در يكان‌هاي تصفية زيستي نمي‌توان از همة اكسيژن موجود در يك كتر مكعب هواي داده شده به فاضلاب استفاده نمود و مقدار اكسيژن قابل استفاده در روش‌هاي گوناگون تفاوت مي‌كند. مقدار اكسيژني كه از يك متر مكعب هوا مي‌تواند جذب فاضلاب شود تابعي است از مقدار كمبود اكسيژن فاضلاب نسبت به حالت اشباع آن و ضريب جذل اكسيژن سيستم يعني اگر وزن همه اكسيژني كه در يك شبانه روز با كمك هوادهي به فاضلاب وارد مي‌شود با Oc و مقدار كيلوگرم اكسيژني كه توسط فاضلاب جذب مي‌شود با Ov نشان داده شود خواهيم داشت:

نکته مهم : برای استفاده از متن کامل تحقیق یا مقاله می توانید فایل ارجینال آن را از پایین صفحه دانلود کنید. سایت ما حاوی تعداد بسیار زیادی مقاله و تحقیق دانشگاهی در رشته های مختلف است که می توانید آن ها را به رایگان دانلود کنید

در رابطه (2-11) مقدار Cs نشان دهندة ميلي‌گرم در ليتر اكسيژن محلول در فاضلاب در حالت اشباع خود و Cx ميلي‌گرم در ليتر اكسيژن محلول در فاضلاب در حالت هوادهي و ضريب جذب اكسيژن به وسيلة فاضلاب است. بنابر نظر اكن فيلدر[1] به وسيلة رابطة شمارة (2-12) نمايش داده شده و تابعي است از نوع فاضلاب و روش هوادهي و نوع هواده مورد استفاده و مقدار آن ميان 5/0 تا يك متغير است

منحني هاي شكل شماره (2-7) وابستگي a را به نوع فاضلاب و شدت درهمي آن نشان مي دهد. ضريبي است كه نشان دهنده فشار اتمسفري است. مقدار آن براي سطح درياي آزاد برابر يك و به ازاي هر يك هزار متر افزايش ارفتاع 1/0 از آن كاسته مي شود.

مواد غذايي باكتري ها – باكتري هاي هوازي براي بدست آوردن انرژي لازم جهت ادامه زندگي خود بجز اكسيژن و مواد آلي كربن دار كه با BOD مشخص مي شوند نياز به مواد آلي ازت دار و فسفردار نياز دارند. مقدار ازت و فسفر مورد نياز باكتري ها به ترتيب حدود 5 و 6/1 درصد مقدار BOD مي باشد. نياز باكتري ها به مواد ديگري مانند سديم، كلسيم، پتاسيم و منزيم كمتر بوده و مقدار آنها به ترتيب 4/0 ،‌4/0، 3/0 و 3/0 درصد مقدار BOD مي باشد.

در فاضلاب هاي شهري مقدار مواد آلي كربن دار از نسبت هاي نامبرده بيشتر ولي غالباً در فاضلاب كارخانه ها، بر عكس مقدار تركيبات ازت دار و فسفردار از نسبت هاي نامبرده كمتر مي باشند. بنابراين براي بالا بردن بازده يكان هاي تصفيه زيستي فاضلاب كارخانه ها، افزودن مواد ازت دار و فسفردار و حتي گاهي مخلوط نمودن آنها با فاضلاب خانگي بسيار با فايده مي باشد، اما اين كار بايد مبتني بر نتايج آزمايشگاهي باشد.

در اينجا لازم به تذكر است كه هدف از تصفيه فاضلاب تنها تبديل مواد آلي ناپايدار به مواد تثبيت شده معدني نيست. بلكه بايد اين مواد را نيز از آن جدا نمود. چنانكه بعداً خواهيم ديد جدانكردن موادي كه خاصيت كودي دارند موجب مي شود تا منابع طبيعي كه فاضلاب تصفيه شده به آنها وارد مي گردد، محل مناسبي براي رشد گياهان آبزي مانند آلك ها و جلبك ها گرديده و دوباره آلوده گردند.

با توجه به مرحله هاي دوگانه اي اكسيداسيون تركيبات آلي كه هنگام شناسائي BOD در بخش يكم به آن اشاره شد، ملاحظه مي شود كه توليد مواد كودي (نيتريت ها، نيترات ها، فسفات ها و جز آن…) بيشتر در مرحله دوم رخ مي دهد بنابراين براي جداسازي آنها در تصفيه خانه ها لازم است لجن حاصل را حتي اگر تثبيت هم شده باشد از فاضلاب جدا نمود.

بار حجمي – بار حجمي (يا بار هيدروليكي [2]) عبارتست از مقدار فاضلابي كه در واحد زمان بر يك متر مكعب از حجم يك واحد تصفيه خانه وارد مي آيد. حجم يكان هاي تصفيه زيستي بايد به واحد تصفيه زيستي اولين عددي است كه در طرح بايد به آن توجه نمود.

