تصفيه شيميايي فاضلاب ( انعقاد شيميايي فاضلاب )

اساس كار در تصفيه شيميايي فاضلاب بر كاربرد مواد شيميايي در تصفيه فاضلاب است. در تصفيه خانه هاي فاضلاب مواد شيميايي مانند كلروفريك و انواع مختلف پليمرها را براي تاثير گذاشتن روي مواد خارجي نامحلول و كلوييدي و يا مواد محلول در فاضلاب به كار مي برند.

در روش هاي شيميايي فرآيند جداسازي يا تبديل مواد آلاينده با افزودن مواد شيميايي انجام مي شود. پيچيدگي در اين فرآيندها به مراتب بيش از روش هاي فيزيكي است. همين پيچيدگي سبب دشواري نسبي در بهره برداري از روش هاي شيميايي مي شود, از اين رو تا حد امكان سعي مي شود كه كمتر از روش هاي شيميايي در سيستم تصفيه استفاده شود.

بعلاوه هزينه ي خريد و نگهداري مواد شيميايي مورد نياز در برخي موارد, مانع بزرگي در كاربرد فرآيندهاي شيميايي است.

مهم ترين روش هاي شيميايي

•  تبادل يون
• تنظيم PH
• گندزدايي با كلر و تركيبات آن

تصفيه شيميايي فاضلاب ها در طي چند دهه ي اخير, مورد توجه قرار گرفت ولي به دليل هزينه ي زياد, استفاده ي چنداني از آن نشد, ولي با پيشرفت و تكامل بيشتر و تعيين شاخص هاي بالاتر در حوزه ي استاندار فاضلاب خروجي, در بيشتر موارد تصفيه شيميايي ضروري بنظر مي رسد.

بطور كلي, به استثناي ضدعفوني كردن, در تصفيه شيميايي فاضلاب ها از منغقدكننده هايي مانند آهك, آلومينيوم, نمك هاي فريك يا پلي الكتروليت هاي مصنوعي استفاده مي شود كه باعث ايجاد شرايطي مناسب براي چسبيدن ذرات, بزرگ تر شدن آن ها و به آساني ته نشين شدنشان مي شود.

در اين روش, تركيبات آهك, آلومينيوم و نمك هاي فريك به ميزان بسيار زيادي به كار مي رود. همچنين از گاز كلر براي تبديل نيتروژن آمونياكي به گاز نيتروژن استفاده مي شود كه غير محلول است و از آب خارج مي شود.

فرآيندهاي شيميايي

1. خنثي سازي

   خنثي سازي در برخي از قسمت هاي تصفيه خانه كاربرد دارد. از جمله قبل از تخليه ي آب تصفيه شده به محيط زيست, چرا كه حيات موجودات آبزي به شدت نسبت به هر گونه تغيير PH ( هر چند ناچيز ) محيط, چه بالاتر و چه پايين تر از عدد ۷ وابسته است. همچنين قبل از شروع تصفيه بيولوژيكي, ميزان PH محيط بين 6/5-8/5 تنظيم مي شود تا حيات بيولوژيكي محتويات فاضلاب را تضمين كند. در اين روش عمل خنثي سازي را با افزودن اسيد يا باز به جريان قليايي يا اسيدي فاضلاب مي توان انجام داد.

2. اكسيداسيون

   در برخي موارد براي تجزيه و يا تغيير فرم شيميايي مواد به كار برده مي شود. از مثال هاي بسيار معروف در اين مورد, اكسيداسيون سيانور ( با هدف تجزيه ي سيانور ) است كه كاربرد وسيعي در تصفيه فاضلاب هاي آبكاري دارد. اكسيداسيون سيانور در شرايط قليايي و با استفاده از مواد اكسيد كننده ي قوي مثل كلر و يا ازن انجام مي شود و در اين واكنش, سيانور تبديل به سيانات شده و در مرحله ي بعد سيانات نيز تجزيه و به طور كامل حذف مي شود. اين فرآيند به طور معمول در پساب هاي سيانوري كاربرد زيادي دارد.

3. احيا

   براي تبديل كروم شش ظرفيتي به كروم سه ظرفيتي به كار برده مي شود. در صنايع فلزي از اسيد كروميك و يا تركيبات ديگر كروم براي حفاظت از فلز در برابر خوردگي استفاده مي شود. براي جداسازي كروم شش ظرفيتي بايد ابتدا آن را تبديل به كروم سه ظرفيتي كرد. اين عمل با افزودن مواد احيا كننده ي قوي مانند اكسيد گوگرد و يا احيا كننده هايي مثل بي سولفيت سديم در شرايط اسيدي انجام مي گيرد.

4. تعويض يون

   فرآيند تبادل يوني يكي از شكل هاي پديده ي جذب سطحي است كه در آن فاضلاب در تماس با جاذب قرار مي گيرد. طي اين تماس برخي از اجزاي موجود در فاضلاب جذب جاذب شده و از پساب جدا مي شوند. فرآيند تبادل يوني, فرآيندي برگشت پذير است كه طي آن يون هاي خارجي موجود در آب جذب گروه هاي عاملي قرار گرفته و روي شبكه پليمري ( جاذب ) مي چرخند و بدين ترتيب هر گونه ناخلصي يوني آب برطرف مي شود. پس از اشباع شدن گروه هاي عاملي, سيستم تحت عمليات بازيابي و شست و شوي شيميايي قرار مي گيرد و مجددا از آن استفاده مي شود. از سيستم هاي تبادل يوني به دو منظور سختي گيري و همچنين توليد آب با خلوص بالاتر استفاده مي شود.

بلوئر هوادهي

در تصفيه خانه هاي فاضلاب، بلوئر هوادهي بايستي جريان هاي مختلف هوا را با فشار مشخصي براي شرايط مختلف محيطي تامين كند. معمولا هر بلوئر هوادهي تنها قادر به تامين بخشي از نيازهاي شرايط بهره برداري است. از آن جايي كه تامين دامنه ي گسترده اي از جريان هوا و فشار در تصفيه خانه ي فاضلاب ضروري است ، به منظور تنظيم و يا كاهش كار بلوئر، در زمينه ي طراحي سيستم بايستي به نكات مهمي توجه شود.

