افزایش جمعیت و افزایش تولید فاضلاب، کمبود آب، و وجود مواد سمی و مضر در فاضلاب ها باعث شده است تا تصفیه فاضلاب و استفاده مجدد آن در تمام کشورهای دنیا مورد توجه قرار بگیرد. در فرایند تصفیه فاضلاب و استفاده مجدد از آن، لازم است که مواد محلول یا غیر محلول آب جدا شوند، مواد مضر شیمیایی و غیر شیمیایی حذف شود و آب تولیدی قابل استفاده و بی خطر شود. در بسیاری از کشورها، لازم است قبل از ورود فاضلاب صنعتی به شبکه فاضلاب شهری، یک تصفیه اولیه انجام شود و سموم و مواد مضر آن حذف شود.
چرا باید فاضلاب ها تصفیه شوند؟
به طور کلی، در فاضلاب موادی وجود دارد که لازم است حذف شوند. برای مثال: ذرات معلق در فاضلاب اگر حذف نشوند، ممکن است در بخش هایی از سیستم فاضلاب یا در طبیعت انباشته شوند و شرایط بی هوازی برای رشد میکروارگانیسم ها را فراهم بیاورند؛ پاتوژن ها یا همان عوامل بیماری زا باید از فاضلاب ها حذف شوند تا مانع انتشار بیماری در انسان و حیوانات شود.
عناصر سنگین مثل سرب و جیوه، معمولا در فاضلاب صنعتی وجود دارند و اگر وارد بدن انسان و حیوانات شوند سبب مسمومیت و حتی مرگ آنها می شوند. بنابراین باید حتما از فاضلاب جدا شوند؛ عناصری مثل نیتروژن و فسفر جزء مواد مغذی حساب می شوند که برای رشد میکروارگانیسم ها ضروری اند. اما وجود آن ها در فاضلاب ها مضر است چون سبب رشد انواع باکتری ها، جلبک ها و لجن ها در سیستم فاضلاب شهری، آب زیر زمینی و منابع آب شهری می شود.
روش های مختلف تصفیه فاضلاب و استفاده مجدد از آن
برای تصفیه فاضلاب و استفاده مجدد از آن فرآیندهای مختلفی وجود دارد که به طور کلی به سه دسته تقسیم می شوند که ما در این مقاله بصورت کامل و جامع برای شما توضیح خواهیم داد:
- تصفیه فیزیکی
- تصفیه شیمیایی
- تصفیه بیولوژیکی
در ادامه مطلب با هر کدام از این سه نوع تصفیه کاملا آشنا می شویم.
به روش فیزیکی :
برای تصفیه فاضلاب و استفاده مجدد، ابتدا باید مواد نامحلول درون آن به صورت فیزیکی و با استفاده از آبگیر و فیلتر برداشته شوند. چربی گیری، دانه گیری و استفاده از اشعه UV برای ضد عفونی کردن فاضلاب هم جز تصفیه فاضلاب فیزیکی محسوب می شود.
به روش شیمیایی :
برای تصفیه فاضلاب و استفاده مجدد از آن، لازم است که مواد محلول در آب از آن حذف شوند. برای این کار باید از روش های شیمیایی استفاده کرد. با استفاده از اضافه کردن مواد شیمیایی، می توان مواد محلول را رسوب داد.
در تصفیه شیمیایی، pH فاضلاب تنظیم می شود و تبادل یونی انجام می شود و به این ترتیب بخشی از مواد شیمیایی موجود در فاضلاب رسوب داده می شوند. اگر فاضلاب اسیدی یا بازی باشد، لازم است قبل از ورود به محیط زیست خنثی شود. برای ضد عفونی کردن آب نیز کلر به آن اضافه می شود.
“روش های شیمیایی تصفیه آب و استفاده مجدد از آن، بسیار سخت و هزینه بردار است به همین خاطر این روش ها کمتر مورد استفاده قرار می گیرند”.
روش بیولوژیکی :
یکی دیگر از راه های تصفیه فاضلاب و استفاده از آن، استفاده از روش های بیولوژیکی است. در این روش از باکتری ها برای تصفیه فاضلاب و حذف مواد سمی استفاده می شود. تصفیه بیولوژیکی فاضلاب به دو روش هوازی و بی هوازی انجام می گیرد و به علت کم هزینه بودن و بازدهی بالایی که دارد امروزه رواج زیادی پیدا کرده است.
