آب یک متاع بسیار ارزشمند است؛ بنابراین برای حفاظت از آب‌های طبیعی و حمایت از تولید آب آشامیدنی، تمام فاضلاب‌های جمع‌آوری شده و توسط انواع روش‌های تصفیه فاضلاب مورد تصفیه قرار می‌گیرند تا به چرخه آب برگردند. برای تصفیه آب و دستیابی به بهترین کیفیت ممکن و طبیعی از فرآیندهای مختلفی استفاده می‌شود.
به طور کلی تصفیه فاضلاب را می‌توان به دو نوع اساسی تقسیم کرد. ابتدا مواد مشکل ساز از آب خارج می‌شوند. این کار با تمیز کردن، حذف آهن، حذف منگنز، استریل کردن، نمک زدایی یا حذف سختی آب انجام می‌شود. ثانیاً مواد خاصی به آب اضافه می‌شود تا کیفیت آب تصفیه شده بالاتر رود و برای محیط زیست خطری در پی نداشته باشد.
فرآیندهای مختلف تصفیه فاضلاب
برای تصفیه فاضلاب از فرآیندهای مختلفی استفاده می‌شود که عبارتند از:
- فرآیندهای فیزیکی برای تصفیه مکانیکی فاضلاب مانند هوادهی، ته‌نشینی یا حرارت‌دهی
- فرآیندهای بیولوژیکی مانند تصفیه بی هوازی فاضلاب، اکسیداسیون بیوشیمیایی یا هضم لجن
- فرآیندهای شیمیایی مانند خنثی‌سازی، گندزدایی، لخته‌سازی و رسوب
- فرآیندهای غشایی مانند فیلتراسیون، اسمز و نانوفیلتراسیون
بیشترین حجم فاضلاب جهت تصفیه در تصفیه خانه‌های فاضلاب شهری است، به همین دلیل باید از روش‌های موثرتری در اینجا استفاده نمود. روش‌های مورد استفاده به نوع تصفیه خانه فاضلاب بستگی دارد. این فرآیندها در پکیج‌هایی موسوم به پکیج تصفیه فاضلاب گردآوری شده‌اند تا در مکان‌هایی که امکان دسترسی به تصفیه خانه ندارند نیز تصفیه فاضلاب به درستی انجام گیرد. فرآیندهای مورد استفاده جهت تصفیه فاضلاب به مراحل مختلفی تقسیم می‌شود که در ادامه شرح می‌دهیم.
تصفیه فیزیکی فاضلاب
در مرحله اول، فاضلاب تصفیه نشده به صورت مکانیکی جهت تصفیه مواد جامد آن مورد پردازش قرار می‌گیرد. این کار حدود 20 تا 30 درصد از مواد جامد موجود در فاضلاب را حذف می‌کند. برای رسیدن به این هدف، فاضلاب به داخل بخش غربالگری هدایت می‌شود، جایی که یک صفحه یا درام غربال ناخالصی‌های درشتی مانند برگ، کاغذ یا منسوجات را فیلتر می‌کند. این بخش از صفحه‌های درشت با عرض چند سانتی‌متر تا صفحه‌های ریز با عرض چند میلی‌متر تشکیل شده است که آب با سرعت‌های مختلف از درون آنها جریان دارد و مواد درشت را مرحله به مرحله فیلتر می‌کنند. زباله‌های جمع آوری شده در این بخش به صورت مکانیکی آبگیری شده و دفع می‌شوند.
فاضلاب پس از عبور از مرحله آشغالگیر و حذف مواد جامد درشت آن به بخش ته‌نشینی جهت حذف شن و ماسه هدایت می‌شود. در فناوری تصفیه فاضلاب، از مخزن ته‌نشینی برای حذف ذرات درشت مانند سنگ، خرده شیشه یا ماسه و همچنین مواد آلی درشتی که توسط آشغالگیر جدا نشده‌اند استفاده می‌شود. در مخزن ته‌نشینی از دو روش جمع آوری شن با استفاده از هوادهی و جمع آوری شن با استفاده از نیروی گریز از مرکز استفاده می‌شود.
در روش جمع آوری شن با استفاده از هوادهی، چربی ها و روغن‌های اضافی از فاضلاب حذف می‌شود. در این روش هوای تزریق شده به فاضلاب یک حرکت چرخشی در آن ایجاد می‌کند که مواد سبک‌تری مانند روغن‌ها و چربی‌ها را به سطح می‌برد. در اینجا به راحتی می‌توان آنها را از آب خارج کرد.
در روش جمع آوری شن با کمک نیروی گریز از مرکز، مواد ریز جامد موجود در فاضلاب با استفاده از نیروی گریز از مرکز از فاضلاب جداسازی شده و جمع آوری می‌شوند. پس از انجام این مراحل زباله‌های جمع آوری شده، شسته شده و از مواد آلی پاک می‌شوند. این امر آبگیری مواد معدنی جمع آوری شده را بهبود می‌بخشد، به عنوان مثال می‌توان از آنها در ساخت و ساز جاده استفاده مجدد کرد. اگر بازیافت بیشتر امکان پذیر نباشد، زباله‌های جمع آوری شده در این بخش باید به درستی دفع شوند.
