مراحل تصفیه فاضلاب

آب یک منبع طبیعی گرانبها است که زندگی همه موجودات به آن وابسته است. محافظت از آن، به معنای حفاظت از حیات خودمان است. یکی از روش های مهم برای حفظ این منبع حیاتی، تصفیه فاضلاب ها است. در واقع این یک امر ضروری است که آب فاضلاب پیش از ورود به چرخه آب، تمیز و پاک شده باشد و فاقد هرگونه آلودگی باشد. برای تصفیه آب و دستیابی به بهترین کیفیت طبیعی آن، از فرایندهای مختلفی استفاده می شود و مراحل تصفیه فاضلاب متفاوت است. 

اما به طور کلی، تصفیه فاضلاب را می توان به دو مرحله اساسی تقسیم کرد. در مرحله اول مواد آلوده کننده از آب جدا می شود. این فرآیند شامل تمیز کردن، حذف آهن، حذف منگنز، استرلیزه کردن و نمک زدایی یا نرم شدن آب می باشد. در مرحله دوم، مواد به طور خاص برای بهبود کیفیت و تغییر پارامترها مانند میزان pH و یا رسانایی، تحت درمان قرار می گیرند. در ادامه به طور کامل مراحل تصفیه فاضلاب را مورد بررسی قرار خواهیم داد.

مراحل تصفیه فاضلاب در چهار مرحله اصلی خلاصه می شود:

  • فرآیند فیزیکی: این مرحله برای آماده سازی مکانیکی مانند هوادهی، رسوبگذاری یا تاثیر گرمایی استفاده می شود. همچنین در این مرحله فرآیندهای استفاده از صفحات، فیلتراسیون و غربالگری نیز بکار برده می شود.
  • فرآیند بیولوژیکی که شامل تصفیه فاضلاب بی هوازی، اکسیداسیون بیوشیمیایی یا هضم لجن است.
  • فرآیند شیمیایی مانند خنثی سازی، ضدعفونی کردن، لخته شدن و رسوب کردن
  • فرآیندهای غشایی: مانند فیلتراسیون، اسمز و نانوفیلتراسیون

بیشترین حجم فاضلابی که نیاز به تصفیه دارد، فاضلاب خانگی است. در مرحله بعدی این فاضلاب های صنعتی هستند که باید پیش از ورود به چرخه آب در رودخانه ها و دریاها، تصفیه شوند. به طور کلی مراحل تصفیه آب در چهار مرحله اصلی تقسیم بندی می شود که پیش از این ذکر شد و اکنون به توضیحات کامل هر مرحله خواهیم پرداخت.

مراحل تصفیه فاضلاب

مرحله اول: تصفیه مکانیکی فاضلاب

آشغال گیری

در این مرحله، آب فاضلاب به صورت مکانیکی تصفیه شده و در نتیجه آن حدود 30 تا 40 درصد مواد جامد موجود در آب، جدا می شود. برای این امر، فاضلاب به صفحات غربالگری هدایت می شود، جاییکه یک صفحه یا یک الک آلودگی ها ی درشت مانند برگ، کاغذ یا منسوجات و مواد مشابه را جدا می کند. صفحات مختلف، از صفحات درشت با عرض چند سانتی متر تا صفحات ظریف با عرض چند میلی متر، که از طریق آن آب با سرعت های مختلف جریان می یابد، مواد درشت را مرحله به مرحله فیلتر می کند.

سپس آب از به درون آنچه که جمع کننده شن و ماسه نامیده می شود می رود. در فناوری تصفیه فاضلاب، از یک مخزن رسوب برای حذف ذرات درشت مانند سنگها، تکه های شیشه ای یا شن و ماسه و همچنین مواد آلی درشتی که توسط صفحات جدا نشده استفاده می شود.

کانال شن گیری  و چربی (هوادهی)

هوادهی جمع کننده شن و ماسه چربی ها و روغن های اضافه را از فاضلاب حذف می کند. در نتیجه هوادهی، یک حرکت غلطکی در آب ایجاد می شود، که مواد سبک تر مانند روغن و چربی را به سطح منتقل می کند. در نهایت این مواد به راحتی از آب جدا می شوند.

یک جمع کننده شن و ماسه گرد با نیروی گریز از مرکز مواد را از فاضلاب جدا کرده و آنها را می مکد. پس از تمیز کردن آب در این بخش، بقایای جمع کننده شن شسته شده و فاقد هرگونه ماده آلی می شود.

مخزن تصفیه فاضلاب اولیه مرحله بعدی تصفیه فاضلاب است. سرعت فاضلاب تقریبا 1.5 سانتی متر بر ثانیه است که به طور قابل توجهی آهسته تر از سرعت جمع کننده شن و ماسه است. کاهش سرعت جریان با عریض تر کردن حوضه به دست می آید. کم بودن سرعت جریان به منظور ته نشینی ذرات و خاک ریز در کف آب، ضروری است. این مواد ته نشین شده را لجن می نامند که معمولا از مواد آلی تشکیل شده است. لجن اولیه توسط لیسه از پایین به داخل یک قیف لجن تازه رانده می شود. مواد شناور به یک کانال لجن شناور منتقل می شوند. یک پمپ لجن تازه را به جایی که به برج هضم معروف است منتقل می کند.

