معرفی روش های تصفیه فاضلاب

تصفیه فاضلاب

با افزایش روزافزون صنایع، تصفیه فاضلاب ناشی از این صنایع نیز روز به روز در حال پیشرفت می‌باشد. از مهمترین صنایع آلوده‌کننده محیط‌ زیست می‌توان به صنایع غذایی ( شامل صنایع لبنی، صنایع فرآورده‌های گوشتی )، صنایع فولاد، صنایع کاغذ و مقوا، صنایع نساجی، صنایع شیشه‌سازی، صنایع نفت و گاز‌، پتروشیمی و سایر صنایع اشاره نمود. بطورکلی به فاضلابی که در نتیجه استفاده انسان از آب برای مصارف بهداشتی تولید می‌شود، فاضلاب بهداشتی می‌گویند. از آنجا که این فاضلاب در اثر فعالیت‌های انسانی تولید می‌گردد، گاهی به آن فاضلاب انسانی یا خانگی نیز گفته می‌شود. سرویس‌های بهداشتی، استحمام، شستشوی ظروف، شستشوی سطوح و لباسشویی عمده‌ترین فعالیت‌هایی هستند که به تولید فاضلاب بهداشتی- انسانی منجر می‌شوند.

البته باید توجه داشت که فاضلاب انسانی با فاضلاب شهری برابر نیست چراکه فاضلاب شهری علاوه بر فاضلاب خانگی حاوی برخی فاضلاب‌های دیگر از جمله فاضلاب ادارات و مراکزعمومی، واحدهای تجاری، صنایع داخل شهر و فاضلاب ناشی از نشت به داخل شبکه فاضلاب نیز می‌باشد.

 

روش‌های تصفیه فاضلاب‌ انسانی و صنعتی

 روش‌های فیزیکی‌

آشغالگیری، دانه‌گیری، ترسیب شیمیایی، فیلتراسیون و ته‌نشینی نمونه‌هایی از روش‌های فیزیکی تصفیه فاضلاب هستند.

روش‌های شیمیایی

به روش‌هایی که در آن‌ها برای حذف آلاینده‌ها از مواد و واکنش‌های شیمیایی استفاده می‌شود، گفته می‌شود. هوادهی، انعقاد و لخته‌سازی، تبادل یون، تنظیم pH جزء روش‌های شیمیایی محسوب می‌گردند. پیچیدگی در این فرآیندها به مراتب بیش از روش‌های فیزیکی می‌باشد. همین پیچیدگی سبب دشواری نسبی در بهره‌برداری از روش‌های شیمیایی می‌گردد. از این رو تا حدامکان سعی می‌شود که کمتر از روش‌های شیمیایی در سیستم تصفیه استفاده شود. به علاوه هزینة خرید و نگهداری مواد شیمیایی مورد نیاز در برخی موارد مانع بزرگی در کاربرد فرآیندهای شیمیایی است.

 

روش‌های بیولوژیکی

در این روش از فرآیندهای بیولوژیکی برای حذف آلاینده‌ها استفاده می‌شود. روش‌های بیولوژیکی به دو دسته کلی تقسیم‌بندی می‌شوند:

 

الف: روش‌های هوازی

برخی از فرآیندهای بیولوژیکی در حضور اکسیژن محلول صورت می‌پذیرد که به آن‌ها فرآیندهای هوازی و به روش‌هایی که از فرآیندهای هوازی در آن‌ها استفاده می‌شود، روش‌های بیولوژیکی هوازی گفته می‌شود. روش لجن‌فعال، لجن‌فعال با هوادهی گسترده، RBC، SBR،‌MBR ، نمونه‌هایی از روش‌های بیولوژیکی هوازی می‌باشند.

 

ب: روش‌های بی‌هوازی

به فرآیندهایی که در غیاب اکسیژن محلول توسط میکروارگانیسم‌ها اتفاق می‌افتد، فرآیندهای بی‌هوازی می‌گویند. در روش‌های بیولوژیکی تصفیه فاضلاب از این فرآیندها استفاده می‌شود. روش‌های‌UASB ، FBR، ‌ASBR‌، نمونه‌هایی از روش‌های بی‌هوازی تصفیه فاضلاب هستند. لازم به ذکر است که در سپتیک تانک‌ها به سبب عدم وجود اکسیژن محلول کافی فرآیند‌های بی‌هوازی بیولوژیکی غالب هستند.