با توجه به اينكه براي تعيين بار حجمي، تكيه بر مقدار فاضلاب، به علت نوسانهايي كه دارد و نيز به علت تغيير غلظت و درجه آلودگي آن در ساعتهاي گوناگون مشكل مي باشد، معمولاً براي تعيين بار حجمي يك واحد تصفيه زيستي از مقدار كل BOD5 موجد در فاضلاب شهر استفاده مي شود. البته بايد اثر يكان هاي ديگر تصفيه خانه را كه پيش از واحد تصفيه زيستي قرار دارند در اين محاسبه دخالت داد.

روش هاي تصفيه زيستي با كمك باكتري هاي هوازي را مي توان به سه گروه تقسيم نمود:

الف – روش هاي طبيعي تصفيه زيستي – اين روش ها براساس استفاده از قدرت تصفيه خود به خودي منابع آب پايه گذاري شده و مهمترين آنها عبارتند از وارد نمودن فاضلاب تصفيه نشده به درياها، درياچه ها، رودخانه ها و سرانجام منابع آب زيرزميني.

چون در اين روش ها همزمان از تصفيه هاي فيزيكي و زيستي استفاده مي شود و خود از اهميت ويژه اي برخوردار است بنابراين گفتگو درباره آن به بعد موكول مي گردد.

ب – روش هاي نيمه مصنوعي تصفيه زيستي – اين روش ها كه معمولاً جاگيري زياد و مساحت بزرگي از زمين را جهت تصفيه زيستي لازم دارند، گسترش همان تصفيه طبيعي هستند. روش هائي را كه مي توان جزو اين گروه دانست عبارتند از: پخش فاضلاب در زمين هاي كشاورزي، پخش فاضلاب در زمين هاي نفوذپذير و ايجاد درياچه هاي مصنوعي كم عمق كه فاضلاب دراير توقف در آنها و در مجاورت هوا كم كم مورد تصفيه طبيعي قرار گيرد. حالت خاصي از اين گونه درياچه ها آنهايي هستند كه براي تربيت و توليد ماهي بكار مي روند.

ج – روش هاي مصنوعي تصفيه زيستي – در اين روش ها با كمك وسايل مكانيكي و ايجاد ساختمان هاي ويژه اي مقدار كافي هوا و اكسيژن در فاضلاب وارد مي سازند تا تصفيه زيستي سرعت بيشتري يافته و در نتيجه ،‌نياز به زمان و جاي كمتري باشد. مهمترين روش هاي مصنوعي تصفيه زيستي فاضلاب عبارتند از:

استفاده از استخرهاي هوارساني كه در آنها تصفيه با كمك لجن فعال انجام مي گيرد و كاربرد صافي هاي چكنده.بسته به مقدار بارگذاري روي واحد حجم يكان هاي تصفيه خانه و بازده سيستم تصفيه زيستي يعني درصد كاهش آلودگي فاضلاب، همه روش هاي نامبرده در بند “ب” و “ج” مي توانند به صورت تصفيه كامل و يا ناقص انجام گيرند. تصفيه كامل يعني بازدهي سيستم تصفيه 80 تا 90 درصد كاهش BOD5 باشد و تصفيه ناقص يعني بازدهي سيستم تصفيه كمتر از 80 درصد كاهش آلودگي باشد.

استفاده از اكسيژن خالص – روش استفاده از اكسيژن خالص يك روش مصنوعي تصفيه زيستي است كه در آن به جاي دميدن هوا به فاضلاب، مستقيماً اكسيژن خالص در آن دميده مي شود. اكسيژن خالص نخست به صورت مايع در ظرفي نگهداري شده و هنگام كاربرد به صورت گاز در فاضلاب دميده مي شود. استفاده از اكسيژن خالص بسيار مؤثرتر از هوادهي بوده، از حجم سيستم كاسته و سرعت رشد و فعاليت باكتري ها را مي افزايد. در مقابل تهيه اكسيژن خالص و كاربرد آن تكنولوژي برتر و دقيقتري را ايجاب كرده و اداره تصفيه خانه افراد ماهر بيشتري را نياز دارد. در صورت استفاده از اكسيژن خالص استخرهاي تصفيه زيستي را سربسته مي سازند.

تصفيه زيستي باكمك باكتري هاي بي هوازي

در صورتي كه به فاضلاب اكسيژن نرسد، باكتري هاي هوازي فعاليت و رشد و نمود خود را از دست داده و در عوض باكتري هاي بي هوازي فعاليت خود را شروع مي كنند. كار اين باكتري ها بر اين اساس است كه اكسيژن مورد نياز خود را از تجزيه مواد آلي و معدني موجود در فاضلاب بدست آورند.

به عبارت ديگر اين باكتري ها بر خلاف باكتري هاي هوازي مواد نامبرده را احيا مي كنند. نتيجه اين فعاليت تجزيه مواد آلي ناپايدار و تبديل آنها به نمك هاي معدني پايدار و نيز گازهائي چون گاز هيدروژن سولفوره، گاز متان، گاز كربنيك و گاز ازت مي باشد.

