تصفیه فاضلاب شهری

تصفیه فاضلاب شهری عبارتست از فاضلاب خروجی خانه ها یا میکس و ترکیبی از فاضلاب خروجی خانه ها و فاضلاب شهری و همچنین آب بارش و نزولات جوی. آلودگی فاضلاب خانگی عمدتاً به دلیل شستشوی توالت ها و سیفون ها، آشپزخانه و آب شستشوی آلوده به باکتری، ویروس، مواد شوینده و پاک کننده از جمله کثیفی مانند گرد و غبار و ذرات تمیز شده و باقی مانده مواد غذایی است 

فاضلاب ها پساب و فاضلاب را از خانه ها، مشاغل و صنایع جمع آوری می کنند و قبل از تخلیه به آب یا زمین یا استفاده مجدد به تاسیسات تصفیه فاضلاب تحویل می دهند این یکی از مهم ترین عواملی است که در سطح عمومی سلامت در هر کشور نقش دارد.

 تجزیه تقریباً کامل این آلاینده ها با کمک میکروارگانیسم های مورد استفاده در تصفیه خانه های فاضلاب عملی نسبتا آسان تلقی می شود. همچنین، غلظت مواد مغذی در فاضلاب ممکن است تا حد زیادی با کمک باکتری های خاص کاهش یابد. هدف اصلی تصفیه خانه فاضلاب شهری تصفیه فاضلاب منازل است. این  تصفیه خانه ها فرآیندهای تصفیه لازم را برای اطمینان از ایمن بودن آب برای تخلیه مستقیم به رودخانه انجام می دهد.

فرآیندهای تصفیه خانه فاضلاب شهری

سه نوع اصلی تصفیه خانه فاضلاب عبارتند از: فیلتر بیولوژیکی یا بیوفیلتراسیون، خندق اکسیداسیون و لجن فعال.

فیلتر بیولوژیکی یا بیوفیلتراسیون

در این نوع تصفیه فاضلاب از یک مخزن استوانه ای بزرگ یا مجموعه ای از مخازن استفاده می شود که دارای قطعات پلاستیکی یا سنگ هایی هستند که از طریق یک بازوی چرخان مکانیکی که روی سطح بستر در حال حرکت است با فاضلاب غربال شده پاشیده می شود.

خندق اکسیداسیون

این روش در اکثر مناطق جهان آنچنان رایج نیست، اما در سرزمین اصلی اروپا بسیار محبوب است. این سیستم از یک کانال بیضی شکل به عمق 2-3 متر تشکیل شده است که پس از تصفیه اولیه برای انتقال فاضلاب استفاده می شود. سپس فاضلاب با کمک روتورهایی که در نقاط مختلف در سرتاسر گودال نصب شده اند، هوادهی شده و در یک گودال به گردش در می آید. سرعت چرخش توسط نیاز اکسیژن فاضلاب (BOD) تعیین می شود.

لجن فعال

این روش تصفیه فاضلاب شهری در سال 1914 ابداع شد و تا به امروز محبوبیت خود را حفظ کرده است. در این روش، کشت باکتری در یک مخزن بزرگ و همچنین در خطوطی که حاوی فاضلاب ته نشین شده است، ایجاد می شود. سپس اکسیژن، چه به صورت هوا و چه به صورت اکسیژن خالص، به صورت مکانیکی وارد فاضلاب می شود. این به بهبود فرآیند اکسیداسیون کمک می کند.

