-۱- مقدمه ، ضرورت تحقيق
نياز انسان به محيط سالم امري انكارناپذير است كه بسادگي نمي توان از كنار آن گذشت ، چرا كه متابوليسم بدن انسان در سايه محيط زيستي سالم راندماني مطلوب از خود نشان ميدهد و اين مهم ميسر نمي شود مگر اينكه در حفظ و نگهداري محيط زيست نهايت دقت و تلاش بكار گرفته شود در راستاي اهميت همين مسئله است كه بحث تصفيه فاضلاب به ميان مي آيد و دفت و تأمل

در اين امر كمك شاياني به سلامت محيط زيست مي كند . از حدود يكصد سال پيش كه رابطه اي بين اثر باكتريها و ميكروبهاي بيماريزا آشكار گشت انسان بفكر پاكسازي آبهاي آلودهخ افتاد ، بعبارت ديگر فن تصفيه آب و فاضلاب در روند امروزي خود بيشتر در اثر پيشرفت علم زيست شناسي و پزشكي بوجود آمده است (۱)
پرداختن و توجه به اين فن از آنجا شروع گشت كه بتدريج براي جلوگيري از آلوده شدن منابع طبيعي آب و بويژه رودخانه ها ، ورود فاضلاب به اين منابع ممنوع اعلام گرديد .متأسفانه افزايش شهرنشيني و پيشرفتهاي صنعتي نه تنها باعث بالا رفتن ميزان مصرف آب گرديده بلكه ميزان آلودگي آبها را نيز افزايش داده است مخصوصا” كه با گذشت زمان بعلت كاربرد دهها محصول

شيميايي جديد در زندگي روزمره و ورود آنها به فاضلاب شهري و تخليه فاضلاب به آبها و يا مصرف هزاران تركيب جديد شيميايي در صنايع و تخليه آنها به جريانها از طريق پسابها موضوع آلودگي محيط زيست را پيچيده تر ساخته است .بنا به دلايل ذكر شده ، تصفيه فاضلاب امري

كاملا” ضروري بنظر رسيده و اين ضرورت انگيزه اي جهت ساختن تصفيه خانه هاي بزرگ و مدرن گرديد .
اما ، بعلت اينكه تصفيه خانه هاي بزرگ نياز به صرف هزينه فراوان دارد لذا بطور خود بخود ساخت آنها محدود ميشود و بجاي آنها تصفيه خانه هاي كوچكتر و محدودتري در نظر گرفته مي شوند .
منظور از تصفيه خانه هاي كوچك ، تصفيه خانه هايي هستند كه بنا به عللي كه توضيح داده خواهد شد چند واحد از تأسيسات تصفيه خانه بزرگ در آن بكلي حذف و يا ساختمان آن در واحدهاي ديگر ادغام شده اند . مهمترين عاملي كه موجب كوچك شدن يك تصفيه خانه مي شود ، عبارت از كم بودن جمعيتي است كه فاضلاب آنها به تصفيه خانه مي رسد . بعلاوه علل زير نيز ميتواند كوچك شدن طرح يك تصفيه خانه گردد (۱) :
۱- عدم نياز به تصفيه كامل فاضلاب

۲- علل اقتصادي .
۳- نوع آلودگي فاضلاب .
“سپتيك تانگ” ساده ترين نوع تصفيه خانه تك واحدي است كه تصفيه مكانيكي (ته نشيني ) و تصفيه زيستي بكمك باكتريهاي بي هوازي بطور همزمان در آن انجام مي گيرد .
سپتيك تانك مي تواند حدود ۳۰٪ آلودگي را كاهش دهد كه اين مقدار كم محسوب مي شود و نياز سازمان حفاظت محيط زيست را برطرف نمي سازد . (۱۵)
اما بعلت اينكه در شهرهاي مختلف بويژه شهرهايي كه در آنها شبكه جمع

آوري فاضلاب وجود ندارد ( شهرهايي استان مازندران ) ، سپتيك تانك كاربرد وسيعي داشته و فاضلاب تصفيه شده بايد به زمين و يا آبهاي سطحي و زيرسطحي منتقل گردد .
لذا اين منابع در اثر تماس با فاضلاب دفع شده بشدت آلوده مي شوند . اين مسأله بويژه در تقاطيكه سطح آب زيرزميني بالاست ( استان مازندران ) شدت بيشتري پيدا مي كند .
البته دفع فاضلاب ناشي از سپتيك تانك به رودخانه ها ، زمينهاي كشاورزي و غيره مشكلاتي از قبيل آلودگي آبها ، شيوع انواع بيماريهاي واگير و غير واگير ، نابودي محصولات كشاورزي و غيره را نيز بهمراه دارد .
وقوع اين مشكلات ، نياز به بهينه سازي سپتيك تانك را ضروري مي سازد . جهت بهينه سازي سپتيك تانك از سيستمي به نام RBC “1” ( ديسكهاي بيولوژيكي چرخان ) استفاده شده است كه اين سيستم را درون سپتيك تانك سنتي تعبيه مي كنيم .
با استفاده از RBC درون سپتيك تانك عملا” فيلم بيولوژيكي Biofilm ) ( تشكيل و راندمان حذف BOD افزايش مي يابد و پساب با كيفيت مقبولتري وارد محيط زيست مي گردد .

فصل دوم :
ضرورت بهينه سازي سپتيك تانك

۱-۲- تعريف فاضلاب
فاضلاب مخلوط رقيقي از انواع آبهاي زائد حاصل از فعاليت انسان است كه اين فعاليتها را مي توان در امور شخصي ، صنعتي ، خدماتي و كشاورزي خلاصه كرد (۱۵) .
در فاضلاب همواره مقدار آب ( ۹/۹۹٪ ) بوده و تنها (۱/۰٪ ) بقيه را ساير مواد تشكيل مي دهند . فاضلاب تازه ، مايع كدر خاكستري رنگ است كه بوي زننده اي ندارد .
اين فاضلاب حاوي مواد مختلفي مي باشد كه با توجه به منشأ توليد فاضلاب ، نوع آنها فرق مي كند . البته بايد توجه داشت در هنگاميكه فاضلاب از صنايع رنگسازي و نساجي توليد مي شود ، فاضلاب رنگي خواهد بود . فاضلاب از هر جائيكه توليد شده باشد ، با گذشت زمان اكسيژن محلو

ل آن پايان يافته و بعد از گذشت مدت زماني متعفن خواهد شد و رنگ آن در مورد فاضلاب خانگي و شهري بطور اخص به ساه تبديل مي شود و بوي بسيار زننده اي دارد كه بوي ناشي از توليد هيدروژن سولفيد بوده و رنگ سياه آن بخاطر تشكيل تركيب سولفيد آهن مي باشد . ( ۲ )

۲-۲- مشخصات فاضلاب

براي طراحي و بهره وري از تأسيسات جمع آوري ، تصفيه و دفع فاضلاب و نيز به منظور جلوگيري از مشكلات زيست محيطي آگاهي از ماهيت فاضلابها ضروري است .
مشخصات فاضلاب را مي توان در سه گروه عمده : مشخصات فيزيكي ، مشخصات شيميايي و مشخصات بيولوژيكي دسته بندي كرد (۱۸)

۱-۲-۲- مشخصات فيزيكي
مهمترين مشخصه فيزيكي فاضلاب عبارت است از كل مواد جامد كه شامل مواد شناور ، مواد قابل ته نشيني ، مواد كلوئيدي و مواد محلول مي باشد . ساير مشخصات فيزيكي عبارتند از بو ، دما ، چگالي ، رنگ و كدورت .

