به منظور تصفیه فاضلاب در صنایع مختلف انواع روش های تصفیه فاضلاب صنایع متفاوتی می تواند مورد استفاده واقع شود.
بكارگیری هر یك از این روش ها وابسته به عوامل مختلفی مانند نوع صنعت، حجم فاضلاب تولید شده و مشخصات کیفی آن، سطح تكنولوژی موجود و وجود افراد متخصص، میزان هزینه در نظر گرفته شده برای كنترل آلودگی شرایط زیست محیطی محل از قبیل میزان آلودگی وجود رودخانه یا زمین های بایر، شدت استانداردهای خروجی و مطرح بودن استفاده مجدد و باز چرخش می باشد.
در نهایت مدیران صنایع با درنظر گرفتن فاكتورهای ذكر شده و با بهره گیری از مشاوره متخصصان بایستی در مورد روش نوع تصفیه تصمیم لازم را اتخاذ نمایند.
به طور كلی برای تصفیه صنایع سه روش مورد استفاده قرار می گیرد:
- روشهای فیزیكی یا مكانیكی تصفیه فاضلاب
- روشهای شیمیایی تصفیه فاضلاب
- روشهای بیولوژیكی تصفیه فاضلاب
ذكر این نكته ضروری است كه گاهی مشخصات فاضلاب تولید شده ایجاب می نماید كه هر سه روش به طور مكمل جهت تصفیه مناسب به كار گرفته شود.
تصفیه فیزیكی از یك رشته فرآیندهایی تشكیل شده است كه در آن ها فقط از خواص مكانیكی و فیزیكی برای جداسازی مواد خارجی معلق در فاضلاب استفاده می شود. مهمترین روش های مكانیكی متداول در تصفیه خانه های فاضلاب عبارتند از:
- عبور دادن فاضلاب از صافی ها و گرفتن مواد معلق موجود در آن
- ته نشین كردن مواد معلق در فاضلاب و جداسازی آن ها
- شناور نمودن مواد معلق و جمع آوری روماند از سطح فاضلاب
مهمترین اعمالی كه در تصفیه فیزیكی استفاده می شوند عبارتند از:
اولین تصفیه ای كه در تصفیه خانه های فاضلاب انجام می گیرد آشغالگیری می باشد. در طی این عمل مواد معلق درشت مانند تكه های چوب، دستکش لاتکس، پارچه، بطری های شناور و اشیایی از این قبیل از جریان فاضلاب جدا می شوند. هدف از آشغالگیری عموماً حفاظت پمپ های تصفیه خانه از صدمات ناشی از آن هاست.
آشغالگیری معمولاً با كمك صفحه های فلزی كه سوراخ هایی به قطر چند میلی متر تا چند سانتی متر در آن ساخته شده و یا با كمك تورهای سیمی و یا میله هایی كه به صورت مایل در امتداد جریان فاضلاب قرار داده می شوند، انجام می گیرد. وجود آشغالگیر سبب كاهش مواد معلق فاضلاب و در نتیجه کاهش BOD فاضلاب خام می شود مقدار كاهش آلودگی تابعی از بزرگی منافذ و یا فاصله میله های آشغالگیر می باشد.
دانه گیری عملی است كه در طی آن به وسیله عمل ته‌نشینی مواد معلق غیر آلی موجود در فاضلاب كه قابل تجزیه زیستی نیستند و سرعت ته نشینی آن ها بیشتر از مواد معلق آلی است از جریان فاضلاب حذف می شوند.
ته نشینی ممكن است به صورت ساده و به كمك نیروی ثقل باشد. یا از طریق هوادهی در حوض دانه گیر انجام گیرد.در حالت اول كاهش سرعت جریان فاضلاب به حدودm/s 3/0 این امکان را فراهم می كند كه فقط دانه ها ته‌نشین شوند و ته نشینی ذرات معلق آلی انجام نشود. عمل دانه گیری به دلایل ذیل مهم است :
- جلوگیری از ایجاد رسوب در مجراهای انتقال فاضلاب
- جلوگیری از تشكیل رسوب در حوضچه ته نشینی اولیه یا حوضچه هوادهی كه باعث كاهش حجم مفید حوضچه، سائیدگی پمپ ها و افزایش میزان لجن می شود.