تصفیه خانه‌های فاضلاب معمولاً به چهار مرحله تصفیه می‌پردازند:

• تصفیه اولیه
• تصفیه ثانویه
• تصفیه ثالث
• تصفیه لجن

تصفیه اولیه در تصفیه خانه فاضلاب

اولین مرحله در فرآیند تصفیه فاضلاب از سیستم های اولیه یا مکانیکی برای حذف مواد جامد معلق و شناور بزرگ از فاضلاب خام استفاده می کند تا از انسداد و آسیب دریچه ها، پمپ ها، کانال ها، روزنه ها و سایر اجزای سیستم جلوگیری شود. فاضلاب ابتدا به یک مخزن ته نشینی منتقل می شود که به آن واحد حذف گریت نیز گفته می شود و پس از آن برای حذف مواد آلی بزرگ از غربالگری عبور می کند. این پروسه با استفاده از آشغالگیر درشت (آشغال‌گیری که فاصلۀ بین میله‌های آن بیش از 6 میلی‌متر باشد) آغاز می شود و سپس با  آشغالگیر های ظریفتر و درام فیلترها دنبال می شود. غربالگری گاهی اوقات با تکه تکه کردن ترکیب می شود، که عبارت است از خرد کردن فاضلاب خام و سپس فرآیند خرد کردن مواد جامد به ذرات ریز. سپس فاضلاب غربال شده برای ته نشین شدن بیشتر مواد معلق به مخزن ته نشینی منتقل می شود. جامدات محلول و کلوئیدی با این حال حذف نمی شوند زیرا به تصفیه و فرآیند بیشتری نیاز دارند که معمولاً در مرحله ثانویه اتفاق می افتد.

تصفیه ثانویه یا تصفیه بیولوژیکی فاضلاب

تصفیه فاضلاب ثانویه یک فرآیند تصفیه بیولوژیکی است که به منظور کاهش میزان مواد آلی در فاضلاب طراحی شده است. غلظت بالایی از باکتری های طبیعی در مخزن تصفیه محبوس شده و با تک یاخته ها و سایر میکروب ها ترکیب می شوند تا لجن فعال را تشکیل دهند. باکتری‌های لجن فعال، مولکول‌های آلی را به مواد بی‌اثر تجزیه می‌کنند و آب خروجی مناسبی برای تخلیه به رودخانه‌ها، دریاچه‌ها یا نهرها ایجاد می‌کنند. تصفیه ثانویه شامل حذف مواد آلی زیست تخریب پذیر (BOD) و جامدات معلق (TSS) از طریق فرآیندهای هوادهی و فیلتراسیون است. تصفیه ثانویه معمولاً به عنوان تولید پساب فاضلاب تصفیه شده با BOD 25 میلی گرم در لیتر یا کمتر و TSS 30 میلی گرم در لیتر یا کمتر مشخص می شود. پسماندهای معدنی تا حد کمی می توانند به صورت بیولوژیکی تصفیه شوند، اما در بیشتر موارد، به تصفیه شیمیایی نیاز دارند. اگر مرحله ثانویه به درستی انجام شود، نتیجه تصفیه فاضلاب است که سمیت بسیار کمی دارد. رشد جمعیت میکروبی توسط مواد مغذی که از فاضلاب خام تأمین می شود تسهیل می شود. اما علاوه بر مواد مغذی، دمای مناسب، pH و همچنین اکسیژن محلول نیز باید وجود داشته باشد تا محیط برای رشد باکتری‌ها بهینه باشد. به طور متوسط، ایده آل ترین محیط باید تقریباً 25-32 درجه سانتیگراد، 5.5-9.5 pH و اکسیژن محلول 2 میلی گرم (DO).

تصفیه ثانویه فاضلاب به دو فرآیند مختلف تقسیم می شود:

1. تصفیه هوازی:

تصفیه فاضلاب هوازی یک تصفیه بیولوژیکی است که از اکسیژن برای تجزیه مواد آلی و حذف سایر آلاینده ها مانند نیتروژن و فسفر استفاده می کند. فن آوری های تصفیه هوازی عبارتند از:

• فرآیند لجن فعال (ASP) / سیستم هوادهی توسعه یافته (EAS)
• راکتور دسته ای متوالی (SBR)
• راکتور بیو فیلم بستر متحرک (MBBR)
• بیوراکتور غشایی (MBR)

2. تصفیه بی هوازی:

تصفیه بی هوازی فرآیندی است که در آن پساب یا مواد توسط میکروارگانیسم ها بدون کمک اکسیژن محلول تجزیه می شود. با این حال، باکتری های بی هوازی می توانند و از اکسیژن موجود در اکسیدهای وارد شده به سیستم استفاده کنند یا می توانند آن را از مواد آلی موجود در فاضلاب به دست آورند. فن‌آوری تصفیه بی‌هوازی، راکتور لجن بی‌هوازی با جریان بالا (UASB) است.