توليد گازهاي نامبرده به ويژه گاز هيدروژن سولفوره موجب مي شود كه بوي ناخوشايند آنها محيط زيست را به شدت آلوده سازد. از اين رو اين روش را به نام روش تعفن نيز مي نامند. به همين جهت موارد استفاده از باكتري هاي بي هوازي براي تصفيه فاضلاب براي جلوگيري از آلوده شدن محيط زيست تصفيه خانه ها محدود است. مهمترين كاربرد روش استفاده از باكتري هاي بي هوازي در مخزنهاي سربسته‌ هضم لجن مي باشد و تنها در تصفيه خانه هاي بسيار كوچك مانند انباره هاي تعفن (سپتيك تانك و ايمهف تانك) هم از روش تعفن براي تصفيه فاضلاب استفاده مي شود. گذشته از موارد نامبرده، هميشه در تصفيه خانه ها كوشش مي شود تا با رسانيدن هوا و اكسيژن به فاضلاب مانع از فعاليت باكتري هاي بي هوازي شوند. در تصفيه طبيعي كه در چاههاي فاضلاب خانگي رخ مي دهد و نيز در لجن ته نشين شده در كف درياچه ها نيز باكتري هاي بي هوازي فعاليت مي كنند.

هضم لجن – لجن پيش از وارد شدن به منبع هاي هضم لجن داراي نزديك به 60 تا 80 درصد مواد آلي تجزيه پذير مي باشد. لجن تازه از نظر حجمي و نزديك به يك درصد كل فاضلاب را در بر مي گيرد ولي تصفيه آن بسيار پرهزينه و پيچيده است. هزينه تأسيسات هضم لجن گاهي نزديك به نصف تمام هزينه يك تصفيه خانه را در بر مي گيرد. غليظ نمودن لجن و گرفتن آب اضافي آن كار تصفيه را آسان مي سازد. هضم لجن كه در اثر تعفن و كار باكتري هاي بي هوازي است، در دو مرحله تخمير اسيدي و تخمير متاني انجام مي گيرد:

مرحله يكم – تخمير اسيدي – در مرحله اول لجن تازه كه داراي رنگي زرد مايل به خاكستري و از نظر درجه اسيدي تقريباً حالت خنثي دارد شروع به تعفن نموده،‌ درجه اسيدي آن به 5 و حتي به 4 مي رسد و محيط آن به شدت اسيدي مي شود. انجام دهنده اين كنش و واكنش ها گروهي از باكتري هاي بي هوازي هستند كه به نام باكتري هاي بي هوازي اسيدي ناميده مي شوند. در اين مرحله بيشتر تركيبات آلي كربن دار مورد تجزيه قرار مي گيرند و بر مواد آلي ازت دار كمتر تأثيرگذارده مي شود بنابراين از اين نظر شباهتي بين اين دو مرحله با دو مرحله تصفيه زيستي با كمك باكتري هاي هوازي موجود است. همچنين در ضمن اين فعل و انفعال برخي مواد پروتئيني تبديل به اسيدهاي آلي و گاز H2S مي شوند.

لجن حاصل از اين مرحله بسيار بد بو و چسنده است، به سختي ته نشين مي شود و به سختي آب خود را از دست مي دهد. اگر اين لجن به حال خود گذارده شود، در گرماي 15 درجه مدت 6 ماه طول مي كشد تا مرحله‌ي دوم هضم لجن شروع شود. افزايش درجه گرما مدت زمان نامبرده را بشدت كاهش مي دهد.

مرحله دوم – تخمير متاني يا تخمير قليائي – اين مرحله با فعاليت گروه ديگري از باكتري هاي بي هوازي كه بنام باكتري هاي بي هوازي متاني ناميده مي شوند آغاز مي گردد. در اين مرحله، لجن حالتي خنثي تا كمي قليائي با درجه اسيدي 7 تا 5/7 بخود مي گيرد و اين محيطي است كه باكتري هاي توليد كننده گاز متابه به خوبي در آن زندگي مي كنند. در مرحله دوم هضم لجن بجز تركيب هاي آلي كربن دار تركيب هاي آلي ازت دار نيز تجزيه مي شوند و مقدار زيادي گاز متان (CH4) ، گازكربنيك (CO2) و كمي گاز ازت (N2) توليد مي گردد. مقدار كل گازي كه از تجزيه هاي نامبرده بدست مي آيد بستگي به درجه گرماي لجن دارد. شكل شماره (4-47) اين وابستگي را نشان مي دهد. نسبت گاز متان بدست آمده از هضم لجن فاضلاب شهري 65 تا 70 درصد و گاز كربنيك 35 تا 30 درصد كل گاز توليد شده مي باشد. همراه گازهاي توليد شده در مخزن هاي هضم لجن يك نزديك به يك درصد نيز گاز هيدروژن سولفوره H2S توليد مي شود كه بجز آلوده سازي محيط زيست خاصيت خورندگي شديدي بر تأسيسات بعد از مخزن دارد. در صورتي كه از گاز مخزن هضم لجن برا يتوليد انرژي استفاده مي شود، بايد پيش از مصرف آن گاز H2S حذف شود.