تصفیه بیولوژیکی فاضلاب در شرایط هوازی: منظور از شرایط هوازی شرایطی است که در آن اکسیژن حضور داشته باشد. مهم ترین روش های تصفیه بیولوژیکی فاضلاب در شرایط هوازی عبارتند از:
- لجن فعال با هوادهی گسترده (EAAS)
- لجن فعال با رشد چسبیده ثابت (IFAS)
- لجن فعال متعارف (CAS)
- راکتور بیوفیلمی با بستر متحرک (MBBR)
- بیو راکتور غشایی (MBR)
- صافی های چکنده (TF)
- اتصال بیولوژیکی گردان (RBC).
تصفیه بیولوژیکی فاضلاب در شرایط بی هوازی: در این روش فرایندهایی مانند بستر لجن بی هوازی با جریان رو به بالا (UASB) و راکتور بافل دار بی هوازی (ABR) مورد استفاده قرار می گیرند.
روش های تصفیه هوازی نسبت به بی هوازی آسان تر بوده و کاربرد بیشتری دارند.
مراحل اصلی تصفیه فاضلاب :
برای تصفیه فاضلاب و استفاده مجدد از آن از تلفیقی از هر سه روش فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی استفاده می شود تا تصفیه با بالاترین بازدهی انجام شود. البته نقش روش های شیمیایی در این مراحل کم رنگ تر است چون هم هزینه بر است و هم عوارض دارد. مراحل تصفیه فاضلاب و استفاده مجدد از آن عبارتند از:
تصفیه مقدماتی: قبل از ورود فاضلاب به سیستم تصفیه اصلی لازم است که مواد درشت، چربی ها و مواد شناور موجود در آن حذف شود تا برای سیستم تصفیه فاضلاب مشکل ساز نشوند.
تصفیه اولیه: حدود 60 درصد از مواد جامد معلق و 30 درصد از مواد آلی موجود در فاضلاب در این مرحله با روش جداسازی فیزیکی حذف می شود. برای حذف ذرات کوچکتر از فیلتراسیون یا ترکیب شیمیایی استفاده می شود.
تصفیه ثانویه: مواد محلول در فاضلاب و تمام مواد و ذرات معلق باقی مانده در فاضلاب در این مرحله حذف می شوند. این مرحله با استفاده از روش فیزیکی یا شیمیایی انجام می گیرد. در بسیاری از سیستم ها، در این مرحله، تصفیه پایان می یابد و پس از آن گند زدایی انجام می گیرد اما در مواردی هم لازم است که یک بار دیگر فیلتراسیون انجام شود و یا اگر از تصفیه بیولوژیکی استفاده شده است، پسماندهای بیولوژیکی از فاضلاب جدا شوند و سپس گند زدایی انجام شود.
“در این مقاله به چند مورد از مهم ترین فرایندهایی که در تصفیه فاضلاب و استفاده مجدد از آن مورد استفاده قرار می گیرند اشاره شده است”.
فرایند لجن فعال متعارف (CAS):
این فرایند، یک فرایند بیولوژیکی هوازی مورد استفاده برای تصفیه فاضلاب و استفاده مجدد از آن است. این فرایند امروزه برای تصفیه فاضلاب بهداشتی و انسانی استفاده می شود. البته با پیشرفت های بعدی که در این نوع فرایند ایجاد شد دو روش فرایند لجن فعال با هوادهی گسترده و فرایند لجن فعال با رشد چسبیده ثابت، روی کار آمدند که در تصفیه فاضلاب و استفاده مجدد از آن موفق تر عمل کردند و بنابراین رواج بیشتری پیدا کردند.
در تصفیه فاضلاب و استفاده مجدد از آن با روش لجن فعال متعارف، فاضلاب پس از تصفیه اولیه که بیشتر تصفیه فیزیکی است و حذف مواد نامحلول و معلق در آن، وارد حوض هوادهی می شود. در این حوض، آب دارای بافت های سلولی مرده، مواد معدنی و مواد آلی و میکروارگانیسم های زنده می باشد که مشغول فعالیت هستند. در این قسمت، به مجموعه موادی که در حوض وجود دارند مایع مخلوط یا MLSS می گویند. پس از هوادهی، فاضلاب وارد مخزنی به نام مخزن ته نشینی می شود و در آنجا ته نشین می شود. قسمتی از لجن ته نشین شده وارد بخش هاضم می شود و قسمت دیگر دوباره به ابتدای حوض آب دهی برمی گردد.
