تصفیه فاضلاب

امروزه با توجه به افزایش جمعیت شاهد افزایش مصرف آب هستیم که نتیجه آن تولید فاضلاب بیشتر است. با توجه به محدود بودن منابع آب در اختیار بشر نیاز به تصفیه فاضلاب ضروری است. بیشتر آب هایی که در خانه ها، صنعت و کسب و کارها استفاده می‌شوند و بعد از استفاده و آلودگی آنها به محیط تخلیه می‌شوند، مهمترین عامل آلودگی خاک و آب ‌های زیر زمینی به حساب می‌آیند و برای حفاظت از محیط زیست در راستای دستیابی به توسعه پایدار تصفیه فاضلاب از اهمیت قابل توجهی برخوردار است.
فاضلاب آبی است که قبلا مورد استفاده قرار گرفته، دارای آلودگی بوده و باید قبل از آنکه به بدنه دیگر آب‌ ها رها شود، مورد تصفیه قرار گیرد تا حدی که آب‌ های پذیرنده توانایی خودپالایی پساب وارد شده به خود را داشته باشند. (خودپالایی: توانایی یک توده آبی در زدودن آلاینده ‌ها از خود است)
امروزه فاضلاب منبع ارزشمندی برای تولید انرژی، کود و آب برای مصارف صنعتی، آبیاری و حتی شرب است.
طبیعت توانایی شگفت انگیزی برای مقابله با مقادیر کم آلودگی و ضایعات موجود در آب را دارد، اما اگر ما نتوانیم میلیون‌ها گالن از فاضلاب تولید شده در روز را قبل از رها شدن به طبیعت تصفیه کنیم با مشکلات جدی مواجه خواهیم شد. 
هدف اصلی تصفیه فاضلاب حذف بیشتر مواد جامد معلق قبل از تخلیه فاضلاب تصفیه شده به طبیعت است که به این فاضلاب تصفیه شده "پساب" می گویند.

 

ضرورت تصفیه فاضلاب

تصفیه فاضلاب در واقع مسئله مراقبت و محافظت از محیط زیست و سلامتی انسان‌ ها است. دلایل زیادی وجود دارد که تصفیه فاضلاب یک اولویت مهم است:
• شیلات (Fisheries): آب پاک برای گیاهان و حیواناتی که در آب زندگی می‌کنند ضروری است. این امر برای صنعت ماهیگیری و علاقه‌مندان به آن و همچنین نسل‌های آینده اهمیت دارد.
• زیستگاه حیات وحش (Wildlife Habitats): رودخانه‌ها و آب ‌های اقیانوس ‌ها با زندگی موجودات زنده در ارتباط هستند که کیفیت آنها به خط ساحلی، سواحل و باتلاق‌ها بستگی دارد. آنها زیستگاه‌های حیاتی برای صدها گونه از ماهی‌ها و دیگر آبزیان هستند. پرندگان مهاجر از این مناطق برای استراحت و تغذیه استفاده می‌کنند.
• تفریح و کیفیت زندگی (Recreation and Quality of Life): آب، زمین بازی بزرگی برای همه ماست. ارزش‌ های تفریحی و تفریح‌های آبی دلایلی هستند که بسیاری از مردم تصمیم می‌گیرند یک منطقه را برای زندگی انتخاب کنند. بازدیدکنندگان به سمت فعالیت ‌های آبی نظیر ماهیگیری، شنا و قایقرانی کشیده می‌شوند.
• نگرانی‌ های بهداشتی (Health Concerns): اگر آب به درستی تصفیه نشود توانایی حمل بیماری و به خطر انداختن جان انسان‌ ها و گونه‌ های موجود در محیط زیست را دارد.

 

تقسیم بندی فاضلاب

فاضلاب به صورت کلی به دو دسته ‎‌فاضلاب‌ بهداشتی و صنعتی تقسیم می‌شوند:
• فاضلاب بهداشتی (Domestic Wastewater) : فاضلابی که ناشی از فعالیت‌ های انسانی در خانه و ادارات و.. می باشد.
• فاضلاب صنعتی (Industrial Wastewater) : فاضلابی که ناشی از تخلیه فاضلاب‌های صنایع شیمیایی و کارخانه‌ها است.
 

