تصفيه مصنوعي فاضلاب

وقتي تصفيه طبيعي نتواند جوابگوي نياز ما براي حفاظت محيط زيست باشد استفاده از تصفيه مصنوعي فاضلاب لازم مي گردد.

انتخاب روش تصفيه مصنوعي مي تواند به دلايل زير باشد:
۱- كافي نبودن قدرت تصفيه طبيعي منبع هاي آبي موجود در مجاورت شهر براي دفع فاضلاب به آنها
۲- نياز به بهره برداري از منابع طبيعي آب براي آشاميدن و يا شنا و نظاير آن

۳- نا مناسب بودن شرايط اقليمي محل براي استفاده از تصفيه طبيعي مثلاً وجود زمستانهاي بلند و سرماي بسيار شديد .
۴- احتمال بهره برداري نادرست از تاسيسات تصفيه طبيعي و در نتيجه خطر گسترش بيماري هاي مختلف به ويژه مالاريا .
۵- كافي نبودن زمين ارزان قيمت جهت پخش فاضلاب در روي آن و يا ايجاد درياچه هاي تصفيه قاضلاب در آن .
برخي از قسمت هاي تصفيه فاضلاب به شرح زير است :

۱-ايستگاه پمپاژ ورودي فاضلاب
به علت جريان ثقلي در لوله انتقال فاضلاب از شهر به تصفيه خانه غالباً لوله در نقطه ورود به تصفيه خانه نسبت به سطح زمين در گودي قرار مي گيرد لذا تاسيسات بالا آورنده فاضلاب براي اينكه به يكانهاي تصفيه خانه سوار شوند اولين واحدي است كه در يك پالايشگاه فاضلاب ساخته مي شود .

۲- آشغالگير
آشغالگير هايي كه براي فاضلاب شهري به كار ميروند معمولاً از ميله هايي با سطح مقطع دايره به قطر هاي ۱۶ تا ۳۰ ميليمتر و يا از تسمه هاي فولادي با سطح مقطع مستطيل و به پهناي ۳۰ تا ۸۰ ميليمتر و كلفتي ۱۰ تا ۲۰ ميليمتر ساخته مي شوند . آشغالگير ها را بسته به شكل كاربردشان به آشغالگير هاي دستي و آشغالگير هاي مكانيكي تقسيم ميكنند.

آشغالگير هاي دستي براي تصفيه خانه هاي كوچك مورد استفاده مي باشند شيب ميله هاي آنها براي دبي هاي كم حداكثر ۱:۱ و براي دبي هاي زياد و به علت بزرگتر شدن كانال فاضلاب مانند شكل (۱) برابر ۱:۳ تا ۱:۲ انتخاب مي گردد. طول ميله هاي آشغالگير دستي نبايد از ۲ متر بيشتر
گردد.

شكل (۱)

آشغالگير هاي مكانيكي را مي توان مانند شكل (۲) با كمك تسمه گرداني كه تيغه هايي روي آن كار گذاشته شده ساخت و يا بصورت دايره اي به كار برد. در نوع دايره اي چنگك از ميله فلزي شانه مانند كه توسط اهرام گرداني به محور موتور حركت دهنده ي آن پيوسته مي باشد.

شكل (۲)

آشغالگير ها از نظر فاصله بين ميله ها يشان نيز به صورت زير دسته بندي مي شوند :

آشغالگير دهانه فراخ: در آشغالگير دهانه فراخ فاصله ميله ها از يكديگر يعنيe در صورتيكه تميز كردن آن دستي باشد ۶۰ تا ۸۰ ميليمتر و گاهي تا ۱۵۰ ميليمتر و اگر تميز كردن آن بوسيله ماشين انجام گيرد ۴۰ تا ۷۵ ميليمتر انتخاب مي شود . آشغالگير دهانه فراخ را در اول تصفيه خانه و پيش از آشغالگير دهانه تنگ مي سازند تا مانع از ورود قطعات بزرگ شناور از قبيل تخته و چوب و بطري و كاغذ و پارچه و غيره به تصفيه خانه شود.

