تبلیغات
رها پارس - تصفیه بیولوژیکی فاضلاب،تولید آب زراعی
شنبه 21 خرداد 1390

تصفیه بیولوژیکی فاضلاب،تولید آب زراعی

   نوشته شده توسط: رضا شرافت پیما    نوع مطلب :فنی مهندسی ،

 تعریف فاضلاب:

    

 

جوامع مختلف در نتیجه فعالیت های روزمره مواد زائدی تولید میكنند كه ممكن است به صورت جامد مایع و یا گاز باشند. مواد زاید مایع را در اصطلاح فاضلاب می گویند. فاضلاب اساساً همان آب مصرفی جوامع است که در نتیجه کاربردهای مختلف آلوده شده است. فاضلاب‌ را می‌توان ترکیبی از مایعات و زائداتی دانست که توسط آب از مناطق مسکونی، اداری و بخشهای صنعتی و تجاری حمل گشته و در برخی موارد در مسیر خود با آبهای زیرزمینی، سطحی و سیلابها آمیخته می­شود. ترکیب فاضلاب ورودی در سه جزء مشخصه های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خلاصه می­گردد:

 

 

·   مشخصه های فیزیکی شامل: رنگ، کدورت، دما، بو، مواد جامد

·  مشخصه های شیمیایی شامل: مواد آلی (کربوهیدراتها، روغن و گریس، سموم، فنل ها، پروتوین ها، سورفاکتانتها) ، مواد غیر آلی (قلیاها، کلریدها، فلزات سنگین، نیتروژن، فسفر، گوگرد) و گازها (هیدروژن، متان و اکسیژن) می­باشد.

· مشخصه های بیولوژیکی شامل: تمامی باکتریها، کلیفرمها، تخم انگل ها و عومال بیماریزای موجود در فاضلاب می­باشد.

 

 

برخی اجزا تشکیل دهنده فاضلاب

 

 

اجزای تشکیل دهنده فاضلاب

 

نوع و اهمیت ویژه آن

 

اثرات زیست محیطی

 

میکروارگانیسم ها

 

باکتری ها و ویروس های پاتوژن و تخم کرم ها

 

مخاطره امیز هنگام استحمام وخوردن و آشامیدن

 

مواد آلی

 

دترژنت ها: حشره کش ها و چربی و روغن

 

 

 

اسید ها:سولفید هیدروژن

 

 

اثرات زیستی وجنبه های زیست شناختی و قابلیت تجمع

 

 

 

خورندگی

 

مواد مغذی

 

 

نیتروژن و فسفر

 

 

اوتریفیکاسیون-کاهش اکسیژن

 

 

فلزات

 

 

جیوه و سرب و کادمیم

 

 

اثرات سمی

 

 

اثرات حرارتی

 

 

آب داغ

 

 

تغییر شرایط زندگی میکروارگانیسم ها

 

 

بو و طعم

 

 

سولفید هیدروژن

 

 

جنبه های زیست شناختی

 

 

 

 

هدف از تصفیه فاضلاب، جداسازی مواد معلق، مواد سمی محلول و نامحلول، گندزدایی و حذف عوامل میکروبی و بیماریزا، اکسیداسیون مواد آلی ناپایدار و تبدیل آنها به مواد پایدار، ته‌نشینی و جداسازی آنها از فاضلاب به منظور حفظ بهداشت عمومی جامعه، جلوگیری از انتشار بیماریهای واگیر دار و سلامت محیط زیست، فراهم آوردن قابلیت استفاده مجدد از فاضلاب تصفیه شده در بخشهای صنعتی، کشاورزی، فضای سبز، مصارف تفریحی و تغذیه سفره­های آب زیر زمینی را نام برد که با توجه به حجم بالای آب موجود در فاضلاب (99.9% از فاضلاب را آب تشكیل داده و تنها در حدود 0.1درصد آن ناخالصی هایی مانند مواد جامد معلق، كلوئیدی و محلول تشكیل می دهند) در مناطق وسیعی از جهان به خصوص در مناطقی كه با مشكل كمبود آب روبرو می باشند، به عنوان منبع ارزشمند آب مطرح گردد.

 

روشهای تصفیه فاضلاب:

روشهای تصفیة فاضلاب را می­توان به سه دستة اصلی فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی تقسیم بندی نمود. به ندرت اتفاق می­افتد که یکی از روشهای گفته شده بتواند تمامی خواسته­ها را ازسیستم تصفیه برآورده سازد. بنابراین در اکثر موارد لازم است که ترکیبی از روشهای فوق استفاده شود.واحدهای تصفیه بر مبنای اصول کار یک یا ترکیبی از روشهای به کار گرفته شده به منظور انجام عملیاتی خاص طراحی میگردند.بر اساس روش های استفاده شده، وشهای تصفیه عموماً به دو دسته واحدهای عملیاتی و واحدهای فرآیندی تقسیم می گردند.