ته نشین سازی مواد معلق در فاضلاب بهترین روش تصفیه فیزیكی است كه در بیشتر تصفیه خانه های فاضلاب مورد استفاده قرار می گیرد.در این عمل مواد معلق آلی فاضلاب كه قابل تجزیه زیستی هستند در حوضچه ته نشینی اولیه از جریان فاضلاب جدا می شوند.
این ذرات پس از تجمع دركف حوضچه در فواصل مناسب زمانی به عنوان لجن ته نشینی اولیه تخلیه شده و پس از هضم (عموماً بی هوازی) و خشك كردن دفع می شوند. حوضچه ته نشینی اولیه قادر به حذف 60% مواد معلق و 30% ازBOD5 فاضلاب می باشد.
شناورسازی عملی است كه در طی آن مواد شناور موجود در فاضلاب كه دارای وزن مخصوصی كمتر از وزن مخصوص فاضلاب هستند جدا می شوند. این مواد ممكن است روغنهای حیوانی، نباتی و تركیبات گوناگون نفتی باشند. عمل چربی گیری مخصوصاً در صنایع غذایی مانند صنایع لبنیاتی و كشتارگاه ها از اهمیت زیادی برخوردار می باشند چرا كه مقادیر چربی و روغن در این فاضلاب ها بیشتر از سایر صنایع غذایی است.
دمیدن هوا در فاضلاب و خنك كردن آن از عواملی هستند كه باعث سرعت جداسازی مواد چربی می شوند. روش شناور سازی یکی از بهترین روش ها جهت تصفیه فیزیکی فاضلاب های سلولزی و دامی می باشد با استفاده از این روش ذرات سلولزی و کود دامی به سطح آمده و با کمک روبش از فاضلاب جدا می شود. معمولاً برای جداسازی به روش شناورسازی از سیستم DAF استفاده می شود.
به طور ساده نقش حوض های متعادل كننده عبارتست از ذخیره جریان ورودی اضافی در خود و سپس وارد كردن تدریجی آن به سیستم تصفیه به منظور جلوگیری از بروز شوك آلی یا مواد سمی و همچنین شوك هیدرولیكی، به عبارت دیگر این واحد امكان برقراری یك جریان پایدار و ثابت را از نظر دبی و بار آلی فراهم می سازد. این مسئله در كلیه تصفیه خانه ها و بخصوص تصفیه خانه های صنایع غذایی از اهمیت زیادی برخوردار است، چرا كه خصوصیات فاضلاب تولید شده در زمان های مختلف شیفت كاری از لحاظ میزان دبی و بار آلی دارای تغییرات گسترده ای می باشد.
یكنواخت سازی جریان برای غلبه بر مشكلات بهره برداری ناشی از تغییرات میزان جریان، بهبود عملكرد واحدهای پایین دست و كاهش ابعاد و هزینه های واحدهای تصفیه پایین دست مورد استفاده قرار می گیرد. مزایای اصلی حاصل از كاربرد حوضچه متعادل كننده یا یكنواخت ساز جریان به شرح زیر است:
- قابلیت تصفیه بیولوژیكی تشدید می شود زیرا شوكهای آلی حذف شده یا به حداقل میرسند و مواد بازدارنده ترقیق شده وPH تثبیت می شود .
- كیفیت پساب خروجی و عملكرد تغلیظ مخازن ته نشینی ثانویه بعد از تصفیه بیولوژیكی به دلیل ثابت بودن بار جامدات بهبود می یابد.
- سطح مورد نیاز صافی پساب خروجی كاهش یافته عملكرد صافی بهتر می شود.
اساس كار در تصفیه شیمیایی فاضلاب استفاده از مواد شیمیایی و افزودن آن ها به جریان فاضلاب برای مقاصد مختلف می باشد. استفاده از منعقد کننده ها و کمک منعقد کننده ها در روش تصفیه شیمیایی به منظور جداسازی و حذف مواد معلق از فاضلاب از مهم ترین روش های حذف مواد آلی در پیش تصفیه و سبک سازی فاضلاب در تصفیه بیولوژیک می باشد.
