با گسترش شهرنشینی و افزایش جمعیت، تصفیه فاضلاب به یکی از مهم‌ترین نیازهای شهری تبدیل شده است. با این حال، تصفیه اولیه فاضلاب تنها قادر به حذف ۴۰ تا ۵۰ درصد از مواد جامد معلق، مواد آلی و معدنی محلول در فاضلاب است. لازم است که میزان قابل توجهی از این مواد کاهش یابد تا کیفیت فاضلاب تصفیه شده به استاندارد تعیین شده برای تخلیه نزدیک باشد. به همین منظور، تصفیه ثانویه فاضلاب به عنوان یک روش مؤثر برای حذف مواد آلی محلول استفاده می‌شود. در این روش، میکروارگانیسم‌ها مواد آلی موجود در فاضلاب را به عنوان یک منبع غذایی استفاده کرده و آن را به سلول‌های بیولوژیکی یا جرم زنده تبدیل می‌کنند. در این مقاله، توضیح می‌دهیم که تصفیه ثانویه فاضلاب شامل چیست و به بررسی فرایندهای تصفیه ثانویه فاضلاب با تأکید بر طراحی سیستم‌های بیولوژیکی، می‌پردازیم.
کاربرد تصفیه ثانویه فاضلاب چیست ؟
تصفیه ثانویه یا تصفیه بیولوژیکی، فرایندی است که در آن فاضلاب پس از تصفیه اولیه، به وسیله میکروارگانیسم‌ها و باکتری‌های خاص، از اجزای آلی و آلاینده‌های باقیمانده از تصفیه اولیه، پاک می‌شود. در این فرایند، میکروارگانیسم‌ها مواد آلی را به دی اکسید کربن، آب و مواد سلولی تبدیل می‌کنند که برای تجزیه بیولوژیک مواد آلی، نیازمند اکسیژن به عنوان مؤلفه اساسی فرایند هوازی هستند و در نتیجه می‌توان آب را برای استفاده دوباره، مثلاً برای آبیاری در کشاورزی یا شستشوی خودرو، استفاده کرد.
تصفیه ثانویه برای بهبود کیفیت فاضلاب و کاهش آلودگی آب‌های زیرزمینی و سطحی استفاده می‌شود. همچنین با انجام تصفیه ثانویه، خطر انتقال بیماری‌های ناشی از آب آلوده به حداقل می‌رسد.
فرایندهای تصفیه ثانویه یا بیولوژیکی برای حذف مواد آلی بر پایه کربن، نیترات و فسفات، و همچنین تثبیت زائدات و باکتری‌های میکروبی به کار می‌روند.
مواد آلی بر پایه کربن به عنوان منبع اصلی تغذیه‌ی باکتری‌ها در فاضلاب عمل می‌کند. فرایندهای تصفیه ثانویه مانند لجن فعال، هوادهی ممتد، لاگون‌های هوادهی و تصفیه بی‌هوازی با استفاده از باکتری‌ها و مواد زیستی، این مواد آلی بر پایه کربن را به کربن دی اکسید و آب تبدیل می‌کنند.
در فرایند نیتریفیکاسیون، باکتری‌های نیتریفای کننده، نیترات را به نیتریت تبدیل می‌کنند که به دنبال آن نیتریت به شکل گاز نیتروژن آزاد می‌شود. این فرایند در استخرهای متعادل سازی و لاگون‌های هوادهی انجام می‌شود.
در فرایند دنیتریفیکاسیون، باکتری‌های دنیتریفای کننده، نیترات را به گاز نیتروژن تبدیل می‌کنند. این فرایند در لاگون‌های بدون هوا، لاگون‌های هوادهی کم و استخرهای متعادل سازی انجام می‌شود.
فرایند حذف فسفر در تصفیه ثانویه به دنبال دو روش شیمیایی و بیولوژیکی انجام می‌شود. در روش شیمیایی از مواد شیمیایی مانند سولفات آلومینیوم و آهن استفاده می‌شود که فسفر را به صورت فسفات آلومینیوم یا فسفات آهن با مواد رسوبی تشکیل شده از آنها ترسیب می‌کنند. فسفر در روش بیولوژیکی، با افزودن باکتری‌های فسفات‌زدایی به محیط آبی، توسط لجن‌های تصفیه شده رسوب کرده و جدا می‌شود.