يكي از كاربردهاي بلوئر هوادهي دميدن هوا در ديفيوزرها است كه اكسيژن لازم براي تصفيه ميكروبيولوژيكي را تامين كند.

روش هاي انجام تنظيم و يا كاهش كار بلوئر هوادهي عبارتند از :

1. بيرون دميدن جريان و يا باز كردن جريان كنار گذر
2. كنترل دريچه ي ورودي
3. استفاده از ديفيوزرهايي با تخليه ي قابل تنظيم
4. نيروي محركه با سرعت متغير
5. بهره برداري موازي در چندين واحد

شرايط نصب بلوئر

محل نصب يونيت هوادهي لازم است تميز و عاري از گرد و خاك بوده، ترجيحا خشك و بدون رطوبت باشد. نصب يونيت در داخل يك اتاق حفاظت شده، بهتر از فضاي آزاد و يا فضاي مسقف مملو از گرد و غبار است. ضمنا محل نصب بايد به گونه اي باشد كه تعويض روغن بلوئر و فيلتر هوا و نيز كنترل هاي جاري يونيت به راحتي انجام پذير باشد. سعي شود در تابلوي برق از تايمرنيز استفاده شود تا ساعات كاركرد بلوئر مشخص باشد.

به منظور جلوگيري از انتقال صوت توصيه مي شود ديواره هاي اتاقك نصب بلوئر از دو رديف سفال تو خالي ساخته شوند، سطح پنجره ها به اندازه حداقل كافي باشد، پنجره ها دو جداره باشند و محل هاي ورود هوا و تهويه، عايق صوت طراحي شوند.

تهويه بلوئر خانه به شرح ذيل توصيه مي گردد:

1. براي درجه حرارت هاي زير 15 درجه سانتيگراد نياز به تهويه نمي باشد.
2. براي درجه حرارت هاي 15 تا 25 درجه سانتيگراد، تهويه با ظرفيت 20 درصد حجم هوادهي يونيت ها پيش بيني گردد.
3. براي درجه حرارت هاي 25 تا 35 درجه سانتيگراد، تهويه با ظرفيت 30 درصد حجم هوادهي يونيت ها پيش بيني گردد.

موارد كاربرد بلوئر هوادهي

• صنعت نساجي
• صنعت كاشي و سراميك
• صنعت چوب
• صنعت كاغذ و مقوا سازي
• تصفيه خانه
• صنعت نفت و گاز
• صنعت فولاد
• …

اين نوع از بلوئرها، هوادهي عمقي است و در مقايسه با سيستم هاي هوادهي سطحي داراي يك سري مزايا مي باشد. مثلا هوادهي عمقي مشكلات راهبري و نگهداري كمتري نسبت به هوادهي سطحي دارد. علاوه بر اين هواده هاي سطحي باعث پخش سلول هاي بيماري زا شده و راندمان انتقال اكسيژن در آن ها كمتر است. از نظر مصرف انرژي نيز هواده هاي سطحي بواسطه نياز به ژروانه و موتور چرخش پروانه حدودا 10 درصد بيش تر از هواده هاي عمقي انرژي مصرف مي كنند.

علت خورندگي آب

تعريف خاصي براي كيفيت خورندگي آب وجود ندارد زيرا فاكتورهايي چند در اين خاصيت نقش دارند كه هريك  بايد بصورت جداگانه بررسي گردند. با وجود اين در بين عوامل فراوان خورندگي سه صفت ويژه آب خام در خورندگي فلزات بوسيله آن مسئول مي باشند. اين صفات بشرح زير است:

1. PH پايين يا اسيدي بودن آب
2. CO2 آزاد بالا، يعني دي اكسيد كربن زياد
3. عدم وجود سختي و قليائيت موقت

آب هايي كه داراي خاصيت خورندگي مي باشند عبارتند از: آب هاي سبك مردابي، آب هاي چاههاي كم عمق داراي PH پايين با سختي موقت كم و سختي دائم زياد، آب هاي آهن دار، آب هاي گچ و آهك دار با محتوي CO2 بالا، آب هاي حاوي ماسه سبز و ذغال سنگ و آب هاي داراي كلر و يا كلر آزاد باقي مانده

براي آزمايش خاصيت خورندگي آب مي توان آنرا مدتي در تماس با پودر سنگ مرمر يا گچ قرار داد. آزمايشهاي اوليه و نهايي تعيين PH نشان مي دهند كه آيا آب كلسيم را در خود حل نموده و يا اينكه كلسيم ته نشين شده است اگر كلسيم در آب حل شده باشد، آب احتمالا بر روي آهن و فولاد و همچنين سيمان خورندگي دارد.

مساله مهمي كه همواره در مورد آزمايش هاي خورندگي آب بايد كنترل نمود بررسي قابليت حل شدن سرب در آن مي باشد، زيرا از آنجايي كه سرب عنصر سمي است و قابليت تجمع در بدن دارد مسائلي در رابطه با لوله كشي آب از جنس سرب پيش مي آيد.

شاخص بهداشتي بودن آب

از باكتري اشرشيا كليفرم يا كليفرم روده اي ( مدفوعي ) به عنوان شاخص بهداشتي بودن آب استفاده مي شود. اين شاخص معرفي آلودگي آب به فاضلاب هاي انساني است. بنابراين بهداشتي بودن آب را مدنظر دارد.

چون عليرغم استفاده مكرر از اين شاخص، بسياري از افراد، احساس علمي درستي از آن ندارند از اين رو در اين مورد توضيح بيشتري داده مي شود.

كليفرم روده اي به تعداد ميليوني در روده بزرگ انسان وجود دارد بنابراين بيماري زا نيست. دلايل استفاده از كليفرم روده اي بعنوان شاخص بهداشتي بودن آب عبارتند از :

۱- در برابر شرايط نامساعد محيط مقاومت بالايي دارند بطوري كه اگر بخاطر نامساعد بودن محيط، كليفرم روده اي از بين برود مي توان با اطمينان گفت كه هيچ ويروس و باكتري بيماري زايي نمي تواند در آن محيط وجود داشته باشد.

۲- تعداد اين باكتري بسيار زياد است بنابراين حتي در اثر رقيق شدن هاي مكرر هم مي توان اطمينان داشت كه اگر هر نوع باكتري در نمونه باشد حتما كليفرم روده اي هم هست.

