امروزه جمعیت شهر ها رو به افزایش است و در روند این افزایش ما شاهد افزایش مصرف و افزایش تولید فاضلاب شهری هستیم.

فاضلاب شهري (که فاضلاب خانگی، فاضلاب انسانی، فاضلاب بهداشتی Sanitary wastewater هم نامیده می شود) شامل فاضلاب توليدي منازل، مراکز تجاري، موسسات شهري (ادارات، سازمان ­ها، موسسات آموزشي، هتل­ ها و رستوران­ ها، زندان ­ها و…) مي­باشد. با توجه به اينکه در اغلب مراکز مذکور حدود ۸۰% آب مصرفي به فاضلاب تبديل مي­ شود، لذا ۹۹٫۹% فاضلاب شامل آب بوده و تنها ۰٫۱% آن را ناخالصي ­هاي جامد تشکيل مي­ دهد. اما همين درصد بسيار ناچيز در فاضلاب داراي حد زيادي از آلودگي است به نحوي که ۱۰۰۰ ليتر فاضلاب تصفيه نشده قادر به آلودگي ۴۰۰۰۰ الي ۶۰۰۰۰ ليتر آب مي ­باشد.

همانطور که مشاهده مي ­شود، بخش عمده فاضلاب متشکل از آب است که در صورت حذف آلاينده­ ها و ناخالصي­ هاي آن، مي­تواند دوباره در چرخه مصرف قرار گيرد. بنابراین هدف از تصفیه فاضلاب در جوامع امروزی علاوه بر جلوگیری از آلودگی محیط زیست و بروز خطرات بهداشتی، تامین یک منبع آب دائمی و مطمئن جهت مصارفی مانند صنعت و کشاورزی می باشد. روش ها و فرایندهای تصفیه فاضلاب بر اساس کمیت و نوع آلاینده های موجود در آن و همچنین درجه تصفیه مورد نظر انتخاب می گردد.

مراحل تصفیه آب فاضلاب

در حقیقت فاضلابی که پس از تصفیه به مصرف آبیاری در کشاورزی می رسد با فاضلابی که پس از تصفیه به آبهای سطحی تخلیه می گردد، دارای روش های تصفیه متفاوتی هستند. و یا روش تصفیه فاضلابی به میزان m3/d ۱ با سیستم تصفیه فاضلاب به میزان m3/s ۱ نمی توانند مشابه باشند. در ادامه برخی از متداول ترین واحدهای تصفیه فاضلاب که در اغلب سیستم های تصفیه فاضلاب شهری به کار می روند، بررسی شده اند.

فاضلاب های خانگی عموماً از دستشویی، توالت، حمام، ماشین لباس شویی و ظرف شویی حاصل می شود. لازم به ذکر است آنچه از آن تحت عنوان فاضلاب خانگی یاد می شود حاصل مجموع تمام فاضلاب های شهری مانند مغازه ها، رستوران و غیره می باشد.

رنگ فاضلاب شهری بیان گر عمر فاضلاب می باشد به طوری که فاضلاب تازه دارای رنگ خاکستری و فاضلاب مانده دارای رنگ تیره و سیاه است.

مراحل تصفیه آب فاضلاب شهری:

مراحل تصفیه آب فاضلاب

کانال های ورودی فاضلاب(inlet channels):

این کانال ها به صورت روباز طراحی شده و جهت انتقال فاضلاب به هر کدام از فاز های تصفیه فاضلاب شهری در تصفیه خانه می باشند.

در ابتدای کانال اصلی فاضلاب،یک کانال فرعی به عنوان کانال  by pass در نظر گرفته شده است که در صورت بروز هرگونه مشکل در سیستم تصفیه خانه، بطور موقت فاضلاب خام از طریق این کانال به مکانی دیگر هدایت می گردد.