در فرایند تثبیت زائدات، مواد آلی مانند نیتروژن و فسفر که در آب به مقدار بیشتری وجود دارند، با استفاده از تکنولوژی‌های شیمیایی و بیولوژیکی از پساب جدا می‌شوند. این فرایند به کمک باکتری‌های نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون، جذب زائدات نیتروژنی و فسفری از آب و تبدیل آنها به مواد غیر قابل حل در آب انجام می‌شود. در این فرایند، باکتری‌های نیتریفیکاسیون نیتروژن آلی را به نیترات تبدیل کرده و سپس باکتری‌های دنیتریفیکاسیون، نیترات را به شکل گاز نیتروژن، وارد هوا می‌کنند.
در مقاله تصفیه فاضلاب می توانید اطلاعات بیشتری در این زمینه کسب نمایید.
فرایندهای تصفیه ثانویه فاضلاب
رایج‌ترین روش‌ها برای تصفیه ثانویه فاضلاب عبارت‌اند از:
- روش لجن فعال
- هوادهی ممتد
- لاگون‌های هوادهی
- استخرهای متعادلسازی
- تصفیه بی هوازی
در روش لجن فعال، میکروارگانیسم‌هایی که در فاضلاب موجود هستند، هم‌زمان با تزریق هوا، به شکل معلق در رآکتور نگهداری می‌شوند. این میکروارگانیسم‌ها از مواد آلی حاضر در فاضلاب به عنوان منبع انرژی استفاده می‌کنند و با مصرف کربن و نیتروژن رشد کرده و به مواد کمپوستی تبدیل می‌شوند. سپس میکروارگانیسم‌ها به شکل رسوب از فاضلاب جدا شده و لجن تولید شده توسط سیستم برگشتی به مخزن اولیه باز می‌گردد یا جمع آوری می‌شود. برای شناخت انواع لجن ها مقاله لجن فاضلاب را مطالعه کنید.
روش لجن فعال به دلیل عملکرد خوب آن در حذف مواد آلی و نیترات و فسفر، یکی از محبوب‌ترین روش‌های تصفیه ثانویه فاضلاب است. همچنین، این روش نسبتاً ارزان است و در مقایسه با روش‌های دیگر، نیاز به تجهیزات پیچیده ندارد.
در روش هوادهی ممتد، به عنوان یک روش بازیافت لجن، هوای فشرده به فاضلاب و لجن اضافه شده و باعث شروع فرایند تجزیه بیولوژیکی مواد آلی می‌شود. با افزایش زمان ماند این فرایند، حجم لجن تولید شده به حداقل می‌رسد. این روش برای کاهش مصرف انرژی و هزینه‌های عملیاتی تصفیه‌خانه‌ها مناسب است. اما برای اجرای آن، به حجم بزرگی از رآکتورها برای افزایش زمان ماند نیاز است که ممکن است محدودیت‌هایی در فضای تصفیه‌خانه‌ها ایجاد کند.
لاگون‌های هوادهی نیز یکی از روش‌های ساده و ارزان برای تصفیه فاضلاب‌های شهری هستند که در کشورهای در حال توسعه و مناطق گرمسیر جهان به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند. روش لاگون‌های هوادهی از لحاظ بهره برداری شبیه به روش لجن فعال می‌باشد، تفاوت این دو روش این است که سیستم لاگون هوادهی یک‌طرفه بوده و لجن به مخزن اولیه باز نمی‌گردد و دمای بیشتری نسبت به سیستم لجن فعال دارد. عمق حوضچه‌های لاگون هوادهی در حدود یک و نیم متر تا چهار و نیم متر می‌باشد و برای کاهش کلیفرم مدفوعی به تصفیه بیشتری نیاز است.
در روش استخرهای متعادل سازی، فاضلاب به استخری منتقل می‌شود که شرایط آن به گونه‌ای طراحی شده است که جلبک‌های داخل استخر بتوانند با استفاده از نور خورشید، اکسیژن مورد نیاز خود را تولید کرده و فاضلاب را از آلاینده‌های بیولوژیکی خالی کنند.