۳- طرز تشخيص اين باكتري در مقايسه با باكتري هاي بيماري زا،بسيار ساده و ارزان است.

۴- چون اين باكتري بيماري زا نيست از اين رو وجود آن در نمونه آب خطري ايجاد نمي كند.

با توجه به مراتب فوق مي توان گفت كه آلودگي آب طبيعي به اين باكتري مي تواند هشداري به احتمال آلودگي آب به باكتري هاي بيماري زا و فاضلاب هاي انساني باشد و در نتيجه اقدامات لازم براي بهداشتي كردن آب مطرح مي شود.

واحد بيان غلظت اين شاخص MPN است. در شرايط استاندار در فاضلاب تصفيه شده، MPN در يك ليتر از نمونه بايد ۲۰۰-۳۰۰ باشد. در آب شرب MPN بايد صفر باشد.

راهبري و نگهداري كلرزن

كلر در حضور رطوبت به شدت واكنش دهنده و بسيار خورنده است. گاز كلر محرك دستگاه تنفسي بوده و به عنوان گاز سمي طبقه بندي شده است. اثرات مواجهه با گاز كلر شامل خفگي، سرفه، آبريزش چشم، تحريك ملايم پوستي و تحريك ريه ها مي شود. اين اثرات وقتي ظاهر مي شوند كه غلظت كلر به 5-10ppm برسد. غلظت كلري كه باعث ايجاد خطرات فوري براي زندگي و سلامتي مي شود 10ppm تعيين شده است.

هيپوكلريت سديم يك محرك دستگاه تنفسي بوده و باعث تخريب بافت هاي زنده مي شود. بايد از فراهم شدن شرايطي كه ممكن است باعث ايجاد خطرات شديد مي شوند مثل گرماي زيادي يا اختلاط با مواد ناسازگار جلوگيري شود. همچنين محلول هاي هيپوكلريت باعث رهاسازي يك جريان گاز مي شوند كه داراي بوي كلر به راحتي قابل تشخيص شده و به عنوان مونوكسيد كلر معرفي شده است.

در حضور رطوبت، بخارات حاصله از كلر باعث خوردگي فلزاتي مثل آهن و مس مي شوند. بنابراين نگهداري و ذخيره سازي محلول هاي هيپوكلريت سديم به ملاحظات طراحي خاصي نياز دارند زيرا باعث ايجاد خوردگي مي شوند.

جهت فراهم نمودن اقدامات ايمني مناسب، استفاده از عينك ايمني، دستكش و ديگر تجهيزات محافظتي توصيه مي شود. استفاده از تجهيزات ايمني فردي به همراه روش هاي كنترل مهندسي، روش هاي راهبري استاندار و تجهيزات تغذيه با شرايط نگهداري مناسب، باعث فراهم شدن ايمني كار با كلرزن مي شود.

عوامل كلرزدا مثل دي اكسيد گوگرد نيز يك گاز خورنده و محرك محسوب مي شود. همچنين در هنگام استفاده از بي سولفيت سديم نيز بايد احتياط شود زيرا بر اثر مواجهه با اسيدها يا حرارت مي تواند تجزيه شده و باعث تشكيل دي اكسيد گوگرد خورنده شود.

گازهاي كلر و دي اكسيد كلر را به عنوان گازهاي كلر و دي اكسيد كلر را به عنوان گازهاي سمي طبقه بندي كرده و بر جلوگيري از رهاسازي هاي اتفاقي آنها در حين توليد، حمل و نقل، ذخيره سازي و نگهداري تاكيد كرد. استفاده از هيپوكلريت سديم و عوامل مايع كلرزدا باعث كاهش خطرات حمل و نقل و مواجهه هم براي محيط پيرامون و هم بهره برداران تصفيه خانه ها مي شود. با اين حال، راهبران تصفيه خانه ها بايد آموزش هاي كافي در ارتباط با روش هاي توليد، دريافت و بارگيري، كنترل نشت هاي ناگهاني به محيط و ديگر مهارت هاي مورد نياز را دريافت نمايند.

ملزومات ذخيره سازي، فهرست كردن موجودي و قطعات يدكي

مقدار ذخيره سازي در محل بايد با توجه به قابليت اعتماد روش تامين انتخاب شود. براي تصفيه خانه هايي كه در نزديكي منبع تامين اصلي تركيبات شيميايي قرار دارند، ذخيره سازي براي مدت 7 روز نيز كفايت مي كند. براي مناطقي كه ممكن است باعث به تاخير افتادن تامين مواد مورد نياز شود، مقادير ذخيره سازي بيشتري بايد مورد ملاحظه قرار گيرد. براي هيپوكلريت سديم بايد از ذخيره سازي خيلي زياد خودداري شود زيرا محلول هاي خيلي قوي پايدار نيستند.

كيفيت آب در صنعت نساجي و رنگرزي

در اين بخش به بررسي كيفيت فاضلاب هاي توليدي در پردازش پنبه، پشم ، ابريشم مصنوعي، كنف و پارچه ابريشمي، مصنوعي ونيمه مصنوعي مي پردازيم. به منظور حذف ناخالصي هاي طبيعي، مواد خام مورد استفاده در فرآيند ساخت در معرض تغييرات فيزيكي، شيميايي و بيولوژيكي گوناگوني قرار مي گيرند. همچنين جهت دست يابي به محصول نهايي مطلوب، جداسازي بخش پاك شده و اصلاح ساختار فيزيكي و شيميايي آن لازم است. اين ناخالصي هاي طبيعي همراه با مواد شيميايي و ديگر عوامل تميزكننده مورد استفاده در فرآيند، وارد جريان فاضلاب شده و آلودگي ها را تشكيل مي دهند.

آساني يا مشكل بودن تصفيه فاضلاب عمدتا به ماهيت ناخالصي ها، غلظت آن ها، تجزيه پذيري و جواب گو بودن براي فرآيندهاي مختلف تصفيه بستگي دارد. علاوه بر عوامل ذكر شده قبل، روش هاي دفع فاضلاب هاي تصفيه شده با توجه به شرايط محلي و دستورالعمل هاي مراجع كنترل آلودگي تعيين مي شود. به طور كلي صنعت نساجي گزينه هاي مفيدي براي تصفبه مناسب فاضلاب، بازيابي مواد شيميايي با ارزش و محصولات فرعي از فاضلاب و بازيافت و استفاده مجدد آب مورد استفاده در فرآيند ساخت ارائه مي دهد.

