمتر از رقم ۶ موجب توقف فعالیت‌های بیولوژیکی خواهد شد.
قلیاییت
قلیاییت فاضلاب با میزان اسید مورد نیاز برای خنثی کردن خاصیت قلیایی آن اندازه گیری می‌شود. برای سهولت کار واحد قلیاییت به صورت میلی گرم در هر لیتر کربنات کلسیم انتخاب می‌شود. ترکیبات متعددی ایجاد قلیاییت می‌کنند. خواص آب مصرفی در قلیاییت موثر است. مثلاً در صورتی که سختی آب زیاد باشد قلیاییت فاضلاب افزایش می‌یابد.
تصفیه مقدماتی فاضلاب
تصفیه مقدماتی شامل واحدهای زیر است.
آشغالگیر
آشغالگیر وسیله یا دستگاهی است که مواد درشت و آشغال موجود در فاضلاب را از فاضلاب جدا می‌کند. آشغالگیرها به صورت توری‌های فلزی، صفحات سوراخدار و همچینی میله‌های فلزی که به فاصله معینی از هم قرار گرفته‌اند ساخته می‌شوند. معمولاً در تصفیه فاضلاب‌های صنعتی از انواع صفحات سوراخدار و توری‌های فلزی و در تصفیه فاضلاب شهری از نوع آشغالگیر میله‌ای استفاده می‌شود.
افت فشار در آشغالگیر
به علت تنگ شدن کانال و وجود میله‌های آشغالگیر در مسیر جریان فاضلاب سرعت جریان در محل آشغالگیر بیشتر شده و اختلاف سطح فاضلاب بین قبل و بعد از آشغالگیر به وجود می‌آید که آن را افت فشار در زمان تمیز بودن آشغالگیر می‌گویند. به تدریج که آشغالگیر کثیف می‌شود مسیر جریان فاضلاب در آشغالگیر تنگ تر و در نتیجه افت فشار بیشتر می‌شود.
سرعت جریان فاضلاب در کانال آشغالگیر
سرعت جریان فاضلاب اثر مستقیم روی افت فشار آشغالگیر دارد. هر چه سرعت جریان فاضلاب بیشتر باشد افت فشار نیز بیشتر خواهد بود و اگر سرعت جریان از حد معینی کمتر شود احتمال ته نشین شدن مواد جامد سنگین نظیر شن و ماسه وجود دارد. به طور کلی نباید سرعت جریان فاضلاب در کانال از ۰/۵ متر در هر ثانیه کمتر و از ۰/۹ متر در هر ثانیه بیشتر باشد.
دفع آشغال
آشغال‌ها و تفاله‌های جدا و جمع آوری شده از فاضلاب توسط آشغالگیر به سه طریق دفع می‌شوند.
- دفن در زمین
- سوزاندن در آشغالسوز
- خورد کردن مواد و برگرداندن آنها به فاضلاب
در ایران دفع آشغال‌ها به طریق دفن انجام می‌شود که در شرایط موجود بهترین روش نیز است. تواتر انتقال آشغال‌های جمع آوری شده از روی آشغالگیرها بستگی به مقدار و اندازه آشغال‌ها و نیز ظرفیت مفید ظرفی که آشغال‌ها در آن جمع آروی می‌شود، دارد. معمولاً بهره‌برداران با استفاده از تجارب خود بازده آشغالگیرها و نیز تواتر دفع آشغال‌ها را تعیین می‌کنند و بر همین اساس جدول زمانی دفع تهیه می‌شود.
حوض‌های دانه گیری
در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب حوض دانه‌گیری اولین واحد ته نشینی است. هدف از ته نشین سازی در این حوض‌ها جداسازی مواد دانه‌ای از فاضلاب است. در مبحث فاضلاب مواد دانه‌ای به موادی گفته می‌شود که دارای سه خصوصیت زیر هستند.
- در جریان تصفیه، تجزیه و گندیده نشوند مثل شن، ماسه، زغال، پوست تخم مرغ، فیلتر سیگار، دانه های نباتات ، هسته میوه‌های و مشابه آنها.
- سرعت ته نشینی آنها بیش از سرعت ته نشینی مواد آلی فاسد شدنی باشد.
- دانه‌ها قابلیت جذب و اتصال به یکدیگر را نداشته و به صورت مستقل ته نشین شوند.
اهداف دانه گیری
حوض‌های دانه گیری که واحد اصلی تصفیه مقدماتی است به منظور انجام مقاصد زیر احداث می‌شوند.
