تصفيه فاضلاب

تصفيه فاضلاب فرايند زدودن آلاينده‌ها از پساب، به‌ويژه فاضلاب خانگي ميباشد كه شامل فرايندهاي شيميايي، فيزيكي و بيولوژيكي براي زدودن اين آلاينده‌ها و تأمين فاضلاب تصفيه شده بوده و براي محيط زيست بي‌خطر ميباشند. معمولاً يكي از محصولات تصفيه فاضلاب، زباله نيمه‌جامد است كه لجن فاضلاب ناميده مي‌شود كه نيازمند تصفيه جداگانه پيش از دفن يا استفاده است.

فرايند تصفيه

تصفيهٔ فاضلاب در سه مرحله انجام مي‌شود كه تصفيهٔ اوليه، ثانويه و ثالثه ناميده مي‌شوند.

لجن فعال متعارف

در اين سيستم، فاضلاب آشغالگيري و دانه‌گيري ميشود و پس از عبور از واحد ته نشيني اوليه، وارد واحد هوادهي مي‌شود و پس از آن به منظور جداسازي لخته‌هاي بيولوژيكي تشكيل ميشود و سپس به واحد ته نشيني راه مي يابد و بخشي از لجن ته‌نشين شده به منظور تأمين بيومس سلولي در واحد هوادهي مجدداً به اين واحد برگشت داده مي‌شود. اين فرايند معمولاً براي فاضلاب‌هاي با قدرت كم استفاده مي‌شود و زمان ماند در اين سيستم‌ها معمولاً كوتاه مي‌باشد.

هوادهي گسترده

اين فرآيند يكي از پركاربردترين و مؤثرترين از اصلاحات لجن فعال ميباشد كه از ويژگي‌هاي بارز اين سيستم زمان ماند طولاني و تثبيت نسبتاً كامل جامدات آلي بوده. در ابتدا اين سيستم براي تصفيه جريان فاضلاب توليدي جوامع كوچك مسكوني مورد استفاده قرار مي‌گرفت. مدت زمان هوادهي در اين سيستم بين ۱۸ تا ۳۶ ساعت مي‌باشد و مقدار لجن حاصل از اين فرايند نسبتا كم و از نظر كيفيت بيولوژيكي تثبيت شده تر نسبت به فرايندهاي مشابه مي‌باشد.

روش‌هاي تصفيه فاضلاب

1. فيزيكي

2. شيميايي

3. بيولوژيكي

روش‌هاي فيزيكي شامل آشغالگيري، دانه‌گيري، فيلتراسيون و ته‌نشيني مي‌باشد. روش شيميايي شامل انعقاد و لخته‌سازي، تبادل يون و تنظيم pH مي‌باشد. روش‌هاي شيميايي نسبت به روش‌هاي فيزيكي پيچيده تر و هزينه بر بوده و همچنين از لحاظ هزينه خريد و نگهداري مواد شيميايي و بهره‌برداري نيز مناسب نيستند. به همين دلايل سعي مي‌شود حتي الامكان از اين روش براي حذف آلاينده‌ها استفاده نشود. در فرآيند بيولوژيكي با توجه به كيفيت فاضلاب از يكي از روش‌هاي هوازي يا بي‌هوازي و يا هر دو استفاده مي‌شود.

گندانبار يا سپتيك تانك

گندانبار يا سپتيك تانك را مي‌توان از يكي از اجزاء ابتدايي و كليدي سيستم‌هاي تصفيه فاضلاب به حساب آورد. در اصل تانك براي متقاضياني كه امكان فضايي و يا امكان مالي اجراي تصفيه خانه فاضلاب را ندارند، كاربرد دارد. داخل سپتيك تانك‌ها با توجه به زمان ماند فرايندهاي فيزيكي و بيولوژيكي تصفيه فاضلاب انجام مي‌گيرد. فرايندهايي كه انجام مي‌گردد، شامل فرايندهاي ته نشيني، شناور سازي، فرايندهاي بيهوازي بيولوژيكي مي‌باشند. با انجام فرايندهاي مذكور بخش بزرگي از آلودگي موجود در فاضلاب داخل سپتيك تانك كاهش مي يابد. به دليل جلوگيري از اختلال در عملكرد سپتيك تانك بهتر است از ورود مواد زير به داخل سپتيك تانك جلوگيري به عمل آيد:

• روغن و چربي ها
• الياف‌هاي كاغذي
• پوشك و پد بهداشتي
• موادي نظير حلال‌ها، رنگ‌ها، سموم كشاورزي و شيميايي

تصفيه آب و تصفيه خانه

به مجموعه عملياتي كه به منظور آماده كردن آب براي مصارف مورد نظر اجرا ميگردد، «تصفيه آب» و مجموعه تأسيسات و تجهيزاتي كه عمليات تصفيه آب را در بر ميگيرد «تصفيه‌ خانه» گفته ميشود.آب آشاميدني استاندارد به طور كلي آبي است كه بي رنگ، بي بو و با طعم مطبوع و گوارا كه مصرف آن حتي در دراز مدت هم به لحاظ عاري بودن از مواد مضر، ضرري براي سلامتي مصرف كننده نداشته و خسارتي به تجهيزات انتقال، توزيع و مصرف وارد نياورد.عملياتي كه در تصفيه‌ خانه آب آشاميدني در رابطه با تصحيح كيفيت آب اجرا ميشود بستگي به كيفيت آب منابعي دارد كه براي تأمين آب آشاميدني در نظر گرفته ميشود و طرح تأسيسات تصفيه‌ خانه نيز با در نظر گرفتن اينكه آب تصفيه شده براي چه مصرفي در نظر گرفته خواهد شد پيش‌ بيني ميشود.

فرايند تصفيه آب

فرآيند هايي كه براي تصفيه آب آشاميدني مورد استفاده قرار مي‌گيرند بستگي به كيفيت منبع آب انتخاب شده دارند، بيشتر آب هاي زيرزميني صاف و عاري از عوامل بيماري زا و همچنين فاقد مقادير قابل توجهي از مواد آلي هستند اين قبيل آب ها را مي‌توان با استفاده از حداقل مقدار كلر براي جلوگيري از آلودگي شبكه‌ هاي توزيع در سيستم هاي آب آشاميدنياستفاده كرد.
آب هاي سطحي غالبا داراي تنوع بيشتري از آلاينده‌ها نسبت به آب هاي زيرزميني هستند و به همين دليل فرآيند هاي تصفيه ممكن است براي اين قبيل آب ها پيچيده‌ تر باشد. بيشتر آب هاي سطحي داراي كدورتي بيش از مقدار تعيين شده توسط استاندارد هاي آب آشاميدني مي‌باشد.
فرآيند هاي تصفيه آب شامل مراحل زير مي‌باشد:

۱. انتخاب فرآيند هاي تصفيه بر پايه كيفيت آب خام

براي بهبود كيفيت آب خام ورودي به تأسيسات تصفيه‌ خانه‌ هاي آب، اجراي يك يا چند عمليات از جمله آشغالگيري، پيش ته‌ نشيني، كلرزني تحت عنوان فرآيند پيش تصفيه در داخل و يا خارج از تصفيه‌ خانه پيش‌ بيني مي‌گردد.

الف) آشغالگيري

در آبگيري از آب هاي سطحي شاخ و برگ و الياف و با مواد ديگر شناور به وسيله شبكه‌ هاي آشغالگير از آب جدا مي‌شوند. اين شبكه‌ها مواد شناوري را كه همراه آب است، در خود نگه مي‌دارد و مانع ورود آنها به تصفيه‌ خانه مي‌شوند. آشغالگير ممكن است قبل از ورود آب يا در محل ورودي آب به تصفيه‌ خانه نصب شده باشد كه در هر حال مي‌بايست روزانه حداقل يكبار تميز گردد.جنس شبكه‌ هاي آشغالگير معمولا از موادي است كه در آب به راحتي زنگ نزده و در مقابل فشار آب به حد كافي مقاوم مي‌باشد. حركت آشغالگيرها يا دستي بوده و يا به كمك موتور هاي الكتريكي انجام مي‌شود.