همان طور كه گفته شد اين نوع از فاضلاب ها حاوي ناخالصي هاي طبيعي و شيميايي مورد استفاده در فرآيند توليد مي باشد. فرآيندهاي ريسندگي، بافندگي و اندازه بندي مقدار ناچيزي فاضلاب توليد مي كنند. آهارزني جريان فاضلابي توليد مي كند كه ماهيت آن به مواد شيميايي مورد استفاده در فرآيند بستگي دارد. تغارزني فاضلابي با دما، كل جامدات محلول، جامدات معلق، مقدار PH، رنگ و BOD بالا توليد مي كند و در كل ظاهر كف مانندي دارد. فاضلاب قسمت رنگ بري حاوي عامل سفيد كننده غيرواكنشي بوده و مي تواند به طور مناسبي با جريان هاي فاضلاب باقيمانده مخلوط شود. پشم شويي، پسابي با PH پايين توليد مي كند و مي تواند براي خنثي سازي جزئي ديگر جريان هاي فاضلاب با قليائيت بالا استفاده شود. آهارزني باعث تخليه فاضلاب با PH بالا و جامدات محلول و BOD پايين مي شود.

رنگرزي و چاپ دو عملياتي هستند كه از آن ها پساب با كيفيت خيلي متغير توليد مي شود.

مشخصات فاضلاب

مشخصه هاي شاخص عمومي تصفيه پساب هاي شهري عموما در سه بخش مشخصه هاي فيزيكي، شيميايي و بيولوژيكي خلاصه مي شود.

1:  مشخصه هاي فيزيكي

مهمترين مشخصه ي فيزيكي فاضلاب شامل كل مواد جامدي است كه در آن وجود دارد و در برگيرنده ي مواد شناور، مواد قابل ته نشيني، مواد كلوئيدي و ساير مواد است. از ديگر ويژگي هاي فيزيكي مهم مي توان به توزيع اندازه ي ذرات، كدورت، رنگ، عبور نور، دما، هدايت الكتريكي، دانسيته، جرم مخصوص و نهايتا وزن مخصوص اشاره كرد. گاهي بو را نيز در زمره ي عوامل فيزيكي قرار مي دهند.

• مواد جامد

در فاضلاب مواد جامد زيادي شامل مواد كلوئيدي و آشغال ها موجود است. معمولا در توصيف مشخصات فاضلاب از ديدگاه مواد جامد، مواد درشت را قبل از آناليز نمونه از آن جدا مي كنند.

• كدورت

كدورت كه يكي از معيارهاي بررسي خصوصيات انتقال نور توسط آب است، آزمايش ديگري است كه ضمن توجه به كلوئيدها و بقاياي مواد معلق براي تعيين كيفي پساب و آب هاي طبيعي مورد استفاده قرار مي گيرد.

• رنگ

معمولا رنگ فاضلاب تازه، خاكستري مايل به قهوه اي روشن است اگرچه با افزايش طول مسير عبوري فاضلاب و در نتيجه، زمان حركت آن در فاضلابروها و ايجاد شرايط بي هوازي تر، رنگ فاضلاب به ترتيب از خاكستري به خاكستري تيره و نهايتا سياه تغيير مي كند. فاضلاب سياه رنگ را اغلب عفوني يا سپتيك مي نامند. برخي فاضلاب هاي صنعتي نيز مي توانند رنگ خود را به فاضلاب هاي خانگي تحميل كنند. در اغلب مواقع رنگ هاي خاكستري، خاكستري تيره و سياه فاضلاب ناشي از تشكيل سولفيدهاي فلزي است كه بر اثر شكل گيري سولفيدها تحت شرايط بي هوازي و واكنش آن ها با فلزات درون فاضلاب به وجود مي آيند.

• دما

عموما به سبب افزوده شدن آب گرم ناشي از مصارف خانگي و فعاليت هاي صنعتي، دماي فاضلاب بيشتر از دماي محلي آب شهر است. از آن جايي كه گرماي ويژه ي آب بسيار بيشتر از هواست، در بيشتر طول سال دماي فاضلاب نيز بالاتر از دماي محيط بوده و فقط در طول گرم ترين روزهاي تابستان اين دما از دماي محيط كمتر مي شود.
دماي بهينه ي فعاليت باكتري ها بين 25-35 درجه ي سانتيگراد قرار دارد. هنگامي كه دما به 50 درجه افزايش يابد، تجزيه ي هوازي و نيتريفيكاسيون متوقف مي شود. اگر دما به حدود 15 درجه برسد، باكتري هاي توليد كننده ي متان كاملا غير فعال مي شوند و در دماي 5 درجه باكتري هاي نيترات ساز اتوتروفيك عملا از فعاليت باز مي ايستند. در دماي 2 درجه باكتري هاي شيميوهتروفيك كه روي مواد كربن دار عمل مي كنند، غير فعال مي شوند.

• بوها

معمولا بوي فاضلاب شهري ناشي از گازهاي حاصل از تجزيه ي مواد آلي يا مواد افزوده شده به فاضلاب است. فاضلاب تازه، بويي متفاوت و تا حدي ناخوشايند دارد ولي بوي آن كمتر از فاضلابي است كه به صورت بي هوازي تجزيه شده و آزاردهنده است. بارزترين بوي فاضلاب مانده يا عفوني، بوي سولفيد هيدروژن است كه در اثر تبديل سولفات به سولفيت توسط ميكروارگانيسم هاي بي هوازي به مشام مي رسد. فاضلاب هاي صنعتي معمولا ممكن است داراي تركيبات بودار باشد و يا تركيبات بوداري را توليد كند كه طي فرآيند تصفيه، توليد مي شوند.

2:   مشخصه هاي شيميايي

مشخصه هاي شيميايي فاضلاب شامل عناصر و تركيبات موجود در آن است كه از جمله ي اين عناصر مي توان به ميزان نيتروژن، فسفر و گازهاي داخل فاضلاب اشاره كرد. PH از ديگر عواملي است كه در زمره ي مشخصه هاي شيميايي قرار مي گيرد.