حوضچه ته نشینی اولیه

در برج هضم، گاز متان در چهار فاز (هیدرولیز، اسیدی شدن، ژن استون و فاز متانوژن) تولید می شود. در نیروگاه گرمایش بلوکی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود و می تواند برای تأمین انرژی نیروگاه مورد استفاده قرار گیرد. مراحل هضم در برج هضم تقریباً پس از چهار هفته به پایان می رسد. آنچه باقی می ماند لجن بدون بو است که اغلب در کشاورزی پس از آبگیری توسط سانتریفیوژ یا فیلتر استفاده می شود. مرحله تمیزکاری مکانیکی در اینجا به پایان می رسد. به طور متوسط در این مرحله 30 تا 40 درصد آلودگی از فاضلاب حذف می شود.

مرحله دوم: فرآیندهای بیولوژیکی

در بسیاری از تصفیه خانه های فاضلاب، آبی که تصفیه مکانیکی شده، وارد مخازن هوادهی می شود. در این مخازن تصفیه بیولوژیکی انجام می گیرد.

آب با تأمین اکسیژن و کمک پروانه ها در گردش قرار می گیرد. مناطق تهویه شده کم و بیش ایجاد می شود که در آنها شرایط مختلفی برای باکتری ها و میکروارگانیسم ها ایجاد می شود. این میکروارگانیسم ها از آلاینده های آلی موجود در آب تغذیه می کنند و آنها را به مواد غیر آلی تبدیل می کنند. این باکتری ها گله های لجن فعال را تشکیل می دهند که آزادانه در آب شناور می شوند. تأمین اکسیژن تکثیر باکتری ها را تحریک می کند و بنابراین باعث تشکیل لجن فعال می شود. به همین دلیل از فرآیند تصفیه بیولوژیکی به عنوان فرآیند لجن فعال نیز یاد می شود.

تصفیه بیولوژیکی فاضلاب

مخزن تصفیه ثانویه

فاضلاب حاوی لجن فعال، به مخزن تصفیه آب ثانویه تخلیه می شود. در این بخش سرعت جریان آب فاضلاب دوباره کاهش می یابد. در نتیجه رسوبگذاری صورت می گیرد. لجن فعال در آب تصفیه شده ته نشین می شود، به طوری که می توان آن را با دستگاه های پاک کننده مکانیکی از آب تصفیه شده جدا کرد. بخشی از آن به عنوان زیست توده اضافی به مخزن هضم منتقل می شود. قسمت دیگر لجن که به آن “لجن برگشتی” نیز گفته می شود، به مخزن هوادهی برگردانده می شود تا اطمینان حاصل شود که میکروارگانیسم های کافی در مخزن هوادهی برای تجزیه خاک وجود دارد.

پس از تصفیه بیولوژیکی، تقریباً 90٪ فاضلاب از مواد قابل تجزیه بیولوژیکی پاک می شود. از آنجا که اکسیژن توسط کمپرسورها تأمین می شود، مرحله تمیز کردن بیولوژیکی به لحاظ مصرف انرژی پرمصرف ترین مرحله در کل فرآیند تمیز کردن است. هنگامی که آب به کیفیت قانونی تعیین شده رسید، می توان آن را به چرخه آب برگرداند به عنوان مثال به رودخانه.

بیشتر بخوانید: مراحل تصفیه آب کدامند؟

مرحله سوم: فرآیند تصفیه شیمیایی فاضلاب

در این مرحله از مراحل تصفیه آب، از فرآیند شیمیایی استفاده می شود. بدین منظور، از ترکیبات شیمیایی برای دستیابی به مقادیر استاندارد کیفیت آب استفاده می شود. تصفیه شیمیایی در تصفیه خانه ها شامل خنثی سازی، گندزدایی، رسوب دهی فسفات ها، حذف نیتروژن، بهبود و حذف منگنز می باشد.

  • خنثی سازی

به منظور تنظیم pH استفاده می شود. برای این کار از یک اسید مانند هیدروکلریک اسید یا باز مانند آهک استفاده می شود.

  • گندزدایی

در طی فرآیند گندزدایی با افزودن کلر و یا دی اکسید کلر، عوامل بیماری زا از بین می رود. استفاده از نور UV (ماورابنفش) یک جایگزین مناسب بجای افزودن مواد شیمیایی است، اما از آن کمتر استفاده می شود.

  • حذف فسفات

فاضلاب ها اغلب آلوده به فسفات مواد شوینده، کودها، مواد افزودنی خوراکی و مدفوع است. باقی ماندن این ترکیبات در آب، منجر به اورفرتیلیزاسیون آب و غنی سازی با موادی می شود که رشد گیاهان مضر برای اکوسیستم را افزایش می دهند. فسفات ها با یک فرآیند رسوب شیمیایی یا لخته سازی از بین می روند. رسوب فسفات تا حدی با افزودن نمک های آلومینیوم یا آهن در جمع کننده شن و یا در مخزن تصفیه فاضلاب ثانویه ایجاد می شود. گله های فلز-فسفات که در طی این تصفیه ثانویه تشکیل می شوند، همراه با لجن فعال شده از فاضلاب خارج می شوند.