۲-۲-۲- مشخصات شيميايي
ويژگي شيميايي فاضلاب بسيار گسترده و پيچيده مي باشد چون با توجه به ورود مواد معدني و آلي و آلي گوناگون در هر روز به محيط زيست و اثرات تقريبا” ناشناخته آنها روي همديگر تنها مي توان مشخصات شيميائي را در سه گروه عمده بررسي كرد .
۱- مواد آلي ۲- مواد غيرآلي ۳- گازها
۱- موادآلي
تركيبات آلي معمولا” شامل كربن ، هيدروژن و اكسيژن و در بعضي موارد همراه با نيتروژن هستند . ممكن است عناصر مهم ديگري نظير گوگرد ، فسفر و آهن نيز وجود داشته باشند . گروههاي اصلي مواد آلي موجود در فاضلاب عبارتند از :
پروتئين (۴۰ تا ۶۰ درصد ) ، كربوهيدراتها (۲۵ تا ۵۰ درصد ) و ( چربي و روغن ۱۰ درصد ) “۱۵” اوره تركيب آلي ديگري است كه در تشكيل فاضلاب نقش دارد . از آنجايي كه اوره به سرعت تجزيه ميشود ، اوره تجزيه نشده در فاضلابهائيكه تازه نباشند به ندرت ديده ميشود . فاضلاب علاوه بر پروتئين ، كربو هيدات ، چربي ، روغن و اوره حاوي مقادير كمي از مولكولهاي آلي سنتزي مختلف با ساختمانهاي ساده تا بي نهايت پيچيده است .

از اين مواد سنتزي مي توان به پاك كننده ها ، تركيبات آلي فرار و سموم كشاورزي اشاره كرد علاوه بر اينها تعداد اينگونه تركيبات در نتيجه ساختن مولكولهاي آلي جديد ، هر ساله افزايش ميابد .
۲- مواد غير آلي ( معدني )
مواد معدني داخل فاضلاب داراي اهميت زيادي بوده و در تثبيت كثرت كيفيت آن حائز اهميت اند. غلظت مواد غير آلي در اثر فرسايش زمين و در مسير حركت فاضلاب افزايش مي يابد . به جز برخي از فاضلابهاي صنعتي ، اكثر فاضلابها بندرت از مواد غيرآلي كه در چرخه طبيعي آب به آ

نها اضافه مي شود ، تصفيه مي شوند .
از موارديكه روي تصفيه فاضلاب مؤثر بوده و در گروه مواد غيرالي قرار ميگيرند مي توان به PH ، قليائيت ، نيتروژن ، فسفر ، گوگرد ، تركيبات غيرآلي سمي و فلزات سنگين اشاره كرد . “۱۶” .

۳- گازها
گازهائي كه عموما” در فاضلابهاي تصفيه نشده يافت ميشود عبارتند از :
نيتروژن ، اكسيژن ، كربن دي اكسيد ، هيدروژن سولفيد ، آمونياك و متان سه گاز اول از گازهاي عمومي جو بوده و در همه آبهائي كه در معرض هوا باشند ديده مي شوند . هر سه گاز در اثر تجزيه مواد آلي موجود در فاضلاب بوجود مي آيند . ساير گازهايي كه در فاضلاب تصفيه نشده وجود ندارد ولي براي مقاصدي وارد فاضلاب مي شود عبارتند از گاز كلر ، اوزن و اكسيدهاي گوگرد و نيتروژن مي باشد .

۳-۲-۲- مشخصا بيولوژيكي
در ارتباط با مشخصات بيولوژيكي بايد به ارگانيزمهاي بيماريزا و روشهاي شناسائي شاخص آشنا بود” ۶ ” .
ميكروارگانيزمهاي اصلي كه عمل بخش بيولوژيكي را بعهده دارند عبارتند از باكتريها ، قارچها ، جلبكها ، تك ياختگان ، جانوران و ويروسها كه از اين ميان باكتريها به خاطر تنوع و گستره عملشان نقش مهمتري را بر عهده دارند .
بطور كلي مشخصات فيزيكي ، شيميايي و بيولوژيكي فاضلابها در جـدول ( ۱-۲ ) آورده شده است “۱۸ و ۱۵ ”
همچنين بخاطر آشنايي با آلاينده هاي فاضلاب و دليل اهميت آنها در تصفيـه فاضلاب ، در جـدول (۲-۲ ) آلاينده هاي مهم فاضلاب و دلايل اهميت حذف اين آلاينده ها آورده شده است “۱۶و ۱۸ “
جدول (۱-۲ ) – مشخصه هاي فيزيكي ، شيميايي و بيولوژيكي فاضلاب و منابع آنها .

 

۳-۲- انواع فاضلاب
فاضلاب بسته به شكل پيدايش و خواص آنها به سه گروه تقسيم مي شود “۹”
فاضلابهاي خانگي ، فاضلابهاي صنعتي و فاضلابهاي سطحي . البته امروزه فاضلاب كشاورزي را نيز به دسته بندي بالا اضافه مي كنند .

۱-۳-۲- فاضلاب خانگي
فاضلاب خانگي از فاضلاب دستگاههاي بهداشتي ، شير دستشويي ، حمام ، ماشين لباس شويي و ظرفشويي و فاضلاب آشپزخانه و همچنين فاضلاب ناشي از شستشوي قسمت هاتي مختلف خانه ايجاد مي گردد .
خواص فاضلابهاي خانگي در سطح يك كشور تقريبا” يكسان است . فقط غلظت آن فرق ميكند “۱” .
علاوه بر فاضلاب خانگي ، فاضلاب ناشي از اماكن تجاري و خدماتي نيز به شبكه جمع آوري

فاضلاب وارد شده و در نهايت فاضلاب شهري را تشكيل مي دهند .
۲-۳-۲- فاضلابهاي صنعتي
فاضلابهاي صنعتي بر خلاف فاضلابهاي بهداشتي ( كه از حالت پايداري غلظت مواد آلي و معدني برخوردارند ) داراي اختلاف گسترده و زيادي هستند كه بررسي و پژوهش جداگانه اي براي هر كدام از صنايع لازم خواهد بود .
مهمترين اختلاف فاضلابهاي صنعتي با فاضلاب خانگي را مي توان بصورت زير بيان كرد :
الف – امكان وجود مواد و تركيبات شيميايي سمي در فاضلاب صنعتي بيشتر است .
ب – خاصيت خورندگي در فاضلاب صنعي بيشتر است .
ج – خاصيت قليايي و اسيدي متفاوت و وسيعي در فاضلاب صنعتي ديده مي شود .
د – امكان وجود موجودات زنده در فاضلاب صنعتي كمتر است .
بعضي از فاضلابهاي صنعتي نظير فاضلاب صنايع غذايي وجه اشتراك بيشتري با فاضلاب خانگي دارند . وجه مشترك فاضلاب صنعتي ناشي از كارخانجات مختلف تنها در فاضلاب خروجي از تأسيسات خنك كننده آنهاست “۱۹” .
درفاضلاب ناشي از معادن ، كارخانجات فولاد سازي و كارخانجات شيميايي بيشتر مواد خارجي را مواد معدني تشكيل مي دهند . در حالي كه در كارخانجات صنايع غذايي و نشاسته سازي بيشتر مواد خارجي ، آلي هستند .
لذا مواد تشكيل دهنده فاضلابهاي صنعتي چندين برابر بيشتر از محتويات فاضلاب خانگي است .
۳-۳-۲- فاضلابهاي سطحي
فاضلاب سطحي از بارندگي و ذوب برف و يخ در نقاط بلند بدست مي آيد “۲۰ ” .
اين فاضلاب در اثر جريان روي سطح زمين و تماس با آشغال و مواد زائد روي زمين آنها را شسته و آلوده ميگردد . بيشترين مواد خارجي را در اين فاضلابها ، مواد معدني مانند شن و ماسه تشكيل مي دهند كه در اثر شستشوي خيابانها ، وارد فاضلاب مي شوند . پسمانده ذرات گياهي و حيواني و مواد نفتي ، قسمتهاي ديگر مواد خارجي را تشكيل مي دهند . شبكه هاي جمع آوري اين فاضلابها مي تواند بصورت در هم يا مجزا باشد . اگر شبكه به صورت مجزا باشد فاضلاب تنها شامل فاضلاب خانگي صنعتي و جريان ورودي خواهد بود و اگر از شبكه در هم براي جمع آوري استفاده گردد علاوه بر سه جزء برف ، آب باران نيز وارد فاضلاب مي شود . در هر حالت اجزاي فاضلاب بسته به شرايط محلي و فصلي نيز خواهد بود .
۴-۲- تصفيه فاضلاب
۱-۴-۲- تاريخچه
بر خلاف فنون آبرساني شهري و جمع آوري فاضلاب كه تاريخچه اي نسبتا” طولاني و چند هزار ساله دارد “۹” . پالايش و تصفيه فاضلاب بصورت امروزي داراي سنه تاريخي كوتاهي ميباشد . از حدود يكصد سال پيش كه رابطه بين اثر باكتريها و ميكروبهاي بيماري در واگيري و شيوع بيماريها آشكار گشت ، انسان بفكر پاكسازي آبهاي آلوده افتاد . بعبارت ديگر ، تصفيه آب و فاضلاب با روند امروزي بيشتر در اثر پيشرفت علم زيست شناسي و پزشكي بوجود آمده است .