• نيتروژن

عناصر نيتروژن و فسفر براي رشد ميكروارگانيسم ها، گياهان و جانوران ضروري اند و آن ها را به نام مواد مغذي، نوترينت يا محرك هاي بيولوژيكي مي شناسيم. مقدار بسيار كمي از عناصر نظير آهن نيز براي رشد بيولوژيكي لازم است، اما نيتروژن و فسفر از درجه ي اهميت بالاتري برخوردارند. چون نيتروژن واحد اصلي ساختمان سنتز پروتئين است، داده هاي مربوط به نيتروژن براي ارزيابي ميزان تصفيه پذيري فاضلاب با فرآيندهاي بيولوژيكي ارزش بسيار زيادي دارد. در صورت ناكافي بودن نيتروژن آن را بايد به فاضلاب افزود تا فاضلاب تصفيه پذير شود.

• فسفر

فسفر نيز براي رشد جلبك ها و ديگر ارگانيسم هاي بيولوژيكي ضروري است. امروزه به خاطر رشد بيش از حد جلبك ها كه به آن شكوفايي جلبكب گفته مي شود، توجه زيادي به كنترل مقدار تركيبات فسفري كه از راه تخليه ي فاضلاب هاي صنعتي و فاضلاب هاي خانگي و روان آب هاي طبيعي به آب هاي سطحي وارد مي شود، معطوف شده است.

• اجزاي فلزي

مقادير ناچيز و بسيار كم فلزاتي نظير كادميوم، كروم، مس، آهن، سرب، منگنز، جيوه، نيكل و روي مهم ترين اجزاي آب ها به شمار مي آيند. بخش عمده ي اين فلزات ، تحت عنوان آلاينده هاي رديف اول طبقه بندي مي شود. با وجود اين، بيشتر اين فلزات براي رشد ميكروارگانيسم ها و رشد بيولوژيكي لازم هستند و به عنوان نمونه، نبودن مقادير حتي ناچيز آن ها مي تواند رشد جلبك ها را محدود كند، ولي مقدار زياد آن ها نيز به لحاظ سمي بودنشان ، در چرخه ي طبيعي رشد جلبك ها اختلال ايجاد مي كند.

• تركيبات آلي فرار

تركيبات آلي فرار را مي توان اين گونه تعريف كرد: تركيبات آلي كه نقطه ي جوشي برابر يا كمتر از 100 درجه ي سانتي گراد و يا فشار بخاري بيش از يك ميلي متر جيوه در 25 سانتي گراد دارند.

• گازها

گازهايي كه در فاضلاب تصفيه نشده يا همان فاضلاب خام پيدا مي شوند، عبارتند از نيتروژن، اكسيژن، دي اكسيد كربن، هيدروژن سولفيد، آمونياك و بالاخره متان، نيتروژن، اكسيژن و دي اكسيد كربن گازهايي هستند كه در اتمسفر هم وجود دارند و در تمامي آب هايي كه در معرض جريان هوا قرار دارند و در سيستم هاي بسته قرار نگرفته اند، محلول هستند. هيدروژن سولفيد، آمونياك و متان ناشي از تجزيه ي مواد آلي موجود در فاضلاب هستند و رابطه ي تنگاتنگي با بهداشت و سلامت كاركنان دارند.

• PH

غلظت يون هيدروژن ، پارامتر كيفي مهمي در مورد آب هاي طبيعي و فاضلاب به شمار مي رود كه با شاخص PH نشان داده مي شود.

3:    مشخصه هاي بيولوژيكي

مشخصه هاي بيولوژيكي شامل كل باكتري ها، كل كلي فرم ها، تخم انگل ها و عوامل بيماري زا است كه به علت فراواني گونه ي آن ها از ذكر انواع آن ها خودداري مي شود.

روش هاي تصفيه فاضلاب

تصفيه فاضلاب به روش هوادهي گسترده EAAS

به طور كلي در فرآيند تصفيه فاضلاب به روش لجن فعال، هوادهي گسترده ي جريان از نوع اختلاط كامل و يا نهرگونه است و مدت زمان ماند هيدروليكي نيز حدود 18 تا 36 ساعت است. حجم لجن توليدي در اين فرآيند تصفيه فاضلاب در مقايسه با ساير فرآيندهاي تصفيه فاضلاب، كمتر است. در واقع تفاوت اين روش با روش لجن فعال متعارف، حذف مخزن ته نشيني اوليه و افزايش حجم مخزن هوادهي است. اساس كار اين فرآيند، هضم هوازي بار آلي موجود در فاضلاب توسط ميكروارگانيزم ها است.
علاوه بر اين، لجن بدست آمده از اين روش تصفيه، پايدار بوده و به خوبي آبگيري و خشك مي شود. همچنين زمان ماند هيدروليكي بالا، تحمل اين سيستم را نسبت به ايجاد شوك هاي ناشي از افزايش بار آلي، بيشتر مي كند و عمل يكنواخت سازي نيز انجام مي شود. در اين فرآيند شرايط سن لجن حدود 20-30 روز توصيه شده است. مزيت اصلي اين سيستم آن است كه عمدتا به صورت پيش ساخته در مناطقي كه دبي فاضلاب كم است مورد استفاده قرار مي گيرد. البته اين روش محدوديتي براي حجم فاضلاب تصفيه شده ندارد و با افزايش ابغاد، مي توان سيستم را مطابق حجم مورد نظر طراحي كرد.
اگر بخواهيم تيتروار مزاياي اين روش را بيان كنيم:

1.  لجن دفعي اين روش بسيار كمتر از لجن دفعي روش لجن فعال متعارف است.
2.  لجن دفعي كاملا تثبيت شده خواهد بود و نياز به هضم ندارد.
3.  اين سيستم نسبت به تغييرات كيفيت فاضلاب و همچنين حجم فاضلاب ورودي روزانه مقاوم است.
4.  توصيه مي شود كه براي تصفيه فاضلاب هاي بهداشتي از اين روش استفاده شود.
5.  چنانچه فاضلاب حاوي مواد سمي و شيميايي با مقادير بالا نباشد، اين روش به طور موثري قابليت استفاده براي تصفيه فاضلاب را داراست.
6.  استفاده از اين روش براي ظرفيت هاي 5-300 مترمكعب در روز به صورت پكيج فلزي و براي ظرفيت هاي بالاتر به صورت بتني پيشنهاد مي شود.
7. همانند روش لجن فعال متعارف به تجهيزات ساده ي هوادهي نياز دارد.