ب) پيش ته‌ نشيني

در مواقعي ‌كه مواد معلق در آب از ۱۰۰۰ ميلي‌ گرم در ليتر بيشتر شوند، براي كاهش كدورت در زلال‌ ساز ها از واحد پيش‌ ته‌ نشيني استفاده ميكنند. به عبارت ديگر زلال‌ ساز ها براي زلال‌ سازي آب خام با كدورت مشخصي طراحي شده اند. چنانچه كدورت آب خام به بيش از حد طراحي سيستم‌ هاي زلال‌ ساز برسد، نياز به پيش‌ ته‌ نشيني است كه اين پيش‌ ته‌ نشيني مي‌تواند به‌ صورت ساده‌ فيزيكي و يا با كمك مواد شيميايي و فرآيند هاي زلال‌ سازي باشد.

ج) كلرزني آب خام (كلرزني اوليه)

۲. انتخاب فرآيند هاي تصفيه بر پايه كيفيت آب

ناخالصي‌ هاي آب را به دو دسته عمده تقسيم ميكنند:

الف) ناخالصي‌ هاي معلق:

اين ناخالصي‌ ها شامل موارد زير است:

• ذرات معلق زنده بيماري زا مانند عوامل حصبه، وبا و تخم انگل‌ ها
• ذرات معلق زنده غير بيمار‌ي زا مانند برخي جلبك‌ ها و تك‌ سلولي‌ ها
• ذرات معلق غير زنده مانند ذرات رسي و كلوئيدها

براي زدايش و كاهش ناخالصي‌ هاي ذكرشده، تصفيه متعارف شامل فرآيند هاي اختلاط سريع، انعقاد، ذره‌ سازي، ته‌ نشيني، فيلتراسيون و گندزدايي به ‌كار مي‌رود.

ب) ناخالصي‌ هاي محلول:

اين ناخالصي‌ ها به‌طور يكنواخت در آب پراكنده بوده و ممكن است به ‌صورت اتم، مولكول و يا يون باشند كه به اشكال زير وجود دارند:

• آنيون‌ هاي عمومي مانند كربنات‌ ها، سولفات‌ ها، كلرورها و نيترات‌ ها كه روش حذف يا كاهش آنها تصفيه متعارف، تبادل يوني، فرآيندهاي غشايي، تصفيه شيميايي و… مي‌باشد.
• كاتيون‌ هاي عمومي مانند كلسيم، منيزيم، آهن، سديم، منگنز و … كه روش‌ هاي كاهش و يا زدايش آنها از آب، نيازمند روش‌ هاي تصفيه متعارف، تبادل يوني، فرآيندهاي غشايي، هوادهي و … مي‌باشد.
• گازها مانند دي‌ اكسيد كربن، سولفيد هيدروژن و متان كه هوادهي و يا تصفيه شيميايي براي كاهش اين آلاينده‌ ها به ‌كار مي‌رود.
• عناصر سمي، تركيبات مصنوعي، مواد آلي و فلزات سنگين مانند آرسنيك، سرب و جيوه كه با فرآيندهاي تصفيه متعارف، تبادل يوني، فرآيندهاي غشايي و جذب سطحي ميتوان اقدام به كاهش آنها كرد.
• عناصر راديواكتيو كه فرآيندهاي تصفيه متعارف، تبادل يوني، فرآيندهاي غشايي و جذب سطحي براي كاهش آنها به كار مي‌رود.

۳. فرآيند هاي مختلف يك تصفيه‌ خانه

• آبگيري در ايستگاه پمپاژ آبگير
• تقسيم جريان آب در حوضچه‌ شيرآلات ورودي (Inlet chamber)
• اندازه‌ گيري دبي آب ورودي به تصفيه‌ خانه
• هوادهي
• آهك زني (تنظيم pH آب و حذف سختي)
• اختلاط سريع (Flush mixing)
• زلال‌ سازي يا كلاريفاير (Clarifier)
• انعقاد (Coagulation)
• لخته‌ سازي (Flocculation)
• ته‌ نشيني (Sedimentation)
• صاف‌ سازي آب جهت جداسازي آخرين ذرات مواد معلق ته‌نشين شده (Filteration)
• سالم‌ سازي آب (كلرزني نهايي) (Post chlorination)
• بازيافت آب شستشوي صافي‌ها جهت كاهش تلفات آب (Recovery)
• تغليظ و آبگيري لجن (Sludge thickening & dewatering)
  