اعلام ممنوعيت دفع فاضلابها به رودخانه ها و منابع طبيعي آب ، ضرورت تصفيه را بوجود آورده است .
با گذشت زمان و توسعه شهرها و صنايع ، خطر آلودگي محيط زيست و در نتيجه نياز به تصفيه فاضلاب با شدت بي سابقه اي افزايش يافته و با آن روشهاي بسياري براي تصفيه فاضلاب پيشنهاد و بكار گرفته شد . روشهاي طبيعي تصفيه جزو قديمي ترين روشهايي هستند كه براي تصفيه فاضلاب بكار گرفته شده اند . بويژه استفاده از فاضلاب براي آبياري در كشاورزي بعلت دارا بودن مواد آلي مورد نياز گياه از يكصد سال پيش تا كنون در كشورهاي اروپايي متداول بوده است .
در ايالات متحده آمريكا بدليل عدم وجود موانع قانوني در برابر دفع فاضلاب تصفيه نشده به داخل اقيانوسها و منابع پذيرنده آبي ( نسبت به اروپا ) و همچنين وجود زمينهاي وسيع مناسب براي دفع تا اواخر قرن نوزدهم به تصفيه براي دفع فاضلاب چندان توجه نشد اما در اوايل قرن بيستم شرايط زيست محيطي ايجاب كرد ، فشار براي اعمال روشهاي كارآمدتر در كنترل فاضلاب رشد فزاينده اي پيدا كند .
عدم امكان فراهم آوردن سطوح وسيع و كافي براي دفع زميني فاضلاب تصفيه نشده بخصوص براي شهرهاي بزرگ منجر به استفاده از روشهاي مؤثرتري در تصفيه فاضلاب شد.
در ايران از زمانهاي بسيار دور لجن بدست آمده از چاههاي جذب بعنوان كود در كشاورزي استفاده مي شد . ولي در تمام اين روشها ، تكيه بر بازيافت كود حاصل از فاضلاب بوده است نه تصفيه آن “۱” .
مهمترين عاملي كه باعث رشد صنعت تصفيه فاضلاب شد بروز اپيدميها و بيماريهاي خطرناك توسط فاضلاب تصفيه نشده و توليد روزافزون فاضلاب بر اثر گسترش شهرنشيني و توسعه صنايع بوده است “۱۹” .
۲-۴-۲- ضرورت و اهداف تصفيه فاضلاب
قبل از اينكه فاضلاب را به آبهاي پذيرنده دفع كنيم ، بايد آنرا تصفيه كنيم تا اينكه به موارد زير برسيم :
الف – كاهش گسترش بيماريهاي عمومي بعلت وجود ميكروارگانيزمهاي بيماريزا در فاضلاب .
ب – جلوگيري از آلودگي آبهاي سطحي و زير زميني “۳ ” .
اين دو دليل به يكديگر وابسته بوده ، چرا كه يك منبع آب آلوده مي تواند بعنوان پتانسيل عفونت نيز باشد . هر چند كه در حال حاضر و با آگاهي هر چه بيشتر مي توان گفت كه آلودگي شيميايي و ميكروبي محيط زيست براي خود طبيعت بيشتر نامطلوب بوده و بنابراين اندازه كاهش آلودگي بايد بر اساس نقطه نظرات زيست محيطي استوار باشد .
تصفيه فاضلاب بصورت مصنوعي يكي از راهكارهاي دستيابي به استانداردهاي محيط هاي پذيرنده پساب دفع شونده مي باشد . تصفيه فاضلاب ، جداكردن آلاينده هاي موجود در فاضلاب كه بصورت جامد و مايع هستند مي باشد . اين كار امكارن دفع نهايي اجزاء تثبيت شده فاضلاب را بدون ايجاد اثر سوء در محيط فراهم مي آورد . در تصفيه فاضلاب اهداف زير مد نظر است :

الف – تأمين شرايط بهداشتي براي زندگي مردم
فاضلابهاي شهري هميشه داراي ميكروبهاي گوناگوني مي باشند كه قسمتي از آنها ميكروبهاي بيماريزا هستند . ورود فاضلاب تصفيه نشده به محيط زيست و منابع طبيعي آب ، چه آنهائي كه روي زمين قرار دارندت و چه آنهائي كه زير زمين قرار دارند موجب آلوده شدن اين منابع به ميكروبهاي بيماريزا ميگردد و در اثر تماس انسان با اين منابع و يا مصرف آب آلوده خطر گسترش اين بيماريها بي

ن مردم بوجود مي آيد “۱۹ ” .
ب – پاكيزه نگهداشتن محيط زيست
وارد نمودن فاضلاب تصفيه نشده به محيط زيست موجب آلودگي اين محيط شده كه علاوه بر خطرهاي مستقيمي كه براي بهداشت مردم دارد ، نتايج ديگري از قبيل : ايجاد مناظر زشت ، بوهاي ناخوشايند و سرانجام توليد حشرات را بهمراه دارد . اين حشرات ، خود وسيله اي براي جابجا شدن ميكروبهاي بيماريزا و آلودخ سازي محيط زيست با اين ميكروبها مي باشند ” ۱۹ ” .
ج – بازيابي فاضلاب
با توجه به اينكه مقدار نمكهاي معدني محلول در فاضلاب بمراتب كمتر از آب درياهاي آزاد مي باشد و فاضلاب جزء آبهاي شيرين و آلوده بحساب مي آيد استفاده دوباره از فاضلاب تصفيه شده بجـاي آب شيرين جهت آبياري كشاورزي بمراتب ارزانتر خواهـد بود “۱۵” .
۳-۴-۲- روشهاي تصفيه فاضلاب
براي تصفيه فاضلاب روشهاي متعددي وجود دارد اين روشها شامل تصفيه فيزيكي ، تصفيه شيميايي و تصفيه بيولوژيكي مي باشد . تصفيه فيزيكي شامل واحدهاي دانه گير و ته نشيني اوليه مي باشد كه مهمترين هدف آن حذف مواد قابل ته نشيني تحت تأثير نيروي ثقل ميباشد . در تصفيه شيميايي ، استفاده از مواد شيميايي در حذف آلاينده ها مورد نظر است كه به دليل ايجاد لجن زياد و گران بودن ، تا حد امكان از اين روش استفاده نكرده و از ساير روشها بجاي آن بهره ميگيريم .
تصفيه بيولوژيكي كه مهمترين و پركاربردترين روش تصفيه فاضلاب مي باشد را مي توان در دو گروه
كلي : ۱- سيستمهاي رشد معلق ۲- سيستمهاي رشد چسبيده تقسيم بندي نمود “۱۹” .
۱- سيستمهاي رشد معلق ( Suspended growth process)
مواد آلي داخل فاضلاب بصورت محلول يا معلق هستند كه وظيفه تجزيه و هضم آنها بر عهده