لجن فعال داراي بستر متحرك (MBBR)

فرآيند MBBR از جمله ي فرآيندهاي نوين تصفيه فاضلاب است. اين فرآيند از جمله ي اصلاحات فرآيند لجن فعال است و شباهت بسيار زيادي به فرآيند هوادهي گسترده دارد.MBBR نيز مانند فرآيند هوادهي گسترده داراي واحدهاي آشغالگيري، هوادهي، ته نشيني، كلرزني و ذخيره ي لجن است. تنها تفاوت اين فرآيند با هوادهي گسترده، استفاده از بستر رشد بيولوژيكي ( پكينگ مديا ) در مخزن هوادهي است. پكينگ مديا باعث افزايش سطح در مخزن هوادهي مي شود كه اين امر موجب كاهش ابعاد مخزن هوادهي مي شود. از اين فرآيند مي توان براي تصفيه ي طيف گسترده اي از فاضلاب هاي صنعتي و فاضلاب هاي بهداشتي استفاده كرد.
رشد ميكرو ارگانيسم ها روي سطح بستر، بايوفيلم ناميده مي شود، ميكروارگانيسم ها در يك فرآيند بايوفيلم در برابر اختلالات در مقايسه ي با فرآيندهاي ديگر تصفيه بيولوژيكي مقاوم تر هستند. تكنولوژي هاي تصفيه فاضلاب بايوفيلم در مقايسه با تكنولوژي هاي متداولي نظير لجن فعال پرقدرت تر هستند. خصوصيت ويژه ي اين سيستم اين است كه بايوفيلم تثبيت شده روي عناصر پلاستيكي رشد مي كند و مي تواند به سهولت در راكتور بيولوژيكي حركت كند. عناصر پلاستيكي قطري حدود 1 تا 2 سانتي متر دارند و چگالي آن ها بسيار شبيه آب است. تنها 50 تا 70 درصد مخزن با اين عناصر پر مي شود. در مقايسه با ساير سيستم هاي بايوفيلم تثبيت شده، اين سيستم هيچ مشكلي ناشي از گرفتگي نشان نمي دهد و افت فشار پاييني دارد.
در مقايسه با سيستم هاي لجن فعال، MBBR مي تواند با راكتورهاي بيشتري در يك سري حتي در نسبت هاي بالاتر F/M و بايوفيلم بيشتر در هر يك از مراحل تصفيه، به خوبي بهره برداري شود. علاوه بر اين ، به هيچ برگشت لجني نياز نيست و مديريت سيستم ساده تر است. معمولا در سيستم هاي MBBR مساحت سطحي فوق العاده زياد باعث كارايي بالاتر اين سيستم مي شود.

لجن فعال داراي بستر ثابت (IFAS)

اين روش تركيبي از دو فرآيند لجن فعال و فرآيند MBBR است. به همين دليل هم زمان داراي مزاياي روش هاي بستر ثابت و لجن فعال است. سيستم راكتور بيولوژيكي تصفيه فاضلاب با رشد چسبيده با به كارگيري آخرين دستاوردهاي بيوتكنولوژي ساخته مي شود. اين سيستم داراي قابليت كاربري براي تصفيه و سموم زدايي تمامي فاضلاب ها و پساب هاي خانگي و صنعتي است. سيستم IFAS مزاياي بيشتري نسبت به فرآيندهاي متداول لجن فعال دارا هستند.
اين سيستم ها علاوه بر مقاومت بالا در برابر شوك هاي بارگذاري آلي و هيدروليكي انعطاف پذيري و قدرت تصفيه ي بيشتري را دارا هستند. مزاياي ذكر شده با تعبيه بسترهاي مناسب در درون حوضچه ي هوادهي لجن فعال حاصل مي شود. با قرار گرفتن بستر در داخل حوضچه ي هوادهي لجن فعال، زيست توده ي بيشتري تشكيل مي شود، بدون آنكه سبب افزايش بار گذاري جامدات به حوضچه ي ته نشيني شود. در اين حالت بدون نياز به افزايش بخش سازه اي و تنها با افزايش سطح و تغيير ميزان هوادهي، ميزان بارگذاري آلي و هيدروليكي به واحدهاي لجن فعال افزايش مي يابد. در واقع در اين سيستم ها زيست توده ي متصل به بستر موجب افزايش راندمان و عملكرد تصفيه فاضلاب مي شود. از طرفي با افزايش زيست توده، مقاومت فرآيند در برابر شوك هاي بارگذاري آلي و هيدروليكي افزايش پيدا مي كند.
از مزاياي اين روش مي توان به موارد زير اشاره كرد:

1. ميانگين ميزان كاهش BOD و COD بالاي 90 درصد است.
2.  عدم نياز به لجن برگشتي در مقايسه با سيستم هاي متعارف
3. زمان ماند كمتر
4. سيستم تصفيه فاضلاب به روش IFAS نسبت به سيستم هاي قديمي و متعارف نياز به فضاي بسيار كمي دارد.

راكتور بافل دار بي هوازي (UABR)