منحني هاي شكل (4-54) در بخش چهارم نشان م يدهند كه هر كيلوگرم ماده خشك آلي كه به صورت لجن وارد منبع هضم لجن مي شود، مجموعاً چند ليتر گاز توليد مي كند. چنانكه منحني هاي نامبرده نشان مي دهند، افزايش درجه گرما بجز كوتاه كردن مدت زمان هضم لجن بر مقدار گاز توليد شده نيز مي افزايد.

باكتري هاي بي هوازي كه در فرايند هضم لجن فعاليت دارند از نقطه نظر گرماي مناسب جهت زندگي آنها به دو گروه تقسيم مي شوند. باكتري هاي گرما دوست كه درجه گرماي 40 تا 60 درجه براي زندگي آنها مناسب است و باكتري هاي معمولي كه در گرماي 20 تا 40 درجه بهتر زندگي مي كنند منحني هاي شكل شماره (2-8) تغييرات زمان هضم لجن را با درجه گرماي مناسب براي اين دو گروه باكتري نشان مي دهد.

در تكنيك هضم لجن كوشش مي شود كه مرحله اسيدي زودگذر باشد و فرايند هضم لجن بيشتر به صورت متاني و در حالت قليائي انجام گيرد. براي اين كار بايد به لجن خام وارد مقداري لجن هضم شده اضافه نمود. باكتري هاي متاني خيلي در برابر تغيير ناگهاني درجه گرما حساسند. در صورت كاهش ناگهاني گرماي منبع هشم لجن، احتمال برگشت حالت متاني به حالت اسيدي و كاهش مقدار گاز توليدي زياد است. همچنين وجود مواد سمي ناشي از نمك هاي برخي فلزها، تمركزآمونياك و يا منيزيم در لجن نيز ممكن است موجب برگشت به حالت اسيدي شود.

گاز متان بدست آمده از هضم لجن داراي خاصيت سوزندگي زياد و حتي كمتر بيشتر از قدرت سوزندگي گاز طبيعي ويژه سوخت در شبكه هاي پخش گاز شهري مي باشد. بنابراين از اين گاز در تصفيه خانه هاي كوچك و متوسط براي گرمايش تصفيه خانه و به ويژه گرم نمودن منبع هاي هضم لجن استفاده مي شود. در تصفيه خانه هاي بزرگ از اين گاز براي بكاراندازي توربين هاي گازي و توليد برق استفاده مي شود.

لجني كه مرحله هضم متاني آن انجام شده باشد داراي رنگ قهوه اي مايل به سياه است، بوئي شبيه بوي خاك مرطوب را مي دهد و توليد ناراحتي مي كند، به خوبي آب خود را از دست مي دهد و حجم آن به صورت چشم گيري كم گشته و خاصيت چسبندگي آن ناچيز و مقدار موجودات زنده در آن كاسته شده است.

نيترات سازي و نيترات زدائي

الف – نيترات سازي [3] – همانگونه كه در شناسائي BOD بيان شد، اكسيداسيون مواد آلي فاضلاب در حالت هوازي در دو مرحله انجام مي گيرد. مرحله يكم مربوط به اكسيداسيون مواد آلي كربن دار بوده كه از نخستين لحظه قرار گرفتن فاضلاب در ماورت اكسيژن شروع و تا پيرامون روز بيستم ادامه دارد و مرحله دوم مربوط به اكسيداسيون مواد آلي ازت دار است كه از روز يكم شروع و از پيرامون روز دهم شدت پيدا كرده و مدت ها (تا نزديك به دو سه ماه ) ادامه خواهد يافت. اين زمان ها با كمك SRT [4] يعني مدت زمان توقف لجن در مدار لجن برگشتي و يا به عبارت ديگر عمر لجن مشخص مي شود. همانگونه كه از رابطه شماره (1-1) نتيجه گيري مي شود اين مدت زمان بستگي كاملي با درجه گرماي فاضلاب دارد.

نتيجه كار باكتري ها در مرحله دوم اكسيداسيون تجزيه مواد آمونياكي و توليد نمك هاي معدني نيتريت ها و نيترات ها مي باشد از اين رو اين مرحله به نام آمونياك زدائي و يا نيترات سازي ناميده مي شود. باكتري هائي كه در مرحله دوم روي مواد آلي ازت دار تأثير مي كنند يك خانواده ويژه اي از باكتري هاي بي هوازي مي باشند كه به نام باكتري هاي نيترات ساز ناميده مي شوند. معمولاً طبق رابطه هاي تقريبي شماره (2-13) و (2-14) در تصفيه خانه براي تبديل هر كيلوگرم ازت آمونياكي به نيترات ¾ كيلوگرم اكسيژن لازم مي گردد.

