تصفیه فاضلاب از دیدگاه مهندس شیمی 

تلگرام آرایشی بهداشتی تبلیغ کتاب شوینده ها

تصفیه فاضلاب از دیدگاه مهندس شیمی

نویسنده:

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


چکیده: تصفیه فاضلاب با روش های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی در مراحل مختلف انجام می شود. بسیاری از مهندسین شیمی در صنعت تصفیه فاضلاب مشغول به کار هستند.
هدف از تصفیه فاضلاب بازیابی آب و پاک نگه داشتن محیط زیست است.

الف- تصفیه مکانیکی (فیزیکی):

از خواص فیزیکی و مکانیکی برای جداسازی مواد خارجی استفاده می شود. مثل:
گذرانیدن فاضلاب از فیلتر
ته نشین کردن
شناور کردن
فرایند تصفیه فاضلاب شهری

ب – تصفیه بیولوژیکی (زیستی):

استفاده از باکتری ها (هوازی و بی هوازی) و ایجاد شرایط مناسب برای آنکه زمان تصفیه طبیعی را که خود به خود در چندین روز طول می کشید به چند ساعت کاهش دهد.

ج – تصفیه شیمیایی:

تصفیه فاضلاب با به کارگیری مواد شیمیایی مهمترین روش شیمیایی مورد استفاده در تصفیه پساب

1- انعقاد یا لخته سازی (Flocculation):

در این مرحله به کمک مواد شیمیایی، مواد معلق سبک و کلوئیدی را به صورت لخته ها و قطعات بزرگی درآورده می شود تا در اثر نیروی وزن خود ته نشین شوند. برای این کار ابتدا محلول رقیقی از مواد شیمیایی را درست می کنند و با نسبتهای از پیش تعیین شده اضافه می کنند. از آنجا که مقدار مصرف مواد معلق کننده به pH فاضلاب بستگی دارد با استفاده از دستگاه های خودکاری، دائماً pH آب را اندازه می گیرند، کنترل کننده خود کار با توجه به مقدار اندازه گیری شده میزان جریان مواد شیمیایی را تنظیم می کند.

2- شناورسازی (Flotation):

مواد معلق سبک پس از انحناء به صورت کف شناور می شود.

3- جذب سطحی (Adsorption):

به علت سطح فعال بالایی که برخی مواد مثل کربن فعال دارند برای جداسازی برخی مواد کلوئیدی و بخصوص مواد رنگی و الی استفاده می شود.

4- ضدعفونی کردن:

کلر در اب حل می شود و پس از یک واکنش disproportionation تبدیل به اسید هیپوکلرو می شود. این اسید باعث کشتن باکتری ها خواهد شد.
Cl2 + H2O ⇆ Cl- + HOCl + H+

با توجه به واکنش فوق ملاحظه می شود که اگر محیط بازی باشد کلر زیادتری لازم است. علاوه بر این اگر از کلری بیش از مقدار لازم استفاده شود، موجودات زنده موجود در فاضلاب را از بین می برد و همچنین بوی کلر حشرات را از فاضلاب دور می سازد. اگر باعث کاهش بوی فاضلاب، کاهش مواد روغنی و درجه کدری آن می شود. ولی تأثیر بسیار مهمی در آلودگی هوا دارد.

شرح فرایند تصفیه پساب و بازیافت:

واحد بازیافت شامل قسمتهای زیر می باشد:
استخرهای تبخیر: آب با داشتن سطح زیادی تبخیر شده و املاح آن ته نشین می شود. تأسیسات جداسازی مواد روغنی از آبهای آلوده:
با توجه به اختلاف دانسیته و مکانیسم CPI تأسیسات پسابهای بهداشتی:
تصفیه فاضلاب انسانی ساختمانهای مختلف اداری، بهداری، رستوران و ..
تأسیسات مربوط به پسابهای آلوده به هیدروکربن ها و تخلیه هیدروکربنها تأسیسات متعلق به جمع آوری و تخلیه لجن:
کوره Incinerator : برای سوزاندن ضایعات هیدروکربنی و روغنی غیرقابل استفاده
تأسیسات متعلق به جمع آوری ابهای تمیز و بازیابی شده: آب تمیز خارج شده از واحد وارد استخر آب تمیز می شود.استخرهای تبخیر
برای جداسازی نمک های (املاح) حاصل از احیای رزین ها و همچنین Blow Down های برج های خنک کننده (Cooling tower) از استخرهای تبخیر که سطح زیادی را ایجاد می کند، استفاده می کنند. حجم این استخرها به ترتیب m36500 و m36000 است با ارتفاع کم و سطح زیاد در استخر A افشانک هایی تعبیه شىه که وئیفه أن افؤایش میؤان تبخیر اب استز pH این استخر باید در محدوده خاصی تنظیم شود.