راكتور UABR نوعي راكتور با بافل هاي بسيار زياد است كه در آن جريان فاضلاب حاوي آلاينده هاي آلي بين ورودي و خروجي سيستم وادار به عبور از پايين، بالا و يا از ميان بافل ها مي شود. باكتري هاي درون راكتور به دليل خصوصيات جريان و توليد گاز، به آرامي ته نشين مي شوند و با سرعت كم به سمت پايين راكتور حركت مي كنند. براي بهبود عملكرد راكتور، چندين بافل در راه جريان تعبيه شده است.راكتور از مجموعه اي از اتاقك ها ساخته شده است و فاضلاب به صورت جرياني از بالا دست در آن ها جريان پيدا مي كند. فاضلاب ورودي با لجن تركيب مي شود و در نتيجه باكتري هايي كه آلاينده ها را تجزيه مي كنند، وارد جريان فاضلاب مي شوند. تجزيه با روندي افزايشي در اتاقك هاي راكتور رخ مي دهد. ميزان كاهش BOD، 90 درصد و كاهش پاتوژن ها 40 تا 75 درصد است. راكتور بافل دار در مقابل شوك بار و تغيير در ورودي هاي جريان مقاوم و بهره برداري و نگهداري از آن ساده است و از آن جا كه سازه در زمين دفن مي شود، به فضاي اضافه اي نياز ندارد.
به دليل قسمت بندي سيستم، راكتور داراي پتانسيل اصلاح شدن است، به اين ترتيب كه مي توان با افزودن يك مرحله ي هوازي در بخش يكي مانده به آخر، قسمتي از COD مقاوم نسبت به تجزيه و همين طور سولفيد اضافه از مرحله ي بي هوازي را اكسيد كرد و باعث بروز نيتريفيكاسيون شد. به خصوص زماني كه از سلول هاي ساكن استفاده شده باشد.
به دليل زمان ماند طولاني سلولي در راكتور، بازده ي كلي سلولي به صورت 0/03 گرم سلول در هر گرم تركيبات فاضلاب است و بنابراين مقدار كمي لجن براي دفع، توليد مي شود. به دليل حركت رو به پايين بسيار كند سلول ها در راكتور، امكان استفاده از سلول هاي منتخب تغيير شكل يافته يا اصلاح ژنتيكي شده كه قادرند تا ماه ها درون راكتور باقي بمانند، وجود دارد. يكي از معايب روش هاي بي هوازي توليد گاز است .
مزاياي اين روش :

1. طراحي آسان
2.  عدم وجود بخش هاي متحرك
3. عدم نياز به اختلاط مكانيكي
4. ساختمان ارزان، هزينه هاي سرمايه گذاري و نگهداري پايين
5.  حجم پايين مخزن
6. عدم نياز به سستم هاي جداسازي گاز و لجن
7. امكان بهره برداري متناوب
8. پايداري بالا نسبت به شوك هاي آلي، هيدروليكي و سمي ورودي
9.  بهره برداري طولاني بدون نياز به دفع لجن

راكتور جريان بالا رو بي هوازي با بستر لجن (UASB)

روش UASB يكي از مهم ترين روش هاي بي هوازي بيولوژيكي در تصفيه ي انواع فاضلاب ها به خصوص فاضلاب هاي صنعتي است. UASB به معناي ( جريان رو به بالا با لايه ي ضخيم لجن ) است.اين روش شامل يك راكتور بي هوازي است كه فاضلاب از قسمت پايين آن وارد شده و در حين حركت رو به بالاي خود با لجن ( توده ي ميكروارگانيزم ها) تماس پيدا مي كند. اين تماس سبب جذب مواد آلي فاضلاب توسط ميكروارگانيزم ها و تجزيه ي آن ها طي فرآيندهاي بيولوژيكي مي شود. راكتور UASB مشابه ديگر راكتورهاي بي هوازي، نسبت به تغييرات دما و PH حساس است. بهترين دماي كاركرد راكتور UASB محدوده ي دمايي 30-40 درجه ي سانتيگراد و PH بهينه ي آن حدود 7 خواهد بود.
اما كليدي ترين پارامتر كنترل اين راكتور سرعت جريان رو به بالاي فاضلاب است. انجام واكنش هاي بيولوژيكي در محيط بي هوازي راكتور باعث توليد گازهايي مي شود كه به آن ها بيوگاز مي گويند كه بيشترين بخش آن را گاز متان تشكيل مي دهد. براي جمع آوري اين گازها يك سيستم جمع آوري گاز در راكتور تعبيه مي شود.
ويژگي اصلي سيستم UASB كه به آن، اين امكان را مي دهد تا در مقايسه با ساير فرآيندهاي بي هوازي از فاضلاب با بار COD بسيار بالاتري استفاده كند، توليد لجن به صورت گرانوله است. توليد لجن به صورت دانه دانه در سيستم هاي UASB به چند ماه زمان احتياج دارد كه اين زمان را با برخي افزودني ها به آن، مي توان كاهش داد.
مزاياي راكتورهاي UASB

1.  عدم نياز به هوادهي : هوادهي يكي از پرهزينه ترين و دشوارترين عمليات تصفيه ي فاضلاب به روش هوازي است.
2. توليد بسيار كم لجن: از آن جايي كه دفع لجن اساسا عملياتي پرهزينه و دشوار است، توليد بسيار اندك لجن يعني حدود يك دهم مقدار لجن مازاد توليد شده در فرآيند لجن فعال متعارف، از مزاياي راكتور UASB به شمار مي آيد.
3.  توليد لجن غليظ و تثبيت شده : به علت آن كه زمان ماند لجن در راكتور UASB بسيار طولاني است، لجن مازاد خروجي از سيستم غليظ و تثبيت شده است و در صورت ضدعفوني كردن آن، مي توان لجن مازاد را مستقيما در كشاورزي استفاده كرد.
4.  مصرف بسيار كم انرژي و توليد بيوگاز: به دليل نياز نداشتن به هوادهي، مصرف انرژي در راكتور UASB بسيار كم است.
5.  مقاومت نسبي به بي غذايي : چنانچه ورود مواد غذايي به راكتور UASB قطع شود، ميكروارگانيسم هاي بي هوازي تا مدت بسيار طولاني زنده مي ماندد و بلافاصله پس از ورود مواد غذايي، فعاليت خود را شروع مي كنند.
   بنابراين استفاده از فرآيندهاي بي هوازي براي فاضلاب هايي كه جريان دائم دارند ( مثل فاضلاب كارخانه هاي چغندر قند، كنسرو و كمپوت سازي ) بسيار مناسب است.

معايب راكتورهاي UASB

1. بازده نسبتا كم : زدايش BOD به ندرت از 80 درصد تجاوز مي كند.
2.  توليد بو: در راكتور UASB مانند ساير فرآيندهاي بي هوازي احتمال توليد بو وجود دارد. اما چون اين سيستم سرپوشيده است و گازها به طور كنترل شده تخليه مي شود، مسئله ي كنترل بو به راحتي قابل حل خواهد بود.
3. راه اندازي نسبتا طولاني: اين زمان حداقل 3 تا 4 ماه است كه مي توان اين زمان رو كاهش داد.