 

1- روشهای فیزیکی 

 

    

روشهای فیزیکی روشهایی هستند که درآنها از نیروهای فیزیکی برای جداسازی مواد از جریان فاضلاب استفاده می­شود.بدلیل سادگی فرآیندهای فیزیکی، روشهای فیزیکی اولین روشهای مورد استفاده در تصفیة فاضلاب بوده­اند. همین سادگی در کارکرد سبب شده است که هزینة استفاده از آن در مقایسه با روشهای شیمیایی و بیولوژیکی به مراتب کمتر باشد.بنابراین در انتخاب فرآیندهای تصفیه همواره سعی می­گردد که از حداکثر توان روشهای فیزیکی برای تصفیه استفاده شود.از جمله روشهای معمول تصفیه فیزیکی فاضلاب می­­توان به سیستمهای آشغالگیری، دانه­گیری، ته­نشینی، شناورسازی، چربی­گیری و فیلتراسیون اشاره نمود.

 

 2- روشهای شیمیایی   

در روشهای شیمیایی فرآیند جداسازی یا تبدیل مواد آلاینده، به کمک افزودن موادشیمیایی و در نتیجة واکنشهای شیمیایی مواد صورت می­گیرد. 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 ترسیب شیمیایی (انعقاد و لخته­سازی) و گندزدایی با کلر وترکیبات آن جزء مهمترین روشهای شیمیایی مورد استفاده در تصفیة فاضلاب محسوب می­گردند.

 

    

      

3- روشهای بیولوژیكی  

  

 

به آن دسته از روشهایی که درآنها از فرآیندهای بیولوژیکی برای تصفیة فاضلاب استفاده می­شود، روشهای بیولوژیکی می­گویند. در این روشها میکروارگانیسم­ها (بویژه باکتریها) نقش اصلی را در فرآیند تصفیه برعهده دارند چرا که آنها با استفاده ازمکانیسم­های درونی خود مواد آلی موجود در فاضلاب را جذب کرده و از آن برای تولید سلول جدید و کسب انرژی استفاده می­کنند. از آنجاکه سهم عمده­ای از آلاینده­های فاضلاب­ را مواد آلی تشکیل می­دهند، استفاده از روشهای بیولوژیکی امروزه بطور گسترده­ای برای تصفیة فاضلابها متداول شده است. روشهای بیولوژیکی قادرند با هزینه­ای پایین، طیف گسترده­ای از آلاینده­ها را مورد تصفیه قرار دهند.


الف- روش لجن فعال با هوادهی گسترده1

     

 

 فرآیند تصفیه در این روش مطابق فرآیند لجن فعال است با این تفاوت که به منظور کاهش حجم لجن تولیدی و مشکلات ناشی از آن اصلاحاتی در روش تصفیه صورت گرفته است. این اصلاحات شامل افزایش زمان ماند هیدرولیکی و عمر لجن می­باشد. این تغییرات سبب شده است که میزان لجن دفعی بطور قابل ملاحظه­ای کاهش یابد. همچنین پایداری و مقاومت سیستم نسبت به نوسانات کیفی و کمی ورودی افزایش یافته است. انعطاف پذیری و پایداری این سیستم سبب شده است که امروزه در کشور ما بطور گسترده­ای از این روش برای تصفیة انواع فاضلابهای بهداشتی و صنعتی استفاده شود.

ملاحظات

1-    لجن دفعی این روش بسیار کمتر از لجن دفعی روش لجن فعال است.

2-    لجن دفعی کاملا تثبیت شده بوده و نیاز به هضم ندارد.

3-    این سیستم نسبت به تغییرات کیفیت فاضلاب و همچنین حجم فاضلاب ورودی روزانه مقاوم است.

4-    توصیه می­گردد که برای تصفیة فاضلابهای بهداشتی از این روش استفاده گردد.

5-    چنانچه فاضلاب حاوی مواد سمی و شیمیایی با مقادیر بالا نباشد، این روش بطور موثری قابلیت کاربرد را برای تصفیة فاضلاب دارد.

6-    استفاده از این روش برای ظرفیتهای 300-10 مترمکعب در روز بصورت پکیج فلزی و برای ظرفیتهای بالاتر بصورت بتنی پیشنهاد می­گردد.

7-    همانند روش لجن فعال به تجهیزات هوادهی نیاز دارد.