ميكروارگانيزمها مي باشد .
چنانچه شرايطي فراهم آيد كه ميكروارگانيزمها در داخل فاضلاب معلق باشند به اصطلاح در فاز مايع با هم برخورد داده شوند و در عين حال تصفيه فاضلاب نيز انجام گيرد . به اين فرآيند رشد معلق گفته مي شود . چون كليه ميكروارگانيزمها به رشد و تكثير در محيطي مي پردازند كه همواره در آن معلق مي باشند . از فرآيندهاي اصلي تصفيه بيولوژيكي رشد معلق مي توان به :
۱- فرآيند لجن فعال .

۲- حوضچه هاي هوادهي
۳- راكتور ناپيوسته متوالي
۴- هضم هوازي لجن
اشاره كرد . از ميان اين روشها ، لجن فعال فرايندي است كه بيش از همه در تصفيه فاضلاب مورد استفاده قرار ميگيرد كه مختصرا” بررسي مي شود “۶ ” .
روشهاي تصفيه عموما” به دو دسته هوازي و بيهوازي تقسيم مي شوند كه روشهاي تصفيه رشد معلق عموما” هوازي هستند . در سيستمهاي بي هوازي گاز متان توليد مي شود كه منبع انرژي با ارزشي است . در سيستم بي هوازي لجن كمتري توليد مي شود . هزينه هاي تأمين انرژي هوادهي در روش هوازي بيشتر از هزينه تأمين بي هوازي است . سرعت رشد ميكروارگانيزمهاي اختياري در سيستم بي هوازي كمتر است “۳۰ ” . سيتمهاي بيهوازي حساسيت بيشتري به دما و ph دارند .
فرآيندهاي تصفيه هوازي عبارتند از :
۱- لجن فعال .
۲- فيلتر چكنده .
۳- ديسكهاي بيولوژيكي چرخان .
۴- حوضچه هاي هوادهي .
۵- هضم هوازي لجن .
۶- راكتور ناپيوسته متوالي .
و غيره و فرآيندهاي تصفيه بيهوازي عبارتند از :
۱- سپتيك تانك .
۲- فيلتر بيهوازي .
۳- هضم بي هوازي لجن و غيره .
سيستمهاي رشد چسبيده Attached growth processes) (
در سيستمهاي كشت ميكروبي چسبيده يا به عبارتي در فرآيندهاي رشد چسبيده از راكتورهاي بيولوژيكي استفاده مي شود كه در آنها فاضلاب با لايه هاي ميكروبي متصل به سطوح در تماس است . ميكروارگانيزمها در سطح ماده واسطه اي كه Media) ( خوانده مي شود جمع شده و با استفاده از مواد پروتئيني لزج ( آنزيمها ) به آن مي چسبند اين لايه جاندار كه به آن بيوفيلم گفته مي شود مكاني انباشته ااز ميكروارگانيزمهاست كه نقش تصفيه فاضلاب را بعهده دارد . در اين فرآيندها حذف مواد آلي و همچنين فرآ

يند نيتريفيكاسيون Denitrification) ( قابل تحقق است (۲۳ و ۱۵ ) .
برجي كه از ماده واسطه پر شده است بنام برج بيولوژيكي خوانده مي شود و چنانچه بستر آن بصورت نامنظم پر شده باشد آن را فيلتر چكنده گويند . آنچه كه در اين فرآيند اتفاق مي افتد بدين صورت است كه فاضلاب از سطح بيوفيلم داخل راكتور عبور مي رسند و بعلت وجود گراديان غلظت در لايه به داخل آن نفوذ ميكند . ذرات و كلوئيدهاي معلق ممكن است در سطوح چسبيده باقي بمانند . اكسيژن لازم براي فرآيندهاي هوازي رشد چسبيده از طريق اكسيژن فاضلاب ورودي و همچنين از طريق فضاهاي خالي داخل داكتور تأمين مي شود . رشد لايه بيوسم به يك جهت محدود ميباشد و اين جهت به طرف بيرون از سطح جامد است .
از مهمترين فرآيندهاي رشد چسبيده ميتوان به صافيهاي چكنده با بار آلي كم و باز

زياد ، ديسكهاي بيولوژيكي چرخان ) RBC ( و راكتورهاي با بستر پر شده اشاره نمود .
فرآيند لجن فعال – ) Activated (
راكتورهاي لجن توسط آردرن و لاكت در انگلستان ابداع شد “۲۶ ” .
چون در اين فرآيند لجني كه ته نشين مي شود حاوي ميكروارگانيزمهاي زنده است و اين لجن را براي افزايش جرم زنده و تسريع واكنشها بر مي گردانند آنرا لجن فعال مي گويند .
فرآيند لجن يك سيستم تصفيه از نوع رشد معلق است كه مي توان آنرا در راكتورهاي اختلاط كامل يا جريان پيستوني انجام داد .
با توجه به اينكه مطالعات زيادي در خصوص تركيب روشهاي تصفيه بطور مثال لجن فعال با فيلتر چكنده و يا سيستم هاي هوازي ، صورت گرفته اما كاربرد سيستم تركيبي سپتيك تانك با ديسكهاي بيولوژيكي چرخان در مطالعات و بخصوص در داخل كشور ديده نشده . لذا ضرورت تحقيق در اين زمينه امري كاملا” اجتناب ناپذير است .
در ادامه ابتدا به ضرورت وجود سپتيك تانك و معرفي آن و سپس نياز به بهينه كردن سپتيك تانك توسط تركيب با ديسكهاي بيولوژيكي چرخان اشاره مي شود .
۵-۲- شناسايي و دلايل ساخت تصفيه خانه هاي كوچك
هماهنگونه كه مختصرا” در مقدمه ذكر گرديد تأسيس پالايشگاههاي بزرگ و مدرن فاضلاب تنها به دلايلي چند محدود مي شود كه اين دلايل مفصلا” در ادامه بيان مي گردد. بنابر اين تصفيه خانه هاي كوچك مطرح مي گردند . منظور از تصفيه خانه هاي كوچك ، تصفيه خانه هايي هستند كه به عللي چند واحد از تأسيسات تصفيه خانه بزرگ يا بكلي حذف و يا ساختمان آن در واحدهاي ديگر ادغام شده اند “۱ ” .
مهمترين عاملي كه موجب كوچك شدن يك تصفيه خانه مي شود ، عبارت از كم بودن جمعيتي است كه فاضلاب آنها به تصفيه خانه مي رسد . علاوه بر كمي جمعيت ممكن است علل ديگري نيز كه در زير نامبرده مي شوند موجب كوچك شدن طرح تصفيه خانه گردند :

الف – عدم نياز به تصفيه كامل فاضلاب
گاهي ممكن است بعلت وجود منابع طبيعي با ظرفيت تصفيه زياد مانند رودخانه هاي بزرگ و يا دريا بتوان از ايجاد بعضي واحدهاي تصفيه خانه خودداري و در هزينه سرمايه گذاري اوليه صرفه جويي نمود .
در اين صورت فاضلاب را بصورت ناقص تصفيه كرده و بقيه عمل تصفيه را بعهده منابع طبيعي نامبرده مي گذارند . البته در اين حالت بايد دقيقا” ميزان آلودگي فاضلاب را داشته باشيم تا مبادا موجبات آلودگي محيط زيست را فراهم آوريم ، كه اتفاقا” بحث اصلي مطرح شده در اين تحقيق بر رو