پس از طی مراحل گفته شده فاضلاب وارد حوزچه‌های بعدی می‌شود که سرعت جریان کمتری در آن ها وجو دارد. در این قسمت مواد آلی و ذرات ریز باقی‌مانده ته‌نشین می‌شوند و تشکیل لجن می‌دهند. این لجن معمولاً از مواد آلی تشکیل شده است. لجن اولیه از پایین به داخل قیف لجن تازه رانده می‌شود. مواد شناور به مجرای لجن شناور منتقل می‌شوند. یک پمپ، لجن تازه را به قسمتی که به آن برج هضم می‌گویند منتقل می‌کند.
در برج هاضمه گاز متان در چهار فاز (هیدرولیز، اسیدی شدن، ژن استون و فاز متانوژن) تولید می‌شود. این گاز در یک نیروگاه حرارتی به برق تبدیل می‌شود و می‌توان از آن برای تامین انرژی استفاده کرد. فرآیند هضم در برج هاضمه تقریباً پس از چهار هفته کامل می‌شود. چیزی که باقی می‌ماند یک لجن بی بو است که اغلب پس از آبگیری توسط سانتریفیوژ یا فیلتر پرس در کشاورزی استفاده می‌شود.
در اینجا مرحله تصفیه فیزیکی فاضلاب که جزو کاربردی ترین روش‌های تصفیه فاضلاب به شمار می‌رود، به پایان می‌رسد. به طور متوسط در این فاز بین 30 تا 40 درصد آلودگی از پساب حذف می‌شود.
تصفیه بیولوژیکی فاضلاب
در اکثر تصفیه خانه‌های فاضلاب، آب از پیش تصفیه شده در مرحله تصفیه مکانیکی اکنون به مخازن هوادهی می‌رسد که اغلب به عنوان مخازن گردشی طراحی می‌شوند. در این قسمت تصفیه بیولوژیکی فاضلاب انجام می‌شود.
فاضلاب با تامین اکسیژن و به کمک پروانه‌ها هوادهی می‌شود. مناطق کم و بیش تهویه شده‌ای ایجاد می‌شود که در آن شرایط محیطی متفاوتی برای باکتری‌ها و میکروارگانیسم‌ها ایجاد می‌شود. این میکروارگانیسم‌ها از آلاینده‌های آلی موجود در آب تغذیه می‌کنند و آنها را به مواد معدنی تبدیل می‌کنند. باکتری‌ها باعث تشکیل لجن فعال می‌شوند که در آب شناور می‌مانند. تامین اکسیژن باعث تکثیر باکتری‌ها و در نتیجه تشکیل لجن فعال می‌شود. این فرآیند تصفیه بیولوژیکی فاضلاب به عنوان فرآیند لجن فعال نیز شناخته می‌شود.
فاضلاب با لجن فعال به مخزن تصفیه فاضلاب ثانویه تخلیه می‌شود. سرعت جریان فاضلاب در اینجا دوباره کاهش می‌یابد و ته‌نشینی صورت می‌گیرد. لجن فعال در کف مخزن ته‌نشین می‌شود و می‌توان آن را با دستگاه‌های پاکسازی مکانیکی در پایین از آب شفاف جدا کرد. بخشی از آن به عنوان زیست توده اضافی به برج هضم منتقل می‌شود. قسمت دیگر لجن که به عنوان “لجن برگشتی” نیز شناخته می‌شود، به مخزن هوادهی بازگردانده می‌شود تا اطمینان حاصل شود که میکروارگانیسم‌های کافی در مخزن هوادهی برای تجزیه آلودگی‌ها وجود دارد. پس از تصفیه بیولوژیکی، تقریباً 90 درصد فاضلاب از مواد زیست تخریب پذیر پاک می‌شود. از آنجایی که اکسیژن توسط کمپرسورها تامین می‌شود، مرحله تصفیه بیولوژیکی بیشترین مقدار مصرف انرژی را دارد. هنگامی که آب به کیفیت مقرر شده رسید، می‌توان آن را به چرخه آب طبیعی بازگرداند. به عنوان مثال، به رودخانه تخلیه نمود.
در بسیاری از موارد تصفیه بیولوژیکی فاضلاب کافی نیست. در این موارد، فرآیندهای تصفیه فاضلاب بیشتر ضروری است. به عنوان مثال از مواد افزودنی شیمیایی برای انجام تصفیه شیمیایی فاضلاب بهره می‌گیرند که در بخش بعدی آن را به عنوان یکی از روش‌های تصفیه فاضلاب شرح خواهیم داد.