نقش آشغالگیر(bar screen) در تصفیه فاضلاب شهری:

اولین واحد عملیاتی که عموماً در تصفیه­ خانه ­های فاضلاب وجود دارد، واحد آشغالگیری است. دو نوع متداول آشغالگیرها یعنی آشغالگیرهای درشت (اندازه منافذ ۶ تا ۱۵۰ میلی متر) و آشغالگیرهای ریز (اندازه منافذ کوچکتر از ۶ میلی متر) در تصفیه مقدماتی فاضلاب استفاده می شود. در تصفیه فاضلاب آشغالگیرهای درشت به منظور حفاظت پمپ ها، شیرها، خطوط لوله و دیگر ضمائم در برابر آسیب یا انسداد به وسیله چوب یا اشیای درشت به کار می روند. در برخی از تصفیه خانه ها از آشغالگیر ریز بعد از آشغالگیر درشت به منظور حذف بیشتر جامدات معلق استفاده می شود.

این مواد امکان آسیب رسانی به تجهیزات مکانیکی تصفیه خانه را دارند. آشغالگیرها معمولاً از میله های استیل که بصورت موازی هم قرار میگیرند تشکیل شده است و تمیز کردن آنها به صورت دستی یا مکانیکی صورت گرفته.

آشغالگیرهای مکانیکی در تصفیه فاضلاب شهری:

در آشغالگیرهای مکانیکی، شبکه آشغالگیر توسط یک بازوی مکانیکی که از یک سوییچ در بالادست آشغالگیر فرمان میگیرد، تمیز می شود. برخی از ویژگی های این نوع آشغالگیر عبارت اند از:

۱-حداقل مقاومت در برابر جریان آب و کمک به استفاده موثرتر از کانال

۲-نگهداری و تعمیر آسان آشغالگیر

آشغالگیر های دستی در تصفیه فاضلاب شهری:

این  نوع آشغالگیر ها شامل دو نوع شبکه ریز (fine screen) و شبکه درشت (coarse screen) می باشد.

آشغالگیرهای شبکه درشت، ذرات بزرگ جامد را از فاضلاب حذف می کنند.

آشغالگیرهای شبکه ریز، نوعاً برای حذف موادی بکار می روند که ممکن است در ادامه روند تصفیه فاضلاب شهری مشکلات نگهداری و عملکردی ایجاد کند.

حوض های دانه گیر(grit chamber):

برای حذف مواد دانه ای نظیر شن، ماسه، تفاله چای و قهوه و … از دانه گیری استفاده می شود. هدف از دانه گیری تامین موارد ذیل می باشد:

  • نگهداری و حفاظت تجهیزات مکانیکی و اجتناب از فرسایش و تخریب زودرس آنها
  • جلوگیری از پرشدن و گرفتگی لوله ها و کانال ها که در اثر ته نشین شدن دانه ها ایجاد می شوند.
  • جلوگیری از ازدیاد لجن اولیه و ثانویه به منظور کاهش ظرفیت تغلیظ و هضم لجن
  • تقلیل بوی فاضلاب

برای تثبیت سرعت در این حوض ها روش های متفاوتی متداول می باشد که بر مبنای آنها این حوض ها به صورت زیر طراحی شده اند:

۱-حوض های دانه گیر کم عمق

۲-حوض های دانه گیر عمیق

۳-حوض های دانه گیر دایره ای شکل

۴-حوض های دانه گیر با کمک دمیدن هوا

دانه گیر ها را از نوع جریان به انواع ذیل تقسیم بندی نموده:

الف-دانه گیر با کنترل سرعت یا جریان افقی

ب-دانه گیر با جریان چرخشی یا هوادهی شده

ج-دانه گیر ها با جریان گردابی

استخرهای ته نشینی اوّلیه(primary settling tank):

این استخر ها دارای ویژگی های زیر می باشند:

۱-در این استخرها مواد معلق نسبتاً درشت ته نشین می شود.

۲-در استخر های ته نشینی اوّلیه ذرات ته نشین شده نسبت به ته نشینی ثانویه درشت تر و هضم نشده هستند.

۳-این استخر ها قبل از تصفیه بیولوژی قرار دارند.

۴-تفاوت اصلی استخر های تصفیه اولیه و  ثانویه در بار سطحی و زمان توقف فاضلاب می باشد.

۵-این سیستم حدود ۴۰ تا ۷۰ درصد مواد معلق را از فاضلاب ورودی حذف می کند.