- تقلیل گرفتگی لوله‌ها
- حفاظت وسایل مکانیکی در مقابل سایش
- حفاظت حجم مفید حوض‌های هوادهی و هاضم‌های لجن به علت تجمع دانه‌ها در کف
- حفاظت از افشانک‌های هوادهی برای جلوگیری از گرفتگی آنها
ملاحظات ویژه در تصفیه مقدماتی فاضلاب
متعادل کننده جریان، کاهش نوسانات جریان در طول شبانه روز و هنگام بارندگی در سیستم جمع آوری به بهره برداری و استفاده صحیح از تصفیه خانه کمک می‌کند. برای این منظور ذخیره اضطراری جریان در شبکه موجود یا با استفاده و به کارگیری از تاسیسات متعادل کننده و یا حوض ذخیره توصیه می‌شود. زیرا کاهش جریان در ورودی تصفیه خانه معمولاً غیر ممکن است، جریان فاضلاب در واحدهای موازی مانند اشغالگیر و دانه گیرها نیاز به متعادل کردن به منظور کمک به بهبود کار هر واحد دارد.
کنترل کیفیت فاضلاب خام وروردی به شبکه فاضلاب
به علت گندیدگی فاضلاب در مخازن سپتیک، تله‌های چربی و منابع دیگر که بسیاری از آنها داری غلظت زیاد BOD، COD ، TSS و FOG (چربی. روغن و گریس) است، نیاز به کنترل منظم و دائمی دارند. در تصفیه مقدماتی باید هوادهی، دانه گیری و آشغالگیری به مقدار کافی انجام وشد تا فاضلاب برای تصفیه نهایی آماده شود.
فاضلاب برگشتی
در بیشتر تصفیه خانه‌های فاضلاب جریان‌های برگشتی متعددی وجود دارد. مهمترین فاضلاب‌های برگشتی مانند پساب حاصل از هاضم‌ها (آب روی لجن یا لجن آب)، پساب حاصل از آب گیری لجن، پساب حاصل از بستر لجن خشک کن، پساب حاصل از آبگیری لجن به روش فشار یا خلا، پساب خروجی از صافی‌های ماسه‌ای و آب حاصل از شستشوی معکوس و سایر پساب‌های جنبی که به ابتدای اصفیه خانه برگشت داده می‌شود ممکن است برای فرایندهای پایین دست مضر باشند. پایش و کنترل دقیق این گونه جریان‌های جنبی از ایجاد بار همراه با شوک و سایر آثار شدید بر فرایندهای تصفیه جلوگیری می‌کند. در صورت امکان ترجیحاً جریانات باید وقتی که بار هیدرولیکی و بار مواد آلی در حداقل است به تصفیه خانه وارد شود.
کلرزنی فاضلاب و پساب تصفیه شده و اندازه‌گیری کلر باقیمانده
از مهمترین فواید کلرزنی فاضلاب و پساب تصفیه شده می‌توان به موارد زیر اشاره نمود.
- نابود کردن میکروارگانیسم‌های بیماری زا
- حذف و ممانعت از رشد گیاهان آبزی
- کمک به فرایندهای ته نشینی، حذف روغن و چربی، ترکیبات ازت آلی، آهن و منگنز، سولفورها و مواد آلی مولد رنگ و بو
- ممانعت از فعالیت میکروب‌های بی هوازی و در نتیجه کنترل بوی نا مطبوع
- حذف اسید سولفوریک به منظور کنترل خورندگی و بوی نامطبوع فاضلاب
- پیشگیری از پدیده حجیم شدن لجن در فرایند تصفیه بیولوژیکی
اهمیت تصفیه فاضلاب و کنترل‌های کیفی آن
تصفیه فاضلاب با هدف اصلی حفاظت محیط زیست، منابع آب، بهداشت فردی و اجتماعی صورت می‌گیرد و لازم است که این کار منطبق بر استانداردها و مقررات تدوین شده از سوی سازمان‌های معتبر بهداشت در سطح بین المللی انجام شود و کیفیت پساب خروجی تصفیه خانه‌های فاضلاب، متناسب با شرایط محیط پذیرنده تنظیم شود. در تصفیه‌خانه‌ها فاضلاب به منظور طراحی و بهره‌برداری بهنیه از تاسیسات جمع آوری، تصفیه و دفع لجن و پساب بهداشتی حاصله، آگاهی از کیفیت فاضلاب وروردی، پساب خروجی، مراحل مختلف پالایش و نهایتاً لجن مازاد و پساب بهداشتی خروجی، ضروری است.
