تصفیه فاضلاب با روش های بیوتکنولوژی 

تلگرام آرایشی بهداشتی تبلیغ کتاب شوینده ها

تصفیه فاضلاب با روش های بیوتکنولوژی

نویسنده:

ehsan hosnani
گردآوری، ترجمه و نگارش: احسان حُسنانی
کارشناس ارشد مهندسی شیمی ، دانش آموخته دانشگاه صنعتی اصفهان


چکیده: تصفیه بیولوژیکی لجن فاضلاب با روشهای بیوتکنولوژی امکان پذیر است.
بشر همواره استفاده کننده آب بوده است. نیاز بشر به این ماده حیاتی در طول تاریخ بیشتر وبیشتر شده تا جایی که امروزه همه بخشهای جامعه از اشخاص گرفته تا موسسات و شرکتهای بازرگانی و صنعتی برای مصارف گوناگون خود از آب استفاده می کنند. این در حالی است که تنها بخش کوچکی از آب واقعا مصرف می شود. بخش عمده آب استفاده شده به عنوان آب ضایعاتی دور ریخته می شود.
در گذشته که حجم آب ضایعاتی تولید شده توسط بشر اندک بود تخلیه آن به رودخانه ها و دریا ها مشکلی ایجاد نمی نمود. در واقع میکروارگانیسم های موجود در آب رودخانه ها و دریاها، آن حجم کم آب ضایعاتی را به راحتی تصفیه می کردند. اما امروزه حجم ضایعات تولید شده توسط انسان خیلی بیشتر از ظرفیت تصفیه کنندگی میکروارگانیسم های موجود در آب های طبیعی است. بنابراین آب ضایعاتی تولید شده توسط بشر قبل از تخلیه و دفع حتما باید تصفیه شود. تصفیه آب ضایعاتی به روش های گوناگونی می تواند صورت پذیرد. اما صرفنظر از روش استفاده شده، در نهایت خروجی فرایند تصفیه دو قسمت عمده دارد:
۱- بخش قابل استفاده که آب زلال یا آب تصفیه شده است.
۲- بخش غیرقابل استفاده که لجن نام دارد و باید دور ریخته شود.
البته نوع استفاده ای که می توان از آب تصفیه شده نمود بر حسب درجه تصفیه متفاوت است. معمولا این آب به مصرف کشاورزی می رسد یا به عنوان آب آتش نشانی مورد استفاده قرار می گیرد. در صورتی که بر روی این آب تصفیه های پیشرفته تری انجام شود کیفیت آب تصفیه شده حتی می تواند تا حد آب آشامیدنی نیز ارتقا یابد!

لجن که در مقیاس بالایی در واحدهای تصفیه آب تولید می گردد ترکیبی است از اندکی ذرات جامد و مقدار زیادی آب. میکروارگانیسم های موجود در لجن بخشی از ذرات جامد آن را تشکیل می دهند. مقدارذرات جامد در لجن می تواند بین ۰/۲۵ تا ۱۲ درصد متغیر باشد . بنابراین اولاً حجم لجنی که روزانه در واحدهای تصفیه آب تولید می شود بسیار زیاد است و ثانیا بخش عمده لجن تولید شده را آب تشکیل می دهد. این حجم زیاد آب، دفع لجن را با مشکلات زیادی روبرو می کند. لجن اگر بخواهد به همین صورت دفع شود اولا هزینه حمل آن تا محل نهایی دفع زیاد است و در ثانی وقتی تخلیه شد شروع به پس دادن آب خود نموده و با ایجاد شیرابه موجب آلودگی محیط زیست و ایجاد بوی بسیار بد در محل تخلیه می شود.
به علت مشکلات یاد شده آب گیری از لجن قبل از دفع آن یک ضرورت محسوب می گردد. خصوصاً مساله کاهش هزینه حمل به حدی اهمیت دارد که در صورت سرمایه گذاری برای انجام آن، هزینه سرمایه گاهی پس از 6 ماه بازگشت داده می شود.
آبگیری از لجن ها همیشه کار ساده ای نیست زیرا بسته به نوع آلودگی های موجود در آب ضایعاتی و همچنین بسته به سناریوی تصفیه به کار رفته ماهیت لجن ها با هم متفاوت هستند. برخی لجن ها به راحتی آب خود را از دست می دهند. برخی لجن ها آب را در خود نگه می دارند و باید با صرف انرژی، آب را از آنها گرفت! این نوع لجن ها قبل از آب گیری در چند مرحله فراوری می شود تا آبدهی آنها اصلاح گردد. پس از انجام تصفیه بیولوژیکی به میکروارگانیسمهای موجود در حوضچه ته نشیتی بیولوژیکی زمان داده می شود که در یک محیط آرام تشکیل کلونی داده و ته نشین شوند. لجن که در واقع فاز زیرین حوضچه ته نشینی بیولوژیکی است سرشار از میکروارگانیسم ها می باشد زیرا در واقع این میکروارگانیسم های رشد کرده هستند که بخش اعظم قسمت جامد لجن را تشکیل می دهند. به همین علت به آن زیست توده نیز گفته می شود.