واحد كلر زني

كلرزني در دو مرحله صورت مي‌گيرد:

• كلرزني اوليه (مقدماتي): هدف از كلرزنياوليه، سالم‌ سازي آب ورودي به تأسيسات به منظور اكسيداسيون و حذف نسبي آلاينده‌ هاي آلي مواد بو و طعم نامطلوب، حذف نسبي آلاينده‌ هاي معدني مولد رنگ مانند: آهن، منگنز، فلزات سنگين و ته‌ نشيني آنها در مرحله زلال‌ سازي و جلوگيري از رشد بعدي ميكروارگانيسم‌ ها و گياهان آبي در تأسيسات تصفيه‌ خانه است.
  كلرزني آب خام بايد در حدي انجام شود كه در آب خروجي از فيلترها مقدار كلر آزاد باقيمانده در حدود ۳/۰- ۲/۰ ميلي‌گرم در ليتر در زير صافي‌ ها باشد.
• 
  كلرزني ثانويه (نهايي): اين مرحله با هدف گندزدايي آب و ايجاد كلر باقيمانده در آب تصفيه شده مي‌پذيرد. بايد در حدي باشد كه مقدار كلر آزاد باقيمانده خروجي تصفيه‌ خانه طبق دستورالعمل معاونت نظارت بر بهره‌ برداري و تأييد مديريت امور نگهداري و بهره‌ برداري تصفيه‌ خانه‌ ها، باشد.

ويژگي‌ هاي شيميايي كلر

• كلر در درجه حرارت معمولي با اكثر فلزات ميل تركيبي دارد.
• براي نگهداري كلر، از ظروف فولادي، چدني، مسي، برنز، نيكل و سرب ميتوان استفاده كرد.
• معمولاً به علت ويژگي‌ هاي خاص كلر، در دستگاه هاي كلرزني (كلريناتورها) لوله‌ ها از جنس فلزات مخصوص مانند؛ نقره، پلاتين با روكش طلا هستند در حاليكه براي خط انتقال و تزريق كلر به آب از لوله‌ هاي پي‌ وي‌ سي و پلاستيكي استفاده مي‌شود.
  
  

روش كلرزني

1. گاز كلر (Cl۲)
2. كلرامين NH۲Cl و NHCl۲
3. پركلرين High Test Hypochlorit) H.T.H)
4. دي اكسيد كلر (ClO۲)

سيستم‌ هاي كلرزني

سيستم كلرزني مايع: براي اين سيستم مي‌توان دو حالت در نظر گرفت:

• حالت اول: به آب، مايع كلردار تزريق مي‌شود. هيپوكلريت سديم (NaClO) و هيپوكلريت كلسيم از نوع كلر مايع هستند. براي تزريق اين مواد به آب از هيپوكلريناتورها استفاده مي‌شود. اين دستگاه عموماً يك دوزينگ پمپ است (پمپ ديافراگمي يا پيستوني).
• حالت دوم: گاز كلر تحت فشار بالا و دماي پايين به مايع تبديل شده و در كپسول‌ هاي مخصوص نگهداري مي‌شود و با كمك تبخيركننده‌ ها به گاز تبديل شده و براي تزريق به آب استفاده مي‌گردد. استفاده از اين حالت هنگام نياز شديد و بسيار زياد تصفيه‌ خانه، نسبت به سيستم‌هاي ديگر ارجحيت دارد.

سيستم كلرزني گازي: با استفاده از فاز گازي كپسول‌ ها با كمك كلريناتورها، گاز كلر (بوسيله انژكتور) با آب مخلوط شده و به آن تزريق مي‌گردد. يك سيستم كلرزني ساده به صورت گازي عموماً از سه جزء كلريناتور، انژكتور و كپسول‌ هاي (سيلندرهاي) كلرزني تشكيل مي‌گردد.
استفاده از تبخيركننده – به دليل هزينه‌ هاي بالاي آن – عموماً در شرايطي كه مقدار كلر مصرفي زياد باشد (مثل تصفيه‌ خانه‌ هاي بزرگ) استفاده مي‌گردد كه جزء سيستم هاي مايع محسوب مي‌گردند.