برای تأمین اکسیژن مورد نیاز استخرهای متعادلسازی، از تزریق هوای فشرده استفاده نمی‌شود. در عوض، از طریق عبور هوا از سطح فاضلاب، اکسیژن لازم تأمین می‌شود. همچنین، جلبک‌هایی که در این استخرها رشد می‌کنند، با انجام فرایند سنتز، به تولید اکسیژن کمک می‌کنند.
در روش بی هوازی، از تخمیر اسید برای تبدیل مواد آلی به اسیدهای آلی و از تخمیر متان برای تبدیل اسیدهای آلی به متان و دی اکسید کربن استفاده می‌شود. به دلیل اینکه در این روش از باکتری‌هایی که در شرایط مختلف قابل رشد و تکثیر هستند، برای تصفیه استفاده می‌شود، این روش می‌تواند برای تصفیه فاضلاب با غلظت بالا و بافت سنگین مناسب باشد. همچنین، برای پیشگیری از بوی ناشی از فرایند بی هوازی، می‌توان از تکنولوژی‌های جذب بو استفاده کرد.
هر چند که روش بی هوازی در بسیاری از موارد مناسب است، اما برای استفاده بهینه از این روش، باید شرایط لازم از جمله pH، دما و زمان مناسب را برای رشد و تکثیر باکتری‌های مورد نیاز فراهم کرد. همچنین، باید مانیتورینگ منظمی بر روی عملکرد سیستم انجام شود تا از کیفیت و کارایی فرایند تصفیه اطمینان حاصل شود.
در مقاله تصفیه فاضلاب به روش بی هوازی به بررسی این روش پرداخته ایم.
شرایط ایده آل تصفیه ثانویه فاضلاب شامل چیست؟
تصفیه ثانویه فاضلاب به شرایط ایده‌آلی نیاز دارد تا به طور کامل و کارآمد صورت پذیرد. این شرایط شامل عوامل مختلفی می‌شوند که باید در تعیین آنها دقت شود:
- یکی از مهم‌ترین عوامل، انتخاب مناسب میکروارگانیسم‌های فعال است. برای هر نوع فاضلاب، می‌توان از میکروارگانیسم‌های مختلفی استفاده کرد که بسته به شرایط و نیازهای خاص فاضلاب، باید با دقت انتخاب شوند.
- برای فراهم کردن شرایط ایده‌آل برای تصفیه ثانویه فاضلاب، باید تماس مناسبی بین میکروارگانیسم‌ها و فاضلاب ایجاد شود. در روش‌های هوازی، اکسیژن مورد نیاز برای میکروارگانیسم‌ها از هوای محیط تأمین می‌شود. در روش‌های بی هوازی، این اکسیژن به صورت ماده آلی موجود در فاضلاب یا با استفاده از فرایندهای دیگر تأمین می‌شود.
- دیگر عواملی که برای فراهم کردن شرایط ایده‌آل در تصفیه ثانویه فاضلاب باید به آن توجه شود، وجود نوترینت‌ها مانند نیتروژن و فسفر است. این نوترینت‌ها برای رشد و زنده ماندن میکروارگانیسم‌ها ضروری هستند.
اگر می خواهید با روش های هوازی تصفیه فاضلاب آشنا شوید مقاله تصفیه فاضلاب به روش هوازی را مطالعه کنید.
سخن پایانی
شرکت مهندسی پاک پساب اقلیم در زمینه طراحی، ساخت، نصب و راه‌اندازی انواع فرایندهای تصفیه فاضلاب فعالیت می‌نماید. این شرکت سعی بر آن دارد که با بهره گیری از فناوری‌های روز دنیا و تکیه بر دانش و تجربه متخصصان خود، مطابق با نیاز صنایع، محصولاتی باکیفیت و پیشرفته در جهت افزایش بازدهی، کاهش هزینه‌ها و حفاظت از محیط زیست ارائه دهد. در این مقاله شما را با تصفیه ثانویه فاضلاب آشنا کردیم که امیدواریم مفید وقع شده باشد. در صورتیکه سوالی در این زمینه دارید با کارشناسان ما در تماس باشید.