روش‌های تصفیه فاضلاب

1. تصفیه فیزیکی (Physical Methods): در این مرحله از روش ‌های فیزیکی برای تصفیه فاضلاب استفاده می‌شود و به ویژگی ‌های فاضلاب بستگی دارد. فرآیند‌های شیمیایی و بیولوژیکی زیادی در این مرحله اتفاق نمی‌افتد. فرآیندهای آشغالگیری، دانه‌گیری، ته‌نشینی و چربی گیری از نمونه ‌های این نوع تصفیه هستند.
2. تصفیه بیولوژیکی (Biological Methods): تصفیه بیولوژیکی به باکتری‌ها، نماتدها و دیگر موجودات کوچک متکی هستند تا مواد آلی موجود در فاضلاب را با استفاده از فرآیندهای سلولی تجزیه کنند. تصفیه بیولوژیکی به دلیل کارایی و اقتصادی تر بودن آن نسبت به سایر روش‌های فیزیکی و شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. تصفیه بیولوژیکی غالبا به دو نوع تصفیه‌ هوازی و بی‎هوازی تقسیم می‌شوند.
تصفیه هوازی: اساس این روش تصفیه رساندن اکسیژن به فاضلاب است که باعث افزایش تکثیر مثل باکتری‌های هوازی می‌شود.
تصفیه بی‌هوازی: در این روش باکتری‌های بی‌هوازی در شرایط عدم حضور اکسیژن اقدام به تصفیه فاضلاب می‌کنند و در این روش تولید بیوگاز نیز می‌کنند که یکی از مزایای اصلی آن است.
تصفیه بیولوژیکی یکپارچه: این سیستم در واقع ترکیبی از فرآیندهای هوازی و بی‌هوازی می‌باشد که به‌دلیل داشتن ویژگی‌های هر دو فرایند مواد شیمیایی را که در هر یک از این فرایندهای هوازی و بی‌هوازی به راحتی تخریب نمی‌شوند را دفع می‌کنند. 
تصفیه ثانویه بیشتر مواد جامد موجود در فاضلاب  را حذف می‌کند، اما برخی مواد مغذی حل شده از قبیل نیتروژن و فسفر باقی می‌مانند.
3. تصفیه شیمیایی (Chemical Methods): همانطور که از اسم آن پیداست، این تصفیه شامل استفاده از مواد شیمیایی در آب است. کلرین (Chlorine) یک ماده شیمیایی اکسید کننده است. معمولا برای کشتن باکتری‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد که با اضافه کردن آلاینده‌ها به آن، آب را تجزیه می‌کند. عامل اکسید کننده دیگری که برای تصفیه فاضلاب استفاده می‌شود، ازن (Ozone) است. مواد شیمیایی از تکثیر باکتری‌ها در آب جلوگیری می‌کنند در نتیجه آب را ضدعفونی می‌کنند.
 

مراحل تصفیه فاضلاب 

1. تصفیه اولیه (Primary Treatment): وقتی فاضلاب وارد تصفیه خانه می‌شود، برای جلوگیری از مسدود شدن تجهیزات و لوله‌ ها توسط اجسام بزرگ مثل پارچه و چوب و... از آشغالگیر استفاده می‌کنند سپس فاضلاب از دانه‌ گیر برای جداسازی ماسه و سنگ ‌های کوچک و خاکستر و... عبور می کند و در ته آن ته‌ نشین می‌شوند. اما فاضلاب همچنان حاوی مواد آلی، غیر آلی و جامدات معلق است. این ذرات، می‌توانند هنگامی که سرعت جریان کاهش پیدا می‌کند در ته مخزن ته نشینی، ته‌نشین شوند. به این مواد ته‌نشین شده لجن خام اولیه گفته می‌شود. لجن معمولا توسط پمپ از مخازن تخلیه می‌شوند. تصفیه اولیه قادر به برآورده‌ کردن تقاضاهای بسیاری از جوامع برای کیفیت بالاتر آب نیست. برای رفع این مشکل نیاز به تصفیه ثانویه و پیشرفته است.
2. تصفیه ثانویه (Secondary Treatment): این نوع تصفیه در واقع تمامی فرآیندهای بیولوژیکی اعم از هوازی و بی‌هوازی را در بر می‌گیرد و در بهترین حالت منجر به حذف 85 تا 95 درصد BOD و TSS می‌شود و حدود 65 درصد COD فاضلاب ورودی را کاهش می‌دهد.
3. تصفیه پیشرفته (Advanced Treatment): هدف از تصفیه پیشرفته افزایش کیفیت پساب صنعتی و بهداشتی است. روش‌های پیشرفته بیولوژیکی و هم چنین روش‌های فیزیکی و شیمیایی برای حذف آلاینده‌های باقی مانده در فاضلاب مانند نیتروژن و فسفر به کار می‌روند.

