فهرست مطالب
آب یک کالای گرانبها است. بنابراین برای حفاظت از آب های طبیعی و حمایت از تولید آب آشامیدنی، نیاز داریم تا فاضلاب هایی که امکان تصفیه آنها وجود دارد را، تصفیه کرده و به چرخه مصرف آب برگردانیم. تمام فاضلاب ها ابتدا از آلاینده ها پاکسازی می شوند و سپس به چرخه آب بازگردانده می شوند. برای تصفیه فاضلاب و دستیابی به بهترین کیفیت ممکن و طبیعی از فرآیندهای مختلفی استفاده می شود.
به طور کلی تصفیه فاضلاب را می توان به دو نوع اساسی تقسیم کرد. ابتدا مواد مشکل ساز از آب خارج می شوند. این کار با تمیز کردن، حذف آهن، حذف منگنز، استریل کردن، نمک زدایی یا نرم کردن انجام می شود. ثانیاً، مواد خاصی برای بهبود کیفیت و تأثیر بر پارامترهایی مانند مقدار pH یا سختی آب به آن اضافه میشوند.
برای مطالعه پست مراحل تصفیه آب از لینک زیر استفاده کنید.
مراحل تصفیه فاضلاب
برای تصفیه فاضلاب فرآیندهای مختلفی بر روی آن انجام میشود، که در اینجا انواع آنها را باهم بررسی میکنیم :
- فرآیندهای فیزیکی برای آماده سازی مکانیکی مانند هوادهی، ته نشینی یا تأثیر حرارتی. این شامل استفاده از اسکرین ها (صفحه ها)، فیلتر و غربال نیز می شود.
- فرآیندهای بیولوژیکی مانند تصفیه بی هوازی فاضلاب، اکسیداسیون بیوشیمیایی یا هضم لجن
- فرآیندهای شیمیایی مانند خنثی سازی، گندزدایی، لخته سازی و رسوب
- فرآیندهای غشایی مانند فیلتراسیون، اسمز و نانوفیلتراسیون
بیشترین حجم فاضلاب برای تصفیه در تصفیه خانه های فاضلاب شهری است، به همین دلیل است که استفاده از روش های موثرتر در اینجا ضروری است. روش های مورد استفاده به نوع تصفیه خانه فاضلاب نیز بستگی دارد.
فرآیندهای تصفیه در تصفیه خانه های فاضلاب را می توان به مراحل مختلفی تقسیم کرد.
مرحله اول : تصفیه مکانیکی فاضلاب
در مرحله اول، فاضلاب کاملاً تصفیه نشده به صورت مکانیکی تصفیه می شود. این کار حدود ۲۰ تا ۳۰ درصد از مواد جامد موجود را حذف می کند. برای رسیدن به این هدف، فاضلاب به یک کارخانه غربالگری هدایت می شود، جایی که یک صفحه یا درام غربال، ناخالصی های درشت مانند برگ، کاغذ یا منسوجات را فیلتر می کند. صفحه های مختلف، از صفحه های درشت با عرض چند سانتی متری تا صفحه های ریز با عرض چند میلی متر که آب با سرعت های مختلف از داخل آن جریان می یابد، مواد درشت را مرحله به مرحله فیلتر می کنند. زباله های صفحه نمایش مکانیکی بازیافت شده آبگیری شده و در یک کارخانه سوزاندن دفع می شوند.
سپس آب از پیش تصفیه شده به چیزی که جمع کننده شن نامیده می شود می رود. در فناوری تصفیه فاضلاب، از مخزن ته نشینی برای حذف ذرات درشت مانند سنگ، خرده شیشه یا شن و همچنین مواد آلی درشتی که توسط صفحات جدا نشده اند استفاده می شود. این امر با سرعت جریان نسبتاً بالا در حدود ۰.۳ متر بر ثانیه اتفاق می افتد. سه نوع مجع کننده شن داریم :
جمع کننده شن (sand collector) هوادهی نشده
جمع کننده شن و ماسه بلند هوادهی شده (جمع کننده ماسه استوانه ای نیز نامیده می شود)
جمع کننده شن و ماسه گرد
این ۳ مدل تفاوت هایی باهم دارند.