آشغالگير هاي دهانه تنگ: در اين آشغالگير ها فاصله ميله ها برابر ۱۰ تا ۴۰ ميليمتر مي باشد در آشغالگير هاي دهانه تنگ علاوه بر مواد درشت نامبرده مقدار بيشتري از مواد آلي مانند برگهاي درختان قطعات ميوه و پوسته آنها و نظاير آنها از فاضلاب گرفته مي شود .

دفع آشغال : در تصفيه خانه هاي شهرهاي كوچك و متوسط آشغالها را پس از خشك كردن و جمع آوري توسط كاميون به بيرون شهر انتقال داده مي شود و در زير زمين دفن مي كنند . در شهر هاي بزرگ و بسيار بزرگ مي توان تاسيسات تهيه كود از آشغال را مورد بررسي قرار داد.

آشغال خرد كن : در كشور هاي صنعتي كه انرژي برق ارزان است آشغالگير ها را مجهز به ماشيني ويژه ي خرد كردن آشغال مي كنند . اين ماشينها به كمك چنگك و تيغه هايي آشغالها را خرد و ريز ريز كرده و همراه فاضلاب وارد يمانهاي بعدي فاضلاب مي كنند تا مانند مواد آلي موجود در فاضلاب مراحل تصفيه را گذرانده و تبديل به مواد كودي پايدار گردند.

۳- حوض دانه گير ( ماسه گير )
حوض دانه گير اولين واحدي است كه در تصفيه خانه كه عمل ته نشيني در آن انجام مي گيرد . هدف از ته نشين كردن در اين حوض ها جدا سازي مواد دانه اي و تجزيه ناپذير معدني مانند ذرات ماسه به قطر هاي بزرگتر و يا مساوي ۱/۰ تا ۲/۰ ميليمتر مي باشد. علاوه بر جدا سازي مواد دانه اي بايد ساختمان اين حوض ها و سرعت جريان در آنها به گونه اي باشد كه مواد سبك آلي تجزيه پذير ته نشين نشده و وارد تصفيه خانه گردند.

مشكل موجود در راه رسيدن به دو هدف نامبرده تغيير سرعتي است كه در نتيجه نوسانهاي مقدار فاضلاب در جريان آن نمودار مي شود. براي تثبيت سرعت جريا ن فاضلاب در اين حوض ها روشهاي مختلفي متداول هستندكه بر مبناي آن انواع حوضهاي دانه گير به صورت زير پايه گذاري مي شوند :
حوض هاي دانه گير كم عمق ، حوض هاي دانه گير گود ، حوض هاي دانه گير دايره اي شكل ، و بالأخره حوض هاي دانه گير با كمك دميدن هوا .

۳-۱ حوض هاي دانه گير كم عمق :
اين حوض ها خود به دو نوع مستطيل و دايره اي تقسيم مي شوند .
الف) حوض دانه گير كم عمق و مستطيل شكل :
اين حوض ها قديمي ترين روش دانه گيري مي باشند و جريان در آن به صورت افقي انجام مي گيرد . اساس كار اين گونه حوضها بر اين پايه نهاده شده است كه با انتخاب سطح مقطعي مناسب براي جريان فاضلاب موجب آن شوند كه سرعت جريان افقي در اين حوض ها در حدود ۳/۰ متر بر ثانيه ثابت بماند .

ب) حوض هاي دانه گير كم عمق و دايره اي شكل :
معروفترين نوع اين دسته از حوض هاي دانه گير حوض پيشنهادي شركت دور ـ اليور مي باشد. اين حوض ها مانند شكل (۳) از چهار قسمت ورودي ، ته نشيني ، خروجي فاضلاب و كانال شستشوي دانه ها تشكيل شده است .

دانه ها پس از ته نشين شدن در قسمت دايره اي بوسيله لايروب مكانيكي گرداني به سمت كانال شستشوي دانه ها هدايت مي شوند . دانه هاي ماسه در كانال نامبرده و در روي سطح شيبداري حركت كرده و به حوضچه جمع آوري ماسه هدايت و در آنجا به بيرون پمپ مي شوند . در ضمن حركت ماسه ها در روي سطح شيب دار عمل شستشو بر روي آنها انجام مي گيرد.

