تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال

تصفیه فاضلاب به صورت امروزی بر خلاف فن آوری آبرسانی شهری و جمع آوری فاضلاب که تاریخچه طولانی چند هزارساله دارد دارای سابقه تاریخی کوتاهی می باشد .
از حدود یک صد سال پیش که رابطه بین میکروب ها و شیوع بیماری ها آشکار گشت ، انسان به فکر تصفیه آبهای آلوده افتاد .
به عبارت دیگر پیشرفت علم زیست شناسی و پزشکی منجر به فن تصفیه آب و فاضلاب به صورت امروزی گردید .
در ابتدا برای جلوگیری از آلوده شدن منابع طبیعی به ویژه رودخانه ها ، ورود فاضلاب به منابع ممنوع اعلام گردید .با گذشت زمان به خصوص پس از پایان جنگ جهانی دوم و همزمان با توسعه شهرنشینی و صنایع و خطر آلودگی محیط زیست نیاز به تصفیه فاضلاب با شدت بی سابقه افزایش یافت و همزمان با آن روش های بسیاری برای تصفیه فاضلاب پیشنهاد و به کار گرفته شد.
از نظر زمانی ابتدایی ترین روش تصفیه ، روش های طبیعی می باشد که برای تصفیه به کار گرفته شد . همچنین بیش از یک صد سال پیش تاکنون استفاده از فاضلاب خام به علت خاصیت کودی آن برای آبیاری در کشاورزی معمول بوده است.

هدف از تصفیه فاضلاب :

الف) تامین شرایط بهداشت عمومی :
فاضلاب های شهری همیشه دارای میکروارگانیسم های گوناگونی می باشند که بخشی از آن ها را میکروارگانیسم های بیماری زا تشکیل می دهند . ورود فاضلاب تصفیه نشده به محیط زیست خصوصا منابع سطحی و زیر زمینی آب آشامیدنی موجب آلوده شدن آن به عوامل بیماری زا می گردد و بر اثر تماس انسان با این منابع خطر گسترش بیماری ها در جامعه به وجود می آید .

ب) حفظ محیط زیست :
وارد نمودن فاضلاب های تصفیه نشده به محیط زیست موجب آلودگی آن شده که علاوه بر مخاطرات مستقیمی که برای بهداشت و سلامتی مردم دارد  باعث ایجاد مناظره زشت ، بوهای ناخوشایند و تکثیر حشرات به خصوص مگس و پشه را به دنبال دارد . این حشرات خود وسیله ای برای انتشار میکروارگانیسم های بیماری زا و آلودگی محیط زیست با این عوامل می باشد .

ج) بازیافت فاضلاب :
با توجه به کمبود منابع آب شیرین قابل دسترسی و رشد روزافزون جمعیت و همچنین هزینه های بالای شیرین کردن آب دریاها و اقیانوس ها ، شایسته است فاضلاب را تصفیه و از پساب آن مجددا در امور مختلف مانند کشاورزی ، پرورش ماهی ، صنایع و ... استفاده شود .
از کل آب های موجود در سطح کره زمین 97 درصد آن در اقیانوس ها می باشند که دارای املاح بسیار زیادی می باشند و هزینه شیرین کردن آن به مراتب بیشتر از تصفیه فاضلاب می باشد . از سه درصد باقی مانده هم حدود 38/2 در صد به صورت یخ در قطب ها و یخچالها و رطوبت هوا و خاک می باشد که غیر قابل دسترسی است . لذا انسان ها برای ادامه حیات و نیازهای صنعتی و کشاورزی تنها وابسته به 62/0 درصد آب باقیمانده می باشند که به صورت آب شیرین دریاچه ها ، رودخانه ها و آب های زیرزمینی قرار دارند . لذا شایسته است با توجه به نیاز شدید به آب ، فاضلابی را که حدود9/99 درصد آن آب و تنها 1/0 درصد ناخالصی دارد را بدون استفاده در محیط رها نکنیم .

د) تولید کود طبیعی :
لجنی که از تصفیه زیستی فاضلاب بدست می آید ، حاوی مقدار زیادی از ترکیبات شیمیایی نظیر نیترات ها و فسفات ها می باشد که ارزش کودی بالایی برای رشد گیاهان دارد . برای افزایش قابلیت جذب این لجن ، آن را در یک سلسله عملیات با کودهای گیاهی یا حیوانی مخلوط می کنند و بعد از مدتی به صورت کود طبیعی به کار می برند .