استفاده مجدد :
اما در بخش هوادهی چه اتفاقی می افتد؟ مهم ترین بخش فرایند تصفیه فاضلاب و استفاده مجدد از آن به روش لجن فعال، هوادهی است. در این مرحله، فاضلاب وارد مخزن هوادهی می شود. در هوادهی سطحی، در مخزن همزن های بزرگی وجود دارد که دائما مخلوط مایع را به هم می زند تا کاملا با هم مخلوط شوند و هوا دهی هم صورت گیرد تا باکتری های درون مخلوط مایع اکسیژن کافی برای فعالیت داشته باشند.
اگر هوادهی عمقی باشد، دمنده هایی وجود دارند که هوا و اکسیژن لازم را وارد مخزن می کنند.
باکتری های درون مخزن با استفاده از اکسیژنی که دریافت می کنند فعالیت خود را انجام می دهند. این باکتری ها مواد درون فاضلاب را مصرف و تجزیه می کنند. بدین ترتیب به مرور زمان، مواد سمی و کثیف درون فاضلاب حذف می شوند. پس از مدتی مشخص، فاضلاب وارد مخزن ته نشینی می شوند.
مواد بیولوژیکی حاصل از فعالیت باکتری ها در مخزن ته نشینی، ته نشین می شود و فاضلاب دوباره به مخزن هوادهی بر می گردد تا دوباره مواد درون آن توسط میکرو ارگانیسم‌ها تجزیه شود. در هر مرحله، بخشی از مواد درون فاضلاب تجزیه می شود. با افزایش هوادهی و افزایش تعداد میکروارگانیسم ها می توان سرعت تجزیه فاضلاب را افزایش داد. در این روش از مواد شیمیایی استفاده نمی شود و بنابراین مضرات بعدی استفاده از مواد شیمیایی وجود ندارد.
فرایند لجن فعال با هوادهی گسترده:
در این روش از هوادهی گسترده برای تصفیه فاضلاب استفاده می شود. مثلا فاضلاب در مسیری جاری می شود تا اختلاط و هوادهی زیاد شود. فرایند تصفیه با استفاده از این روش حدود 18 تا 30 ساعت انجام می گیرد. یکی از مزیت های این روش، تولید مواد بیولوژیکی کمتر است.
تصفیه فاضلاب های مسکونی منازل :
حتی می توان مواد تولیدی را جدا و خشک کرد. مزیت دیگر این روش این است که می توان در مکان هایی که میزان فاضلاب تولیدی کم است فاضلاب را حدود 20 تا 30 روز نگه داشت و سپس کل حجم فاضلاب جمع آوری شده را تصفیه کرد. فاضلاب خروجی در این روش کیفیت بالایی دارد و فضای نسبتا کمی برای این فرایند لازم است.
حتی می توان پکیج های پیش ساخته را تهیه کرد و برای تصفیه فاضلاب و استفاده مجدد از آن مورد استفاده قرار داد. البته در این نوع تصفیه، انرژی زیادی برای هوادهی مورد نیاز و به مخزن های هوادهی نسبتا بزرگی نیاز است. فرایند تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال با هوادهی گسترده برای تصفیه فاضلاب های مسکونی منازل، اماکن تفریحی، بیمارستان ها و کارخانه ها کاربرد دارد. پکیج های آماده تصفیه فاضلاب برای این روش وجود دارد.
فرایند لجن فعال با رشد لایه ثابت (IFAS):
در فرآیندهای معمول لجن فعال، از رشد میکروب ها در حالت معلق یعنی محلول در مایع مخلوط استفاده می شود، اما در فرایند IFAS علاوه بر رشد معلق، رشد میکروب ها را در یک لایه چسبنده و ثابت هم داریم که باعث می شود بازدهی تصفیه بالا برود.
