برکه تثبیت فاضلاب، که به طور معمول به عنوان تالاب شناخته می‌شود، یک روش سازگار با محیط زیست و اقتصادی برای تصفیه فاضلاب‌های بهداشتی و صنعتی است. این سیستم‌های مهندسی شده از فرآیندهای طبیعی مانند تجزیه میکروبی، هوادهی و رسوب‌گذاری برای تصفیه و شفاف‌سازی فاضلاب بهره می‌برند. برکه‌های تثبیت فاضلاب معمولاً شامل مجموعه‌ای از حوضچه‌های متصل به هم هستند که به کاهش مواد آلی، عوامل بیماری‌زا و آلاینده‌ها در فاضلاب کمک می‌کنند. این برکه‌ها به دلیل سادگی و نیاز کم به عملیات و نگهداری، مورد توجه قرار گرفته‌اند. همچنین، به دلیل عدم نیاز به انرژی الکتریکی یا مکانیکی و استفاده از انرژی خورشیدی، این روش به عنوان یکی از روش‌های پایدار در تصفیه بیولوژیکی فاضلاب شناخته می‌شود.
برکه تثبیت فاضلاب چیست؟
برکه تثبیت فاضلاب یا WSP، حوضچه‌های وسیع و کم‌عمق هستند که با دیواره‌های خاکی محصور شده‌اند و در آن‌ها فاضلاب از طریق فرآیندهای طبیعی توسط جلبک‌ها و باکتری‌ها تصفیه می‌شود. این روش یکی از شیوه‌های مؤثر و اقتصادی تصفیه فاضلاب به شمار می‌آید و در برخی موارد کاربرد زیادی دارد.
برکه تثبیت فاضلاب چیست؟
به دلیل استفاده از فرآیندهای طبیعی، در برکه‌های تثبیت فاضلاب، سرعت اکسیداسیون پایین بوده و به همین دلیل زمان ماند هیدرولیکی به حدود 30 تا 50 روز افزایش می‌یابد.
این نوع برکه‌ها به ویژه از نظر هزینه و نیازهای نگهداری و حذف باکتری‌های مدفوعی، در مقایسه با سایر روش‌های تصفیه فاضلاب برای ظرفیت‌های بالای 100 نفر، مزایای قابل توجهی دارند. برکه‌ها در مناطق گرمسیر، جایی که زمین به میزان کافی در دسترس و دما برای عملکرد بهینه این برکه‌ها مناسب است، به عنوان یکی از مهم‌ترین روش‌های تصفیه فاضلاب شناخته می‌شوند.
انواع برکه تثبیت فاضلاب
انواع برکه تثبیت فاضلاب
1. برکه تثبیت اختیاری
برکه‌های تثبیت فاضلاب اختیاری، به‌طور معمول برای تصفیه فاضلاب‌های شهری و صنعتی به کار می‌روند. فناوری مربوط به این تالاب‌ها بیش از 90 سال است که در سطح جهانی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این برکه‌های خاکی معمولاً عمقی بین 1.2 تا 2.4 متر دارند و به‌صورت مکانیکی هوادهی نمی‌شوند و هیچ گونه اختلاطی در آن‌ها انجام نمی‌گیرد. لایه آب نزدیک به سطح، به دلیل تماس با هوای اطراف برکه و فعالیت جلبک‌ها، حاوی اکسیژن محلول است که شرایط مناسبی برای رشد ارگانیسم‌های هوازی و اختیاری فراهم می‌آورد.
لایه زیرین تالاب از رسوبات لجن تشکیل شده و از میکروارگانیسم‌های بیهوازی حمایت می‌کند. لایه میانی که به آن منطقه اختیاری گفته می‌شود، از حالت هوازی در نزدیکی سطوح بالا تا حالت بیهوازی در عمق پایین متغیر است. این لایه‌ها ممکن است به دلیل تغییرات چگالی آب ناشی از دما، برای مدت طولانی در همین شرایط باقی بمانند.
