تصفیه فاضلاب چیست؟ (روش های تصفیه فاضلاب)

تصفیه فاضلاب در واقع فرآیند زدودن آلاینده‌ها از آب‌های مصارف خانگی و صنعتی است و زیرمجموعه ای از مباحث تصفیه آب محسوب می شود. طبیعی است که همه‌ی جوامع در زندگی روزمره فضولاتی را تولید می‌کنند که این فضولات هم به صورت جامد و هم به صورت مایع می‌باشد. بخش مایع این فضولات، اساسا همان آب مصرفی جامعه است که در شرایط و کاربردهای مختلف آلوده می‌شود. از نظر منابع تولید، فاضلاب را می‌توان ترکیبی از مایعات یا فضولاتی دانست که توسط آب از مناطق مسکونی، اداری و تاسیسات تجاری و صنعتی تولید شده است. در برخی مواقع فاضلاب با آب باران، آب‌های زیرزمینی، آب‌های سطحی و سیلاب‌ها نیز آمیخته می‌شود.

مراحل تصفیه فضولات و فرآیندهایی که سعی در حذف مواد آلاینده موجود در پساب محیط‌های مسکونی و تجاری دارند، تأثیر بسیار زیادی بر حفاظت از محیط زیست خواهند داشت. به عبارت دیگر، پشت سرگذاشتن و طی کردن مراحل تصفیه فضولات صنعتی و انسانی، در نهایت منجر به بالا رفتن کیفیت فاضلاب می‌گردد. تأثیر این فرآیند به گونه‌ای است که می‌توان این فاضلاب را بدون نگرانی بابت وجود آلاینده‌های شیمیایی و بیولوژیکی در آن‌ها، برای مصارف کشاورزی، پرورش ماهی، باغبانی و.. مورد استفاده قرار داد.

در صورت انباشته شدن فاضلاب تصفیه نشده، تجزیه مواد آلی آن می‌تواند منجر به تولید مقادیر زیادی گازهای بدبو شده که معمولا حاوی میکروارگانیسم‌های بیماریزای فراوانی است که در دستگاه گوارش انسان و یا در برخی از فضولات صنعتی موجود هستند. علاوه بر این موارد، فاضلاب شامل ترکیبات سمی و همچنین مواد مغذی نیز می‌باشد که این مواد می‌توانند سبب تحریک رشد گیاهان آبزی شوند. بدین ترتیب، انتقال سریع و بدون دردسر فاضلاب از منابع تولید و سپس تصفیه و دفع آن، نه تنها مطلوب، بلکه در جوامع صنعتی امروزی بسیار ضروری است.

هدف از تصفیه فاضلاب

همانطور که در مطالب فوق نیز اشاره شد، در صورت انباشته شدن فضولات شهری و صنعتی، این فاضلاب تصفیه نشده هم برای سلامت انسان‌ها و هم برای سلامت محیط زیست، می‌تواند بسیار خطرناک، بیماری‌زا و مشکل‌ساز باشد. بدینسان، تلاش برای حفظ پاکیزگی آب و تصفیه فضولات، یک اولویت مهم در حفظ و مراقبت از محیط زیست و سلامت انسان‌ها است. منظور از تصفیه فضولات، سرعت بخشیدن به نیروهای طبیعی تحت شرایط کنترل شده برای اهداف اولیه زیر است:

• حذف مواد معلق و شناور
• شکستن مواد آلی قابل تجزیه بیولوژیکی (مواد آلی فساد پذیر) به مواد معدنی کم ضرر
• نابودی پاتوژن و پارازیت ها
• حذف مواد سمی و عوامل بیماری زا و مواد ناسازگار با محیط زیست
• کاهش کدورت و رنگ (تا حد مجاز و استاندارد آن)

این مراحل برای اهداف مهم‌تری صورت می‌گیرند که عبارت‌اند از:

• تامین شرایط بهداشتی برای زندگی مردم
• پاک نگهداشتن محیط زیست
• بازیابی و استفاده مجدد از فاضلاب

حجم بیشتر کره زمین را آب‌ها تشکیل داده‌اند و اگر آب‌های آلوده به آن‌ها ورود پیدا کنند، تمام زمین را آلودگی و بیماری در بر می‌گیرد. تصفیه این نوع آب‌ها می‌تواند یک تضمین برای سالم ماندن و دفع بیماری برای انسان‌ها باشد. همچنین با توجه به رشد جمعیت و کمبود منابع آب، تصفیه فضولات و استفاده مجدد از فاضلاب، می‌تواند گامی موثر در جهت کاهش مصرف آب و حفظ منابع آب باشد.

