تصفیه فاضلاب چیست؟ تولید کننده پکیج تصفیه فاضلاب

تصفیه فاضلاب، حذف ناخالصی‌ها از پساب یا فاضلاب، قبل از رسیدن به سفره‌های زیرزمینی یا توده‌های آبی طبیعی مانند رودخانه‌ها، دریاچه‌ها و اقیانوس‌ها می‌باشد. از آنجایی که آب خالص در طبیعت به فراوانی یافت نمی‌شود، هرگونه تمایز بین آب تمیز و آب آلوده به نوع و غلظت ناخالصی‌های موجود در آب و همچنین استفاده مورد نظر از آن بستگی دارد.

به طور کلی، زمانی گفته می‌شود که آب آلوده به مقدار کافی ناخالصی باشد که برای مصارف خاصی مانند نوشیدن، شنا یا زندگی آبزیان نامناسب باشد. اگرچه کیفیت آب تحت تأثیر شرایط طبیعی قرار می‌گیرد، اما کلمه آلودگی معمولاً به فعالیت‌های انسانی به عنوان منبع آلودگی اشاره می‌کند. بنابراین آلودگی آب عمدتاً به دلیل تخلیه فاضلاب آلوده به آب‌های سطحی یا زیرزمینی ایجاد می‌شود و تصفیه فاضلاب عنصر اصلی کنترل آلودگی آب است.

تخلیه مستقیم فاضلاب

بسیاری از شهرهای باستانی دارای سیستمی بودند، که آب باران از پشت بام‌ها و پیاده‌روها را انتقال می‌دادند. یک مثال قابل توجه سیستم‌های قدیمی روم باستان است. که شامل مجراهای سطحی بسیاری بود که به یک کانال طاقدار بزرگ به نام کلوآکا ماکسیما متصل بودند که آب را به رودخانه تیبر می‌برد. کلواکا ماکسیما که از سنگ و در مقیاس بزرگ ساخته شده است، یکی از قدیمی‌ترین بناهای موجود مهندسی رومی است.

در قرون وسطی پیشرفت کمی در انتقال فاضلاب شهری وجود داشت. از حوضچه‌ها استفاده می‌شد، اما بیشتر زباله‌ها به سادگی در ناودان‌ها ریخته می‌شدند تا توسط سیل از طریق این سیستم‌ها تخلیه شوند. در مناطق پرجمعیت، شرایط محلی به زودی غیر قابل تحمل شد زیرا حوضچه‌ها به ندرت تخلیه می‌شدند و اغلب سرریز می‌شدند.

تهدید سلامت عمومی آشکار شد. در انگلستان در اواسط قرن نوزدهم، شیوع وبا مستقیماً در منابع آب چاه آلوده به فضولات انسانی از حوضچه‌های مخفی ردیابی شد. به این ترتیب فاضلاب را از زمین نزدیک خانه‌ها به آب‌های مجاور منتقل می‌کردند. بنابراین، یک مشکل جدید پدید آمد: آلودگی آب‌های سطحی.

تحولات در تصفیه فاضلاب

قبلاً می‌گفتند “راه حل آلودگی رقیق سازی است”. هنگامی که مقادیر کمی از فاضلاب به آب جاری تخلیه می‌شود، یک فرآیند طبیعی خود پالایشی جریان رخ می‌دهد. جوامع پرجمعیت مقادیر زیادی فاضلاب تولید می‌کنند، با این حال، رقیق شدن به تنهایی از آلودگی جلوگیری نمی‌کند. این امر باعث می‌شود تا قبل از دفع فاضلاب تا حدی تصفیه یا تصفیه شود.

ساخت تصفیه خانه‌های متمرکز فاضلاب در اواخر قرن 19 و اوایل قرن 20، عمدتاً در انگلستان و ایالات متحده آغاز شد. به جای تخلیه مستقیم فاضلاب به آب‌های مجاور، ابتدا از طریق ترکیبی از فرآیندهای فیزیکی، بیولوژیکی و شیمیایی که برخی یا بیشتر آلاینده‌ها را حذف می‌کرد، عبور داده شد.

پس از اواسط قرن بیستم، افزایش نگرانی عمومی برای کیفیت محیط زیست منجر به مقررات گسترده‌تر و دقیق‌تر روش‌های دفع فاضلاب شد. سطوح بالاتری از تصفیه مورد نیاز بود. به عنوان مثال، پیش تصفیه فاضلاب صنعتی، با هدف جلوگیری از تداخل مواد شیمیایی سمی با فرآیندهای بیولوژیکی مورد استفاده در تصفیه خانه‌های فاضلاب، اغلب به یک ضرورت تبدیل شد. در واقع، فن‌آوری تصفیه فاضلاب تا جایی پیشرفت کرد که حذف تقریباً همه آلاینده‌ها از فاضلاب امکان‌پذیر شد. با این حال، این به قدری گران بود که چنین سطوح بالای تصفیه معمولاً توجیه نمی‌شد.