وجود تركيبات نيترات ها در فاضلاب تصفيه شده گر چه به علت پايدار بودن آنها دليل آلودگي فاضلاب تصفيه شده نمي باشند ولي به علت اينكه خاصيت غذائي زيادي دارند موجب مي شوند كه ورود آنها به منبع هاي طبيعي آب، رشد و تكثير گياهان آبزي مانند جلبك ها و آلك ها به شدت افزايش يابند. به عبارت ديگر با كمك نور خورشيد و عمل فتوسنتز و فعاليت ميكروارگانيسم هاي مختلف، مواد معدني نامبرده دوباره تبديل به مواد آلي گياهي مي گردند. مرگ و نابودي اين گياهان آبزي موجب آلودگي دوباره منبع هاي طبيعي آب مي شود. همچنين در صورت نفوذ فاضلاب تصفيه شده به زمين مقدار نيترات آب هاي زيرزميني افزايش مي يابد و استفاده از اين آب ها را براي مصرف هاي شهري مشكل مي سازد. بنابراين در تصفيه خانه هاي فاضلاب شهري نبايد به تبديل مواد آلي ازت دار به مواد معدني (نيترات سازي) اكتفا نمود بلكه بايد به گونه اي اين تركيبات ازت دار را از فاضلاب دور ساخت. اين كار به نام نيترات زدائي ناميده مي شود.

ب – نيترات زدائي يا ازت زدائي[5] – در تصفيه خانه هاي فاضلاب كه با روش هوادهي كار مي كنند معمولاً نزديك به 5 تا 10 درصد از كل تركيبات ازت دار موجود توسط لجني كه از استخرهاي ته نشيني نخستين برداشت مي شود و نزديك به 10 تا 20 درصد توسط لجن بدست آمده از استخرهاي ته نشيني نهائي كاسته مي شود.

در صورتي كه وجود تركيبات ازتي باقي مانده در فاضلاب از نظر حساسيت هاي منبع هاي طبيعي آب زيان بخش تشخيص داده شود، با توجه به محلول بودن آنها بايد با كمك استخرهاي ويژه اي و در محيطي بدون وجوداكسيژن محلول در فاضلاب [6] ، كار نيترات زدائي انجام گيرد. در اين استخرها با كمك خانواده ويژه اي از باكتري هاي بي هووازي و با احياهاي پي در پي و طبق رابطه كلي شماره (2-15) ،‌نخست نيترات به نيتريت و سپس به گاز ازت تبديل شده از حوزه عمل بيرون مي رود،

در اينجا لازم به تذكر است كه باكتري هاي نيترات زدا براي فعاليت خود نياز به مواد كربن دار دارند. چنانكه در بخش يكم اشاره شد مواد كربن دار در فاضلاب در مرحله يكم اكسيداسيون از ميان مي روند. بنابراين عمل نيترات زدائي يا مانند شكل شماره (2-9) بايد پيش از مرحله يكم اكسيداسيون انجام گيرد و يا اگر استخر نيترات زدائي پس از مرحله يكم اكسيداسيون قرار دارد، بايد مواد كربني مانند متانول به آن افزود. براي صرفه جوئي در مصرف متانول مي توان مانند شكل شماره (2-10) مقداري از بجن بدست آمده از استخر ته نشيني نهائي را به استخر نيترات زدائي برگشت مي دهند.

اين فرآيند ممكن است به صورتي ناقص در استخرهاي ته نشيني نهائي كه مدت زمان توقف فاضلاب در آنها زياد انتخاب شده باشد نيز خود به خود رخ دهد. در اين صورت بيرون آمدن گاز ازت موجب بالا آمدن دوباره لخته هي لجن به سطح استخر شده، عمل ته نشيني را مختل مي سازد.

بجز روش زيستي نامبرده مي توان با روش هاي شيميايي و تعويض ين نيز گاز ازت را از فاضلاب بيرون آورد ولي اين روش ها به علت پيچيدگي و هزينه فراوان در تصفيه خانه هاي فاضلاب شهري به ندرت مورد استفاده قرار مي گيرند. همچنين مي توان طبقه رابطه شماره (2-16) با كمك افزايش كلر و رسيدن به نقطه شكست آن طبق منحني شكل شماره (2-12) ، مقدار 80 تا 95 درصد كل ازت موجود در فاضلاب را به صورت گاز ازت از حوزه عمل بيرون نمود.

ج – فسفات زدائي – فسفات ها نيز مانند نيترات ها مواد غذائي خوبي براي رشد گياهان مي باشند. به همان دلايل گفته شده براي نيترات ها، وجود زياد فسفات ها نيز در فاضلاب تصفيه شده ممكن است در برخي موارد خوش آيند نباشد. فاضلاب هاي شهري معمولاً داراي حدود 8 تا 10 ميلي گرم در ليتر تركيبات فسفردار مي باشند كه دست كم يك تا 3 ميلي گرم در ليتر آن عملاً در ضمن فرايند تصفيه زيستي و بدون هيچگونه عمليات اضافي از فاضلاب گرفته مي شود. حتي در برخي از تصفيه خانه ها 50 تا 90 درصد آن خود بخود در فرايند تصفيه زيستي كاسته مي شود. بنابراين در بيشتر تصفيه خانه ها عمليات ويژه اي براي كاهش تركيبات فسفر دار پيش بيني نمي كنند.

