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.