 

ب- روش رئاکتور ناپیوستة متوالی 2

موارد بسیار زیادی وجود دارد که درآنها حجم فاضلاب تولیدی بسیار کم است. در این موارد استفاده از سیستم های قبل اقتصادی نمی­باشد. چراکه در سیستم­های قبلی واحدهای هوادهی و ته نشینی بصورت مجزا احداث می­گردند. اساس این روش مبتنی بر فرآیند لجن فعال است با این تفاوت که کلیة مراحل هوادهی و ته­نشینی بصورت کامل در یک مخزن به انجام می­رسد و در واقع سیستم بصورت ناپیوسته (Batch) کار می­کند. مزیت دیگر این روش آن است که بدلیل عدم دفع روزانة لجن، نیاز به سیستم برگشت لجن وجود ندارد.

 

ملاحظات

1-    چنانچه ظرفیت مورد نیاز تصفیه کمتر از حدود 10 مترمکعب در روز باشد، استفاده از این سیستم اقتصادی ترین گزینة تصفیه خواهد بود.

2-    تجهیزات الکترومکانیکال این سیستم به سبب نبود سیستم برگشت لجن، کمتراز دیگر روشها است.

3-    راندمان تصفیة این روش کاملا با راندمان روش لجن فعال با هوادهی گسترده مطابقت دارد.

 

  

ج- فرآیند   3IFAS

در فرایند IFAS از تلفیق رشد چسبیده و معلق میکروبی بصورت همزمان استفاده می گردد. سیستمهای IFASمزایای گسترده تر ی را نسبت به فرایندهای متداول لجن فعال (سیستم های دارای رشد معلق ) دارا هستند. این سیستمها علاوه بر مقاومت بالا در برابر شوک های بارگذاری آلی و هیدرولیکی انعطاف پذیری و قدرت تصفیه بیشتری را دارا می باشند. مزایای ذکر شده در فوق با تعبیه مدیاهای مناسب در درون حوضچه هوادهی لجن فعال حاصل می گردد. با قرار گرفتن مدیا در

  

داخل حوضچه هوادهی لجن فعال زیست توده بیشتری تشکیل می گردد (بدون آنکه سبب افزایش بارگذاری جامدات به حوضچه ته نشینی بگردد). در این حالت بدون نیاز به افزایش بخش سازه ای و تنها با افزایش مدیا و تغییر میزان هوادهی میزان بارگذاری آلی و هیدرولیکی به واحدهای لجن فعال افزایش می یابد. در واقع در این سیستمها زیست توده متصل به مدیا سب افزایش راندمان عملکرد تصفیه فاضلاب می گردد. از طرفی با افزایش زیست توده مقاومت فرایند در برابر شوکهای بارگذاری آلی و هیدرولیکی افزایش می یابد.   

 

 

 

 

د- روش بستر لجن بی­هوازی با جریان رو به بالا4

این روش جزء مهمترین روشهای بیولوژیکی و بی­هوازی تصفیة فاضلاب است. در این روش رئاکتور مورد استفاده یک نوع رئاکتور با جریان رو به بالا است که در آن بستری از دانه­هایی که به شکل بیولوژیکی تشکیل یافته­اند، نقش پرکننده را دارند. هنگامی که فاضلاب به شکل یکنواخت از کف مخزن وارد می­شود، مایع از میان ناحیة هضم، که ناحیة جداسازی جامد و مایع است، عبور می­کند.

 جامداتی که در ناحیة ته­نشینی جداشده­اند به ناحیة بستر فعال بازگردانده می­شوند درحالیکه مایع به شکل پساب از سرریز خارج می­گردد. موادآلی توسط تودة زیستی تثبیت می­شود وگازحاصل ازتثبیت موادزاید درمحفظة گاز جمع­آوری می­گردد.

 

ملاحظات

1-     راندمان این روش 85-75 % می­باشد. بنابراین استفاده ازآن در بارهای آلودگی بالا اقتصادی است. چراکه با استفاده از آن می­توان بار وارده به واحدهای بعدی مانند واحدهای هوازی را تاحد زیادی و با هزینه­ای بسیارکم،کاهش داد.

2-     لجن تولیدی این روش بسیار کمتر از روشهای هوازی است.

3-     به سبب بی­هوازی بودن سیستم و عدم نیاز به هوادهی، انرژی مصرفی در این سیستم بسیار کم است.

 

راندمان این روش به دمای محیط رئاکتور بستگی زیادی دارد.

 

 



[1] Extended Aeration  Activated Sludge

[2] SBR (Sequencing Batch Reactor)

[3] Integrated Fixed-film Activated Sludge

[4] Extended Aeration  Activated Sludge