برکه تثبیت فاضلاب ، که اغلب به عنوان تالاب نیز شناخته می شود، یک روش سازگار با محیط زیست و مقرون به صرفه برای تصفیه فاضلاب بهداشتی و صنعتی میباشد. این سیستم های مهندسی شده، از فرآیندهای طبیعی تجزیه میکروبی، هوادهی و رسوب برای تصفیه و زلال سازی فاضلاب استفاده می کنند. برکه های تثبیت فاضلاب به طور معمول از مجموعه ای از حوضچه های به هم پیوسته تشکیل شده اند که کاهش مواد آلی، عوامل بیماری زا و آلاینده ها را در فاضلاب تسهیل می کنند. برکه های های تثبیت فاضلاب به دلیل سادگی و نیازهای عملیاتی و نگهداری کم خود مورد توجه هستند. علاوه بر این، به دلیل عدم استفاده از انرژی الکتریسیته یا مکانیکی و بهره مندی از انرژی خورشید، این روش یکی از روش های پایدار در تصفیه بیولوژیکی فاضلاب محسوب میشود.
برکه تثبیت فاضلاب چیست؟
برکه تثبیت فاضلاب یا WSP، حوضچه های بزرگ و کم عمقی هستند که با سدهای خاکی محصور و در آن ها فاضلاب بر اثر فرایندهای طبیعی توسط جلبک ها و باکتری ها تصفیه می شود. این روش، یکی از روش های تصفیه فاضلاب میباشد که در برخی موارد، بسیار کاربردی و همچنین به صرفه به حساب می‌آید.
به علت استفاده از فرایندهای طبیعی، در فرآیند برکه تثبیت فاضلاب ، سرعت اکسیداسیون در آن ها کم و در نتیجه زمان ماند هیدرولیکی زیاد و حدود 30 تا 50 روز می باشد.
این برکه تثبیت به ویژه از نظر هزینه و الزامات نگهداری و حذف باکتری های مدفوعی، به اندازه کافی در مقایسه با سایر روش های تصفیه فاضلاب برای ظرفیت های بیش از 100 نفر، مزایای متعددی دارند. برکه ها در اقلیم های گرم یعنی جایی که زمین به مقدار کافی در دسترس و دما برای عملکرد این برکه ها مناسب است، مهم ترین روش تصفیه فاضلاب محسوب می شوند.
برای آشنایی با تصفیه فاضلاب به مقاله تصفیه فاضلاب مراجعه کنید.
انواع برکه تثبیت فاضلاب
برکه های تصفیه فاضلاب انواع مختلفی دارند که در ادامه به توضیح هرکدام می پردازیم:
1. برکه تثبیت اختیاری
برکه تثبیت فاضلاب اختیاری، اغلب برای تصفیه فاضلاب شهری و صنعتی استفاده می شود. فناوری مرتبط با تالاب های اختیاری حداقل 90 سال است که در جهان مورد استفاده قرار میگیرد. این برکه های های خاکی معمولاً 1.2 تا 2.4 متر عمق دارند و به صورت مکانیکی هوادهی نمیشوند و یا اختلاطی صورت نمگیرد. لایه آب نزدیک به سطح، حاوی اکسیژن محلول به دلیل هوادهی برخورد با هوای اطراف برکه و تنفس جلبکی است، شرایطی که از ارگانیسم های هوازی و اختیاری پشتیبانی می کند.
لایه زیرین تالاب شامل رسوبات لجن است و از میکروارگانیسم های بی هوازی پشتیبانی می کند. لایه بی هوازی میانی که منطقه اختیاری نامیده می شود، از هوازی، نزدیک به سطوح بالا تا بی هوازی در پایین متغیر است. این لایه ها ممکن است برای مدت طولانی به دلیل تغییرات چگالی آب ناشی از دما در همین شرایط باقی بمانند.
برای تهیه پکیج های تصفیه فاضلاب صنعتی به صفحه پکیج تصفیه فاضلاب صنعتی مراجعه کنید.