ي همين مسأله است .
ب – بعلت عدم امكان مالي و نياز اجتناب ناپذير به صرفه جويي از ساختن چند واحد تصفيه خانه صرفه جويي نموده و بدين ترتيب ساختمان تصفيه خانه را كوچكتر مي سازند.
ج – نوع آلودگي فاضلاب
براي تصفيه فاضلابهاي صنعتي ممكن است بعلت نوع آلودگي تنها نياز به ايجاد چند واحد براي تصفيه خانه گردد و ساختمان آن كوچك طراحي شود .
امروزه با توجه به تعداد روزافزون شهركهاي مسكوني كه در مجاورت شهرهاي بزرگ ساخته مي شوند ، مناطق ييلاقي كه نمي توانند از شبكه فاضلاب شهري استفاده كننده روستاهايي كه دفع فاضلاب آنها با مشكل مواجه است و بالاخره واحدهاي مستقلي از قبيل بيمارستانها ، ارگانها و غيره ، مسأله تصفيه خانه هاي كوچك اهميت زيادي پيدا كرده است . سبك تانك و ايمهاف تانك از انواع تصفيه خانه هاي كوچك هستند .
۱-۵-۲- سپتيك تانك Septic tank ) ( .
تاريخچه- از حدود ۱۰۰ سال پيش توسعه روش بي هوازي در اروپا شروع شد . در سال ۱۸۶۰ لوريس اچ مورزاس از تانكهاي سپتيك ، كه در آنها لجن ته نشين شده تحت هضم بي هوازي قرار ميگيرد و عمل هضم و جدا سازي جامدات هر دو در يك نانك صورت مي گيرد “۱ ” . در فرانسه استفاده كرد ” ۲۷ ” .
دونالدكالرون در سال ۱۸۹۵ اولين كسي بود كه به وجود متان پي برد و براي شهر اكستر انگلستان از تانك سپتيك استفاده نمود و از گاز متان حاصل شده براي روشنايي اطراف استفاده كرد “۹ ” .
در سالهاي ۱۹۰۲ و ۱۹۱۲ آزمايشات مشابهي در آمريكا صورت گرفت . در سال ۱۹۰۴ دكتر كارل ايمهاف “۱ ” آلماني ، از تانكي جهت تصفيه بي هوازي استفاده كرد كه در آن عمل هضم و جداسازي جامدات در دو قسمت جداگانه انجام مي گرفت . وي دستگاه تخمير بيهوازي را بنام خويش ثبت نمود . كه به مخزن ايمهاف معروف گرديد و در سال ۱۹۰۴ در انگلستان محققي بنام تراويس “۲ ” ، تانكي مشابه تانك ايمهاف بكار برد . شمايي از ايمهاف نانك در شكل (۳-۲ ) آمده است .
۲-۵-۲- تعريف سپتيك تانك
سپتيك تانك سـاده ترين نـوع تصفيـه خانه تـك واحـدي است كه تصـفيه مكانيكي (ته نشيني) و تصفيه زيستي با كمك باكتريهاي بيهوازي بطور همزمان در آن انجام مي گيــرد “۱ ” .
سپتيك تانك مانند شكلهاي صفحات بعد تشكيل شده است از تانك سرپوشيده اي كه معمولا” با بتن آرمه و در ابعاد كوچك آن با مواد پلاستيكي مانند فايبرگلاس ساخته ميشود .
فاضلاب پس از ورود به تانك و بعلت كاهش سرعت جريان آن ، قسمتي از مواد معلق خود را بصورت ته نشيني از دست مي دهد و از سوي ديگر تانك بيرون مي رود . درجه آلودگي فاضلابي كه از سپتيك تانك بيرون مي رود تقريبا” معادل درجه آلودگي فاضلاب بيرون آمده از استخرهاي ته

نشيني نخستين مي باشد يعني حدودا” ۳۰ درصد كاهش آلودگي بهمراه دارد .
مواد ته نشيني شده بصورت لجن در كف تانك با كمك باكتريهاي بيهوازي هضم مي شود . بطوريكه تانك حداكثر ۱ تا ۲ بار در سال نياز به خالي كردن پيدا مي كند “۱ ” .
سپتيك تانك براي تصفيه فاضلاب يك ساختمان و يا مجتمعي از چند ساختمان مسكوني بكار مي رود .
طول تانك مستطيل شكل را معمولا” دو تا چهار برابر عرض آن انتخاب مي كنند و عمق مؤثر تانك حداقل بايد ۲/۱ متر باشد . در تانكهاي بزرگ عمق بايد از نظر اقتصادي در حدود ۲ تا ۳ متر انتخاب گردد و بعلاوه فاصله سطح فاضلاب تا سقف تانك بايد ۳۰ تا ۴۰ سانتيمتر انتخاب گردد “۱ ” .
براي بهتر زلال سازي فاضلاب معمولا” تانكها را مانند شكل (۱-۲ ) از دو قسمت و يا مانند شكل (۲-۲ ) از سه قسمت مي سازند .
حجم قسمت اول را دو برابر قسمتهاي بعدي انتخاب ميكنند تا اينكه اولا” نوسانهاي فاضلاب را تا حدودي جبران كند و ثانيا” مواد جامد بيشتري در آن ته نشين گردد .
ورود و خروج فاضلاب بايد در نقطه اي زير سطح تانك انجام گيرد كه مواد شناور از تانك به بيرون نريزد و براي بيرون فرستادن گازهاي توليد شده از عمل باكتريهاي بيهوازي در سپتيك تانك لازم است لوله هاي تهويه اي به قطر حدود ۱۰ سانتي متر پيش بيني گردد “۱۵ ” .
زمان ماندهيدروليكي براي پساب در داخل تانك (ساعت ۴۸-۱۶ ) در نظر گرفته مي شود بنابراين ابعاد تانك طبق اين زمان ماند تعيين مي گردند ” ۱۵ ” .
كد اجرائي BS6297 براي پساب كم در سال ۱۹۸۳ بكار گرفته شده است “۱ ” .
فرمول زير براي محاسبه ظرفيت كل سپتيك تانك جائيكه عمل لجن زدايي در فاصله كمتر از يك سال انجام مي گيرد داده شده است :

وقتيكه جمعيت تحت پوشش ۴ باشد ، ظرفيت تانك برابر است با

با استفاده از استاندارد ساخت سال ۱۹۸۵ مقدار مينيمم ظرفيت ۲۷۰۰ ليتر در نظر گرفته مي شود ” ۱۰ ” .
استاندارد آلمان ) DIN4261 ( حجم لازم در سپتيك تانك براي هر نفر ۳۰۰ ليتر و حداقل حجم تانك را ۳ متر مكعب پيشنهاد كرده است . حداقل حجم تانك در اطريش و سوئيس ۵ متر مكعب مي گيرند “۱ ” .
استاندارد انگلستان حجم تانك براي توقف يك شبانه روز ميانگين فاضلاب در حالت بدون بارندگي بعلاوه ۸/۱ متر مكعب فضا براي جمع شدن لجن پيشنهاد مي كند . همچنين حداقل حجم را ۵/۳ متر مكعب پيش بيني كرده است “۱ ” .
استاندارد هندستان حجم مفيد تانك را حداقل ۳/۲ مترمكعب و بر مبناي ۱۱۲ تا ۲۵۲ ليتر براي هر نفر در نظر مي گيرد و حجم لجن بدست آمده از تانك را ۲۱٪ ليتر براي هر نفر در شبانه روز پيش بيني مي كند “۱ ” .
لجن بدست آمده از سپتيك تانك از نظر وزني ۲۵ تا ۳۰ درصد و از نظر حجمي ۷۵ تا ۸۰ درصد كمتر از لجني است كه از استخر ته نشيني نخستين بدست مي آيد “۱۵ ” .
نگهداري سپتيك تانكها :
براي اينكه سپتيك تانك با بازده بهتري كار كند بايد به نكات زير توجه شود :
۱- هيچگونه ماده گندزدايي مانند كلر و غيره نبايد به درون تانك ريخته شود چون موجب از بين رفتن باكتريهاي تصفيه كننده فاضلاب مي شود .
۲- در فاصله زماني لازم بايد لجن جمع شده در كف تانك را بيرون آورد . لجناب را مب توان بصورت زهكشي و ثقلي خالي نمود و لجن را معمولا” با كمك پمپ بيرون مي آورند .
۳- هنگام خالي كردن تانك نبايستي تمام مواد لجني را بيرون آورد ته مانده لجن