استفاده از مواد شیمیایی به منظور گند زدایی و همچنین حذف رنگ نیز جزو روش های تصفیه شیمیایی محسوب می شود. در تصفیه خانه های فاضلاب مواد شیمیایی مختلفی برحسب نیاز مورد استفاده قرار می گیرند كه رایجترین آنها پلی آلومینیوم کلراید، پلی اکریل آمید، کلرو فریک وكلر می باشند. بطور كلی در تصفیه فاضلاب مواد شیمیایی برای مقاصد زیر به كار می روند:
چنانچه اشاره خواهد شد در عمل تصفیه بیولوژیكی كه توسط باكتری ها انجام می گیرد دامنه مطلوبPH بین5/6 تا5/8 میباشد. از این رو چنانچه PH فاضلاب خارج از این محدوده باشد لازم است با افزودن اسید یا قلیا، در حد مطلوب تنظیم شود.
چنانچه در جریان فاضلاب مواد آلی سنتتیك و مقاوم وجود داشته باشد لازم است تا برای حذف آن ها قبل از تصفیه بیولوژیكی، از مواد اكسید كننده قوی مثل ازن استفاده نمود . البته ازن می تواند در مراحل پایانی تصفیه، بر روی پساب انجام شود كه در این صورت جزء فرآیندهای تصفیه پیشرفته خواهد بود. از كاربردهای دیگر ازن می توان به تصفیه دترجنت ها ( شوینده ها) پساب اشاره نمود كه عموماً در بحث استفاده مجدد از فاضلاب مطرح میشود.
كلر(یا مشتقات آن) ماده شیمیایی است كه به ویژه در تصفیه خانه های فاضلاب شهری برای گندزدایی پساب خروجی تصفیه خانه از وجود عوامل بیماریزا مانند انگل ها و باكتری ها استفاده می شود. از جمله كاربردهای دیگر كلر كنترل بو، رنگ وكنترل توده لجن فعال است.
انعقاد و لخته سازی عملی است كه برای حذف مواد كلوئیدی و نیمه محلول در تصفیه ثانویه فاضلاب استفاده می شود. استفاده از مواد منعقد كننده در عمل تصفیه معمولاً دارای راندمان بالایی بوده اما از معایب آن هزینه بالا و تولید لجن فراوان است كه مشكلات دفع را نیز به همراه خواهد داشت.
گاهی برای بهبود عمل شناور سازی از مواد منعقد كننده استفاده می شود كه این مواد منجر به چسبیدن حباب های هوا به ذرات مورد نظر شده و راندمان شناور سازی را افزایش می دهند. با استفاده از مواد منعقد كننده معمولاً در تصفیه فاضلاب های صنعتی برای بازیابی مواد ارزشمند از پساب استفاده می شود.
فرآیند جذب سطحی جزء فرآیندهای فیزیكوشیمیایی است كه عموماً برای مواد آلی مقاوم و سنتتیك و همچنین رنگ به كار می رود. این عمل معمولاً با استفاده از كربن فعال انجام می شود كه به واسطه ساختمان مخصوص خود قادر به گرفتن مواد مورد نظر از جریان فاضلاب می باشد.
فرآیند جذب سطحی با كربن فعال جزء فرآیندهای تصفیه پیشرفته بوده و عموماً در جایی به كار می رود كه پساب تصفیه ثانویه برای مقاصدی چون تغذیه آب های زیرزمینی و یا حتی آشامیدنی بخواهد مورد استفاده مجدد واقع شود. به كارگیری كربن فعال دانه ای در صنایع معمولاً در مرحله تصفیه آب و همچنین برای حذف كلر از جریان آب قبل از ورود به رزین های مبادله كننده یونی است تا از خرابی و اكسیداسیون رزینها توسط كلر ممانعت به عمل آورد.
رایج ترین نوع تصفیه فاضلاب در سراسر دنیا تصفیه بیولوژیكی است كه با استفاده از قدرت میكروارگانیسم ها در جذب و تثبیت مواد آلی انجام می گیرد. این نوع تصفیه به صورت كاملاً طبیعی در طبیعت انجام می شود كه انسان ها با الهام گرفتن از الگوی طبیعی توانسته اند شیوه های گوناگونی را ابداع نمایند كه عمل تصفیه را در مدت زمان كوتاهتری به انجام می رساند.