به علت همگاني نبودن نياز به فسفات زدائي در تصفيه خانه ها، از بيان جزئيات بيشتر در اين مورد خودداري مي شود.

تصفيه شيميايي

اساس كار در تصفيه شيميايي بر كاربرد مواد شيميايي در تصفيه فاضلاب قرار دارد. در تصفيه خانه هاي فاضلاب مواد شيميايي مانند كلرور و فرريك و انواع مختلف پاليمرها را براي تأثيرگذاردن روي مواد خارجي نامحلول و كلوئيدي و يا مواد محلول در فاضلاب بكار مي برند. بجز اين از مواد شيميايي مانند كلر براي گندزدائي و كشتن ميكروب هاي موجود در فاضلاب و نيز براي كاهش بو در تصفيه خانه فاضلاب استفاده مي شود.

روش هاي تصفيه شيميايي بجز موارد ياد شده كمتر در تصفيه خانه هاي فاضلاب شهري مورد استفاده قرار مي گيرند و اين روش ها بيشتر در تصفيه فاضلاب صنعتي بكار مي روند. اما به علت استفاده روزافزون از مواد شيميايي در زندگي روزمره و ورود اين مواد به فاضلاب هاي شهري مسأله تصفيه شيميايي در تصفيه خانه هاي فاضلاب شهري نيز كم كم مورد توجه قرار ميگيرد.

استفاده از مواد شيميايي براي تأثير روي مواد خارجي محلول در فاضلاب

مهمترين مواردي كه از مواد شيميايي براي تأثير روي مواد خارجي محلول در فاضلاب استفاده مي شوند عبارتند از:

الف – خنثي سازي – همچنانكه در تصفيه زيستي ملاحظه شد، درجه اسيدي فاضلاب در ميزان فعاليت باكتري ها اثري چشم گير دارد. در صورتي كه فاضلاب هنگام ورود به تصفيه خانه درجه اسيدي كمتر از 5/6 و يا بيشتر از 5/8 داشته بايد نخست با افزودن مواد اسيدي يا تركيبات بازي، به فاضلاب حالت خنثي دهند. فاضلاب هاي شهري بر خلاف فاضلاب هاي صنعتي به علت اينكه حالتي تقريباً خنثي دارند نياز به عمل خنثي سازي ندارند.

ب – اكسيداسيون – گاهي از مواد شيميايي اكسيدكننده براي پايدار نمودن و جداسازي مواد خارجي محلول در فاضلاب استفاده مي شود. در تصفيه خانه هاي فاضلاب شهري معمولاً اين كار به عهده باكتري هاي هوازي گذارده مي شود. تنها در مورد كاربرد كلر، چنانكه بعداً خواهيم ديد، از آن براي جداسازي ازت استفاده مي شود.

ج – احيا – براي تجزيه مواد خارجي محلول در فاضلاب مانند آنچه در قسمت نيترات زدائي گفته شد مي توان از مواد شيميايي مانند متانول و يا از روش تعويض ين بجاي باكتري ها براي احيا و جداسازي ازت و نظاير آن استفاده نمود.

د – تعويض ين – براي تبديل مواد خارجي محلول به مواد خارجي نامحلول و آماده سازي آن مواد براي ته نشيني مي توان از مواد شيميايي كمك گرفت.

استفاده از مواد شيميايي براي تأثير روي مواد خارجي نامحلول در فاضلاب

مهمترين روش هائي كه با كمك مواد شيميايي براي جداسازي مواد معلق موجود در فاضلاب استفاده مي شود عبارتند از :

الف – انعقاد يا لخته سازي – هدف از انعقاد يا لخته كردن عبارتست از اينكه با كمك مواد شيميايي، مواد معلق سبك و به ويژه مواد نيمه محلول و كلوئيدي شكل را به صورت لخته ها و قطعات بزرگي درآورده تا در اثر وزن خود ته نشين شوند. به عبارت ديگر انعقاد عملي است تشديدكننده عمل ته نشيني در تصفيه مكانيكي، مهمترين مواد منعقدكننده در فاضلاب عبارتند از پوليمرها و پلي الكتروليت ها، سولفات و هيدرات آلومينيوم، سولفات، كلرور و هيدرات دو و سه ظرفيتي آهن، خاك رس و آب آهك. افزودن مواد منعقدكننده به فاضلاب مقدار لجن بدست آمده در استخرهاي ته نشيني را دو تا سه برابر افزايش مي دهد و در نتيجه حجم منبع هاي هضم لجن و مقدار گاز توليد شده افزايش مي يابند. بجز آن هر واحد لجني كه با كمك مواد شيميايي تهيه مي شود گاز بيشتري توليد مي كند. به عبارت ديگر افزودن مواد منعقدكننده درجه تصفيه فاضلاب را افزايش داده و مانند آنست كه يك تصفيه زيستي ناقص نيز انجام گرفته باشد.