  • نیتروژن زدایی

تصفیه شیمیایی شامل نیتروژن زدایی نیز می باشد. از این ماده برای حذف ترکیبات ازت مضر برای آب مانند آمونیاک و آمونیوم از فاضلاب استفاده می شود. ترکیبات نیتروژن دار، اکسیژن لازم از آب را جدا کرده و منجر به مرگ ماهی ها می شود. نیتروژن با نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون حذف می شود. در طی واکنش نیتریفیکاسیون، آمونیوم با افزودن باکتری های بی هوازی و اکسیزن به نیتریت و در مرحله بعدی به نیترات تبدیل می شود. دنیتریفیکاسیون بعدی نیز با افزودن میکرو اوگانیسم های بی هوازی ایجاد می شود. این ترکیبات از طریق فعالیت های آنزیمی، نیترات را به گاز نیتروژن تجزیه می کنند و سپس به جو باز می گرداند.

  • به تعویق انداختن

برای کاهش محتوای آهن فاضلاب به مقدار تعیین شده، کاتیونهای آهن (II) با افزودن اکسیژن اکسید می شوند. برای انجام فرآیند اکسیداسیون، سود سوزآور نیز باید به آب اضافه شود.

  • حذف منگنز

منگنز معمولاً به عنوان هیدروژن کربنات منگنز در فاضلاب وجود دارد. افزودن اکسیژن باعث ایجاد ترکیبات منگنز IV کم محلول شده که به راحتی از آب خارج می شوند.

دیاگرام تصفیه فاضلاب

مرحله چهارم: فرآیندهای غشایی

در مرحله نهایی تصفیه آب، از فرآیند غشایی و فیلتر کردن استفاده می کنند. به طور جزئی، این مرحله تصفیه سازی با فرآیندهای شیمیایی رسوبگذاری و لخته شدن همزمان می باشد. به عنوان مثال، این روش تصفیه لخته سازی را ایجاد می کند. رسوبات و لخته ها به فاضلاب اضافه می شوند که باعث لخته شدن موادی می شود که قرار است از آب جدا شوند. پساب فاضلاب با مواد لخته شده از یک پارچه یا فیلتر شنی عبور داده می شوند. آب به آرامی از لایه فیلتر نفوذ می کند. حتی کوچکترین مواد جامد معلق آلی نیز جدا می شود.

نانوفیلتراسیون

نانوفیلتراسیون نیز به روشی کاملا مشابه انجام می گیرد. برخلاف فیلتراسیون طبیعی، که در آن آب از طریق غشایی که حتی کوچکترین ذرات محلول مانند مولکولها یا یونهای فلزات سنگین را در خود نگه می دارد، تحت فشار و با سرعت عبور می کند. همین امر در مورد اسمز معکوس اتفاق می افتد ، که در آن حتی از فشارهای کاری بالاتر و غشاهای ریز نیز استفاده می شود.

در پایان این مرحله، آب به آخرین منطقه تصفیه خانه فاضلاب، مخزن ذخیره آب تصفیه شده می رسد. در اینجا دوباره نمونه های آب گرفته شده و کیفیت آب بررسی می شود. آب تصفیه شده تنها وقتی به پارامترهای تجویز شده قانونی برسد، به چرخه آب بازمی گردد.

بیشتر بخوانید: آشنایی با مواد شیمیایی تصفیه آب و فاضلاب

جمع بندی

به طور خلاصه، مراحل تصفیه فاضلاب یکی از مهمترین فرایندهای حفاظت از محیط زیست است که باید در سراسر جهان تشویق شود. بیشتر تصفیه خانه های فاضلاب، فاضلاب خانه ها و مناطق تجاری را تصفیه می کنند. کارخانه های صنعتی، پالایشگاه ها و کارخانه های تولیدی فاضلاب معمولاً در همان کارخانه تصفیه می شوند. دفع فاضلاب تصفیه نشده در رودخانه ها، دریاچه ها، اقیانوس ها یا محیط زیست غیرقانونی است و در صورت محکومیت قابل پیگرد است.

در هر صورت، از آنجا که فاضلاب بسیار نگران کننده است، تصفیه آن باید بارها و بارها مورد بررسی قرار گیرد و مواره باید به انجام آن تشویق شوند. این نه تنها به صرفه جویی در مصرف آب کمک می کند و در نتیجه زمینه ای برای ایجاد یک محیط سالم و پایدار فراهم می شود، بلکه از خطرات ناشی از آب که میلیون ها موجود را در معرض خطر قرار می دهد نیز جلوگیری خواهد کرد. در این مقاله سعی شد به مراحل تصفیه فاضلاب و جزئیات آن پرداخته شود و اطلاعات جامعی در این خصوص به دست بیاید. 

جهت خرید مواد شیمیایی تصفیه آب با ما در مبتکران شیمی تماس بگیرید. 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.