اساس كار در روش های تصفیه بیولوژیكی فراهم نمودن شرایط مساعد برای تشدید اعمال طبیعی تصفیه توسط میكروارگانیسم ها است. فرآیندهای تصفیه بیولوژیكی بر اساس نیاز باكتری ها به وجود اكسیژن محلول در انجام تصفیه، به دو گروه عمده فرآیندهای هوازی تصفیه فاضلاب و فرآیندهای بی هوازی ) غیر هوازی ( تصفیه فاضلاب تقسیم می شوند.
روش های تصفیه زیستی با كمك باكتری های هوازی رامی توان به سه گروه تقسیم كرد.
الف – روش های طبیعی تصفیه بیولوژیكی
اساس این روش ها بر استفاده از قدرت تصفیه خود به خودی منابع آب استوار می باشد و مهمترین آن ها عبارتند از وارد نمودن فاضلاب تصفیه نشده به دریاها ، دریاچه ها، رودخانه ها و منابع آب زیرزمینی.
ب – روش های نیمه مصنوعی تصفیه بیولوژیكی
این روش ها معمولاً نیازمند فضای وسیعی از زمین جهت انجام تصفیه بیولوژیكی بوده و در حقیقت توسعه تصفیه طبیعی می باشند. روش هایی را كه می توان در این گروه قرار داد عبارتند از : پخش فاضلاب در زمین های كشاورزی، پخش فاضلاب در زمین های نفوذ پذیر و بركه های تثبیت.
ج – روش های مصنوعی تصفیه بیولوژیكی
در این روش ها با كمك وسایل مكانیكی و ایجاد سازه های ویژه و رساندن مقدار كافی از هوا و اكسیژن، تصفیه بیولوژیكی سرعت یافته و در نتیجه عمل تثبیت مواد آلی در زمان كوتاهتر و فضای محدودتری انجام می شود. انواع سیستم های لجن فعال، صافی های چكنده و دیسك های بیولوژیكی چرخان( RBC) مهم ترین این روش ها می باشد.
در تصفیه فاضلاب صنایع هر یك از روش های فوق بر حسب وضعیت موجود، از جمله كمیت و کیفیت فاضلاب می تواند به كار گرفته شود.
چون در این فرآیند توده های فعال از میكروارگانیسم ها تولید می شود كه قادر به تثبیت مواد زاید هستند، آن را به این نام می نامند .در فرآیند لجن فعال فاضلاب وارد یك مخزن، هوادهی می شود كه حاوی لخته های بیولوژیكی و یا همان لخته های باكتری ها است. مواد آلی فاضلاب در تماس با این میكروارگانیسم ها قرار گرفته و به عنوان منبع كربن و انرژی برای رشد سلول ها به بافت سلولی و محصولات نهایی (CO2) اكسید می شوند.
محتویات مخزن هوادهی را اساساً مایع مخلوط گویند. مواد معلق موجود در این مایع را نیز [1] MLSS می نامند كه حاوی میكروارگانیسم ها می باشد. پس از خروج مایع مخلوط از تانك هوادهی، یك مخزن ته نشینی، جامدات معلق را از فاضلاب تصفیه شده جدا میكند.
لجن ته نشین شده در حقیقت همان جامدات بیولوژیكی است كه قسمتی جهت حفظ غلظت جمعیت بیولوژیكی مخزن هوادهی توسط خط برگشت لجن، برگشت می یابد و قسمت مازاد آن جهت جلوگیری از ایجاد مشكلات ته نشینی در حوضچه ته نشینی، از سیستم حذف میشود.
1.Mixed liquid suspended solds
صافی چكنده به صورت استوانه ای است كه درون آن از قلوه سنگ یا سایر مدیاها پر شده است. در روش تصفیه با صافی چكنده فاضلاب بر روی قلوه سنگ ها از بالا پخش می شود و از فضای خالی موجود، ارتفاع صافی را طی می نماید، در طی این مسیر، مواد آلی محلول فاضلاب توسط جرم بیولوژیكی رشد یافته بر روی بستر گرفته شده و تثبیت می شود.