2. برکه تکمیلی تثبیت فاضلاب
برکه های تکمیلی (MPs)، حوضچه های باز کم عمق (معمولاً 1 متر) هستند که توسط خاکریزهای خاکی محصور شده اند و اغلب به شکل مستطیل هستند و معمولاً با مواد بتونی یا مصنوعی پوشیده شده اند. برکه های تکمیلی از فرآیندهای طبیعی برای زلالسازی و ضد عفونی کردن فاضلاب تصفیه شده ثانویه استفاده می کنند. شرایط هوازی معمولاً در سرتاسر ستون آب ادامه دارد. بافل ها گاهی اوقات برای تقریب شرایط جریان پلاگین و تنظیم نسبت طول به عرض بسته به در دسترس بودن زمین استفاده می شوند.
برکه های تکمیلی معمولا زمانی به خط تصفیه اضافه میشوند که راندمان حذف پاتوژن بالا مورد نیاز باشد؛ چه برای رهاسازی پساب تصفیه‌شده در آب‌های سطحی و چه استفاده مجدد از آن برای آبیاری یا آبزی پروری. این حوضچه ها معمولاً بعد از حوضچه های اختیاری استفاده می شوند؛ اگرچه ممکن است پس از سایر روش های تصفیه مانند راکتورهای UASB نیز استفاده شوند.
3. برکه بیهوازی تثبیت فاضلاب
برکه تثبیت فاضلاب بی هوازی، حوضچه های نسبتا کم عمقی هستند که در شرایط نبود اکسیژن، موجب رشد باکتری ها و تجزیه آلاینده ها میشود. برکه های بیهوازی تثبیت فاضلاب، راکتورهای تک مرحله ای، جریان پیوسته، وبی هوازی هستند که در دمای محیط و بارهای آلی حجمی کم کار می کنند. این حوضچه ها به عنوان پیش تصفیه برای حذف BOD، SS و COD استفاده و برای تصفیه انواع فاضلاب بهداشتی و صنعتی به کار گرفته میشود. برکه های بی هوازی را می توان به عنوان یک مخزن سپتیک بدون پوشش توصیف کرد. باکتری های بی هوازی، مواد آلی موجود در پساب را تجزیه می کنند که باعث آزاد شدن دی اکسید کربن و متان می شود. لجن با فرآیند ته نشینی ثقلی به کف برکه منتقل می شود. این نوع حوضچه ها معمولاً 2 تا 5 متر عمق دارند و میتوانند بار آلی بیش از 100 گرم BOD/m³ در روز معادل بیش از 3000 کیلوگرم در هکتار برای عمق 3 متر دریافت می کنند.
مقاله پیشنهادی: فرآیند لجن فعال متعارف در تصفیه فاضلاب
عوامل موثر بر کارایی برکه های تثبیت فاضلاب
کارایی برکه های تثبیت فاضلاب تحت تأثیر عوامل مختلفی است و درک این عوامل برای طراحی و بهره برداری مؤثر ضروری است.
برخی از عوامل کلیدی که بر کارایی برکه های تثبیت فاضلاب تأثیر می گذارند عبارتند از:
1. زمان ماند هیدرولیک (HRT): مدت زمانی که فاضلاب در حوضچه باقی می ماند بسیار مهم است. HRT های طولانی تر امکان تصفیه بهتر را فراهم می کند زیرا میکروارگانیسم ها زمان بیشتری برای تجزیه آلاینده ها دارند.
2. دما: دماهای بالاتر عموماً باعث افزایش فعالیت میکروبی بیشتر می شود و می تواند کارایی تصفیه را افزایش دهد.
3. در دسترس بودن اکسیژن: در حوضچه های اختیاری، تعادل بین مناطق هوازی و بی هوازی روی تصفیه تأثیر می گذارد. اکسیژن کافی در لایه هوازی برای تجزیه موثر مواد آلی مهم است.
4. سطوح pH: PH بالا می تواند فعالیت میکروبی را مختل کند. حفظ pH تقریباً خنثی به طور کلی برای عملکرد برکه، ایده آل است.
5. نرخ بارگذاری: سرعت ورود فاضلاب به برکه تثبیت باید به دقت کنترل شود تا از اضافه بار که می تواند منجر به کاهش راندمان شود، جلوگیری گردد.