خصوصیات فاضلاب

1. خصوصیات فیزیکی
• کدورت (Turbidity): به دلیل وجود جامدات معلق، فاضلاب دارای کدورت بالا و فضای ابرگونه است.
• رنگ (Color): به‌طور معمول لجن تازه قهوه‌ای و زرد است، اما در طول زمان رنگ آن سیاه می شود.
• بو (Odor): از آنجا که فاضلاب دارای لجن می‌باشد دارای بوی تعفن بسیار قوی می‌باشد.
• جامدات کل (Total Solids): کل جامدات (TS) در واقع معیاری از تمام جامدات کلوئیدی، جامدات معلق فرار (TSS) و جامدات غیر قابل حل (TDS) می‌باشد.
• دما (Temperature): به دلیل فعالیت بیولوژیکی بالا، فاضلاب دمای بیشتری دارد.
2. خصوصیات شیمیایی
• اکسیژن شیمیایی مورد نیاز (COD): مقدار اکسیژن مورد نیاز برای تجزیه بیولوژیکی و غیربیولوژیکی مواد آلی در آب و فاضلاب می‌باشد (Chemical Oxygen Demand). 
• فلزات سنگین: شامل جیوه، آرسنیک، سرب، زینک، کادمیوم، مس، نیکل، کروم و نقره می‌شود.
• نیتروژن
• فسفر
• کلرید
• سولفات
• قلیائیت
• pH
3. خصوصیات بیولوژیکی
• اکسیژن مورد نیاز بیولوژیکی (BOD): مقدار اکسیژن مورد نیاز برای تجزیه بیولوژیکی مواد آلی در آب و فاضلاب می‌باشد (Biological Oxygen Demand).
• اکسیژن مورد نیاز برای نیتریفیکاسون (NOD): میزان اکسیژن مورد نیاز برای اکسیداسیون بیولوژیکی مواد نیتروژنی در فاضلاب است (Oxygen Required for Nitrification).
• جمعیت میکروبی: شامل باکتری‌ها، پروتوزاها (تک یاخته‌ها)، ویروس‌ها و... می‌شوند.
 

عوامل موثر در انتخاب فرایند تصفیه فاضلاب

1. دبی فاضلاب ورودی
2. میزان آلودگی و غلظت آلاینده های فاضلاب ورودی
3. نوع آلاینده ‌ها و فاضلاب ورودی
4. درصد حذف مورد انتظار آلاینده در فاضلاب، راندمان تصفیه و کیفیت پساب خروجی
5. هزینه‌های ساخت و راه اندازی سیستم تصفیه فاضلاب
6. هزینه‌های مربوط به تعمیر، نگهداری و بهره برداری از سیستم تصفیه فاضلاب
7. امکانات و تجهیزات در دسترس و وجود نیروی متخصص
8. محل تصفیه خانه

استاندارد خروجی فاضلاب

ردیف

مواد آلوده کننده

تخلیه آب‌های سطحی

mg/L

تخلیه به چاه جاذب

mg/L

مصارف کشاورزی و آبیاری

mg/L

1

نقره

Ag

1

0.1

0.1

2

آلومینیوم

Al

5

5

5

3

آرسنیک

As

0.1

0.1

0.1

4

بر

B

2

1

1

5

باریم

Br

5

1

1

6

برلیوم

Be

0.1

1

0.5

7

کلسیم

Ca

75

-

-

8

کادمیوم

Cd

0.1

0.1

0.05

9

کلر آزاد

Cl

1

1

0.2

10

کلراید

Cl-

600(تبصره1)