مروری بر روش های تصفیه آب های ضایعاتی

آب ضایعاتی در واقع همان آب آلوده شده توسط بشر است. معمولا بیش از ۹۹ درصد وزن آبهای ضایعاتی را آب تشکیل می دهد! ناخالصی های آب ضایعاتی که شامل آشغال های درشت، مواد آلی، ذرات جامد ته نشین شدنی و ذرات جامد سوسپانسیون شده اند معمولا حجم بسیار کوچکی از کل آب ضایعاتی را تشکیل می دهند. تصفیه آب های ضایعاتی به طور کلی در سه مرحله انجام می شود. تصفیه اولیه ، تصفیه ثانویه و تصفیه ثالثیه . در تصفیه اولیه ناخالصی های قابل رؤیت توسط روش های شیمیایی مانند انعقادسازی و ته نشینی جداسازی می شوند. فاز رویین به مرحه بعدی تصفیه انتقال داده شده و فاز زیرین به عنوان لجن در حوضچه های مخصوصی جمع آوری می شود. به این ترتیب که ابتدا آب ضایعاتی از داخل حوضچه محل نگه داری آن به حوضچه انعقادسازی پمپ می شود. سپس مواد منعقدکننده شیمیایی مانند کلرورفریک و آلومینیوم سولفات به آن افزوده و با هوادهی اختلاط برقرار می شود. مواد منعقد کننده ذرات ریز را تبدیل به ذرات درشت تر نموده و آنها را قابل ته نشین سازی می کند. خروجی حوضچه انعقادسازی سپس وارد حوضچه ته نشینی می شود و در این حوضچه به آن زمان داده می شود تا ذرات درشت آن رسوب کند. فاز روئین حوضچه ته نشینی آبی است شفاف، فاقد ذرات جامد اما حاوی مواد آلی محلول که روش های شیمیایی قادر به حذف آنها نیستند. بنابراین به مرحله بعدی یعنی تصفیه بیولوژیکی انتقال داده می شوند تا توسط میکروارگانیسم ها حذف شوند. فاز زیرین حوضچه ته نشینی به عنوان بخشی از لجن نهایی به حوضچه مخصوص جمع آوری لجن منتقل می شود. در تصفیه ثانویه یا بیولوژیکی، آب تصفیه شده توسط مراحل قبلی به حوضچه ای بزرگ که از قبل حاوی میکروارگانیسم های خاصی است منتقل می شود. در این حوضچه هوادهی صورت گرفته و مواد آلی موجود در آب ضایعاتی به عنوان غذا توسط موجودات ذره بینی مصرف می شوند و تبدیل به توده زیستی می گردند. سپس خروجی این حوضچه به حوضچه ته نشینی بیولوژیکی انتقال داده می شود. در این حوضچه به میکروارگانیسم ها زمان داده می شود تا ته نشین شوند و فاز رویین به عنوان آب زلال برای مصرف در بخش کشاورزی، آتش نشانی، کویر زدایی و... به مصرف می رسد. برای تبدیل آب تصفیه شده به آب با کیفیت بسیار بالا می توان خروجی واحد تصفیه بیولوژیکی را وارد مرحله دیگری از تصفیه به نام تصفیه سومی نمود.

3- معرفی لجن

پس از انجام تصفیه بیولوژیکی به میکروارگانیسم های موجود در حوضچه ته نشیتی بیولوژیکی زمان داده می شود که در یک محیط آرام تشکیل کلونی داده و ته نشین شوند. لجن که در واقع فاز زیرین حوضچه ته نشینی بیولوژیکی است سرشار از میکروارگانیسم ها می باشد. به همین علت به آن زیست توده نیز گفته می شود. لجن تولید شده در مراحل تصفیه فاضلاب عموماً مرکب از جامدات زیستی و غیر زیستی است که در مراحل مختلف تصفیه از فاضلاب جداشده اند. یکی از مهم ترین بخش هایی که بیشترین هزینه را به خود اختصاص می دهد دفع لجن می باشد. انواع مختلف لجنی که در تصفیه ممکن است با آنها روبرو شویم به صورت زیر می باشد:
۱- لجن اولیه : این لجن در مرحله اولیه و زلال سازی تشکیل می شود. درصد جامدات در این لجن ۳ تا ۸ درصد می باشد.
۲- لجن ثانویه : لجن ثانویه در فرایندهای تصفیه بیولوژیکی تولید می شود (مانند لجن فعال و صافی چکنده ). جامدات موجود در این لجن عموماً به صورت آلی بوده و غلظت آنها 0.5 تا 2 درصد برای لجن فعال و بالاتر از 5درصد برای صافی های چکنده می باشد
۳- لجن ثالثیه : این لجن به واسطه تصفیه های پیشرفته یا ثالثیه بر روی فاضلاب ایجاد می شود.