بعلاوه در سطحی که میکروب ها به صورت ثابت قرار دارند و رشد می کنند با مصرف اکسیژن شرایط آنوکسی ایجاد می شود و در نتیجه مواد مضری مثل ازت از بین می رود. به طور کلی بیشتر روش هایی که امروزه برای تصفیه فاضلاب استفاده مجدد از آن به کار می روند، از فرایند لجن فعال مشتق شده اند.
تصفیه فاضلاب و استفاده مجدد از آن در حوزه های مختلف
تا اینجا در مورد فرایند تصفیه فاضلاب بحث شد اما در ادامه مطلب به استفاده مجدد از فاضلاب می پردازیم.
میزان بارندگی سالانه در کشور ما کم است و در بسیاری از مناطق با خشکی و شوری آب دریا و دریاچه ها مواجه هستیم اما فاضلاب ها آب های شیرینی هستند که آلوده شده اند و میزان تولید آن هم در همه مناطق و همه فصول سال به یک اندازه است ، بنابراین تصفیه فاضلاب و استفاده مجدد از آن صرفه اقتصادی زیادی دارد.
مهم ترین حوزه مصرف فاضلاب تصفیه شده کشاورزی است:
آب تصفیه شده برای آبیاری مزارع و زمین های کشاورزی استفاده می شود. این آب هم شیرین است و هم در خود، مواد مغذی دارد که برای رشد گیاه مفید است. در واقع به منزله این است که کود دهی و آبیاری، همزمان صورت می گیرد اما بسیار راحت تر و با هزینه کمتر.
البته با توجه به نوع گیاهی که باید آبیاری شود، درجه تصفیه فاضلاب و استانداردهای آن فرق دارد. در مواردی که سبزیجات یا میوه ها بصورت خام مصرف می شوند لازم است کیفیت تصفیه فاضلاب بالا باشد و همه عوامل بیماری زا و مشکل ساز آن حذف شوند.
تغذیه آب های زیرزمینی :
حوزه دیگر در تصفیه فاضلاب و استفاده مجدد از آن، تغذیه آب های زیرزمینی است. کاهش آب های زیرزمینی مشکلات زیادی از جمله رانش زمین و فرو رفتن زمین را در بعضی مناطق ایجاد کرده است. یکی از راه های مبارزه با این مشکل، افزایش آب زیرزمینی است که با وارد کردن فاضلاب تصفیه شده و زمین این اتفاق انجام می گیرد. برای این کار لازم است که فاضلاب ابتدا تصفیه شود تا آب های زیرزمینی آلوده نشود. سپس چاه هایی حفر می شوند و فاضلاب تصفیه شده وارد آن می شود تا به آب زیر زمینی برسد.
استفاده از فاضلاب تصفیه شده در صنعت:
در کارخانه ها و کارگاه های صنعتی از فاضلاب تصفیه شده در سیستم های خنک کننده یا آب گرم کن استفاده می شود و در مواردی هم از آن به عنوان ماده اولیه صنعتی استفاده می شود.
استفاده از فاضلاب تصفیه شده برای آبیاری فضای سبز:
برای آبیاری فضاهای سبز شهری از فاضلاب تصفیه شده استفاده می شود که البته لازم است کیفیت فاضلاب بسیار بالا باشد و عاری از هر گونه میکرو ارگانیسم باشد. تولید زیاد فاضلاب باعث مشکلات زیست محیطی زیادی شده است، رها کردن فاضلاب ها در طبیعت باعث آلودگی آب دریا و رودخانه، مسمومیت ماهی ها و حیوانات و در نهایت آلوده شدن انسان ها می شود.
به همین دلیل تصفیه فاضلاب امروزه اهمیت زیادی پیدا کرده است . بسیاری از کارخانجات یا بیمارستان ها و مراکز مختلف باید فاضلاب خود را قبل از ورود به سیستم فاضلاب شهری، تصفیه اولیه کنند و مواد عفونی یا سمی آن را حذف کنند. به این خاطر مخزن ها و تجهیزات تصفیه فاضلاب به صورت پیش ساخته وجود دارد که با تهیه آنها می توان به راحتی یک سیستم تصفیه فاضلاب را به راه انداخت.
نگارش: شرکت انرژی پویآب پارس
حق کپی رایت محفوظ است
بدون دیدگاه