تأسیسات جداسازی مواد روغنی از پسابهای آلوده:

آلودگی مواد روغنی ناشی از شستشوی سطوح مخازن و تجهیزات، همچنین نشتی و ریزش هیدروکربنها در اثر بارگیری و سایر موارد است. اساس جداسازی بر مبنای اختلاف دانسیته روغن با آب است. جریان آب آلوده به روغن از مخزن AD-8401 با یک جریان turbulent پمپ می شود و پس از برخورد به تیغه ها ای به صورت جریان آرام در می آید. در این شرایط مواد سنگین ته نشین شده و مواد سبک مثل روغنها شناور می شود. این مکانیسم شناورسازی CPI نام دارد روغن و کف شده (Skimmed oil sump) از مخزنی جمع آوری می شود. بقیه جریان وارد مخزن همزن دار افزایش مواد شیمیایی (chemical addition mix tank) می شود، پس از این مرحله وارد سطوح سوراخ داری به نام DAF شده مواد روغنی کف کرده و بالا می رود در مخزنی جمع می شود، در این مخزن کف ها توسط پارو جدا شده وارد مخزن لجن (AD-8413) می شود و خروجی این مخزن وارد کوره آشغال سوز (incinerator) می شود و بقیه آب که شامل آب تمیز می باشد از Sand-filter جدا شده و به عنوان آب تصفیه شده و بازیافت شده وارد مخزن (recovered water pit) AD 8404 می شود.

کوره Incinerator:

این کوره از سه قسمت تشکیل شده است.
1- محفظه احتراق: گاز در این محفظه دائماً در حال سوختن است.
2- محفظه تزریق پسابهای آلوده : (chamber)
3- دودکش: حداکثر دمای کوره 1100 درجه سانتیگراد می باشد در صورتی که دمای کوره از این حد بیشتر رود به کمک تزریق آب دمای کوره تحت کنترل قرار خواهد گرفت.
برای بررسی وضعیت شعله و دیواره نسوز دریچه های دید تعبیه شده است.

لجن و اهمیت آبگیری از آن

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:

1- بخش قابل استفاده که آب زلال یا آب تصفیه شده است.
2- بخش غیرقابل استفاده که لجن نام دارد و باید دور ریخته شود.
تصفیه خانه اکباتان
تصفیه خانه اکباتان
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 0.25 تا 12 درصد متغیر باشد [1]. 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 [1].
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. [2].
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.

اندازه گیری قابلیت آبدهی لجن

برای اندازه گیری میزان آبدهی لجن در گذشته پارامترهایی مانند اندیس حجمی لجن(Sludge volume index) به اختصارSVI ، زمان برای فیلتر شدن حجم مشخصی از لجن (Time to filter)استفاده می شدند. امروزه برای این منظور از روش جدیدی استفاده می شود که در آن پارامتری به نام زمان مکش موئینه (Capillary suction time) توسط دستگاهی که متعاقبا شرح داده خواهد شد اندازه گیری می شود. این روش از سال 1998 به عنوان روش استاندارد انجمن بهداشت عمومی آمریکا (APHA) مطرح می باشد[14] . این پارامتر نسبت معکوس با میزان آبدهی لجن (Sludge dewaterability) دارد به طوریکه هر چه CST بیشتر باشد میزان آبدهی لجن کمتر است. زمان مکش موئینه، زمان لازم برای مهاجرت آب از درون یک فیلتر کاغذی تحت خلا برای طی مسافت مشخصی از درون فیلتری با خصوصیات معین می باشد. به موازات این روش، معمولا مقاومت ویژه فیلتراسیون (SPF) نیز به عنوان معیاری برای تعیین قابلیت آبدهی آب مطابق روشی که متعاقبا شرح داده خواهد شد اندازه گیری می شود.

زمان مکش موئینه (Capillary suction time)