2. برکه تکمیلی تثبیت فاضلاب
برکه‌های تکمیلی (MPs) حوضچه‌های کم عمق و باز (معمولاً به عمق 1 متر) هستند که با خاکریزهای خاکی محصور شده‌اند و اغلب به شکل مستطیل طراحی می‌شوند. این برکه‌ها معمولاً با مواد بتونی یا مصنوعی پوشش داده می‌شوند. هدف از ایجاد برکه‌های تکمیلی استفاده از فرآیندهای طبیعی برای زلال‌سازی و ضدعفونی فاضلاب تصفیه‌شده ثانویه است. در این برکه‌ها، شرایط هوازی معمولاً در تمام طول ستون آب برقرار است. برای بهبود شرایط جریان و تنظیم نسبت طول به عرض، گاهی اوقات از بافل‌ها استفاده می‌شود که بسته به فضای موجود، طراحی می‌شوند.
این برکه‌ها معمولاً زمانی به خط تصفیه اضافه می‌شوند که نیاز به حذف پاتوژن‌ها به طور مؤثر وجود داشته باشد؛ چه برای رهاسازی پساب تصفیه‌شده در آب‌های سطحی و چه برای استفاده مجدد در آبیاری یا آبزی‌پروری. به طور معمول، این حوضچه‌ها پس از حوضچه‌های اختیاری مورد استفاده قرار می‌گیرند، هرچند ممکن است پس از سایر روش‌های تصفیه مانند راکتورهای UASB نیز به کار روند.
3. برکه بیهوازی تثبیت فاضلاب
برکه‌های تثبیت فاضلاب بیهوازی، حوضچه‌های نسبتاً کم‌عمق هستند که در شرایط فاقد اکسیژن، به رشد باکتری‌ها و تجزیه آلاینده‌ها کمک می‌کنند. این برکه‌ها به عنوان راکتورهای تک مرحله‌ای با جریان پیوسته و بیهوازی عمل می‌کنند و در دماهای محیطی و بارهای آلی حجمی کم فعالیت دارند. از این حوضچه‌ها به عنوان پیش‌تصفیه برای حذف BOD، SS و COD استفاده می‌شود و برای تصفیه انواع فاضلاب‌های بهداشتی و صنعتی به کار می‌روند. می‌توان برکه‌های بیهوازی را به عنوان مخازن سپتیک بدون پوشش توصیف کرد. باکتری‌های بیهوازی مواد آلی موجود در پساب را تجزیه کرده و دی‌اکسید کربن و متان آزاد می‌کنند. لجن حاصل از این فرآیند به وسیله ته‌نشینی ثقلی به کف برکه منتقل می‌شود. عمق این نوع حوضچه‌ها معمولاً بین 2 تا 5 متر است و قادرند بار آلی بیش از 100 گرم BOD/m³ در روز، معادل بیش از 3000 کیلوگرم در هکتار برای عمق 3 متر را دریافت کنند.
عوامل موثر بر کارایی برکه های تثبیت فاضلاب
کارایی برکه‌های تثبیت فاضلاب تحت تأثیر عوامل متعددی قرار دارد و شناخت این عوامل برای طراحی و بهره‌برداری مؤثر از این سیستم‌ها ضروری است. برخی از عوامل کلیدی که بر کارایی برکه‌های تثبیت فاضلاب تأثیر می‌گذارند عبارتند از:
- **زمان ماند هیدرولیک (HRT)**: مدت زمانی که فاضلاب در حوضچه باقی می‌ماند، اهمیت زیادی دارد. زمان‌های ماند هیدرولیک طولانی‌تر امکان تصفیه بهتری را فراهم می‌آورد، زیرا میکروارگانیسم‌ها زمان بیشتری برای تجزیه آلاینده‌ها دارند.
- **دما**: دماهای بالاتر معمولاً منجر به افزایش فعالیت میکروبی می‌شوند و می‌توانند کارایی تصفیه را بهبود بخشند.
- **دسترس‌پذیری اکسیژن**: در حوضچه‌های اختیاری، تعادل بین مناطق هوازی و بیهوازی بر فرآیند تصفیه تأثیر می‌گذارد. وجود اکسیژن کافی در لایه هوازی برای تجزیه مؤثر مواد آلی بسیار حائز اهمیت است.
- **سطح pH**: pH بالا می‌تواند فعالیت میکروبی را مختل کند. حفظ pH نزدیک به حالت خنثی به طور کلی برای عملکرد بهینه برکه‌ها ایده‌آل است.
- **نرخ بارگذاری**: سرعت ورود فاضلاب به برکه تثبیت باید به دقت کنترل شود تا از بروز اضافه بار که می‌تواند منجر به کاهش کارایی شود، جلوگیری گردد.