جمع کننده ماسه هوادهی شده، چربی ها و روغن های اضافی را از فاضلاب حذف می کند و موارد زیر رخ می دهد:
هوای فرآیندی وارد شده به دستگاه یک حرکت چرخشی در آب ایجاد می کند که مواد سبک تری مانند روغن ها و چربی ها را به سطح می برد. در اینجا به راحتی می توان آنها را از آب خارج کرد.
جمع کننده شن گرد مواد را با نیروی گریز از مرکز از فاضلاب جدا می کند و آنها را جذب میکند. پس از این فرآیند، زباله های جذب شده در ماسه جمع کن شسته شده و این دستگاه از مواد آلی پاک می شود. این امر، آبگیری از مواد معدنی جمع آوری شده را بهبود می بخشد، به عنوان مثال می توان از آنها در ساخت و ساز جاده مجددا استفاده کرد. اگر بازیافت بیشتر امکان پذیر نباشد، زباله های جمع کننده شن باید به درستی دفع شوند. این مواد در کارخانه های زباله سوز دفن یا سوزانده می شود.
مخزن اولیه تصفیه فاضلاب مرحله بعدی تصفیه فاضلاب است. سرعت فاضلاب تقریبا ۱.۵ سانتی متر در ثانیه است، که به طور قابل توجهی کندتر از جمع کننده شن و ماسه میباشد. کاهش سرعت جریان با تعریض حوضچه حاصل می شود. سرعت جریان کم لازم است تا ذرات ریزتر خاک بسته به ماهیت خود بتوانند در کف یا سطح آب بنشینند. به لجن تولید شده در اثر ته نشینی (ته نشین شدن در کف مخزن) لجن اولیه می گویند که معمولاً از مواد آلی تشکیل شده است. لجن اولیه از پایین مخزن به داخل قیف لجن هدایت می شود. مواد شناور به یک مجرای لجن شناور منتقل می شوند. یک پمپ لجن تازه را به جایی که به آن برج هضم (فرایندهای آنزیمی) می‌گویند منتقل میکند.
در برج آنزیمی گاز متان در چهار فاز (هیدرولیز، اسیدی شدن، ژن استون و فاز متانوژن) تولید می شود. در یک نیروگاه حرارتی بلوکی به برق تبدیل می شود و می توان از آن برای تامین انرژی نیروگاه استفاده کرد. فرآیند هضم در برج آنزیمی تقریباً پس از چهار هفته کامل می شود. چیزی که باقی می ماند یک لجن بی بو است که اغلب پس از آبگیری توسط سانتریفیوژ یا فیلتر در کشاورزی استفاده می شود.
مرحله تمیز کردن مکانیکی در اینجا به پایان می رسد. به طور متوسط ۳۰ تا ۴۰ درصد آلودگی در این فاز از فاضلاب حذف می شود. در ادامه کار در تصفیه خانه فاضلاب، فاضلاب اکنون به مرحله بعدی تصفیه فاضلاب می رسد.
یکی از سیستم هایی که به صورت محلی برای تصفیه ساده فاضلاب از آن استفاده میشود، سپتیک تانک میباشد. میتوانید در پست های زیر در مورد سپتیک تانک و روش طراحیو دیتیل اجرایی آن مطالعه کنید.
مرحله دوم : پاکسازی بیولوژیکی فاضلاب
در اکثر تصفیه خانه های فاضلاب، آب از پیش تصفیه شده در مرحله تصفیه مکانیکی اکنون به مخازن هوادهی می رسد که اغلب به عنوان مخازن گردشی طراحی می شوند. این جایی است که پاکسازی بیولوژیکی انجام می شود.