در سپتيك ، كار دوباره آنرا بهبود مي بخشد
شكل ( ۴-۲ ) نمونه اي از تسهيلات بكار گرفته شده در بيرون سپتيك تانك را نشان مي دهد كه اين تسهيلات جهت محدود كردن تخليه جامدات معلق بدرون سپتيك تانك ، بكار گرفته شده اند .
( b و a ) با فلهاي داخلي جهت منحرف كردن مسير حركت گازها .
( c ) لوله اي كه از تخليه جامدات معلق به قسمت دوم سپتيك تانك ، مخالفت مي كند .

۳-۵-۲- علل كاربرد سپتيك تانك

پرداختن و توجه به سپتيك تانك از آنجا آغاز شد كه بتدريج براي جلوگيري از آلوده شدن منابع طبيعي آب و بخصوص رودخانه ها و زمينهاي كشاورزي ، ورود فاضلاب به اين منابع
ممنوع اعلام شده . اين جلوگيريها نياز به تصفيه فاضلاب و تكامل روشهاي آنرا ايجاب نمود “۱ ” .
با گذشت زمان و بويژه پس از جنگ جهاني دوم ، در نتيجه توسعه شهرها و صنايع ، خطر آلودگي محيط زيست و در نتيجه نياز به تصفيه فاضلاب با شدت بي سابقه اي افزايش يافت و همزمان با آن روشهاي بسياري براي تصفيه فاضلاب پيشنهاد و بكار گرفته شد .
در تكامل فن تصفيه فاضلاب از نظر زماني روشهاي طبيعي تصفيه جزو قديمي ترين روشهايي هستند كه براي تصفيه بكار گرفته شده اند .
استفاده از فاضلاب براي آبياري در كشاورزي بعلت خاصيت كودي آن از يكصد سال پيش تا كنون در كشورهاي اروپايي متداول بوده است .
از دهها سال پيش تا كنون حوضچه هاي تثبيت و تصفيه فاضلاب در كشورهاي اروپايي مورد استفاده قرار گرفته اند .
از ديرباز مي دانستند كه آبهاي طبيعي قادرند مواد آلي و آلوده كننده اي را كه از طريق تخليه فاضلاب و پساب دريافت مي كنند تحت تأثير ميكروارگانيزمها كنند و نتيجه اين عمل مصرف اكسيژن محلول آبهاست .
يكي از مهمترين عوامل آلوده كننده آبها ، فاضلاب و پساب مي باشد و بطوريكه تخمين زده اند هر متر مكعب فاضلاب تصفيه نشده مي تواند ۴۰ تا ۶۰ متر مكعب آب را بشدت آلوده نمايد “۹ ” .

بطوريكه اگر اكسيژن اين آبها بسرعت جايگزين نگردد در هيچ مصرفي ، آب آلوده قابل استفاده نخواهد بود .
در سال ۱۹۸۲ در سواحل ژاپن بعلت تخليه پساب كارخانه اي ، كليه ماهيهاي دريا تا مسافت دوري بعلت وجود سموم زياد در پساب ، آلوده و مسموم شدند “۹ ” .
بطوريكه در عرض چند روز مجبور شدند اين ماهيهاي مسموم را بمنظور دور ساختن از دسترس م

رم ، صيد و از بين ببرند .
يا در سال ۱۹۶۰ بود كه تخليه پسابهايي كه شديدا” آلوده به فلزات سنگيني مثل روي – سرب و كادميم بودند و مصرف آبهاي آلوده در كشاورزي ژاپن باعث گرديد كه اولا” برنجايي كه با اين آبهاي آلوده آبياري شده اند شد باز ايستند “۹ ” .
ثانيا” افراديكه از آب آلوده بعنوان منبع آب آشاميدني استفاده كردند بنوعي ناراحتي استخوان كه در اثر آن استخوانها نازك و شكسته ميگرديد دجار شدند . بعدها معلوم شد كه هر دوي اين عوارض بعلت سرب و كادميم زياد در آب آلوده بوده است “۹ ” .
با توجه به شواهدي كه بيان گرديد در ضرورت تصفيه صحيح فاضلابها ابهامي باقي نمي ماند و به تبع آن لزوم استفاده از سپتيك تانك مطرح مي گردد كه با طراحي و كاربرد صحيح مي توانيم به اهداف زير تا حدود زيادي نزديك شويم .
۱- تصفيه فاضلاب علاوه براينكه آلودگي هاي محيط را به ميزان وسيعي كاهش مي دهد ، فاضلابهاي تصفيه شده را با اطمينان مي توانيم در آبها يا زمين تخليه كنيم .
۲- فاضلاب تصفيه شده بطريقه بيولوژيكي براحتي مي تواند مصارفي در كشاورزي و يا درصنعت بعنوان آب خنك كننده ) Cooling Water ( در مراكز توليد نيرو داشته باشد .
۳- بقاياي مواديكه انسان مصرف كرده و بصورت مواد دفعي داخل فاضلاب گرديده در روشهاي تصفيه بصورت لجن فعال زائد بعد از عمليات هضم لجن ، بعنوان كود بسيار مناسب و مطمئن براي باروري زمينهاي زراعتي قابل مصرف خواهد بود .
مطالب عنوان شده فوق در خصوص ضرورت تصفيه فاضلاب و به تبع آن ضرورت سپتيك تانك مي باشد . اما پساب خروجي از سپتيك تانك بايد با اطمينان كامل ( از لحاظ ميزان آلودگي ) وارد محيط زيست گردد .
در گذشته به طرق مختلفي اين كار انجام مي گرفت كه در اينجا به ذكر نمونه هايي از آنها بترتيب زمان استفاده ، پرداخته مي شود .
۱- پخش فاضلاب خروجي از سپتيك در خاك توسط جريان ثقلي متناوب ، شكل (۵-۲ ) و شكل (۶-۲ ) .
۲- استفاده از فيلترهاي شني شكل (۷-۲ ) و ساختن بسترهاي سنگي براي جذب فاضلاب به داخل زمين مانند شكلهاي (۸-۲ ) و (۹-۲ ) .

۳- استفاده از والت فيلتر در درون سپتيك تانك شكل (b-10-2 ) .
4- استفاده از فيلتر بيولوژيكي شكل (۱۴-۲ ) “۱۵ ” .