صافی چكنده جزء سیستم ها ی تصفیه هوازی بوده و هوا در اثر وجود خلل و فرج بین قلوه سنگ ها و نیز اختلاف درجه حرارت به صورت طبیعی جریان یافته و موجب رسیدن اكسیژن به باكتری های موجود در صافی می شود.
دیسك های بیولوژیكی چرخان عمدتاً مشابه صافی های چكنده هستند. بر روی این دیسك های پلاستیكی كه در مایع فاضلاب می چرخند، لایه های بیولوژیكی رشد یافته مواد آلی فاضلاب را جذب و تثبیت می كنند.
سیستم RBC احتیاج به زمین كمتر و هزینه های بهره برداری پایین تر( مخصوصاً از نظر انرژی ) نسبت به واحدهای لجن فعال داشته و به دلیل وجود مقادیر زیاد از جرم میكروبی، سیستم در برابر شوك های وارده به خوبی مقاومت می كند.
در این روش مواد آلی موجود در فاضلاب بدون حضور اكسیژن محلول و انجام عمل هوادهی، توسط باكتریهای بی هوازی تثبیت می شود.
روش های بی هوازی برای تصفیه فاضلاب زمانی مورد استفاده قرار می گیرد كه بار آلی فاضلاب زیاد و BOD5 فاضلاب بالای2000 میلی گرم در لیتر باشد در اكثر تصفیه خانه های فاضلاب شهری در دنیا، لجن حاصل از حوضچه های ته نشینی اولیه و حتی ثانویه توسط هاضم های بی هوازی تثبیت می شود.
در شرایط بیهوازی دو شكل كلی رشد عبارتند از رشد معلق و فیلم ثابت یا رشد چسبیده می باشد. چهار نوع معروف و متداول رشد معلق عبارتند از :هضم بی هوازی، فرآیند تماس بی هوازی راكتور با بستر لجن رو به بالا و بركه بی هوازی. سپتیك تانك نیز جزء سیستم های بی هوازی با رشد معلق می باشد.
روش های رشد چسبیده جهت تصفیه بی هوازی فاضلاب های عاری از مواد معلق به كار گرفته می شود. سه نوع معروف عبارتند از:
- فیلتر بی هوازی با جریان صعودی
- فیلتر بی هوازی با جریان نزولی
- راكتور با بستر سیال شده
فاضلابها بسته به شكل پیدایش و خواص آن ها به سه گروه :
- فاضلاب های بهداشتی یا خانگی
- فاضلاب های صنعتی
- فاضلابهای سطحی تقسیم می گردند.
فاضلاب های بهداشتی یاخانگی از فاضلاب سرویسهای بهداشتی خانه ها مانند: توالت ها، دستشویی ها، حمام ها، ماشین های لباسشوئی و ظرفشوئی، پساب آشپزخانه ها و یا فاضلاب بدست آمده از شستشوی بخش های مختلف خانه تشكیل شده اند.
آن چه در شبكه های جمع آوری فاضلاب شهری، به نام فاضلاب بهداشتی یا خانگی جریان دارد علاوه بر فاضلاب خانگی خالص دارای مقداری فاضلاب بدست آمده از مغازه ها، فروشگاه ها، تعمیرگاه ها، كارگاه ها، رستوران ها، و موسسه هایی مانند آن ها نیز می باشد كه اجباراً در سطح شهر و به طور پراكنده وارد كانال های جمع آوری فاضلاب میگردند. لذا با توجه به نوع و تعداد اینگونه موسسه ها ممكن است نوع فاضلاب در شهر تغییر كنند.
خواص فاضلاب های صنعتی و پساب كارخانه ها كاملاً بستگی به نوع فرآورده كارخانه دارد با توجه به این موضوع مهمترین تفاوت های پساب های صنعتی با فاضلاب های خانگی عبارتند از :
الف: امكان وجود مواد و تركیب های شیمیایی سمی در فاضلاب كارخانه بیشتر است.
ب: خاصیت خورندگی بیشتری دارد.
ج: خاصیت قلیائی و یا اسیدی زیادی دارد.