آب پس از تزریق اکسیژن، به کمک پروانه ها یه چرخش در میاید. مناطق کم و بیش تهویه شده ای ایجاد می شود که در آن شرایط محیطی متفاوتی برای باکتری ها و میکروارگانیسم ها ایجاد می شود. این میکروارگانیسم ها از آلاینده های آلی موجود در آب تغذیه می کنند و آنها را به مواد معدنی تبدیل می کنند. باکتری ها گروه های لجن فعال را تشکیل می دهند که آزادانه در آب شناور می شوند. تامین اکسیژن تکثیر باکتری ها را تحریک می کند و در نتیجه باعث تشکیل لجن فعال می شود. بنابراین، این فرآیند تصفیه بیولوژیکی فاضلاب، به عنوان فرآیند لجن فعال نیز شناخته می شود.
فاضلاب با لجن فعال به مخزن تصفیه فاضلاب ثانویه تخلیه می شود. سرعت جریان فاضلاب در اینجا دوباره کاهش می یابد. ته نشینی صورت می گیرد: لجن فعال در کف آب تصفیه شده می نشیند، جایی که می توان آن را با دستگاه های پاکسازی مکانیکی در پایین از آب شفاف جدا کرد. بخشی از آن به عنوان زیست توده اضافی به برج هضم منتقل می شود. قسمت دیگر لجن که به عنوان “لجن برگشتی” نیز شناخته می شود، به مخزن هوادهی بازگردانده می شود تا اطمینان حاصل شود که میکروارگانیسم های کافی در مخزن هوادهی برای تجزیه کثیفی وجود دارد. پس از تصفیه بیولوژیکی، تقریباً ۹۰ درصد فاضلاب از مواد زیست تخریب پذیر پاک می شود. از آنجایی که اکسیژن توسط کمپرسورها به فاضلاب اضافه می شود، مرحله تمیز کردن بیولوژیکی پر انرژی ترین مرحله در کل فرآیند تصفیه است. هنگامی که آب به کیفیت مقرر قانونی رسید، می توان آن را به چرخه آب بازگرداند – به عنوان مثال، به یک رودخانه.
در بسیاری از موارد دیگر، پاکسازی بیولوژیکی کافی نیست. در این موارد، فرآیندهای تصفیه بیشتر فاضلاب، ضروری است – به عنوان مثال، آماده سازی برای تصفیه شیمیایی. در اینجا از افزودنی های شیمیایی نیز استفاده می شود.
مرحله سوم : تصفیه شیمیایی فاضلاب
در این مرحله از تصفیه فاضلاب از فرآیندهای شیمیایی برای تصفیه فاضلاب استفاده می شود. برای این منظور، از ترکیبات شیمیایی برای دستیابی به مقادیر استاندارد آب تجویز شده قانونی استفاده می شود. تصفیه شیمیایی در تصفیه خانه های فاضلاب شامل خنثی سازی، گندزدایی، رسوب فسفات، حذف نیتروژن، یخ زدایی و حذف منگنز است.
خنثی سازی برای تولید مقدار pH تجویز شده استفاده می شود، که با افزودن یک اسید، به عنوان مثال، HCL، یا یک پایه، به عنوان مثال. شیر آهک به دست می آید.
در طول ضدعفونی، عوامل بیماری زا با افزودن کلر یا دی اکسید کلر از بین می روند. تابش فاضلاب با نور UV جایگزین خوبی برای افزودن مواد شیمیایی است، اما کمتر مورد استفاده قرار می گیرد.
حذف فسفات : فاضلاب ما اغلب با فسفات های مواد شوینده، کودها، افزودنی های غذایی و مدفوع آلوده می شود. اگر در فاضلاب باقی بمانند، منجر به بارورسازی بیش از حد آب و غنی‌سازی با مواد مغذی میشوند که می‌تواند منجر به رشد بی‌فایده گیاه (اتروفیکاسیون) مضر برای اکوسیستم شود.
فسفات ها با رسوب شیمیایی یا فرآیند لخته سازی حذف می شوند. رسوب فسفات تا حدی با افزودن نمک های آلومینیوم یا آهن در جمع کننده ماسه یا مخزن تصفیه فاضلاب ثانویه ایجاد می شود. گروه های فلز فسفات که در طی این شفاف سازی ثانویه تشکیل می شوند، همراه با لجن فعال از فاضلاب خارج می شوند. بسته به نحوه عملکرد، فسفات را می توان با کمک میکروارگانیسم های فاضلاب نیز جذب کرد. در این مورد، ما از حذف بیولوژیکی فسفر صحبت می کنیم، که با این حال، هنوز به ندرت استفاده می شود.