زمان مکش موئینه (CST) زمان لازم برای بیرون کشیدن (Draw) حجم مشخصی از مایع صاف شده (Filterate) از درون یک سوسپانسون، توسط فشار مکش موئینه اعمال شده بر آن می باشد. این روش که اولین بار توسط گاله و بسکرویل(Gale and Baskerville) در سال 1967 به عنوان یک روش ساده برای اندازه گیری آبدهی لجن مطرح شده بود پس از انجام اصلاحاتی در سال 1998 به عنوان روش استاندارد آفا (APHA) در آمد. این روش جایگزین روش دردسر ساز (Cumbersome) فیلتراسیون تحت خلا شد[16].
جریان آب از درون کاغذ صافی توسط تئوری جریان آب از درون محیطهای متخلخل (Porous media) توصیف می شود. مبنای این تئوری موازنه جرم(Material balance) آب و قانون دارسی(Darcy law) می باشد. [17]
این روش ساده و سریع می باشد. نتایج آزمون CST معمولا با اندازه گیری های SFR اندازه گیری شده توسط قیف بوخنرهمبستگی(Correlation) خوبی دارند. نکته ای که در مورد CST باید به آن دقت شود آن است که آب پیوندی نمی تواند با این کمیت ارزیابی شود[18]. ضمنا میزان آبدهی یک لجن ربطی به غلظت مواد جامد آن ندارد. چه بسا لجنی با غلظت بالا از مواد جامد آبدهی خوبی داشته باشد.
cst
دستگاه اندازه گیری زمان مکش موئینه
روش زمان مکش موئین که برای اولین بار در سال 1967 معرفی شد، در سال 1998 پس از انجام اصلاحاتی به عنوان روش استاندارد APHA [53] مطرح گردید. زمان مکش موئین (CST) زمان لازم برای بیرون کشیدن حجم مشخصی از مایع صاف شده از درون یک سوسپانسون، توسط فشار مکش موئین اعمال شده بر آن می باشد. جریان آب از درون کاغذ صافی توسط تئوری جریان آب از درون محیط های متخلخل توصیف می شود. مبنای این تئوری، موازنه جرم آب و قانون دارسی می باشد. دستگاه اندازه گیری این کمیت (شکل 3-5) کوچک و قابل حمل بوده و برای اندازه گیری های درجا مناسب است. این دستگاه شامل یک ستون استوانه ای برای نگه داری نمونه است که درمرکز دو الکترود دایره ای متحدالمرکز با قطرهای D1 و D2 روی کاغذ صافی واتمن شماره 17 قرار گرفته است. برای اندازه گیری قابلیت آب دهی با روش اندازه گیری زمان مکش موئین حجم های 5 میلی لیتری از نمونه پس از تنظیم دمای آن در 25 درجه سانتی-گراد در داخل محفظه استوانه ای دستگاه ریخته شد (شکل 3-8) و زمان مکش موئین به صورت اتوماتیک توسط این دستگاه اندازه گیری شد.
cst
نمایش شماتیک دستگاه CST
به منظور افزایش دقت اندازه گیری ها، هر آزمایش دو بار انجام شد و در صورت نزدیک بودن ارقام اندازه گیری شده میانگین آنها گزارش شد. و در صورت نزدیک نبودن ارقام، آزمایش آنقدر تکرار شد که ارقام به یکدیگر نزدیک شوند. حجم نمونه لجن برای قرار گرفتن در استوانه ها در استاندارد 2710 APHA، 4/6 میلی-لیتر عنوان شده است اما با توجه به آنکه فشار هد هیدرواستاتیک لجن داخل استوانه در مقابل فشار مکش موئین قابل صرفنظر است این عدد بحرانی نیست[کاتالوگ دستگاه] و به علت یکسان بودن این حجم در طول تحقیق (همواره 5 میلی لیتر) این تغییر خطایی ایجاد نمی کند

مقاله پوستری

پوستر من
اثر پارامترهای بیولوژیکی برقابلیت آبدهی لجن های زیستی

مقاله ژورنالی (ISI)



مطلب قبلی: پایان نامه کارشناسی ارشد

مطلب بعدی: رزین های تعویض یونی

معادل انگلیسی اصطلاحات تخصصی این مطلب

1- باکتری = Bacterium
corynebacterium xerosis = کورینه باکتری زروسیس 

propionibacterium acnes = باکتری های پروپیونی آکنه
2- همزن = Mixer
turbine type mixers = همزن های توربینی


تلفظ very large mixer ↓
3- میکروارگانیسم = Microorganism
4- رزین ها = Resins
5- فاضلاب = Waste Water
6- ارزیابی = Assessment
self-assessment = خودارزیابی
7- باکتری ها = Bacteria
acne causing bacteria = باکتری های ایجاد کننده آکنه

antibacterial = ضد باکتری

Blemish causing bacteria = باکتری های ایجاد کننده لک پوست

negative-charged membrane of bacteria = باکتری ها را که دارای بار منفی


تلفظ bacteria ↓


تلفظ bacterial agents ↓
8- قانون = Regulation
cosmetics regulations = قوانین و مقررات آرایشی بهداشتی

osmoregulation = تنظیم تراوایی، اسمو رگولاسیون

natural regulation = تنظیم طبیعی

Scalp hyperseborrhea regulation = تنظیم فعالیت بیش از حد غدد چربی پوست سر

downregulation = کاهش

Seborrhea regulation = تنظیم ترشح چربی


تلفظ cosmetics regulations ↓


تلفظ regulation ↓
9- حنا = Henna
10- متخلخل = Porous
over porous hair = موی بیش از حد متخلخل


تلفظ over porous hair ↓
11- جذب سطحی = Absorption
cutaneous absorption = جذب پوستی

Water Absorption Index = قابلیت جذب آب 

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 !