د: امكان وجود موجودات زنده در آن ها كمتر می باشد.
تنها قسمتی از فاضلاب كارخانه ها كه تقریباً در تمام كارخانه ها خاصیت یكسان دارند، فاضلاب بدست آمده از تشكیلات خنك كننده آن ها است. آلودگی این فاضلاب ها بسته به تعداد دفعه هایی كه آب برای خنك كردن كارخانه بكار برده شده است، متفاوت می باشد و معمولاً آلودگی آن ها كمتر از فاضلاب های دیگر می باشد.
در فاضلاب برخی از كارخانه ها مانند كارخانه های بهره برداری از معادن، كارخانه های فولادسازی و كارخانه های شیمیایی بیشتر مواد خارجی را مواد معدنی تشكیل می دهند در صورتی كه در برخی دیگر از كارخانه ها مانند كارخانه های تهیه مواد غذایی و كارخانه های نشاسته سازی بیشتر مواد خارجی در فاضلاب، مواد آلی هستند.
لذا بررسی مقدار مواد خارجی موجود در فاضلاب های صنعتی باید با توجه به مشخصات كارخانه بعمل آید. درجه آلودگی این فاضلاب ها می تواند گاهی چندین بار و حتی ده ها برابر آلودگی فاضلاب های خانگی باشد.
فاضلاب های سطحی ناشی از بارندگی و ذوب یخ ها و برف های نقاط بلند هستند. این فاضلاب ها به علت جریان در سطح زمین و تماس با زباله ها و آلودگی های روی زمین و شستن سطح خیابان ها و پشت بام ها آلوده شده و مقداری مواد آلی و معدنی در آن ها وجود دارد.
لذا در شروع بارندگی درجه آلودگی فاضلاب های سطحی زیاد و پس از پاك شدن سطوح بارش، مقدار آلودگی آنها كاسته می شود
شناخت مشخصه های فیزیكی، شیمیایی و بیولوژیكی فاضلاب در تصفیه فاضلاب از اهمیت فراوانی برخوردار است.
مهمترین مشخصه های فیزیكی فاضلاب شامل مواد جامد، بو، دما، چگالی و رنگ است. كه در این جا هر یك را به اختصار تشریح می كنیم.
تمامی موادی كه به شكل باقی مانده تبخیر فاضلاب در دمای 103 تا 105 درجه سانتیگراد می ماند، كل مواد جامد شناخته می شود. موادی كه در این دما فشار بخار زیادی داشته باشند، طی تبخیر از دست می رود جامد خوانده نمی شود.
مقدار کل مواد غیر فرار حل شده در آب را که شامل یون های مختلف می باشد، کل مواد جامد محلول در آب مینامند. TDS را با واحد ppm گزارش می کنند و برای اندازه گیری آن ابتدا نمونه صد میلی لیتری از پساب را صاف میکنند و سپس آن را تا مرحله خشک شدن تبخیر می کنند.
مواد جامد باقیمانده را در دمای 110 درجه سانتیگراد قرار می دهند تا وقتی که وزن آن به مقدار ثابتی برسد. سپس آن را در یک دسیکاتور خشک می کنند. محدوده TDS برای آب های مختلف در جدول (1-1) آورده شده است.
جدول 1-1محدوده TDS برای آب های مختلف
دریا | آبهای شور | مجاز نوشیدنی | مطلوب نوشیدنی | مطلوب صنعتی | آب |
حدود 40000 | حدود 10000 | حدود 1000 | حدود 500 | کمتر از 100 | TDS(ppm) |
وقتی پساب از فیلتری عبور می کند، مواد جامد معلق روی فیلتر باقی می ماند و مواد جامد محلول و مواد کلوئیدی موجود در پساب از فیلتر عبور می کند. با خشک کردن مواد جامد باقی مانده روی فیلتر و وزن کردن آن بدست می آید.از مجموع کل مواد جامد محلول در پساب و مواد جامد معلق، کل مواد جامد بدست می آید.
بوی فاضلاب معمولاً از گازهای حاصل از تجزیه مواد آلی یا مواد افزوده شده به فاضلاب پدید می آید. فاضلاب تازه بوی مشخص و تا حدی ناخوشایند دارد و بوی آن كمتر از بوی فاضلابی است كه تحت تاثیر تجزیه بی هوازی قرار گرفته است زیرا چنین فاضلابی بوی آزار دهنده ای دارد.