تصفیه خانه‌های فاضلاب به تاسیسات بزرگ و پیچیده‌ای تبدیل شدند که برای کارکرد آن‌ها به انرژی قابل توجهی نیاز داشت. پس از افزایش قیمت نفت در دهه 1970، نگرانی برای صرفه‌جویی در انرژی به عامل مهم‌تری در طراحی سیستم‌های جدید کنترل آلودگی تبدیل شد. در نتیجه، دفع زمین و دفع زیرسطحی فاضلاب در صورت امکان، توجه بیشتری را به خود جلب کرد. چنین روش‌های کنترل آلودگی با فناوری پایین نه تنها ممکن است به صرفه‌جویی در انرژی کمک کند، بلکه ممکن است به بازیافت مواد مغذی و پر کردن منابع آب زیرزمینی نیز کمک کند.

منابع آلودگی آب

آلاینده‌های آب ممکن است از منابع نقطه‌ای یا از منابع پراکنده منشأ بگیرند. آلاینده نقطه‌ای آلاینده‌ای است که از یک خط لوله یا کانال منفرد مانند تخلیه فاضلاب یا لوله خروجی به آب می‌رسد. منابع پراکنده، نواحی وسیع و نامحدودی هستند که آلاینده‌ها از آنجا وارد آب می‌شوند. به عنوان مثال، رواناب سطحی مزارع، منبع پراکنده آلودگی است که فضولات حیوانی، کودها، آفت‌کش‌ها و گل و لای را به نهرهای مجاور حمل می‌کند.

مسیر آب شهری، که ممکن است شن و ماسه و سایر مواد شن، بقایای نفت از خودروها، و مواد شیمیایی یخ‌زدای جاده‌ها را حمل کند، به دلیل مکان‌های زیادی که در آن به رودخانه‌ها یا دریاچه‌های محلی وارد می‌شود، منبعی پراکنده محسوب می‌شود. کنترل آلاینده‌های منبع نقطه‌ای آسان‌تر از آلاینده‌های منبع پراکنده است، زیرا آن‌ها به یک مکان واحد جریان می‌یابند که فرآیندهای تصفیه می‌توانند آن‌ها را از آب حذف کنند.

چنین کنترلی معمولاً روی آلاینده‌های ناشی از منابع پراکنده امکان‌پذیر نیست، که بخش بزرگی از مشکل کلی آلودگی آب را ایجاد می‌کند. آلودگی آب منبع پراکنده با اجرای برنامه‌های کاربری مناسب و استانداردهای توسعه به بهترین وجه کاهش می‌یابد.

انواع کلی آلاینده‌های آب عبارتند از: ارگانیسم‌های بیماری‌زا، ضایعات نیازمند اکسیژن، مواد مغذی گیاهی، مواد شیمیایی آلی مصنوعی، مواد شیمیایی معدنی، میکروپلاستیک‌ها، رسوبات، مواد رادیواکتیو، روغن و گرما. فاضلاب منبع اولیه سه نوع اول است.

مزارع و تأسیسات صنعتی نیز منبع برخی از آن‌ها است. رسوب حاصل از خاک سطحی فرسایش یافته آلاینده محسوب می‌شود زیرا می‌تواند به اکوسیستم‌های آبی آسیب برساند و گرما (به ویژه از آب خنک‌کننده نیروگاه) به دلیل تأثیر نامطلوبی که بر سطح اکسیژن محلول و زندگی آبزیان در رودخانه‌ها و دریاچه‌ها می‌گذارد، آلاینده محسوب می‌شود.

مشخصات فاضلاب

انواع فاضلاب

سه نوع فاضلاب یا پساب وجود دارد: فاضلاب خانگی، فاضلاب صنعتی و فاضلاب سیلاب. فاضلاب خانگی آب مصرفی را از خانه‌ها و آپارتمان‌ها حمل می‌کند. به آن فاضلاب بهداشتی نیز می‌گویند. فاضلاب صنعتی آب مورد استفاده در فرآیندهای تولیدی یا شیمیایی است. فاضلاب سیلاب، رواناب حاصل از نزولات جوی است که در سیستمی از لوله‌ها یا کانال‌های باز جمع‌آوری می‌شود.