   ته نشینی عبارت از جدا کردن ذرات معلق سنگین تر از آب از طریق ته نشینی ثقلی است. لجن حاصله را اصطلاحا لجن اولیه یا خام می نامند که توده زنده نمی باشد. ته نشینی فیزیکی پرکاربردترین عملیات واحد تصفیه فاضلاب است. مخازن ته نشینی اولیه به صورت مخازن ته نشینی مستطیل شکل یا بیشتر دایره ای می باشند.۵۰ تا ۷۰ درصد از مواد جامد معلق در این حوضچه ها ته نشین شده و ۳۰ تا ۴۰ درصد BOD5 ورودی به تصفیه خانه در حوضچه ته نشینی جدا می شوند. این واحد در سیستم لجن فعال متداول کاربرد دارد.

* واحدهای فوق در مجموع تصفیه اولیه نامیده می شوند. در این واحدها بیشتر جامدات معلق از جریان فاضلاب حذف می شود.

مراحل تصفیه آب فاضلاب

تصفیه ثانویه در تصفیه فاضلاب شهری:

فاضلاب خروجی از واحدهای تصفیه اولیه دارای مواد آلی محلول زیادی است که ورود آنها به محیط سبب آلودگی شدید خواهد شد و بایستی از جریان فاضلاب حذف شود. تصفیه بیولوژیکی که تصفیه ثانویه نیز نامیده می شود در حقیقت تبدیل مواد آلی محلول به جرم زنده(توده میکروارگانیسم ها) و جداسازی آنها از جریان فاضلاب به کمک ته نشین نمودن آنها می باشد. تصفیه بیولوژیکی شامل تانک هوادهی و سپس ته نشینی است. تصفیه بیولوژیکی متداول برای فاضلاب جوامع شهری اغلب شامل انواع سیستم های لجن فعال، برکه های تثبیت، لاگون های هوادهی یا فیلترهای چکنده می باشد.

پساب خروجی از سیستم تصفیه بیولوژیکی پس از گندزدایی قابلیت استفاده جهت آبیاری زمین های کشاورزی را دارا می باشد. برای رسیدن به درجات بیشتر تصفیه معمولا از سیستم های حذف ازت و فسفر و همچنین تصفیه پیشرفته استفاده می شود.

لجن ته نشین شده در واحدهای ته نشینی بایستی جهت دفع مراحلی را طی نماید که در ادامه بررسی می شوند. عبارت تصفیه ثانویه، به تمامی فرآیندهای بیولوژی انجام شده در تصفیه خانه اعم از هوازی و غیر هوازی اطلاق می شود.

روش های رایج در تصفیه ثانویه فاضلاب عبارت اند از:

۱-روش لجن فعّال(active sludge)

۲-هوادهی ممتد(Continuous aeration)

۳-لاگون های هوادهی(Aerated lagoons)

۴-استخرهای متعادل سازی(Balancing pools)

۵-تصفیه بی هوازی(Anaerobic treatment)

گندزدایی(disinfected) در تصفیه فاضلاب شهری:

لجن موجود در واحد ته نشینی اولیه مملو از مواد آلی است که بایستی تثبیت شوند در غیر اینصورت لجن متعفن خواهد شد. معمولا در سیستم های لجن فعال متداول مخلوطی از لجن تصفیه اولیه و و ثانویه پس از تغلیظ به هاضم های لجن وارد می شوند. این هاضم ها به صورت هوازی یا بی هوازی عمل نموده و لجن را جهت دفع آماده می نمایند.

برای گند زدایی روش های متفاوتی موجود است که ارزان ترین آنها استفاده از کلر می باشد.سایر روش ها عبارت اند از:

گندزدایی با ازن

کلریناسیون

گندزدایی با اشعه UV

خشک کردن لجن:

لجن حاصله را پس از تغلیظ و به حداقل رساندن آب درون آن، بر روی سطح خاک یا در مکان های ویژه ای نگاه داشته و به منظور آن که بقیه آب لجن ها بخار یا جذب آب خاک شود و در مرحله ی آخر لجن را بارگیری و برای مصارف کشاورزی مصرف می نمایند. لجن خروجی از هاضم که اینک تثبیت شده جهت آبگیری و دفع به واحد بعدی ارسال می شود. آبگیری از لجن توسط بسترهای ثقلی لجن خشک کن یا تجهیزات مکانیکی آبگیری از لجن (مانند فیلتر پرس) انجام می گیرد.