شاخص بوی فاضلاب كهنه یا عفونی بوی هیدروژن سولفید است كه به وسیله میكروارگانیزم های غیر هوازی كه سولفات را به سولفید تبدیل می كنند، به وجود می آید. بو یكی از مهمترین عوامل نگرانی مردم در هنگام ایجاد تاسیسات تصفیه فاضلاب و یكی از مشكلات بهره برداری از تاسیسات فاضلاب به شمار می آید و روش های كنترل آن تا حدی پیچیده و پرهزینه است. اندازه گیری بو با روش های حسی (بویایی) و دستگاهی امكان پذیر می باشد.
گرمای آزاد شده از فعالیت های میکروبی عامل اصلی بالا بودن دمای فاضلاب می باشد . چون گرمای ویژه آب بسیار از هوا بالاتر است. مقدار نمونه وار این دما 6/15 درجه سانتیگراد می باشد. دما به دلیل اثری كه بر سرعت واكنش های شیمیایی و زیست شناختی دارد، پارامتر بسیار مهمی به شمار می آید.
برای مثال، حلالیت اكسیژن در آب گرم كمتر از آب سرد است و از طرف دیگر، سرعت واكنش های بیولوژیكی با افزایش دما بیش تر می شود، بنابراین با افزایش دما هم مقدار اكسیژن كمتری در آب حل می شود و هم میزان مصرف آن افزایش می یابد و باعث افت شدید غلظت اكسیژن محلول در خلال ماه های تابستان گردد. به همین دلیل تخلیه فاضلاب هایی كه هیچ گونه آلاینده شیمیایی و بیولوژیكی ندارند ولی دمای بالایی دارند، به آب هایی سطحی دارای محدودیت قانونی است.
چگالی فاضلاب (wρ) را به صورت جرم واحد حجم آن تعریف و برحسب Kg/m3 بیان می دارند. چگالی به سبب امكان تشكیل جریان های چگالی در مخازن ته نشینی و بركه های تثبیت فاضلاب و سایر واحدهای تصفیه از مشخصه های مهم فیزیكی فاضلاب تلقی می شود.
چگالی فاضلاب خانگی كه حاوی مقادیر زیادی فاضلاب صنعتی نباشد، در دمای یكسان اساساً برابر چگالی آب در همان دما است. در برخی موارد چگالی نسبی فاضلاب(Sw) را كه عبارت است از Sw=ρw/ρ0 كه در آن ρ0 چگالی آب است، به جای چگالی به كار می برند.
فاضلاب تازه معمولاً رنگ خاكستری مایل به قهوه ای روشنی دارد اما با افزایش زمان حركت آن در شبكه جمع آوری فاضلاب و كاهش غلظت اكسیژن محلول به صفر، رنگ فاضلاب به ترتیب از خاكستری به خاكستری تیره و در نهایت به سیاه تغییر می كند. در این شرایط به فاضلاب سپتیك یا گندیده می گویند. گاهی فاضلاب های صنعتی رنگی نیز رنگ فاضلاب خانگی را تغییر می دهند.
فاضلاب غلظت متوسط حدود 75% مواد جامد معلق و 40% مواد جامد قابل صاف شدن ماهیت آلی دارند كه منشا آن ها گیاهی، حیوانی و گاهی صنعتی است. تركیبات آلی معمولاً تركیبی از كربن، هیدروژن و اكسیژن و در بعضی از موارد همراه با نیتروژن هستند.
عناصر مهم دیگری چون گوگرد، فسفر و آهن نیز ممكن است وجود داشته باشند. گروه های اصلی مواد آلی موجود در فاضلاب عبارتند از پروتئین ها (40تا 60درصد)، كربوهیدرات ها (25تا50درصد) و چربی و روغن (10درصد). مهمترین روش های اندازه گیری عبارتند از: اكسیژن مورد نیاز بیولوژیکی BODو اكسیژن مورد نیاز شیمیاییCOD ، كه در آزمایشگاه های فاضلاب این آزمایش ها عملاً انجام می شود.