فاضلاب خانگی به نسبت وزن کمی بیش از 99.9 درصد آب است. بقیه، کمتر از 0.1 درصد، حاوی طیف گسترده‌ای از ناخالصی‌های محلول و معلق هستند. اگرچه از نظر وزنی کسر بسیار کمی از فاضلاب است، اما ماهیت این ناخالصی‌ها و حجم زیادی از فاضلاب که در آن حمل می‌شود، دفع فاضلاب خانگی را به یک مشکل فنی مهم تبدیل می‌کند.

ناخالصی‌های اصلی مواد آلی قابل فاسد شدن و مواد مغذی گیاهی هستند، اما فاضلاب خانگی نیز حاوی میکروب‌های بیماری‌زا است. فاضلاب صنعتی بسته به ماهیت فرآیند صنعتی معمولاً حاوی ترکیبات شیمیایی خاص و قابل شناسایی است. فاضلاب سیلاب حامل مواد آلی، جامدات معلق و محلول و سایر موادی است که هنگام حرکت بر روی زمین جمع‌آوری می‌شوند.

آلاینده‌های اصلی

مواد آلی

مقدار مواد آلی در فاضلاب با نیاز اکسیژن بیوشیمیایی یا BOD نشان داده می‌شود. هرچه مواد آلی در فاضلاب بیشتر باشد، BOD بالاتر است، که مقدار اکسیژن مورد نیاز میکروارگانیسم‌ها برای تجزیه مواد آلی در فاضلاب است. یکی از مهمترین پارامترهای طراحی و بهره‌برداری از تصفیه خانه‌های فاضلاب می‌باشد. فاضلاب صنعتی ممکن است سطوح BOD چندین برابر فاضلاب خانگی داشته باشد. BOD فاضلاب سیلاب هنگامی که با فاضلاب خانگی در سیستم‌های فاضلاب ترکیبی مخلوط می‌شود از نگرانی خاصی برخوردار است.

اکسیژن محلول یک عامل مهم کیفیت آب برای دریاچه‌ها و رودخانه‌ها است. هر چه غلظت اکسیژن محلول بیشتر باشد، کیفیت آب بهتر است. هنگامی که فاضلاب وارد دریاچه یا رودخانه می‌شود، تجزیه مواد آلی آغاز می‌شود. اکسیژن مصرف می‌شود زیرا میکروارگانیسم‌ها از آن در متابولیسم خود استفاده می‌کنند. این می‌تواند به سرعت اکسیژن موجود در آب را کاهش دهد. وقتی سطح اکسیژن محلول خیلی کم می‌شود، قزل‌آلا و دیگر گونه‌های آبزی به زودی از بین می‌روند. تجزیه ترکیبات آلی بدون اکسیژن باعث ایجاد بوهای نامطلوب می‌شود.

جامدات معلق

یکی دیگر از ویژگی‌های مهم فاضلاب، مواد جامد معلق است. حجم لجن تولید شده در تصفیه خانه با کل مواد معلق موجود در فاضلاب رابطه مستقیم دارد. فاضلاب صنعتی و سیلاب ممکن است حاوی غلظت بیشتری از مواد جامد معلق نسبت به فاضلاب خانگی باشد. میزان حذف مواد جامد معلق و همچنین BOD توسط یک تصفیه خانه، تعیین کننده کارایی فرآیند تصفیه است.

مواد مغذی گیاهی

فاضلاب خانگی حاوی ترکیباتی از نیتروژن و فسفر است که دو عنصر ضروری برای رشد گیاهان هستند. در دریاچه‌ها، مقادیر بیش از حد نیترات و فسفات می‌تواند باعث رشد سریع جلبک‌ها شود. جلبک که اغلب در اثر تخلیه فاضلاب ایجاد می‌شوند، پیری طبیعی دریاچه‌ها را در فرآیندی به نام اوتروفیکاسیون تسریع می‌کنند.

میکروب‌ها

فاضلاب خانگی حاوی میلیون‌ها میکروارگانیسم در هر گالن است. بیشتر باکتری‌های کلیفرم از مجرای روده انسان هستند و فاضلاب خانگی نیز حامل میکروب‌های دیگر است. کلیفرم‌ها به عنوان شاخص آلودگی فاضلاب استفاده می‌شوند.

سیستم‌های فاضلاب

سیستم پکیج تصفیه فاضلاب یا سیستم جمع‌آوری فاضلاب، شبکه‌ای از لوله‌ها، ایستگاه‌های پمپاژ و لوازم جانبی است که فاضلاب را از مبدأ خود به نقطه تصفیه و دفع می‌رساند.