هر يك از روش هاي تصفيه فاضلاب هوازي، معايب و مزايايي دارند كه با توجه به شرايط اقليمي، آب و هوايي و محدوديت هاي عمراني بايد روش نهايي و بهينه از بين آن ها انتخاب شود.

 روش هاي كنترل تري هالومتان ها

روش هاي كنترل تري هالومتان ها بسيار حائز اهميت است. به منظور كنترل مقدار تري هالومتان ها به ترتيب مراحل زير را بايد مدنظر قرار داد.

مرحله اول

بايد ساير منابع آب آشاميدني محلي نظير آب زيرزميني مورد مطالعه قرار گيرند. چنانچه منبع مناسب پيدا نشد يا اقتصادي نبود مرحله دوم بايد مورد بررسي قرار گيرد.

مرحله دوم

اين مرحله شامل چندين گزينه مي باشد كه همان بهبود و اطلاح تكنيك تصفيه متداول مي باشد.

• بهبود لخته سازي و ته نشيني براي حذف بيشتر پيش سازها ( انعقاد پيشرفته )
• تغيير نقاط كلرزني براي كاهش زمان تماس
• جايگزيني پرمنگنات پتاسيم به جاي كلر در عمل پيش گندزدايي و استفاده از مقادير كم دي اكسيد كلر بعنوان اكسيدكننده
• استفاده از كلر آمين ها بعنوان يك گندزدا. بصورت اضافه كردن آمونياك به مقدار 10 تا 20 دقيقه بعد از به كار بردن كلر و حذف تري هالومتان ها
• افزودن كربن فعال پودري براي حذف تري هالومتان ها و پيش سازهاي آنها

اگر هر يك از دو مرحله فوق قادر به رفع مشكل تري هالومتان ها نباشد، بايد از آزمايش پايلوت براي تعيين بهترين گزينه استفاده كنيم و هزينه هاي مورد نظر را بدست آوريم. در صورتيكه هر يك از گزينه هاي مرحله دوم قابل كاربرد نباشد، بايد از روش هاي موثر و گران قيمت بعدي ( مرحله سوم ) استفاده كنيم.

مرحله سوم

گزينه هاي اين مرحله عبارتند از:

• استفاده از پيش ازن زني براي اكسيداسيون و حذف پيش سازهاي آلي
• زدايش تري هالومتان ها از طريق يك برج هوادهي
• تهيه بستر جذب سطحي كربن فعال گرانولي براي حذف تري هالومتان ها
• كاربرد فرآيند غشايي يا نانوفيلتراسيون يا اسمزمعكوس براي حذف تري هالومتان ها
• تغيير منبع و انتخاب منبع آب حاوي حداقل مقدار مواد پيش ساز

 تصفيه مقدماتي آب قبل از ورود به تعويض يوني

بعضي از مواد موجود در آب مي توانند مضر و آلاينده واحدهاي تعويض يوني باشند. از اين رو براي سلامتي كار واحدهاي تعويض يوني بهتر است كه اين مواد مضر حذف يا به صورت بي ضرر درآيند. پس تصفيه مقدماتي آب قبل از ورود به تعويض يوني بسيار حايز اهميت است. مهمترين اين آلاينده ها عبارتند از:

كلر آزاد

همانطور كه مي دانيد براي جلوگيري از رشد باكتري ها به آب كلر مي زنند كه معمولا غلظت كلر آزاد در آب حدود 0/2mg/L است. اگر غلظت كلر تا اين حد كم باشد تاثير سو آن بر واحدهاي تعويض يوني قابل چشم پوشي است ولي اگر غلظت كلر بيشتر از 0/5mg/L شود در آن صورت ممكن است شبكه رزين را مورد حمله قرار دهد و باعث فرسايش فيزيكي رزين ها گردد.

در واحدهاي بزرگ تعويض يوني كه مقدار حجم رزين زياد است اين فرسايش فيزيكيُ از نظر اقتصادي ضرر قابل توجهي را باعث مي شود. براي از بين بردن مشكل كلر آزاد مي توان آب را قبل از ورود به واحد تعويض يوني از فيلترهاي حاوي ذرات ذغال فعال عبور داد و يا بي سولفيت سديم به آب اضافه كرد تا كلر آزاد تبديل به يون كلرايد شود.

مواد معلق و رنگ

مواد ريز مي توانند باعث مسدود شدن حفره هاي سطح رزين ها شوند كه در عمل منجر به كاهش راندمان تعويض يوني مي شود. براي حذف اين آلاينده ها بهتر است آب قبل از ورود به واحد تعويض يوني از فيلتر شني يا ذغال فعال عبور داده شود.

آلودگي آهن

تقريبا مقدار زيادي آهن همراه با مواد آلي جذب شده روي رزين هاي آنيوني ديده مي شود. از اين رو تركيبي از تميز كردن آهن و مواد آلي مي تواند به بهتر شدن راندمان رزين كمك كند. براي تميز كردن رزين مي توان از كلريدريك اسيد ۱۰٪ و يا محلول سديم تيونيت استفاده كرد كه باعث كاهش يون آهن موجود و تبديل به فرم يون آهن دو ظرفيتي كه محلول تر است مي گردد. اگر شستشو با آب نمك قليايي دنبال شود نتايج بهتري بدست مي آيد.

آلاينده هاي آلي

شستشوي منظم ( هفتگي يا ماهانه ) با محلول آب نمك قليايي باعث حذف آلاينده هاي آلي خواهد شد. رزين را طبق روش هاي معمول احيا مي كنند و سپس محلول ۱۰٪ نمك طعام حاوي سود سوزآور ۲٪ ( محلول آب نمك قليايي ) را تا دماي 40C گرم كرده و بستر رزين را از محلول فوق پر مي كنند. پس از گذشت ۵-۱۰ ساعت محلول آب نمك قليايي را خارج مي سازند.

املاح زياد آب

اگر TDS آب خيلي بيش از 400ppm باشد استفاده از روش هاي ديگر ( به ويژه اسمزمعكوس ) براي كاهش TDS آب ورودي به رزين ها توصيه مي شود.

با تصفيه مقدماتي آب قبل از ورود به تعويض يوني مي توان طول عمر واحد تعويض يوني را افزايش داد.