 

انواع روش‌های بیولوژیکی

تصفیه فاضلاب‌های صنعتی

 

روش لجن‌فعال (Activated Sludge)

 

فرآيند لجن‌فعال یکی از قدیمی‌ترین فرآیندهای تصفیه فاضلاب می‌باشد و در حال‌حاضر بطور روتين براي تصفيه بيولوژيکي فاضلاب‌های شهری و صنعتياستفاده مي‌شود. در این فرآیند، فاضلاب با مقدار زيادي میکرواورگانیسم در يک تانک براي چندين ساعت نگه داشته شده و اکسيژن کافي براي آن تامين مي‌شود تا شرايط هوازي بوجود آيد. میکرواورگانیسم‌ها در این شرایط به سرعت تکثیر یافته و با مصرف مواد آلی موجود در فاضلاب زمینه تصفیه را فراهم می‌کنند.

تاریخچه

سابقه فرایند لجن‌فعال به اوایل دهه 1880 میلادی بر می‌گردد که در آن تحقیقاتی بر روی هوادهی فاضلاب در یک تانک و تأثیر آن بر تسریع اکسیداسیون مواد آلی انجام گرفت. در ادامه این امر، تحقیقات مختلفی بر روی هوادهی فاضلاب انجام شد تا اینکه در سال 1910 با تزریق هوا در مخزن فاضلاب بطور قابل ملاحظه‌ای از فساد فاضلاب جلوگیری به عمل آمد. در خلال سال‌های 1913 به این نتیجه رسیدند که با هوادهی فاضلاب می‌توان توده میکروارگانیسم‌ها را با تشکیل یک لایه یک اینچی مجزا روی سطح فاضلاب کشت داد. در 1914 دریافتند که لجن بدست آمده طی هوادهی فاضلاب نقش بسیار مهمی را در تصفیه فاضلاب به عهده دارد. نام این فرایند را لجن‌فعال گذاشتند چرا که این نام بیانگر تولید یک توده فعال از میکروارگانیسم‌هایی بود که می‌توانستند باعث تثبیت هوازی مواد آلی موجود در فاضلاب شوند.

فرآیند لجن‌فعال (Activated Sludge) یک فرآیند بیولوژیکی هوازی تصفیه فاضلاب است. این فرآیند از حدود 100 سال پیش بطور موثر و گسترده‌ای برای تصفیه انواع فاضلاب‌های شهری و صنعتی بکار گرفته شده است. انتخاب یک فرآیند لجن‌فعال برای حذف BOD و نیتریفیکاسیون تابع ملاحظات زیادی از جمله محدودیت‌های خاص محل، سازگاری با فرایند موجود، نیازهای تصفیه فعلی و آینده، میزان مهارت مورد نیاز برای بهره براداری، هزینه سرمایه‌گذاری و هزینه بهره‌براداری است. در فرآیند لجن‌فعال، بخش عمده‌ای از مواد آلاینده فاضلاب را مواد آلی تشکیل می‌دهند که باکتری‌ها می‌توانند با تغذیه و مصرف آن‌ها باعث تصفیه فاضلاب شوند. بنابراین اصول تصفیه در این فرآیند بر مصرف مواد آلی توسط میکروارگانیسم‌ها و به خصوص باکتری‌ها استوار است. از این رو در این فرآیند برای پیشبرد روند تصفیه فاضلاب، ضروری است که تمامی شرایط برای رشد و تکثیر هر چه بهتر آن‌ها فراهم گردد.