- **عمق و طراحی برکه**: عمق و ساختار حوض می‌تواند بر الگوهای جریان هیدرولیکی تأثیر بگذارد و در نتیجه بر کارایی تصفیه تأثیرگذار باشد.
- **رشد جلبک**: افزایش غیرقابل کنترل جلبک‌ها می‌تواند عملکرد حوضچه را با پوشاندن سطح آب کاهش دهد و منجر به کاهش تبادل اکسیژن و ایجاد بوی نامطبوع شود.
- **ویژگی‌های فاضلاب ورودی**: ترکیب فاضلاب ورودی، شامل میزان مواد آلی، مواد مغذی و مواد سمی، تأثیر قابل توجهی بر کارایی تصفیه دارد.
- **تجمع رسوبات**: انباشته شدن لجن یا رسوب در کف حوضچه می‌تواند به کاهش کارایی سیستم تصفیه منجر شود و ممکن است نیاز به حذف دوره‌ای آن احساس شود.
- **تغییرات اقلیمی و فصلی**: شرایط محیطی مانند بارش باران و نوسانات دما می‌تواند بر عملکرد حوضچه تأثیر بگذارد، به ویژه در مناطق با فصول مشخص.
- **نگهداری و مدیریت**: انجام نگهداری مناسب برکه، از جمله حذف منظم مواد جامد و کنترل پوشش گیاهی، برای حفظ بهره‌وری پایدار بسیار حیاتی است.
نحوه کارکرد برکه های تثبیت فاضلاب
برکه‌های تثبیت فاضلاب با استفاده از فرآیندهای طبیعی به تصفیه فاضلاب کمک می‌کنند. این حوضچه‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که محیطی کنترل‌شده را فراهم آورند تا میکروارگانیسم‌ها بتوانند مواد آلی را تجزیه کرده و آلاینده‌ها را کاهش دهند.
نحوه عملکرد برکه تثبیت فاضلاب به این صورت است: فاضلاب، که ممکن است شامل فاضلاب خانگی یا پساب‌های صنعتی باشد، به اولین حوضچه سیستم هدایت می‌شود. این فاضلاب می‌تواند حاوی انواع آلاینده‌ها از جمله مواد آلی، مواد مغذی، پاتوژن‌ها و جامدات معلق باشد. در حوضچه اولیه، که به عنوان حوضچه تصفیه اولیه شناخته می‌شود، مواد جامد موجود در فاضلاب به دلیل نیروی گرانش به پایین ته‌نشین می‌شوند. این فرآیند که به آن رسوب‌گذاری گفته می‌شود، بخش قابل توجهی از جامدات معلق را حذف می‌کند.
فاضلاب در حین عبور از برکه با بخش‌های مختلفی از آن مواجه می‌شود که شامل نواحی هوازی، اختیاری و بیهوازی است. در ناحیه هوازی که به سطح برکه مربوط می‌شود، اکسیژن در دسترس است و میکروارگانیسم‌های هوازی در اینجا رشد می‌کنند. این میکروارگانیسم‌ها با استفاده از فرآیندهای بیولوژیکی، از جمله اکسیداسیون، مواد آلی را تجزیه می‌کنند. در زیر این ناحیه، منطقه اختیاری یا میانی قرار دارد که سطوح اکسیژن متفاوتی دارد؛ در اینجا، ترکیبی از فرآیندهای هوازی و بیهوازی به وقوع می‌پیوندد که منجر به تجزیه بیشتر مواد آلی می‌شود. در پایین‌تر از منطقه میانی، ناحیه بیهوازی قرار دارد؛ جایی که اکسیژن وجود ندارد و میکروارگانیسم‌های بیهوازی به تجزیه بیشتر مواد آلی پرداخته و گازهایی مانند متان تولید می‌کنند.
فاضلاب به مدت معینی در برکه باقی می‌ماند که به آن زمان ماند هیدرولیکی (HRT) گفته می‌شود. همچنین، حوضچه‌ها از انرژی خورشیدی برای حفظ دمای مناسب جهت افزایش فعالیت میکروبی بهره می‌برند. این منبع طبیعی انرژی به حذف عوامل بیماری‌زا نیز کمک می‌کند. علاوه بر این، انتظار می‌رود که مواد مغذی مانند نیتروژن و فسفر از طریق جذب بیولوژیکی توسط جلبک‌ها و سایر گیاهان آبزی که در سیستم حوضچه رشد می‌کنند، حذف شوند.