فراوری لجن

به عملیاتی که قبل از دفع نهایی بر روی لجن انجام می شود فراوری لجن گفته می شود.
فراوری لجن- معمولا شامل مراحل زیر می باشد:
Sludge Thickening تغلیظ لجن
Sludge Stabilization (Digestion) تثبیت لجن (هضم)
Sludge Conditioning اصلاح سازی لجن
Sludge Dewatering آبگیری از لجن

4- 1 تغلیظ لجن

تغلیظ، عملی است که با زدودن آب آزاد لجن توسط روش های مکانیکی محتوی جامدات لجن را افزایش می دهد. این کار برای کاهش اندازه تانک هاضم و در نتیجه کاهش انرژی لازم برای اختلاط و گرمایش لجن قبل از هضم انجام می شود. معمولا لجن تا حدی تغلیظ می شود که درصد کل مواد جامد آن به 4 الی 6 درصد برسد. تغلیظ بیشتر لجن کارایی اختلاط را پایین می آورد و تغلیظ کمتر از این حد نیاز به فضا و انرژی را افزایش می دهد. برای نشان دادن اهمیت این مرحله، برای مثال اگر لجن با 0.8 درصد محتوی جامد به 4درصد تغلیظ شود 5برابر کاهش حجم لجن داشته ایم[1]. عمل تغلیظ معمولا با وسایل فیزیکی مانند شناورسازی ، ته نشینی گرانشی و سانتری فوژ کردن انجام می شود[1]. کاهش حجم لجن به روش تغلیظ دارای مزایای زیر می باشد:
1- کاهش ظرفیت مخازن و تجهیزات لازم
2- مقدار مواد شیمیایی مورد نیاز برای اصلاح شیمیایی لجن کمتر است.
3- مقدار حرارت مورد نیاز برای هاضم و مقدار سوخت کمکی مورد نیاز برای خشک کردن حرارتی یا سوزاندن کمتر است.

4- 2 تثبیت لجن (Sludge Stabilization)

هدف از تثبیت (Stabilization) لجن ها موارد زیر می باشد:
1- کاهش میکروبهای بیماری زا (Reduce pathogens)
2- حذف بوهای بد (eliminate offensive odors)
3- جلوگیری، کاهش و حذف عوامل مستعد گندیدگی (Potentials to putrefaction)
موفقیت در دستیابی به هر یک از اهداف فوق بستگی به آن دارد که عملیات تثبیت یا فرایندهایی که بر روی بخش آلی (Organic) یا فرار(Volatile) لجن انجام می شوند تا چه حد موثر بوده است [1]. نجات میکروبهای بیماری زا (Pathogen survival)، انتشار بوهای بد و گندیدگی (Putrefaction) زمانی روی می دهند که به موجودات ذره بینی اجازه رشد و نما(Flourish) در بخش آلی لجن داده می شود. در تثبیت، 4 روند کلی (procedure) برای حذف این شرایط نامطلوب وجود دارد: الف) کاهش بیولوژیکی (Biological reduction) مواد فرار لجن ب) اکسایش شیمیایی (chemical oxydation)مواد فرار ج) افزودن مواد شیمیایی به لجن به طوری که شرایط برای رشد میکروب ها در لجن نامناسب شود. د) به کارگیری حرارت برای گندزدایی (Disinfect) یا استرلیزه کردن (Sterlization) لجن

تکنیکهای در دسترس برای تثبیت لجن عبارتند از:

1- اکسایش با کلر (Chlorine oxydation)
2- تثبیت با آهک (Lime stabilization)
3- فراوری حرارتی (Heat treatment)
4- هضم هوازی (Aerobic digestion)
5- هضم بی هوازی (Anaerobic digestion)


مطلب قبلی: سولفوناسیون

مطلب بعدی: پایان نامه کارشناسی ارشد

معادل انگلیسی اصطلاحات تخصصی این مطلب

1- میکروارگانیسم = Microorganism
2- فاضلاب = Waste Water
3- فرار = Volatile

تلفظ volatile organic compounds or VOCs ↓
4- سوسپانسیون = Suspension
colloidal suspension = سوسپانسیون کلوئیدی

مطلب فوق را در شبکه های اجتماعی زیر با دوستانتان به اشتراک بگذارید



اگر مطالعه این مطلب برایتان مفید بود، روی دکمه زیر کلیک کنید !