۳-۲ حوض هاي دانه گير گود :
در اين حوضها فاضلاب به صورت مماس با ديواره حوض وارد آن شده و ذرات دانه ها تحت تأثير دو نيروي گريز از مركز و ثقل خود قرار مي گيرند و به سمت قسمت مركزي و گود مخروطي شكل حوض هدايت مي شوند و در آنجا به كمك پمپ و يا به صورت ثقلي بيرون آورده مي شوند تعداد و انواع اين حوض ها بسيار زياد است و در شكل (۴) حوض پيستا ( (pistaاز طرف شركت پاساوانت پيشنهاد(passavant) شده است .

راهنماي شكل (۴):
۱- قاب تكيه گاه ۲- موتور و گير بوكس
۳- محور دوران ۴- لوله انتقال ماسه
۶-پمپ بالا برنده ماسه

شكل شماره (۴) – حوض دانه گير گود از نوع پيستا

۳-۳ حوض هاي دانه گير با كمك دميدن هوا :
در تصفيه خانه هاي بزرگ و نيمه بزرگ و به ويژه در تصفيه خانه هاي شهر هايي كه در آنها شبكه جمع آوري فاضلاب به صورت در هم ساخته شده است و در نتيجه ، ثابت نگهداري سرعت جريان فاضلاب در حوض هاي دانه گير به صورت نسبتاً دقيقي امكان پذير نمي باشد از حوض هاي دانه گير با كمك دميدن هوا استفاده مي شود .دميدن هوا در حوض موجب مي شود كه يك حركت چرخشي به فاضلاب داده شود

. اين پديده ذرات دانه اي مانند ماسه را از مواد آلي جدا كرده و در كف حوض دانه گير ته نشين مي كند . ذرات دانه اي مانند انواع ديگر حوض هاي دانه گير با كمك پمپ هاي ثابت و يا متحرك ماسه به بيرون فرستاده مي شود .

برتري اينگونه حوض ها به انواع ديگر دانه گير ها عبارتند از:
الف) امكان بيشتر در ثابت نگهداري جريان فاضلاب در حوض دانه گير .

ب) ته نشين كردن ذرات دانه اي ريز تري نسبت به انواع ديگر حوض هاي دانه گير .
ج) كمك به جدا سازي مواد سبك مانند روغن و چربي از فاضلاب.
د) هوادهي مقدماتي به فاضلاب و در نتيجه كاهش بوي آن و بيرون نمودن هيدروژن سولفوره از فاضلاب .
ه) كمك به انعقاد مواد كلوئيدي موجود در فاضلاب و در نتيجه بهتر كار كردن استخر ته نشيني.

۴- مجراي تنگ گذر
اندازه گيري دائمي مقدار فاضلاب ورودي به تصفيه خانه جهت راهبري و بهره برداري درست از تاسيسات آن لازم است . براي تعيين مدت زمان توقف فاضلاب در بكانهاي گوناگون پالايشگاه فاضلاب به ويژه در استخر هاي هوادهي و ته نشيني و نيز براي تعيين مقدار لجن برگشتي و كلر مصرفي آگاهي بر مقدار فاضلاب ضروري است .

براي اندازه گيري مقدار فاضلاب در كانالهاي رو باز از مجراهاي تنگ گذر استفاده مي شود . تنگ نمودن مجراي كانال به سه صورت ممكن است انجام گيرد : باريك نمودن پهناي كانال ، بالا آوردن كف آن و بالأخره تركيبي از هر دو حالت نامبرده . علاوه بر دسته بندي نامبرده و بسته به شيبي كه براي كانال انتخاب مي شود ممكن است

عبور فاضلاب از مجرا همراه با تغيير نوع جريان باشد و يا نه يعني جريان پس از گذشتن از گلوگاه مجرا به حالت سيلابي گردد و عدد فرود بزرگتر از يك گردد و يا اينكه تغييري در نوع جريان رخ ندهد . كه انواع مجراهاي تنگ گذر به صورت زير مي باشد :
۱- كانال وانتوري ۲- پارشال فلوم ۳- استادينگ – وايو – فلوم