دستگاه هاي اضافه كننده مواد شيميايي به فاضلاب – نخست محلول رقيق شده از ماده مورد نظر را با آب تهيه كرده و سپس آن را طبق نتايج آزمايشگاهي با نسبت از پيش تعيين شده به فاضلاب مي افزايند. چون مقدار مصرف مواد منعقدكننده با درجه اسيدي (pH) فاضلاب بستگي دارد، دستگاههاي خودكاري ساخته شده كه پس از تعيين مداوم درجه اسيدي فاضلاب مقدار ماده منعقدكننده مصرفي را تغيير مي دهد. استفاده از مواد منعقدكننده، بيشتر براي فاضلاب هاي صنعتي و يا فاضلاب شهرهائي كه مؤسسات صنعتي فراواني در خود دارند مناسب است و در اين صورت گاهي از تصفيه زيستي نيز صرفنظر مي گردد.

ب – شناورسازي – برعكس عمل لخته سازي و ته نشيني، مي توان براي تشديد عمل جداسازي مواد سبك موجود در فاضلاب از مواد شيميايي استفاده نمود. اين مواد شيميايي موجب مي شوند كه ذرات هوا به مواد معلق فاضلاب چسبيده، وزن مخصوص آنها را كاهش داده و موجب افزايش سرعت بالاروندگي آنها شود. در اين روش معمولاً مواد معلق در فاضلاب به صورت كف در سطح استخر نمودار گرديده و جمع آوري مي گردند.

روش شناورسازي نيز بيشتر در فاضلاب هاي صنعتي بكار مي رود و استفاده از اين روش در فاضلاب شهري تنها ممكن است براي تغليظ لجن بكار رود. گاهي از اين روش باري بازيابي دوباره مواد با ارزشي كه همراه پساب كارخانه ها تلف مي شوند نيز استفاده مي شود.

ج – جذب سطحي – برخي از مواد شيميايي مانند كربن فعال به علت خاصيت جذب سطحي زياد مي توانند ذرات معلق و كلوئيدي موجود در فاضلاب را جذب كنند. استفاد از اينگونه مواد در صافي هاي ماسه اي به ويژه براي رنگ زدائي پساب برخي از كارخانه ها مفيد مي باشد.

گندزدائي

الف – گندزدائي با كلر – استفاده از كلر ارزانترين روش گندزدائي فاضلاب است. كاربرد كلر گازي ارزانتر و مؤثرتر از هيپوكلريت كلسيم يا سديم مي باشد. ولي كاربرد كلر گازي امكان آلودگي محيط زيست به ويژه مسموميت كارگران تصفيه خانه را به همراه دارد. كلر بلافاصله پس از ورود به آب تجزيه شده و اسيد هيپوكلروس و ين اكسيد كلر توليد مي نمايد.

خاصيت گندزدائي اسيد هيپوكلروس بيشتر از ين اكسيد كلر مي باشد. نسبت تبديل كلر به اسيد هيپوكلروس و ين اكسيد كلر تابعي است از درجه اسيدي و درجه گرماي فاضلاب. اين وابستگي در منحني هاي شكل شماره (2-11) نمايش داده شده است. پس از تجزيه نامبرده و به علت وجود موادي اكسيد پذير مانند آهن، منگنز، اسيد سولفوريك (H2S) و مواد آلي در فاضلاب، نخست قسمتي از كلر صرف اكسيداسيون مواد نامبرده شده، توليد كلرورهاي گوناگوني را مي كند كه اثر كشنده اي بر باكتري ها نداشته و به علت ثبات آنها كلر آنها آزاد نمي باشد.

سپس كلر روي تركيبات ازتي به ويژه آمونياك تأثير گذاشته و به تدريج و بسته به درجه اسيدي فاضلاب كلرامين هاي مختلفي را توليد مي نمايد.

برابر رابطه هاي تعادلي نامبرده كلرامين ها مي توانند دوباره تبديل به اسيد هيپوكلروس شده و قادرند به كندي بر باكتري ها اثر كرده آنها را نابود سازند. پس از اين اگر باز هم كلر به فاضلاب افزوده شود قسمتي از آن به صورت كلر ازاد طبق رابطه هاي (2-16) و (2-17) در فاضلاب باقي مانده كه بر آنزيم موجودات زنده اثر كرده، آنها را مي كشد.

منحني شكل شماره (2-12) مرحله هاي گوناگون تأثير كلر را در فاضلاب نشان م يدهد. قسمت OA مقدار كلري را نشان مي دهد كه صرف توليد كلرورها شده و از حوزه عمل بيرون رفته است. منحني AB نمايشگر كلري است كه به مصرف توليد كلرامين ها مي رسد. در فاصله B تا C كلر دراثر خاصيت اكسيدكنندگي خود طبق رابطه هاي (2-18) و (2-19) بر قسمتي از كلرامين اثر كرده آنرا اكسيد مي كند، از اين رو از مقدار كلر مؤثر در فاضلاب كاسته مي شود و منحني اين كاهش را نشان مي دهد.