تصفیه فاضلاب شیمیایی
در این مرحله از روش‌های تصفیه فاضلاب، از فرآیندهای شیمیایی برای تصفیه فاضلاب استفاده می‌شود. برای این منظور، از ترکیبات شیمیایی برای دستیابی به آب تصفیه شده استفاده می‌شود. تصفیه شیمیایی در تصفیه خانه‌های فاضلاب شامل خنثی‌سازی، گندزدایی، رسوب فسفات، حذف نیتروژن و حذف منگنز است. خنثی‌سازی برای دستیابی به میزان PH مجاز استفاده می‌شود، که به عنوان مثال با افزودن یک اسید، به دست می‌آید.
در طول فرآیند ضدعفونی، عوامل بیماری‌زا با افزودن کلر یا دی اکسید کلر توسط دستگاه کلرزن از بین می‌روند. استفاده از ازن ژنراتور در این مرحله جایگزین خوبی برای افزودن مواد شیمیایی است، اما کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. فاضلاب اغلب با فسفات‌های مواد شوینده، کودها، افزودنی‌های غذایی و مدفوع آلوده می‌شود. اگر آنها در فاضلاب باقی بمانند، منجر به بارورسازی بیش از حد بدنه‌های آبی و غنی شدن با مواد مغذی می‌شوند که می‌تواند منجر به رشد ناخواسته جلبک و گیاهان (اوتروفیکاسیون) مضر برای اکوسیستم شود.
فسفات‌ها با رسوب شیمیایی یا فرآیند لخته‌سازی حذف می‌شوند. رسوب فسفات تا حدی با افزودن نمک‌های آلومینیوم یا آهن در مخزن تصفیه فاضلاب ثانویه ایجاد می‌شود. ذرات به چسبیده فسفات در طی شفاف سازی ثانویه تشکیل می‌شوند و سپس همراه با لجن فعال از فاضلاب خارج می‌شوند. بسته به نحوه عملکرد، فسفات را می‌توان با کمک میکروارگانیسم‌های فاضلاب نیز حذف کرد. در این مورد، ما از حذف بیولوژیکی فسفر صحبت می‌کنیم، که با این حال، هنوز به ندرت استفاده می‌شود.
تصفیه شیمیایی فاضلاب شامل حذف نیتروژن نیز می‌شود که برای حذف ترکیبات نیتروژنی مضر مانند آمونیاک و آمونیوم از فاضلاب استفاده می‌شود. ترکیبات نیتروژن‌دار اکسیژن حیاتی آب را حذف می‌کند و حتی می‌تواند باعث مرگ ماهی‌ها در هنگام تخلیه در آب‌های طبیعی شود. نیتروژن با نیتریفیکاسیون حذف می‌شود. در طول نیتریفیکاسیون، آمونیوم با افزودن باکتری‌های بی هوازی و اکسیژن به نیتریت تبدیل می‌شود و سپس در مرحله دوم به نیترات تبدیل می‌شود. نیترات زدایی بعدی نیز با افزودن میکروارگانیسم‌های بی هوازی آغاز می‌شود. این‌ها نیترات را از طریق فعالیت‌های آنزیمی به گاز نیتروژن تجزیه می‌کنند که سپس به اتمسفر بازگردانده می‌شود.
فرآیندهای غشایی و نانوفیلتراسیون
در مرحله چهارم و نهایی از روش‌های تصفیه فاضلاب، از فرآیندهای غشایی و فیلتر استفاده می‌شود. این مرحله از تصفیه با فرآیندهای شیمیایی بارش و لخته‌سازی، مقدار کمی ترکیب می‌شود. به عنوان مثال، این روش فیلتراسیون لخته‌سازی را ایجاد می‌کند. مواد رسوب دهنده و لخته‌ساز به فاضلاب اضافه می‌شود که باعث لخته شدن مواد جدا می‌شود. سپس فاضلاب با مواد لخته شده از فیلتر شنی یا پارچه‌ای عبور داده می‌شود. در این مرحله حتی کوچکترین جامدات آلی معلق نیز حذف می‌شوند.
نانوفیلتراسیون به روشی بسیار مشابه عمل می‌کند. با این حال، برخلاف فیلتراسیون معمولی، آب تحت فشار از غشایی عبور می‌کند که حتی کوچکترین ذرات محلول مانند مولکول‌ها یا یون‌های فلزات سنگین را در خود نگه می‌دارد. همین امر در سیستم اسمز معکوس نیز اتفاق می‌افتد که در آن از فشار کاری بالاتر و غشاهای ریزتر استفاده می‌شود.
آلاینده‌های باقی‌مانده در طی فیلتراسیون، نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس به صورت کامل فیلتر شده و از آب خارج می گردند. اکنون آب به آخرین مرحله از تصفیه فاضلاب یعنی مخزن ذخیره آب تصفیه شده می‌رسد. در اینجا دوباره نمونه‌های آب گرفته شده و کیفیت آب بررسی می‌شود. آب تصفیه شده تنها زمانی به چرخه آب بازگردانده می‌شود که پارامترهای قانونی تعیین شده رعایت شده باشد.
0 دیگاه