۵ – استخر هاي ته نشيني نخستين :
استخر هاي ته نشيني بيشترين قسمت تصفيه مكانيكي را در يك تصفيه خانه فاضلاب بر عهده داشته و در بازده تمام تصفيه خانه نيز تأثير چشم گيري دارند.
بسته به مدت زمان توقف فاضلاب در استخر هاي ته نشيني نخستين كه غالباً بين ۲۰ دقيقه تا ۲ ساعت انتخاب مي شود مقدار ۴۰ تا ۷۳ درصد مواد معلق فاضلاب از آن گرفته مي شود .

استخر هاي ته نشيني نخستين را بنابر شكل ساختماني و كار آنها به استخر هاي مستطيل ، استخرهاي دايرهاي و هر يك نيز با لجنروب مكانيكي و يا بدون لجنروب و بالأخره استخرهاي ته نشيني با كمك مواد منعقد كننده دسته بندي مي كنند .

۵-۱ استخر هاي ته نشيني مستطيل :
استخرهاي مانند شكل شماره (۵) در مقايسه با استخر هاي دايره اي شكل داراي برتري هايي هستند :
الف) زمين كمتري نياز دارند .
ب) با پيش بيني ديوارهاي مشترك بين دو استخر مجاور هم مي توان از هزينه ساختماني آن كاست.
ج) خالي كردن لجن و لوله كشي مربوط به آن آسانتر است .
د) راه تغذيه استخر كوتاهتر است .

ه) ايمني استخر در برابر مشكلات ناشي از گرفتگي مجراهاي ورود و خروج كمتر است . روش لجنروبي استخرها يا به صورت دائمي و به كمك تسمه و يا به كمك پاروي متحرك و به صورت متناوب (شكل ۵) انجام مي گيرد .
شكل شماره (۵)

۵-۲ استخر هاي ته نشيني دايرهاي شكل :
در استخر هاي دايره اي مانند شكل شماره (۶) فاضلاب نخست وارد استوانه مياني استخر شده و از راه سوراخ هاي جانبي به قطر ۱۵ تا ۲۵ سانتيمتر به قسمت ته نشيني وارد مي شود. سرعت جريان فاضلاب نبايد از ۵/۰ متر در ثانيه بيشتر گردد. قطر اين استوانه ۱۰ تا ۲۰ درصد قطر دروني استخر ته نشيني انتخاب مي گردد.
شكل شماره (۶)

نسبت عمق استخر در پاي ديوار آن به قطر استخر ۱۰/۱ تا ۲۰/۱ انتخاب مي گردد. سر ريزهاي خروجي در استخرهاي دايره اي مانند شكل شماره (۶) در محيط آن كار گذاشته مي شود. ديواره كفابگير بايد ۲۰ تا ۳۰ سانتيمتر درون فاضلاب و در سمت بالا نيز حداقل ۱۰ سانتيمتر روي سطح فاضلاب ادامه داشته باشد . حداكثر سرعت خطي لجنروب مكانيكي ۵/۲ تا ۴ سانتيمتر در ثانيه مي باشد.

۵-۳ استخر هاي ته نشيني بدون لجنروب مكانيكي :
هدف از ساختن چنين استخر هايي اين است كه مواد ته نشين شده در كف استخر با كمك شيب زياد آن خود به خود با نيروي ثقل به حوضچه جمع آوري لجن هدايت گردد. لذا شيب اين استخرها مانند شكل شماره (۷) در نوع دايره اي ۴۵ درجه و در نوع چهار گوش ۶۰ درجه انتخاب ميگردد. عيب اصلي اين گونه استخرها نياز به عمق زياد است و به ويژه در محل هايي كه سطح آب زير زميني بالاست استفاده از آنها با مشكلات اجرائي فراواني روبرو مي شود

.
بار سطحي در اين استخرها ۸/۲۸ متر مكعب در هر ساعت بر هر متر مربع از سطح استخر و مدت زمان توقف فاضلاب در اين استخر ها ۲ تا ۳ ساعت در نظر گرفته مي شود . در حالتي كه استخر چهار گوش اختيار شود هر ضلع آن ۵ تا ۹ متر انتخاب مي گردد.
شكل شماره (۷)

حجم قسمت جمع آوري لجن در اين استخرها در قسمت هرمي شكل بوده و حدود ۳۰ درصد كل حجم استخر را در بر مي گيرد . غلظت لجن بدست آمده از اين استخرها حدود ۳ تا ۴ درصد مي باشد.