هـ) تولید انرژی :
تجزیه لجن حاصل از مراحل مختلف تصفیه فاضلاب در مخازن هضم لجن و تحت شرایط مناسب باعث تولید گاز متان می شود که ارزش سوختی آن در حدود ارزش گاز شبکه شهری می باشد . از این گاز برای گرم کردن دیگ های بخار و به حرکت در آوردن توربین های گاز و ژنراتورهای برقی می توان استفاده نمود و برق تولید کرد .

تعریف فاضلاب و انواع آن :

فاضلاب عبارت است از هر آبی که برای مصرف خاص تهیه شده باشد و به هر دلیلی کیفیت خود را بر اثر آن مصرف از دست داده باشد . فاضلاب ها  با توجه به منشاء تشکیل و خواص آن به انواع ذیل تقسیم بندی می گردد .

الف) فاضلاب خانگی یا انسانی :
به فاضلاب هایی که از مناطق مسکونی ، تجاری و موسسات ، تولید می گردد اطلاق می شود .

ب) فاضلاب صنعتی :
فاضلاب های تولیدی در کارخانجات و کارگاه ها را شامل می شود که مربوط به مصرف آب در فرآیند های مختلف تولید می باشد .
آنالیز شیمیایی این نوع فاضلاب ها بستگی به نوع آن صنعت دارد . فاضلاب های صنعتی به دلیل تغییرات جریان و تنوع آلاینده های موجود با فاضلاب خانگی بسیار متفاوت بوده و فرایند تصفیه بسیار متغیر است .   به همین دلیل تصفیه آن ها بسیار پیچیده و پر هزینه می باشد .

ج) فاضلاب کشاورزی :
به فاضلاب حاصل از زهکشی مناطق کشاورزی اطلاق می شود که بیش تر در اجتماعاتی که کشاورزی به طریق مکانیزه و گسترده انجام می شود مطرح می باشد . این فاضلاب معمولا حاوی انواع آفت کش های مختلف ، سموم و کودهای شیمیایی می باشد .

د) فاضلاب سطحی :
به فاضلاب های ناشی از بارندگی و ذوب یخ ها و برف ها اطلاق می شود . این فاضلاب به علت جریان در سطح زمین و تماس با آلودگی ها آلوده هستند .

تصفیه فاضلاب :

معمولا فاضلاب خانگی دارای 9/99 درصد آب و 1/0 درصد ناخالصی ( شامل مواد آلی و معدنی که به صورت محلول و معلق در فاضلاب وجود دارند) می باشد . در تصفیه فاضلاب با کمک فرآیندهای مختلف نسبت به جداسازی این ناخالصی ها اقدام می شود .

روشهای تصفیه فاضلاب :

الف) تصفیه فیزیکی :
در این روش از یک رشته فرآیندهای استفاده می شود که در آن ها از خواص فیزیکی برای جداسازی مواد خارجی معلق موجود در فاضلاب استفاده می شود .

مهمترین واحدهای آن عبارتند از :

1) آشغالگیر :

آشغالگیری نخستین تصفیه ای است که در تصفیه خانه ها در مورد فاضلاب خام انجام می شود و مواد معلق درشت را از فاضلاب جدا می کند . آشغالگیری معمولابا کمک صفحه های فلزی که سوراخ هایی به قطر چند میلی متر تا چند سانتیمتر در آن ساخته شده و یا به کمک توری های سیمی و یا به وسیله میله هایی که به صورت مایل در امتداد جریان فاضلاب قرارداده می شود انجام می گیرد وجود آشغالگیر سبب کاهش مواد معلق نسبتا قطور مانند پوست میوه ، پارچه ، قوطی خالی و غیره می گردد .

2) دانه گیر :
جداسازی اجزایی مانند خرده شیشه ، ماسه و ذرات معلق موجود را شامل می شود .

اهداف این واحد عبارتند از :
• حفاظت وسایل مکانیکی در مقابل سایش
• کاهش گرفتگی در لوله ها
• سهولت در تمیز کردن حوضچه های ته نشینی و مخازن هاضم

3) حوضچه های ته نشینی :
از واحد های مهم تصفیه خانه محسوب می گردد که باعث آرام کردن جریان فاضلاب به منظور جداسازی ذرات معلق سنگین تر از آب از طریق رسوب دهی ثقلی عمل می کند .

4) شناورسازی :
برای جداسازی ذرات جامد یا مایع از یک فاز مایع به کار می رود . این عمل از طریق وارد کـردن حباب های ریز گاز(معمولا هوا)  به داخل فاز مایع انجام می شود . حباب هوا به ذرات چسبیده و آن ها را به سطح می آورد و با استفاده از وسایل کف روب آن ها را جدا می نمایند .