انواع روش‌های تصفیه فاضلاب

با توجه به اینکه آلاینده‌های موجود در فاضلاب از ویژگی‌های مختلفی برخوردار هستند، می‌بایست روش‌های گوناگونی را برای تصفیه آن انتخاب کرد تا تمامی آن‌ها از جریان فاضلاب حذف شوند. روش‌های تصفیه‌ی فاضلاب را می‌توان به سه دسته کلی تقسیم کرد که شامل موارد زیر می‌باشند:

1. روش فیزیکی
2. روش شیمیایی
3. روش بیولوژیکی

به ندرت می‌توان انتظار داشت که یکی از روش‌های فوق، ویژگی‌های تصفیه خانه فاضلاب را به صورت کامل داشته باشد؛ به همین منظور، جهت تصفیه صحیح فاضلاب، همیشه تلفیقی از روش‌های گفته شده مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ادامه برای آشنایی با انواع روش‌های تصفیه‌ی فاضلاب، هرکدام از آن‌ها را به اختصار شرح خواهیم داد.

تصفیه فاضلاب با استفاده از روش فیزیکی

روش‌های تصفیه‌ای که در آن‌ها کاربرد نیروهای فیزیکی غالب است را عملیات واحد فیزیکی می‌نامند. فرآیند تصفیه فیزیکی می‌تواند حاصل از ته نشینی مواد جامد موجود در فاضلاب به واسطه نیروی ثقل و یا شناور شدن چربی و روغن موجود در فاضلاب، به واسطه چگالی کمتر از آب باشد؛ اما چیزی که در بین همه روش‌های فیزیکی مشترک بوده، این است که از هیچ واکنش شیمیایی و یا فرآیند بیولوژکی در این پکیج تصفیه استفاده نمی‌شود.

از روش های دیگر تصفیه فیزیکی فاضلاب می‌توان به آشغالگیری، دانه‌گیری، شناورسازی، فیلتراسیون و.. اشاره نمود که وجه مشترک تمامی آن‌ها در فرآیند تصفیه، استفاده از نیروی فیزیکی برای تصفیه خانه فاضلاب است. تصفیه فیزیکی فاضلاب به دلیل راحتی و عدم صرف انرژی و هزینه زیاد، معمولا در همه تصفیه خانه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تصفیه فاضلاب با استفاده از روش شیمیایی:

به هر روشی که در آن از مواد شیمیایی برای تصفیه خانه فاضلاب استفاده شود، تصفیه شیمیایی فاضلاب گویند. تصفیه شیمیایی فاضلاب، به دلیل استفاده از مواد شیمیایی و همچنین پیچیدگی طراحی و ساخت این سیستم‌ها از قیمت بالاتری نسبت به سایر روش‌ها برخوردار است. در روش‌های شیمیایی ابتدا انعقاد و لخته سازی انجام شده و سپس با تبادل یونی و تنظیم PH عملیات تصفیه تکمیل می‌شود. کلر، سولفات آلومینیوم، سولفات فریک و آهک موادی هستند که از آن‌ها در روش‌های شیمیایی تصفیه‌ی فاضلاب استفاده می‌شود.

در تصفیه‌ی فاضلاب‌های صنعتی، استفاده از روش‌های شیمیایی امری اجتناب‌ناپذیر است؛ زیرا در صورت استفاده از روش‌های فیزیکی و بیولوژیک برای تصفیه این نوع فاضلاب، به احداث تصفیه خانه‌هایی با ابعاد وسیع نیازمند خواهیم بود. علاوه بر این، روش‌های فیزیکی و بیولوژیک تصفیه، توان تصفیه‌ی فاضلاب‌های صنعتی را ندارند. بزرگترین عیب روش شیمیایی این است که در انتهای کار، لجن زیادی تولید می‌شود. لجن‌های شیمیایی تولید شده در انتهای تصفیه، ممکن است سمی باشند و از بین بردن آن‌ها هزینه بالایی در پی دارد.

تصفیه فاضلاب با استفاده از روش بیولوژیکی

به آن دسته از روش‌هایی که در آن‌ها از فرآیندهای بیولوژیکی برای تصفیه‌ی فاضلاب استفاده می‌شود، روش‌های بیولوژیکی گویند. در این روش‌ها میکروارگانیسم‌ها (به‌ ویژه باکتری‌ها) نقش اصلی را در فرآیند تصفیه برعهده دارند؛ زیرا آن‌ها با استفاده ازمکانیزم‌های درونی خود مواد آلی موجود در فاضلاب را جذب کرده و از آن برای تولید سلول جدید و کسب انرژی استفاده می‌کنند.

روش بیولوژیکی نسبت به دو روش دیگر تصفیه، بهتر و متداول‌تر بوده؛ زیرا از بهداشت بیشتری برخوردار است، هزینه‌ی کمتری را صرف می‌کند و طیف گسترده‌ای از آلاینده‌ها را مورد تصفیه قرار می‌دهد. امروزه در اکثر تصفیه خانه‌های موجود در جهان، از روش بیولوژیکی برای تصفیه استفاده می‌شود. این روش خود دارای سه دسته از فرآیندهای متفاوت به نام‌های فرآیندهای هوازی، فرآیندهای بی‌هوازی و فرآیندهای بیولوژیکی ترکیبی (هوازی، بی هوازی، آنوکسیک) است که در ادامه به توضیحاتی درباره هرکدام از آن‌ها خواهیم پرداخت.