چنانكه در شكل نامبرده نشان داده شده است، سرانجام در مرحله چهارم يعني پس از نقطه شكست C ، كلر اضافه شده موجب بوجود آمدن كلر آزاد و تركيبات آلي كلردار مي گردد. اين كلر آزاد در فاضلاب باقي مانده و بمصرف گندزدائي آن مي رسد. نقطه C كه بنام نقطه شكست [7] معروف است بسته به مقدار مواد اكسيدپذير و آمونياك موجود در فاضلاب متغير بوده و جزو مشخصات فاضلاب بحساب مي آيد.

باتوجه به آنچه گفته شد براي گندزدائي قطعي و اطمينان از تأثير كامل كلر بر باكتري هاي موجود در فاضلاب بايد مدت زمان تماس كلر با فاضلاب 15 تا 30 دقيقه انتخاب گردد. استانداردهاي آمريكايي مقدار كلر لازم را بر مبناي تعداد باكتري هاي باقي مانده در فاضلاب تعيين مي كنند كه عملاً مدت زمان تماس كلر با فاضلاب را تا نزديك به دو ساعت افزايش مي دهد. از اين نظر مصرف كلر نتيجه مي شود كه هر چه فاضلاب خاصيت قليائي بيشتري داشته و يا مواد اكسيدپذير آن بيشتر باشد، مقدار كلر لازم براي گندزدائي فاضلاب بيشتر مي باشد.

كاربرد كلر بجز گندزدائي، موجب كاهش بوي فاضلاب، سبب كاهش مواد روغني و درجه كدري فاضلاب مي شود. همچنين بوي كلر حشرات را از فاضلاب دور مي سازد. جدول شماره (4-19) مقدار كلر مورد نياز را براي موارد گوناگون نشان مي دهد و در محاسبات تقريبي مي توان كلر لازم براي گندزدائي فاضلاب خانگي خام را نزديك به 2 تا 5 گرم براي هر نفر در شبانه روز پيش بيني نمود.

در موقع راهبري تصفيه خانه، كلرزني بايد به اندازه اي باشد كه در پساب خروجي از تصفيه خانه هنوز دست كم 3/0 تا 5/0 ميلي گرم در ليتر كلر آزاد باقي مانده باشد..

كلر زدائي – در مواردي كه پساب تصفيه خانه فاضلاب به رودخانه ها و يا درياچه هائي كه جاي پرورش ماهي هستند، فرستاده مي شود، بايد پس از گندزدائي كلر باقي مانده از پساب بازپس گرفته شود. براي كلر زدائي پساب از تركيبات گوگردي نظير گاز SO2 و يا تيوسولفات سديم Na2S2O3 استفاده مي شود.

ب – گندزدائي با اشعه ماوراء بنفش – امروزه كاربرد اشعه ماوراء بنفش براي گندزدائي فاضلاب تصفيه شده توسعه زيادي يافته است. اشعه ماوراء بنفش در مدتي كمتر از ده ثانيه بر سلول باكتري ها اثر كرده و آنها را مي كشد. اين اشعه كه طول موجي ميان 250 تا 270 ميليمتر دارد در لامپ هائي شبيه لامپ هاي فلورسنت توليد مي گردد. درون لامپ بخار جيوه قرار دارد، طول لامپ ها 5/1 تا 2 متر و قطر آنها 5/1 تا 2 سانتيمتر مي باشد. مناسبترين روش كاربرد اين لامپ ها قراردادن آنها به صورت ايستاده يا خوابيده در فاضلاب مي باشد، [2]. در اين صورت براي جلوگيري از تماس مستقيم شمار لامپ هاي لازم، طرز قرارگرفتن و فاصله آنها از يكديگر در فاضلاب از سوي كارخانه سازنده سيستم تعيين مي شود. گندزدائي توسط اشعه ماوراء بنفش بر خلاف استفاده از گاز كلر محيط زيست را آلوده نكرده و ايمني كاركنان تصفيه خانه را افزايش مي دهد. در كاربرد اشعه ماوراء بنفش بايدبه نكات زير توجه نمود:

نخست – هزينه ساختماني تأسيسات آن بيشتر از تأسيسات كلر زني است.

دوم – از تكنولوژي پيشرفته تري برخوردار است و لامپ ها بايد مرتباً تميز گردند.

سوم – وسائل و اجزاء آن فعلاً در ايران ساخته نمي شوند.

چهارم – پساب تصفيه خانه بايد كاملاً زلال باشد. كدر بودن آن مانع از گندزدائي كامل مي شود.

پنجم – در صورت استفاده از پساب براي آبياري فضاهاي سبز درون شهر، بايد نزديك به 5/0 ميلي گرم در ليتر كلر به پساب اضافه نمود.

برای دیدن قسمت های دیگر این تحقیق لطفا” از منوی جستجوی سایت که در قسمت بالا قرار دارد استفاده کنید. یا از منوی سایت، فایل های دسته بندی رشته مورد نظر خود را ببینید.

لینک دانلود متن کامل

 


دیدگاهتان را بنویسید