ب) تصفیه بیولوژیکی :
اساس کار در این روش تصفیه ، رساندن اکسیژن به فاضلاب است تا تولید مثل باکتری ها در اثر تغذیه مواد آلی موجود در فاضلاب افزایش یافته و منجر به تجزیه مواد آلی شود . بعد از مدتی مواد موجود در فاضلاب صرف تغذیه باکتری ها و مرگ آن ها در اثر نبود مواد غذایی فرا می رسد . در صورتی که به فاضلاب اکسیژن کافی نرسد فعالیت و رشد و نمو باکتری های هوازی متوقف و در عوض باکتری های بی هوازی فعالیت خود را شروع می کنند . باکتری های بی هوازی اکسیژن مورد نیاز خود را از طریق تجزیه مواد آلی و معدنی موجود در فاضلاب بدست می آورند . حاصل این فعالیت تجزیه مواد آلی ناپایدار و تبدیل آن ها به مواد معدنی پایدار و نیز تولید گازهایی مانند هیدروژن سولفوره ، متان ، گاز کربنیک و ازت است . تولید گازهای نامبرده به ویژه هیدروژن سولفید موجب می شود که بوی ناخوشایند آنها ، محیط زیست را به شدت آلوده سازد . به همین دلیل موارد استفاده از باکتری های بی هوازی برای تصفیه فاضلاب های شهری محدود و بیشتر برای فرآیند هضم لجن و برخی از فاضلاب های صنعتی که میزان BOD بالایی دارند مورد استفاده قرار می گیرد .

ج) تصفیه شیمیایی :
مکانیسم های شیمیایی به روش هایی از تصفیه اطلاق می شود که جداسازی یا تغییر و تبدیل عوامل آلوده کننده فاضلاب با افزودن مواد شیمیایی و یا در نتیجه واکنش های شیمیایی انجام می گیرد .

متداول ترین روش های تصفیه شیمیایی عبارتند از :

• رسوب دهی شیمیایی :

این روش با استفاده از مواد منعقد کننده برای رسوب دهی مواد محلول و معلق موجود در فاضلاب صورت می گیرد که به طور طبیعی و از طریق نیروی ثقل ته نشین نمی شود .

• جذب سطحی :
برای جذب عوامل مولد طعم و بو ، مواد معدنی ، محصولات جانبی گندزدایی ، برم و کلرزدایی مورد استفاده قرار می گیرد. به این منظور می توان از کربن فعال که دارای سطح وسیعی ( 1600- 400 متر مربع در گرم ) است و به صورت پودر و یا گرانول در بازار موجود است استفاده نمود .

• گندزدایی :
هدف اصلی این واحد ،  نابودی میکروارگانیسم های بیماری زا از فاضلاب است که با استفاده از مواد شیمیایی نظیر کلر ، ازن ، دی اکسید کلر ویا اشعه ماورابنفش و ... امکان پذیر است .
در حال حاضر کلر به عنوان مهم ترین ماده گندزدا برای گندزدایی پساب نهایی در تصفیه خانه های فاضلاب استفاده می شود ، ولی با پیشرفت صنعت ، استفاده از ازن نیز به طور وسیعی در حال افزایش است . عملکرد ازن در مقایسه با کلر 300 برابر قوی تر بوده و فلزات سنگین محلول ( آهن ، منگنز ، سرب ، ارسنیک و ... ) و مواد معلق را ته نشین می نماید و ضمن اکسید کردن مواد ارگانیکی موجود در فاضلاب ، رنگ ، بو و مزه نامطبوع آن را نیز از بین می برد .

معرفی سیستم های پیش ساخته تصفیه فاضلاب :

سیستم های پیش ساخته تصفیه فاضلاب از جنس فلز کربن استیل ( ST37) با سه لایه رنگ اپوکسی  یا از پلی اتیلن دو لایه محصول شرکت فنی مهندسی آمیتیس بر اساس متد لجن فعال (Activated Sludge Method (ASM که متداولترین و کارآمدترین روش در تصفیه فاضلاب بهداشتی می باشد با روش هوادهی عمقی (Extended Aeration System)تولید می گردد.

نمودار تک خطی مراحل تصفیه فاضلاب به روش  ASM

مزیتهای سیستم تصفیه فاضلاب به روشASM :
• نصب سریع ، مطمئن و آسان
• فضای اشغالی کم برای نصب
• قابلیت انتقال و جابجایی بسیار ساده
• صرفه جویی در مصرف انرژی و راندمان بالا
• نداشتن هرگونه آلودگی محیطی و سلامت اپراتور
کاربرد سیستم تصفیه فاضلاب به روشASM :
• مراکز مسکونی
• مراکز اداری و تجاری
• بیمارستان ها و مراکز درمانی
• کارخانجات و مراکز تولیدی و صنعت
• هتل ها، مراکز توریستی و تفریحی