شكل (۱۱-۲ ) – سپتيك تانك بتني دو خانه اي جدا از هم “۱۵ ” .
شكل (۱۲-۲ ) – سپتيك تانك دو خانه اي با سيستم جذب در زمين “۱۵ ” .
شكل (۱۳-۲ ) – سپتيك تانك يا تانك ته نشيني از جنس فايبر گلاس “۱۵ ” .
اما تمام اين سيستمها بازدهي محدودي دارند و به نوعي نظر ما را از لحاظ اطمينان از آلوده نكردن محيط زيست ، جلب نكردند لذا همين مسأله انگيزه اي بود ، جهت تفكر بيشتر در زمينه بهينه سازي راندمان سپتيك تانك .

۶

-۲- تاريخچه توسعه سيستم RBS
در سال ۱۹۰۰ توسط “ويگاند ” در آلمان جهت تصفيه پساب از اين فرآيند استفاده شد . امتياز آن بخاطر توصيف يك استوانه شامل تكه هاي چوب بود “۱۵ ” .
در سال ۱۹۲۶ ، ايمهاف و در سال ۱۹۳۴ بچ نيز اين فرآيند را تحقيق كردند “۱۵ ” .
در سال ۱۹۳۰ Emscher filter جايگزين اين فرآيند شد اما بعلت تراكم و مسدود شدن رسيدگي بيشتر نشد .
بطور مشابه آلن در سال ۱۹۲۹ يك اختراع بنام ” چرخ بيولوژيكي ” را توسط Maltby در آمريكا گزارش كرد كه شامل يك سري چرخهاي پره دار گردان بود “۱۵ ” .
فرآيند RBC در سال ۱۹۶۰ در كشور آلمان غربي نصب شده بود و سپس تكنولوژي آن به ايالات متحده معرفي شد “۱۵ ” .
اين فرآيند از سال ۱۹۶۹ فقط در ايالات متحده امريكا بكار گرفته شد در ايالات متحده و كانادا ۷۰ درصد سيستمهاي RBC نصب شده فقط براي حذف BOD تركيبات كربن دار بكار مي رفتند ، ۲۵ درصد بصورت تركيبي از حذف BOD تركيبات كربن دار و حذف نيتروژن ) Nitrification ( و ۵ درصد براي nitritication ثانويه جريان خروجي”۱۵″.
بعلت خواص ساختمان RBC ، افت هد هيدروليكي پائين و عمق كم ، سازگاري با شرايط جديدي يا وجود تصفيه آسان ، كاربرد آن گسترش بيشتري پيدا كرد .
۱-۶-۲- توصيف سيستم RBC
سيستم RBC شامل يك سري ديسكهاي چرخان است كه نيروي چرخشي توسط يك الكتروموتور با دور كم (۱۵-۱ ) دور در دقيقه ، به سيستم القاء مي شود .
اين ديسكهاي چرخان كه اصطلاحا” Media “1 ” نيز ناميده ميشوند بر روي يك محور نصب ميشوند كه اين محور بصورت مستقيم يا غير مستقيم به الكتروموتور ارتباط دارد . ارتباط غيرمستقيم الكتروموتور با محور در مواقعي برقرار ميشود كه دور الكتروموتور زياد باشد و جهت كم كردن اين دور ناچار به نصب چرخ دنده هاي مناسب يا تسمه ميشويم .

حدودا” (۶۰-۴۰ ) در صد سطح Media درون فاضلاب قرار ميگيرد و در اثر گردش آرام Media بر روي صفحات ، يك سيستم رشد چسبيده ) Attached growth ( پديد خواهد آمد كه biofilm ناميده مي شود و اين فيلم تشكيل شده مواد مغذي را از درون فاضلاب و اكسيژن لازم را از روي سطح فاضلاب گرفته و به مصرف مي رساند كه ماحصل اين اعمال ، تصفيه فاضلاب مي باشد . بديهي است كه فيلم تشكيل شده بر روي Media از نوع هوازي است .

“۱ ” ) biomass ( اضافي بوسيله نيروي برشي كه چرخش ايجاد مي كند از فيلم جدا شده و به داخل مخلوط مي ريزد كه مخلوط نيز بصورت تعليقي است .
يك سيستم كامل RBC شامل دو يا چند رشته موازي است كه هر كدام از اين رشته ها شامل چند مرحله مي باشد .
مختصري درباره ) biofilm فيلم بيولوژيكي (
تأثير الگوي جريان يك اجتماع ميكروبي سيستمهاي biofilm به آناليز فرآيند بستگي دارد . سيستـمهاي biofilm نـظير RBC,trickling filter ، راكتـور سـوسپانسيـون ) ASR ( ، بسترهاي مغشوش و غيره عمدتا” براي تصفيه پساب بكار گرفته مي شوند بخاطر اينكه مي توانند غلظت biomass زيادي را در راكتور نگهداشته باشند و همچنين كنترل biomass در آنها بسادگي صورت ميگيرد “۲۲” .
بطور طبيعي هم ، چنين biojelm هائي روي ديواره يا كف رودخانه هاي آلوده يافت مي شوند “۲ ” . “۲۲ ” .
” هيكي و روبرت و غيره ،۳، ” توانستند نظرهاي بسياري را جلب كنند بخاطر اينكه شدت تغيير شكل مواد آلي در طرح آنها بسيار بالا و غير منتظره بود .
فعاليت بيولوژيكي و تركيب پساب بطور جرئي تعيين گشته و همچنين بار مراحل بعدي واحد تصفيه يا مقدار آب كاهش داده مي شود . بنابراين كيفيت آب روي عمليات واحدها و طراحي آنها مؤثر است . مخصوصا” زمان ماند پساب در سيستم نيز مي تواند بهمان اندئازه در واحدهاي تصفيه مؤثر باشد .
كاهش مواد بيولوژيكي نيز يك اصل اساسي در ترتيب پساب جمع آوري شده ، واحدهاي تصفيه و آب دريافتي مي باشد . براي افزايش ظرفيت تخليص سعي ميشود كه biomass اضافي در كانالهاي زهكشي جمع آوري گردد “۱ ” .
از لحاظ آزمايشي تفاوت مابين biomass معلق پراكنده و biofilm الحاقي سبب تغيير فرآيند مي شود تركيب پساب تهيه شده از گلوكز و آمونيا بعنوان منبع نيتروژن در نظر گرفته شده است .
نسبت C:N:P “3 ” برابر ۱۴٫۷:۴٫۳:۱ ( وزني ) ميباشد “۲۲ ” .
biofilm روي يـك لايـه با جنس پروپيلن در تصفيه پساب خانـگي با يك فيلتـر چكنده ) Gouda,the Netherlands ( در يك دوره زماني تقريبا” يك ماهه پرورش داده مي شود “۲۹ ” .
جهت جلوگيري از رشد جلبكها (photoaulotropic ) ، لايه پلي پروپيلن در مقابل نور حفاظت مي شود و بيوفيلم فقط در كناره انتهائي لايه پلي پروپيلن مصرف مي شود . بعد از بيشتر از يك ماه ، قبل از اينكه آزمايشهاي اصلي شروع شود ، biofilm به مدت سه هفته جهت عادت دادن به تركيب پساب به آزمايشگاه آورده مي شود .
تحقيقات قبلي توسط “۲ ” chudoba در باره اثرات الگوي جريان روي اجتماع ميكروبي منظور شده بر حسب انعقاد توده لجن در فرآيندهاي لجن فعال انجام شده بود “۲۹ ” .