600(تبصره2)

600

11

فرم آلدئید

CH2O

1

1

1

12

فنل

C6H5OH

1

ناچیز

1

13

سیانور

CN

0.5

0.1

0.1

14

کبالت

Co

1

1

5%

15

کرم شش ظرفیتی

Cr+6

0.5

1

1

16

کرم سه ظرفیتی

Cr+3

2

2

2

17

مس

Cu

1

1

0.2

18

فلوراید

F-

2.5

2

2

19

آهن

Fe

3

3

3

20

جیوه

Hg

ناچیز

ناچیز

ناچیز

21

لیتیوم

Li

2.5

2.5

2.5

22

منیزیم

Mg

100

100

100

23

منگنز

Mn

1

1

1

24

مولیبدن

Mo

0.01

0.01

0.01

25

نیکل

Ni

2

2

2

26

آمونیوم

NH4

2.5

1

-

27

نیتریت

NO2

10

10

-

28

نیترات

NO3

50

10

-

29

فسفات بر حسب فسفر

PO4

6

6

-

30

سرب

Pb

1

1

1

31

سلنیوم

Se

1

0.1

0.1

32

سولفید

SH2

3

3

3

33

سولفیت

SO3

1

1

1

34

سولفات

SO4

400(تبصره1)

400(تبصره2)

500

35

وانادیم

V

0.1

0.1

0.1

36

روی

Zn

2

2

2

37

چربی و روغن

-

10

10

10

38

دترجنت

ABS

1.5

0.5

0.5

39

اکسیژن مورد نیاز بیولوژیکی

BOD5

30(لحظه‌ای 50)

30(لحظه‌ای 50)

100

40

اکسیژن مورد نیاز شیمیایی

COD

60(لحظه‌ای 100)

60(لحظه‌ای 100)

200

41

اکسیژن محلول(حداقل)

DO

2

-

2

42

مجموع مواد جامد محلول

TDS

تبصره 1

تبصره 2

-

43

مجموع مواد جامد معلق

TSS

40(لحظه‌ای 60)

-

100

44

مواد قابل ته‌نشینی

SS

0

 

 

45

پ-هاش(حدود)

pH

6.5-8.5

5-9

6-8.5

46

مواد رادیواکتیو

 

0

0

0

47

کدورت (واحد کدورت)

 

50

-

50

48

رنگ(واحد رنگ)

 

75

75

75

49

درجه حرارت

T

تبصره 4

-

-

50

کلیفرم گوارشی

(تعداد در هر100 میلی گرم)

 

400

400

400

51

کل کلیفرم( تعداد در هر 100 میلی گرم)

MPN

1000

1000

1000

52

تخم انگل

 

-

-

تبصره 5

 

تبصره 1 : تخلیه با غلضت بیش از میزان مشخص شده در جدول در صورتی مجاز خواهد بود که پساب خروجی، غلظت کلراید، سولفات و مواد محلول منبع پذیرنده را در شعاع 200 متری بیش از 10 درصد افزایش ندهد.
تبصره 2 : تخلیه با غلضت بیش از میزان مشخص شده در جدول در صورتی مجاز خواهد بود که افزایش کلراید، سولفات و مواد محلول پساب خروجی نسبت به آب مصرفی بیش از ده درصد نباشد.
تبصره 3 : صنایع موجود مجاز خواهند بود که BOD و COD را حداقل 90 درصد کاهش دهند.
تبصره 4 : درجه حرارت باید به میزانی باشد که بیش از 3 درجه سانتی‌گراد در شعاع 200 متری محل ورود آن، درجه حرارت منبع پذیرنده را افزایش یا کاهش ندهد.
تبصره 5 : تعداد تخم انگل (نماتد) در فاضلاب تصفیه شده شهری، در صورت استفاده از آن جهت آبیاری محصولاتی که به صورت خام مورد مصرف قرار می‌گیرد نباید بیش از یک عدد در لیتر باشد.