در نهایت، پساب تصفیه‌شده از آخرین حوضچه خارج می‌شود. این پساب باید دارای غلظت کمتری از مواد آلی، مواد جامد معلق و عوامل بیماری‌زا نسبت به فاضلاب ورودی باشد.
با گذشت زمان، مواد جامد و لجن در کف حوضچه‌ها انباشته می‌شوند. حذف و دفع دوره‌ای این لجن ممکن است برای حفظ کارایی سیستم ضروری باشد.
پیکربندی برکه تثبیت فاضلاب
برای تصفیه پساب، استفاده از یک برکه تثبیت به تنهایی کافی نیست. معمولاً برکه‌ها به صورت متوالی و بر اساس یک توالی مشخص طراحی می‌شوند. ساده‌ترین نوع توالی شامل یک برکه اولیه است که پس از آن یک برکه ثانویه و دو یا چند برکه تکمیلی قرار می‌گیرد. ابعاد برکه‌های اولیه بر اساس بار ورودی اکسیژن خواهی بیوشیمیایی تعیین می‌شود و زمان ماند آن‌ها معمولاً بین 30 تا 50 روز است. برکه‌های ثانویه به تکمیل فرآیندهای زیستی تصفیه کمک می‌کنند و زمان ماند پساب در آن‌ها بین 10 تا 15 روز است. برکه‌های تکمیلی کوچکتر هستند و زمان ماند آن‌ها حدود 50 روز می‌باشد که به حذف باکتری‌های E.coli کمک می‌کند.
برکه تثبیت فاضلاب
در صورتی که فاضلاب قوی باشد، ممکن است در ابتدای سیستم یک یا دو برکه بیهوازی وجود داشته باشد. به طور معمول، پس از این برکه‌ها، برکه‌های اختیاری کوچکتر، یک برکه ثانویه و چند برکه تکمیلی قرار می‌گیرند. اگر زمین کمیاب یا گران باشد، ترتیب برکه‌های بیهوازی و سپس یک لاگون هوادهی، گزینه‌ای مناسب خواهد بود و معمولاً کوچکتر از یک برکه اختیاری معمولی با برکه ثانویه و برکه‌های تکمیلی است. همچنین، احداث یک نهر تکمیلی می‌تواند به عنوان واحد نهایی در هر یک از این توالی‌ها در نظر گرفته شود.
مزایای برکه‌های تصفیه فاضلاب عبارتند از:
- ساخت و مدیریت آسان
- هزینه پایین
- کارایی بالا
- توانایی تحمل شوک ناشی از مواد آلی و سمی و کارایی مؤثر در حذف فلزات سنگین
- ثبات کیفیت پساب تصفیه شده در طول زمان
معایب برکه‌های تثبیت فاضلاب عبارتند از:
- انتشار بوی نامطبوع
- تولید و پرورش حشرات
- وجود مقادیر بالای جامدات معلق
- نیاز به فضای وسیع
- اتلاف قابل توجه زمین
- خطر آلودگی منابع آب زیرزمینی
- کاهش کارایی حذف آمونیاک در فصل‌های سرد
- تجمع مواد معلق فاضلاب در سطح برکه
- امکان عدم انطباق میزان مواد جامد با استانداردهای تخلیه
به طور کلی، این روش برای مناطقی که دارای زمین‌های بلااستفاده، دور از مناطق مسکونی و با قیمت مناسب هستند، مناسب است. اما نمی‌توان از این نوع تصفیه برای مواردی مانند ساختمان‌های سبز یا کارخانه‌ها استفاده کرد. در این موارد، ممکن است نیاز باشد که با سیستم‌های تصفیه فاضلاب آشنا شده و بهترین گزینه را انتخاب کنید.
سخن پایانی
امیدواریم که توانسته باشیم اطلاعات مفیدی درباره برکه تثبیت فاضلاب در اختیار شما قرار دهیم. در صورت نیاز به مشاوره، می‌توانید از طریق بخش تماس با ما با مشاوران شرکت ارکا گستر ارتباط برقرار کنید. همچنین اگر سوالی در این زمینه دارید، لطفاً آن را در قسمت نظرات با ما در میان بگذارید تا در اسرع وقت به آن پاسخ دهیم.