 تصفیه ثانویه همچنین می تواند شامل ضدعفونی برای حذف میکروارگانیسم های مضر با استفاده از کلر یا اشعه ماوراء بنفش باشد.

تصفیه ثالثه در تصفیه خانه فاضلاب

پیشرفته‌ترین فرآیند تصفیه فاضلاب، مواد مغذی، جامدات معلق و مواد آلی را از فاضلاب حذف می‌کند تا بتواند به طور ایمن در محیط تخلیه شود.

تصفیه سوم شامل کاهش مواد مغذی (نیتروژن، فسفر) از طریق فرآیندهای تصفیه پیشرفته تر در صورت نیاز، گاهی اوقات شامل استفاده از زاج برای حذف ذرات فسفر از آب است. آلوم همچنین باعث می‌شود که مواد جامدی که با تصفیه فاضلاب اولیه و ثانویه حذف نشده‌اند به گروه وارد شود تا بتوان آن‌ها را با فیلترها حذف کرد. در صورت لزوم، فیلترها شستشوی معکوس (back wash) می‌شوند تا تجمع لخته‌ها از بین برود که به فیلترها اجازه می‌دهد به طور موثر به کار خود ادامه دهند.

اکثر تصفیه خانه های فاضلاب حداقل از یک سیستم فیلتراسیون ثالث برای انجام فیلتراسیون به کمک انعقاد، فیلتراسیون مانع مطلق یا مواد مغذی استفاده می کنند، حذفی که شامل نیترات زدایی بیولوژیکی و حذف شیمیایی فسفر می شود. از آنجایی که فاضلاب با چنین فرآیندهای تصفیه تا درجه های بالاتری تصفیه می شود، پساب تصفیه شده می تواند برای آبیاری، استفاده تفریحی یا استفاده مجدد از آب مورد استفاده مجدد قرار گیرد.

ضد عفونی

بخش مهمی از تصفیه فاضلاب شامل اضافه کردن کلر به پساب نهایی قبل از تخلیه می باشد. این فرآیند کلر را به قسمت سر یک اتاق نگهداری پساب سرپانتین تزریق می کند. کلرزنی در تصفیه فاضلاب باکتری ها و ویروس ها را از بین می برد و انگل هایی مانند ژیاردیا و کریپتوسپوریدیوم را که می توانند باعث بیماری های بسیار جدی شوند را از بین می برد. به طور خلاصه، این فرآیند آب را ضد عفونی می کند تا استفاده مجدد یا بازیافت آن ایمن باشد.

کلرزدایی

مرحله آخر فرآیند تصفیه فاضلاب سوم شامل حذف کلری است که برای ضد عفونی کردن آب استفاده می شود. این مرحله بسیار مهم است زیرا کلر برای زندگی آبزیان مضر است. کلر همچنین کیفیت بیولوژیکی آب را زمانی که در غلظت های بالا وجود داشته باشد، کاهش می دهد.

برای از بین بردن کلر، ترکیبی به نام بی سولفیت سدیم به آب اضافه می شود. یون های کلر موجود در آب با این ماده شیمیایی واکنش داده و حذف می شوند. هنگامی که غلظت کلر به سطح ایمن کاهش یافت، آب تصفیه شده اکنون به اندازه کافی تمیز در نظر گرفته می شود که به طور ایمن در محیط آزاد شود.