تصفیه بیولوژیکی هوازی فاضلاب

در تصفیه بیولوژیکی به روش هوازی، فاضلاب توسط میکروارگانیسم‌های هوازی و اکسیژن، شروع به حذف مواد آلی و تصفیه‌ شدن می‌کند. تصفیه بیولوژیکی به روش هوازی، بسته به نوع محیط رشد و روش تصفیه انواع مختلفی را شامل می‌گردد.

• • فرآیند لجن فعال
  • لجن فعال با هوادهی گسترده (EASS)
  • لجن فعال با رشد ثابت (IFAS)
  • لجن فعال با بستر رشد متحرک (MMBR)
  • راکتور ناپیوسته متوالی (SBR)
  • تماس دهنده‌های بیولوژیکی دوار (RBC)
  • بیوراکتورهای غشایی (MBR)

تصفیه بیولوژیکی بی هوازی فاضلاب

در تصفیه بیولوژیکی غیر هوازی فاضلاب، پساب با تعداد زیادی از میکروارگانیسم‌ها مخلوط می‌شود که در آن هوا دخالتی ندارد. در روش بی هوازی، باکتری‌ها رشد کرده و مواد آلی موجود در پساب را به دی اکسید کربن و گاز متان تبدیل می‌کنند. از جمله روش‌های تصفیه بی هوازی فاضلاب می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• • سپتیک تانک
  • فرآیند لایه لجن بی هوازی با جریان رو به بالا (UASB)
  • فرآیند لایه ثابت با جریان رو به بالا (UAFB)

فرآیندهای بیولوژیکی ترکیبی

فرآیندهای بیولوژیکی ترکیبی (هوازی، بی هوازی و آنوکسیک) که به عنوان فرآیندهای پیشرفته فاضلاب در حذف فسفر و نیتروژن موثر می‌باشد. یکی از روش‌های این مدل فرآیند، روش MLE است که جهت حذف ازت، فسفر نیتروژن مورد استفاده قرار می‌گیرد. این روش در بسیاری از تصفیه خانه‌ها به کار گرفته می‌شد؛ با این حال سال‌ها بعد محققان با انجام آزمایشات فراوان دریافتند که اگر فاضلاب خروجی از حوض هوادهی به حوض آنوکسیک منتقل شود، راندمان حذف نیتروژن چند برابر می‌شود.

جمع بندی

تصفیه فاضلاب فرآیندی است که طی آن پساب های خانگی و صنعتی تصفیه و گند زدایی می‌شوند و قابلیت استفاده مجدد و حتی قابلیت شرب پیدا می‌کنند. با تصفیه‌ی فاضلاب تمامی باکتری‌ها، آلاینده‌ها، سموم، آلودگی‌ها و مواد شیمیایی از بین می‌رود و آب برای استفاده مجدد آماده می‌شود. هدف اصلی این فرآیند، کاهش آلاینده‌ها به سطوح قابل قبول است تا آب را برای تخلیه به محیط زیست بی خطر سازد. از تصفیه فاضلاب برای مقاصد زیادی از جمله کشاورزی، مرغداری، پرورش ماهی و.. استفاده می‌شود.

جمع بندی روش‌ها

تصفیه فاضلاب را عمدتاً به ۳ روش می‌توان انجام داد و گندزدایی نمود؛ این روش‌ها عبارتند از روش فیزیکی، روش شیمیایی و روش بیولوژیکی. در روش فیزیکی از فرآیند ته نشینی استفاده می‌شود. فاضلاب ابتدا آشغالگیری و سپس عملیات دانه گیری و فیلتراسیون صورت می‌گیرد. در روش‌های شیمیایی ابتدا انعقاد و لخته سازی انجام می‌شود و سپس با تبادل یونی و تنظیم PH عملیات تصفیه تکمیل خواهد شد. سولفات آلومینیوم، کلر، سولفات فریک و آهک موادی هستند که از آن‎ها در روش‌های شیمیایی تصفیه‌ی فاضلاب استفاده می‌شود.

در روش‌ بیولوژیکی، میکروارگانیسم‌ها خصوصاً باکتری‌ها، نقش اصلی را در فرآیند تصفیه برعهده دارند. این روش خود دارای انواع مختلفی به نام‌های هوازی، بی هوازی و ترکیبی است که در روش‌های هوازی و ترکیبی از اکسیژن و لجن فعال استفاده می‌شود و در روش بی هوازی، تنها از لجن استفاده شده و هوادهی در آن نقشی ندارد.