6. عمق و پیکربندی برکه: عمق و طراحی حوض می تواند بر الگوهای جریان هیدرولیکی تأثیر بگذارد که بر راندمان تصفیه اثرگذار خواهد بود.
7. شکوفایی جلبکی: رشد بیش از حد جلبک می تواند عملکرد حوضچه را با پوشاندن سطح آب که موجب کاهش تبادل اکسیژن و تولید بوی نامطبوع شود، کاهش دهد.
8. مشخصات فاضلاب ورودی: ترکیب فاضلاب ورودی، شامل محتوای آلی، مواد مغذی و مواد سمی آن، به طور قابل توجهی بر راندمان تصفیه تأثیر می گذارد.
9. تجمع رسوب: تجمع لجن یا رسوب در کف حوضچه می تواند کارایی تصفیه را کاهش دهد و ممکن است نیاز به حذف دوره ای آن داشته باشد.
10. تغییرات اقلیمی و فصلی: شرایط محیطی، مانند بارندگی و نوسانات دما، می تواند بر عملکرد حوضچه، به ویژه در مناطق با فصول متمایز تأثیر بگذارد.
11. نگهداری و مدیریت: نگهداری مناسب برکه، از جمله حذف منظم مواد جامد انباشته شده و کنترل پوشش گیاهی، برای بهره وری پایدار بسیار مهم است.
مقاله پیشنهادی: آشغالگیر فاضلاب
نحوه کارکرد برکه های تثبیت فاضلاب
برکه های تثبیت فاضلاب با بهره گیری از فرآیندهای طبیعی موجب تصفیه فاضلاب میشوند. این حوضچه ها به گونه ای طراحی شده اند که محیط کنترل شده ای را فراهم کنند که در آن میکروارگانیسم ها مواد آلی را تجزیه کرده و آلاینده ها را کاهش دهند.
نحوه کارکرد برکه تثبیت فاضلاب به شرح زیر است:
فاضلاب که ممکن است شامل فاضلاب خانگی یا پساب های صنعتی باشد به اولین حوضچه سیستم هدایت می شود. فاضلاب می تواند حاوی انواع آلاینده ها از جمله مواد آلی، مواد مغذی، پاتوژن ها و جامدات معلق باشد. در حوضچه اولیه که به عنوان حوضچه تصفیه اولیه شناخته می شود، مواد جامد موجود در فاضلاب در اثر گرانش به پایین ته نشین می شوند. این فرآیند که رسوب نامیده می شود، بخش قابل توجهی از جامدات معلق را حذف می کند.
فاضلاب در مسیر عبور از برکه با بخش های مختلفی از آن که شامل قسمت های هوازی، اختیاری و بیهوازی است، برخورد مینماید. در بخش هوازی که مربوط به سطح برکه است، اکسیژن در دسترس است و میکروارگانیسم های هوازی رشد می کنند. این میکروارگانیسم ها مواد آلی را از طریق فرآیندهای بیولوژیکی از جمله اکسیداسیون تجزیه می کنند. پایین تر از این بخش، منطقه اختیارییا میانی قرار دارد که دارای سطوح اکسیژن متفاوت است؛ در اینجا، ترکیبی از فرآیندهای هوازی و بی هوازی اتفاق می‌افتد که باعث تجزیه بیشتر مواد آلی میشود. پائین تر از منطقه میانی، منطقه بیهوازی است؛ جایی که اکسیژن وجود ندارد، میکروارگانیسم های بی هوازی مواد آلی را بیشتر تجزیه می کنند و گازهایی مانند متان تولید می کنند.
فاضلاب برای یک دوره مشخص در برکه باقی می ماند که به عنوان زمان ماند هیدرولیکی(HRT) شناخته می شود. همچنین ، حوضچه ها از انرژی خورشیدی برای حفظ دمای لازم به منظور گسترش فعالیت میکروبی استفاده می کنند. این منبع انرژی طبیعی همچنین به حذف عوامل بیماری زا کمک می نماید.همچنین، حذف مواد مغذی مانند نیتروژن و فسفر را می توان از طریق جذب بیولوژیکی توسط جلبک ها و سایر گیاهان آبزی که در سیستم حوضچه رشد می کنند انتظار داشت.