تصفیه آب شیمیایی شامل حذف نیتروژن نیز می شود: برای حذف ترکیبات نیتروژنی مضر برای آب مانند آمونیاک و آمونیوم که از فاضلاب حذف می شوند. ترکیبات نیتروژن، اکسیژن حیاتی آب را از بین می برد و حتی می تواند باعث مرگ ماهی ها در هنگام تخلیه در آب شود. نیتروژن با نیتریفیکاسیون و دی نیتریفیکاسیون حذف می شود: در طول نیتریفیکاسیون، آمونیوم با افزودن باکتری های بی هوازی و اکسیژن به نیتریت تبدیل می شود و سپس در مرحله دوم به نیترات تبدیل می شود. نیترات زدایی بعدی نیز با افزودن میکروارگانیسم های بی هوازی آغاز می شود. اینها نیترات را از طریق فعالیت های آنزیمی به گاز نیتروژن تجزیه می کنند که سپس به اتمسفر بازگردانده می شود.
حذف یا کاهش آهن : برای کاهش محتوای آهن فاضلاب به مقدار تعیین شده، کاتیون های آهن (II) با افزودن اکسیژن اکسید می شوند. برای شروع فرآیند اکسیداسیون، سود سوزآور نیز باید به فاضلاب اضافه شود.
حذف منگنز : منگنز معمولاً به صورت هیدروژن کربنات منگنز در فاضلاب وجود دارد. افزودن اکسیژن ترکیبات منگنز IV کم محلول را تشکیل می دهد که به راحتی از آب خارج می شود.
مرحله چهارم: فرآیندهای غشایی / نانوفیلتراسیون
در مرحله چهارم و نهایی تصفیه فاضلاب از فرآیندهای غشایی و فیلتر استفاده می شود. تا حدی، این مرحله تصفیه با فرآیندهای شیمیایی رسوب و لخته سازی ترکیب می شود. به عنوان مثال، این روش فیلتراسیون لخته سازی را ایجاد می کند. مواد رسوب دهنده و لخته ساز به فاضلاب اضافه می شود که باعث لخته شدن مواد می شود. سپس فاضلاب با مواد لخته شده از فیلتر پارچه ای یا شنی عبور داده می شود.
در این مرحله فاضلاب به آرامی از لایه های فیلتر عبور می کند و حتی کوچکترین جامدات آلی معلق حذف می شوند.
نانوفیلتراسیون به روشی بسیار مشابه عمل می کند. اما برخلاف فیلتراسیون معمولی، آب تحت فشار از غشایی عبور میکند که حتی کوچکترین ذرات محلول مانند مولکول‌ها یا یون های فلزات سنگین را در خود نگه می‌دارد. همین امر در اسمز معکوس نیز اتفاق می افتد، که در آن از فشارهای کاری بالاتر و غشاهای ریزتر استفاده می شود.
آلاینده های باقی مانده در طی فیلتراسیون، نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس به صورت لجن به وسیله مخزن تصفیه فاضلاب اولیه تصفیه می شوند.
اکنون آب به آخرین منطقه تصفیه خانه فاضلاب یعنی مخزن ذخیره آب تصفیه شده می رسد. در اینجا دوباره نمونه آب گرفته شده و کیفیت آب بررسی می شود. آب تصفیه شده تنها زمانی به چرخه آب بازگردانده می شود که پارامترهای قانونی تعیین شده رعایت شده باشد.
تمامی این مراحل را میتوانید در تصویر زیر مشاهده کنید.
در این پست سعی شد تا مراحل مختلف تصفیه فاضلاب اعم از، تصفیه فیزیکی، تصفیه بیلوژیکی، تصفیه شیمیایی و نانوفیلتراسیون فاضلاب را برای شما توضیح دهیم. امیدواریم که استفاده کرده باشید.