آن دسته از موادی که توسط باکتری ها تجزیه می شوند، توسط این شاخص سنجیده می شوند. به عبارت دیگر مقدار اکسیژن لازم جهت انجام اکسیداسیون به وسیله باکتری ها در یک لیتر آب در مدت و شرایط مشخص را BOD آب می نامند. به تجربه ثابت شده است که BOD یک نمونه در طی ساعات و حتی روزهای اولیه متفاوت می باشد و امروزه در سطح جهانی مقدار این شاخص در طی پنج روز را بعنوان استاندارد انتخاب کرده و آن را به صورت BOD5 نشان می دهند.
Biological oxygen demand
برای اندازه گیری BOD5 از دستگاهی استفاده می شود که کاهش اکسیژن در نمونه را (که توسط باکتری های هوازی مصرف می شود تا مواد آلی را تجزیه کنند) در طی پنج روز با غلظت مواد آلی قابل تجزیه توسط باکتری مرتبط میسازد. بالا بودن BOD معرف تعفن پذیری نمونه است.
جدول1-2 رده بندی آب ها نسبت به درجه آلودگی آن ها بر حسب میلی گرم در لیتر
نوع آب | BOD5 |
آب خالص-آب آشامیدنی آب كاملا تمیز آب نسبتا تمیز آب رودخانه تمیز آب رودخانه متوسط آب رودخانه كثیف آب نیمه كثیف آب خیلی كثیف فاضلاب خانگی رقیق فاضلاب خانگی متوسط فاضلاب خانگی غلیظ فاضلاب صنعتی | 0 1 3 1تا3 3تا5 5تا8 8 20 200 300 400 20تا5000 |
با کمک شاخص COD می توان مقدار مواد آلی را که در پساب موجودند و آنها را به کمک اکسید کننده قوی نظیر اسید کرومیک یا پرمنگنات در محیط اسیدی می توان اکسید کرد، بدست آورد. COD مقدار اکسیژنی است که مواد آلی و ترکیبات معدنی موجود در آب، جهت اکسیداسیون خود لازم دارند و این میزان از روی مقدار مصرف شده از اکسیدکننده تعیین می شود. از محاسن این روش نسبت به (BOD)این است که آسانتر انجام می شود، وقت گیر نیست و کل عملیات اندازه گیری در مدت چند ساعت انجام می شود. همچنین می توان مواد آلی قابل تجزیه و مواد آلی غیر قابل تجزیه را اندازه گیری کرد. واکنش اصلی که با دی کرومات بعنوان یک اکسید کننده قوی انجام می شود به صورت واکنش (2-1) می باشد.
+CO2+H2O +Cr3+ میشود <———— H+ + Cr2o72– ماده آلی
معمولا COD یک نمونه از (BOD) آن بیشتر است زیرا در اندازه گیری COD هم مقدار مواد قابل تجزیه و هم مقدار مواد غیر قابل تجزیه توسط باکتری ها تعیین می شود.
گازهایی كه عموماً در فاضلاب تصفیه نشده یافت می شوند، عبارتند از نیتروژن(N2)، اكسیژن(O2)، كربن دی اكسید(CO2)، هیدروژن سولفید(H2S)، آمونیاك(NH3) و متان(CH4). سه گاز اولی گازهای عمومی جو هستند و در همه آب هایی كه در معرض هوا باشند دیده می شوند. سه گاز آخری از تجزیه مواد آلی موجود در فاضلاب ناشی می شوند.
مشخصه های بیولوژیكی فاضلاب كه در تصفیه فاضلاب اهمیت دارد، در سه عنوان كلی زیر مورد بحث قرار می گیرد:
- گروه های میكروارگانیزم های تصفیه كننده بیولوژیكی
- میكروارگانیزم های بیماریزای موجود در فاضلاب
- میکروارگانیزم های شاخص آلودگی و روش شناسایی و شمارش آن ها
میكروارگانیزم هایی كه در تصفیه فاضلاب اهمیت دارند، عبارتند از : باكتری ها، قارچ ها، جلبك ها، تك یاخته ای ها، گیاهان، جانوران و ویروس ها