پمپ‌ها

ایستگاه‌های پمپاژ زمانی ساخته می‌شوند که فاضلاب باید از یک نقطه پایین به نقطه‌ای با ارتفاع بالاتر برود یا جایی که توپوگرافی مانع از جریان گرانشی در سراشیبی می‌شود. پمپ‌های بدون گرفتگی مخصوصی برای رسیدگی به فاضلاب خام موجود است. ایستگاه پمپاژ شامل یک محفظه یا مخزن برای دریافت و نگهداری فاضلاب تا زمانی که به بیرون جهت انتقال به پکیج تصفیه فاضلاب پمپ می‌شود، می‌باشد. پمپ‌ها و موتورهای شناور با طراحی ویژه می‌توانند در پایین محفظه، کاملاً زیر سطح آب قرار گیرند.

نرخ‌های جریان

تغییرات زیادی در میزان جریان فاضلاب در طول یک روز وجود دارد. یک سیستم فاضلاب باید این تنوع را در خود جای دهد. در اکثر شهرها میزان جریان فاضلاب خانگی در ساعات صبح و عصر بالاترین میزان است. آن‌ها در نیمه شب کمترین میزان را دارند. مقدار جریان به تراکم جمعیت، مصرف آب و میزان فعالیت تجاری یا صنعتی در جامعه بستگی دارد. میانگین دبی فاضلاب معمولاً با میانگین مصرف آب در جامعه برابر است. در یک فاضلاب جانبی، دبی اوج کوتاه مدت می‌تواند تقریبا چهار برابر دبی متوسط باشد. در فاضلاب تنه، اوج دبی ممکن است دو و نیم برابر میانگین باشد.

اگرچه جریان فاضلاب به اتصالات مسکونی، تجاری و صنعتی بستگی دارد، نرخ جریان فاضلاب به طور بالقوه می‌تواند در نتیجه جریان ورودی و نفوذ (I&I) به سیستم فاضلاب بهداشتی افزایش یابد. جریان ورودی مربوط به آب سیلاب است که از اتصالات نامناسب وارد فاضلاب می‌شود. مقادیر بالای روان آب باران می‌تواند در هنگام بارش و حوادث طوفانی یا در طی طغیان فصلی بهار رودخانه‌ها که با ذوب یخ‌ها غرق شده‌اند به سیستم فاضلاب برسد.

منظور از نفوذ آب زیرزمینی است که از طریق لوله‌های شکسته وارد فاضلاب می‌شود. در طول چنین بارهای اضافه، شرکت‌های برق ممکن است از ساکنان متصل به سیستم بخواهند از استفاده از ماشین ظرفشویی و ماشین لباسشویی خودداری کنند و حتی ممکن است برای کاهش فشار، سیفون توالت و استفاده از دوش را محدود کنند.

مراحل تصفیه فاضلاب

سه مرحله تصفیه فاضلاب وجود دارد: اولیه، ثانویه و سوم (یا پیشرفته). تصفیه اولیه حدود 60 درصد کل مواد جامد معلق و حدود 35 درصد از BOD را حذف می‌کند. ناخالصی‌های حل شده حذف نمی‌شوند. معمولاً به عنوان اولین مرحله قبل از تصفیه ثانویه استفاده می‌شود. تصفیه ثانویه بیش از 85 درصد از مواد جامد معلق و BOD را حذف می‌کند.

هنگامی که بیش از 85 درصد از کل جامدات و BOD باید حذف شود، یا زمانی که سطوح نیترات و فسفات محلول باید کاهش یابد، از روش‌های تصفیه سوم استفاده می‌شود. فرآیندهای درجه سوم می‌توانند بیش از 99 درصد از تمام ناخالصی‌های فاضلاب را حذف کنند و پسابی با کیفیت تقریباً آب آشامیدنی تولید کنند و بیشتر در شرایط خاص استفاده می‌شود.

برای تمام سطوح تصفیه فاضلاب، آخرین مرحله قبل از تخلیه پساب فاضلاب به آب‌های سطحی، ضد عفونی است که هر گونه پاتوژن باقی مانده در پساب را از بین می‌برد و از سلامت عمومی محافظت می‌کند. گندزدایی معمولاً با مخلوط کردن پساب با گاز کلر یا با محلول‌های مایع مواد شیمیایی هیپوکلریت در یک مخزن تماس به مدت حداقل 15 دقیقه انجام می‌شود.

از آنجا که باقیمانده کلر در پساب ممکن است اثرات نامطلوبی بر آبزیان داشته باشد، ممکن است یک ماده شیمیایی اضافی برای کلر زدایی پساب اضافه شود. اشعه ماوراء بنفش، که می‌تواند بدون باقی ماندن هیچ گونه باقیمانده در پساب، ضد عفونی کند، با کلر به عنوان یک ضدعفونی‌کننده فاضلاب رقابتی‌تر می‌شود. شرکت آرکا گستر بهترین ارائه‌دهنده انواع پکیج‌های تصفیه فاضلاب و تصفیه آب می‌باشد.