۵-۴ استخرهاي ته نشيني با كمك مواد منعقد كننده :
در اين استخرها از مواد شيميائي منعقد كننده براي تشديد و تكميل فرايند ته نشيني استفاده مي شود . مواد شيميائي كه براي اين منظور استفاده مي شود عبارتند از كلرورفريك به مقدار ۲۰ تا ۳۰ گرم براي هر متر مكعب فاضلاب و سولفات فريك به مقدار ۴۰ تا ۵۰ گرم براي هر متر مكعب فاضلاب و انواع پلي الكتروليتها كه مقدار مصرف آنها بسته به نوعشان متفاوت است

.
حجم لجن بدست آمده در استخر هاي ته نشيني با اين روش حدود ۲ تا ۳ برابر لجني است كه در روش بدون استفاده از مواد شيميائي بدست مي آيد.

۶ – يكانهاي تصفيه زيستي :
در تصفيه خانه هائي كه تنها تصفيه مكانيكي ، جوابگوي ظوابط خواسته شده براي آلودگي فاضلاب خروجي نباشد لازم مي گردد كه علاوه بر تصفيه نامبرده از تصفيه زيستي نيز براي رسيدن به هدف استفاده شود ، لذا تصفيه زيستي را برخي تصفيه ثانويه نيز مي نامند.

هدف از تصفيه زيستي با روش هوازي در تصفيه خانه هاي فاضلاب شهري اجراي همان فرايندي است كه در طبيعت به صورت خود بخودي نيز انجام مي گيرد . تنها تفاوت موجود در اين است كه در اين يكانها كوشش مي شود با بهبود دادن محيط زيست باكتري هاي هوازي فعاليت آنها را تشديد نمايند تا مدت زمان تصفيه را كوتاه و محل لازم براي تاسيسات را كوچك سازند. در اينجا ما به شرح و توضيح صافي هاي چكنده و استخر هاي هوادهي مي پردازيم كه جزء يكانهاي تصفيه زيستي مي باشند.

۶-۱ صافي هاي چكنده :
صافي هاي چكنده از استوانه هاي بتني يا فلزي تشكيل شده كه درون آنها را با قلوه سنگ هائي پر كرده و فاضلاب را بر روي آنها پخش مي كنند. در اثر وجود خلل و فرج بين قلوه سنگ ها و نيز اختلاف درجه گرما ، جريان هوا درون سنگ ها برقرار شده و موجب رسيدن اكسيژن به باكتري هاي موجود در فاضلاب مي شود . باكتري هاي هوازي بصورت لايه ژلاتيني شكل بر روي قلوه سنگ ها جمع شده ، تكثير مثل پيدا كرده و مواد آلي موجود در فاضلاب را براي ادامه زندگي خود تغذيه كرده و موجب اكسيداسيون و پايدار شدن آنها مي شوند.

براي افزايش ميزان بارگذاري حجمي صافي ها قسمتي از فاضلاب ته نشين شده در استخر ته نشيني نهائي را دوباره همراه فاضلاب خام روي صافي هاي چكنده پخش مي كنند. نسبت فاضلاب برگشتي به كل فاضلاب خام مي تواند بين ۵۰ تا ۳۰۰ انتخاب گردد .
صافي هاي چكنده انواع مختلفي دارند كه ميتوان از آنها صافي هاي چكنده كم بار ، صافي هاي چكنده پر بار ، صافي هاي چكنده با مواد پلاستيكي و صافي هاي چكنده گردان را نام برد.