در نهایت، پساب تصفیه شده از آخرین حوضچه خارج می شود. این پساب باید دارای غلظت کمتری از مواد آلی، مواد جامد معلق و عوامل بیماری زا در مقایسه با فاضلاب ورودی باشد.
با گذشت زمان، مواد جامد و لجن در کف حوضچه ها جمع می شوند. حذف و دفع دوره ای این لجن ممکن است برای حفظ کارایی سیستم ضروری باشد.
مقاله پیشنهادی: تفاوت فاضلاب و پساب چیست
پیکربندی برکه تثبیت فاضلاب
برای تصفیه پساب نباید تنها از یک برکه تثبیت در تصفیه فاضلاب استفاده شود. به طور معمول، برکه ها به صورت متوالی و بر حسب یک توالی معین ساخته می شوند. ساده ترین توالی عبارت است از یک برکه اختیاری که پس از آن یک برکه ثانویه و دو یا چند برکه تکمیلی ساخته می شود. اندازه برکه های اختیاری بر اساس بار ورودی اکسیژن خواهی بیوشیمیایی به برکه تعیین و زمان ماند آن ها اغلب 30 تا 50 روز است. برکه های ثانویه، تکمیل واکنش های زیستی تصفیه را میسر می سازند و زمان ماند پساب در آن ها 10 تا 15 روز است. برکه های تکمیلی کوچکتر و زمان ماند آن ها حدود 50 روز است و به حذف باکتری های E.coli کمک می کنند.
اگر فاضلاب قوی باشد، ممکن است در ابتدای سیستم یک یا دو برکه بیهوازی وجود داشته باشد که به طور معمول، پس از آن برکه های اختیاری کوچک تر، یک برکه ثانویه و دو یا چند برکه تکمیلی قرار می گیرد. اگر زمین کمیاب یا گران باشد، توالی برکه های بیهوازی و در پی آن یک لاگون هوادهی، گزینه مطلوبی است و اغلب کوچکتر از یک برکه اختیاری معمولی با یک برکه ثانویه و برکه های تکمیلی خواهد بود. احداث یک نهر تکمیلی گزینه ای است که به عنوان واحد نهایی در هر یک از این توالی ها می تواند قرار گیرد.
مزایای برکه های تثبیت فاضلاب
- سادگی ساخت و راهبری
- ارزان بودن
- راندمان بالا
- قابلیت تحمل شوک مواد آلی و سمی و بالا بودن راندمان حذف فلزات سنگین
- پایداری کیفیت پساب تصفیه شده در طول زمان
در مقاله حذف فلزات سنگین از فاضلاب به معرفی روش‌های حذف این فلزها پرداخته‌ایم.
معایب برکه تثبیت فاضلاب
- بو
- پرورش حشرات
- بالا بودن جامدات معلق
- نیاز به زمین زیاد
- اتلاف زیاد زمین
- احتمال آلودگی آب های زیرزمینی
- کاهش راندمان حذف آمونیاک در فصول سرد
- تجمع مواد معلق فاضلاب در سطح برکه
- امکان عدم تطابق محتوای مواد جامد با استانداردهای تخلیه
در کل این روش مناسب مناطقی است که دارای زمین های بلااستفاده، دور از مناطق مسکونی و ارزان قیمت باشند و نمی‌توان از این نوع تصفیه، برای مواردی مثل ساختمان های سبز یا کارخانجات استفاده کرد و برای این موارد، شاید لازم باشد تا با پکیج تصفیه فاضلاب آشنا بوده و بهترین گزینه را انتخاب کرد.
سخن پایانی
امیدواریم توانسته باشیم اطلاعات مفیدی راجع به برکه تثبیت فاضلاب به شما عزیزان داده باشیم. همچنین در صورتی که نیاز به مشاوره داشتید، می‌توانید در قسمت تماس با ما، با مشاورین گروه پاک پساب اقلیم ارتباط بگیرید. اگر سوالی در این زمنیه داشتید، می‌توانید در قسمت نظرها آن را برای ما به اشتراک بگذارید تا در اسرع وقت به آن ها پاسخ داده شود.