باکتری‌ها برای ادامه حیات و فعالیت خود دارای سه نیاز اساسی غذا، آب و اکسیژن هستند. غذای آن‌ها در واقع همان مواد آلی است که در فاضلاب وجود دارد و باکتری‌ها با مصرف آن‌ها باعث تصفیه فاضلاب می‌شوند. آب نیز به وفور در دسترس آن‌ها قرار دارد چرا که محیط‌زیست آنها محیط فاضلاب بوده که یک محیط کاملا آبی است. بنابراین با تأمین اکسیژن می‌توان شرایط اساسی رشد باکتری‌ها را فراهم کرد. به منظور تأمین اکسیژن مورد نیاز باکتری‌ها نیز معمولاً هوا به درون فاضلاب به صورت عمقی یا سطحی تزریق می‌شود. در فرآیند لجن‌فعال فاضلاب ابتدا وارد یک مخزن هوادهی (واکنش) می‌شود. در این مخزن فاضلاب در مجاورت و دسترس باکتری‌ها قرار می‌گیرد. باکتری‌ها با استفاده از اکسیژن تزریق‌شده و انجام فعالیت‌های بیولوژیکی خود، مواد آلی موجود در فاضلاب را تجزیه کرده و به داخل بدن خود جذب می‌کنند. جذب مواد آلی به داخل باکتری سبب حذف مواد آلی از جریان فاضلاب و تصفیه آن می‌گردد. باکتری‌ها بخشی از این مواد غذایی را بصورت انرژی به مصرف خود رسانده و بخشی دیگر را برای تکثیر و تولید باکتری‌های جدید مورد استفاده قرار می‌دهند. پس از فرآیند جذب و تجربه مواد در مخزن هوادهی، مخلوط فاضلاب و میکروارگانیسم‌ها وارد مخزن ته نشینی ثانویه می شوند. در این مخزن برخی فعالیت‌های بیولوژیکی سبب چسبیدن میکروارگانیسم‌ها و باکتری‌ها به یکدیگر و ایجاد لخته می‌شود. این لخته‌ها به سبب وزن مخصوص بیشتر از آب به سمت پایین حرکت کرده و به تدریج در کف مخزن ته‌نشین شده و لجن بیولوژیکی را تشکیل می‌دهند. در این مرحله این لجن که حاوی مقادیر بسیار زیادی از میکروارگانیسم‌ها و باکتری‌های موثر در تصفیه فاضلاب است، به ابتدای مخزن هوادهی برای ادامه فرآیند برگشت داده می‌شود که به آن لجن‌فعال برگشتی گفته می‌شود. در واقع نام لجن‌فعال به سبب همین فعالیت دائم لجن ( توده میکروارگانیسم و باکتری‌ها) در این فرآیند می‌باشد. بخش دیگر لجن نیز که مازاد بر نیاز تصفیه است از سیستم دفع می‌گردد. بر این اساس می‌توان گفت که هر فرآیند لجن‌فعال از سه جزء اصلی تشکیل شده است که عبارتند از:

1-    مخزن هوادهی

2-    مخزن ته‌نشینی ثانویه

3-    سیستم برگشت لجن‌فعال

از نظر سیستم رشد میکروارگانیسم‌ها فرآیند لجن‌فعال از نوع رشد معلق می‌باشد چرا که لخته‌های ناشی از توده باکتری‌ها و میکروارگانیسم‌ها در فضای مخزن هوادهی معلق بوده و دائماً در حال حرکت هستند.

 

انواع فرآیندهای لجن‌فعال

مواردی که در زیر آمده است فرایند‌های کلی و اصلی لجن‌فعال می‌باشند ولی به غیر از آن‌ها از فرایند‌های متنوعی مانند اکسیژن خالص‌، فرایند اوربال، هوادهی پربار‌، تغذیه مرحله‌ای، جریان پیستونی متداول و کانال اکسداسیون نیز استفاده می‌شود. مراحل شش‌گانه فراین لجن‌فعال به شرح زیر می‌باشند :

1-      فرآیند لجن‌فعال با اختلاط کامل (CMAS)

2-      فرآیند لجن‌فعال متعارفی با جریان قالبی (CPFAS)

3-      فرآیند لجن‌فعال با هوادهی گسترده (EAAS)

4-      فرآیند لجن‌فعال با تثبیت تماسی (CSAS)

5-      فرآیند راکتور ناپیوسته متوالی (SBR)

6-       فرآیند راکتور بیولوژیکی غشایی (MBR)

7-    فرآيند راكتور بيولوژيكي با بستر متحرك(MBBR)

منبع : http://www.osmahab.com