نتيجه اينكه : ۱)در راكتوربا رفتار plug و غلظت بالاي سوبسترا ميلي گرم/ليتر ورودي ، رشد باكتريها بصورت تشكيل لخته است در حاليكه درراكتوري با رفتار mixcd و غلظت پائين سوبسترا ، رشد باكتريها بصورت رشته اي است “۱ ” (انتخاب سينتيك )
۲) نوع سوبستراي موجود در ورودي ، همچنين اثرات تركيب اجتماع ميكروبي ، بطور مثال مواد محلول :

نتيجه اينكه :
۱) در راكتور با رفتار plug و غلظت بالاي سوبسترا ليتر/ ميلي‌گرم ورودي ، رشد باكتريها بصورت تشكيل لخته است در حاليكه در راكتوري با رفتار mixed و غلظت پايين سوبسترا، رشد باكتريها بصورت رشته‌اي است (انتخاب سينيتيك)
۲) نوع سوبستراي موجود در ورودي ، همچنين اثرات تركيب اجتماع ميكروبي ، بطور مثال مواد محلول : رشد باكتريهايي رشته‌اي را تحريك مي‌كنند. در حاليكه در سوبستراي حاوي ذرات ريز، لخته تشكيل مي‌گردد .
مورگان روي تصفيه پساب بستني توسط ۴ راكتور Bioflim تحقيق كرد و به اين نتيجه رسيد كه طراحي راكتور اساساً نمي‌تواند نتيجة زيست ميكروبي باشد ] ۲۹[ .
لازاروا يافت كه براي حجم سلولهاي زنده و تركيب اجتماعي ميكروبي biofilm شرايط هيدروديناميكي دخيل است. اما فهميد كه اين موضوع هنوز محدوديتهاي زيادي دارد .
سينيتيك ماكروسكپيك biofilm (فرايند ، راكتور يا ظاهر) توسط (۱۹۶۸ …Atkionson) و (۱۹۷۸ Harrcmocs) بررسي شد ] ۲۹[.
در مورد انتقال جرم بيروني ( از تودة مايع تا سطح biofilm ) و دروني (داخل خود biofilm ) توسط تئوريهاي كلاسيك مكانيك سيالات و مهندسي شيمي مطالعات موفقيت‌آميزي انجام گرفت ] ۲۹[.
از قانون اول نفوذ فيك در انتقال جرم روي biofilm يك مفهوم كلي استنتاج مي‌شود ، كه بصورت نفوذگرايي يا جريان در هم روي سطح زير (بي‌قاعده) biofilm انجام مي‌گيرد .
سهم تنفس هوازي كلي توسط biomass معلق كه از فرسايش biofilm توليد مي‌شود مشخص مي‌گردد كه بوسيلة (۱۹۹۳ Alaerts Cao,) تحقيق شد، كه همين مي‌تواند درجة اهميت سهم biofilm را نشان دهد ] ۲۹[.
شكلهاي صفحة بعد ، اجتماع ميكروبي را در سه راكتور BATCH و CSTR و كانال نشان مي‌دهد.
a) رشد در راكتور Batch بصورت توده‌اي است.
b) رشد در راكتورهاي CSTR و كانال بصورت رشته‌اي است.

۲-۶-۲- مرحله بندي كردن واحدهاي RBC.

شكل مرحلة سيستم RBC يك انتگرال جزئي از طرحي كل فرآيند است . مراحل بصورت يك سري سلولهاي مستقل قسمت‌بندي مي‌شوند.
مرحله بندي مي‌تواند با استفاده از بافلها در يك تانك منفرد انجام شده يا بوسيلة جدا كننده‌هايي در داخل يك تانك انجام شود. مرحله‌اي كردن سبب ايجاد شرايطي مي‌شود كه ارگانيزمها در اين تغيير شرايط مي‌توانند رشد كنند.
درجة پيشرفت در هر مرحله قبل از هر چيز به غلظت مواد آلي در تودة مايع همان مرحله بستگي دارد. همچنانكه پساب به سيستم جريان پيدا مي‌كند هر مرحله داراي يك ورودي با غلظت مواد دلي كمتر از مرحلة قبل مي‌باشد. نمونه‌هايي از مراحل RBC مرتب شده در شكل (۱۹-۲) آمده است ] ۲۸[.
در تصفية ثانوي معمولاً سه مرحله يا بيشتر براي هر جريان در نظر گرفته مي‌شود. مراحل اضافي براي ازت زدايي يا تركيب جذف BOD و آمونياك بكار مي‌رود.
براي واحدهاي كوچك ، محورهاي گردان RBC بصورت موازي با مسير جريان تنظيم شده و گروه ديسكها نيز توسط بافلها جدا مي‌شوند. (a 19-2) .
در واحدهاي بزرگتر و در يك سري از رشته‌هاي برآيند، محورها عمود بر مسير جريان نصب مي‌شوند. شكل (b 19-2).
براي استفاده از بار در واحدهاي اوليه ، يك stey-feed شكل (c19-2) يا يك سيستم مخروطي (b19-2) ممكن است بكار گرفته شود.
در مطالعة خواص هيدروليكي يك سيستم RBC سه پارامتر مهم هميشه مد نظر است ] ۲۸[.
۱- شدت جريان مايع فاضلاب.
۲- سرعت چرخش ديسكها.
۳- درجة تغريق.
با استفاده از پارامترهاي فوق همواره مي‌توان راندمان سيستم RBC را هدايت كرد به اين معني كه كاهش و يا افزايش هر كدام از اين پارامترها تأثير مستقيم روي بهره‌دهي سيستم دارد. مثلاً اگر درجة تعريق (submergence of Degree) ديسكها افزايش يابد سطح تماس با فاضلاب درون سيستم بيشتر مي‌شود يعني biofilm موجود بر روي ديسكها ، مواد مغذي ـ كربن ، نيتروژن ، فسفر و … ) بيشتري را در اختيار مي‌گيرد و اين مسأله كمك شاياين به بهبود راندمان سيستم مي‌كند.
از سوي ديگر اثر سرعت چرخش ديسكها ( ) و شدت جريان مايع فاضلاب ، توأم با يكديگر مورد بررسي قرار مي‌گيرد. مثلاً اگر سرعت چرخش ديسكها افزايش بايد بناچار بايد دبي فاضلاب ورودي به سيستم نيز افزايش يابد بعلت اينكه biofilm در مدت زمان كمتري به مواد مغذي و اكسيژن مي‌رسد در نتيجه با كاهش مواد مغذي روبرو مي‌شود كه اين كاهش از طريق فاضلاب ورودي بايد جبران شود.

جهت بررسي پارامترهاي هيدروليكي سيستم نظير عدد پراكندگي نيز از تركيب اين پارامترها به اعداد بدون بعدي نظير (Re) و (Fr) مي‌رسيم كه با بررسي روي اين اعداد پي به تغييرات پارامترهاي هيدروليكي سيستم خواهيم برد.
اگر شدت جريان مايع و درجة تعريق با هم تركيب شوند پارامتر بدون بعد عدد رينولدر (Re) بدست مي‌آيد در حاليكه اگر شدن جريان مايع و سرعت چرخش

 

 

با هم تركيب شوند پارامتر بدون بعد ديگري بنام عدد فرود(Fr) را توصيف مي‌كنند ] ۲۸[.
S= degree of submergence درجة تفريق
U= Velocity of liquid (LT-1) سرعت مايع
ys= Kinematic Viscosity of liquid (L2/T) ويسكوزيتة سينماتيك مايع
Dh= mean hydraulic depth of flow (L) عمق متوسط هيدروليكي مايع
= rotational speed of discs (T-1) سرعت چرخش ديسكها
g=accelertion due to gravity (T2.L) شتاب جاذبه

بعلاوه ، اختلاف مراحلRBC با ترمهاي بدون بعد طول (Ln) بيان مي‌شود.
عدد جمعي پراكندگي ( ) ، جائيكه D ضريب پراكندگي و U سرعت مايع و L طول مسير جريان مايع است) D= Dispersion Coefficient (L2T-1)
رژيم جريان در RBC توسط يك مدل هيدروليكي چندگانة خطي كه در آن ۹۶ پاسخ ردياب داريم مشخص مي‌شود ] ۲۸[.