تصفیه فاضلاب بهداشتی انسانی

تصفیه فاضلاب بهداشتی که به آن تصفیه فاضلاب خانگی یا اجتماعات کوچک نیز گفته می‌شود، تصفیه فاضلابی است که از واحدهای مسکونی، تجاری و موسسات و محل‌های مشابه سرچشمه می‌گیرد. فاضلاب‌های بهداشتی ناشی از آب مصرفی روزانه انسان شامل مصارف داخلی همچون حمام، دستشویی و آشپزی و… است. فاضلاب هر اجتماع از آب مصرف شده آن اجتماع حاصل می‌شود. بنابراین باید آن بخش از آب مصرف شده را که به شبکه فاضلاب می‌رسد، برآورد کرد. به طور کلی می‌بایست جهت تعیین میزان متوسط فاضلاب تولیدی مورد استفاده در طرح، مصرف سرانه خانگی در شهر را برآورد کرد.

مصرف سرانه خانگی در ایران مطابق استاندارد صنعت آب کشور 75 تا 150 لیتر در روز پیشنهاد شده است که می‌توان رقم 150 لیتر در روز را به ازای هر نفر در طرح‌ شبکه فاضلاب به کار برد که این مقدار نشتاب را نیز شامل می‌شود. اجرای تصفیه فاضلاب خانگی در جوامع شهری کوچک و بزرگ از آن جهت حائز اهمیت است که امکان استفاده مجدد از آب تصفیه شده و بهداشتی برای هر جامعه انسانی به منظور کاهش شیوع بیماری‌هایی که از طریق آب منتقل می‌گردد را فراهم آورده است و باعث کاهش اثرات فاضلاب بر محیط زیست می‌شود.

آلاینده‌های فاضلاب بهداشتی برای محیط زیست خطرناک هستند و می‌بایست قبل از دفع در محیط زیست، تصفیه و حذف گردند. استانداردهای تصفیه فاضلاب به جداسازی مواد آلی تجزیه پذیر زیستی، مواد جامد معلق و عوامل بیماری زا مربوط می‌شود. فاضلاب بهداشتی( خانگی) از دو منشاء اصلی حاصل میشود: فاضلابی که ناشی از مصرف روزانه انسان جهت آشپزی و شستشوی ظروف، استحمام و شستشوی لباس می‌باشد و به آن، آب خاکستری می‌گویند و فاضلاب موجود در سرویس بهداشتی و توالت که حاوی مدفوع و ادرار انسان می‌باشد و به آن آب سیاه می‌گویند.

مشخصه‌های کیفی فاضلاب بهداشتی:

با توجه به مشخصه‌های فاضلاب و اهداف تصفیه فاضلاب بهداشتی، تعیین می‌گردد که باید از چه سیستم و روشی جهت تصفیه فاضلاب استفاده کرد. لذا ابتدا می‌بایست مشخصه‌های کیفی فاضلاب را از طریق آزمایش نمونه‌های فاضلاب بدست آورد. مشخصه‌های کیفی فاضلاب عبارتند از :

• مشخصه‌های فیزیکی
• مشخصه‌های شیمیایی
• مشخصه‌های بیولوژیکی

مشخصه‌های فیزیکی فاضلاب:

مهم‌ترین مشخصه‌های فیزیکی فاضلاب شامل کل مواد جامد به صورت معلق و محلول، بو، دما، چگالی و رنگ است. رنگ فاضلاب در تشخیص ظاهری و فوری ماهیت فاضلاب کمک شایانی می‌کند. فاضلاب تازه معمولاً رنگ خاکستری مایل به قهوه‌ای روشن دارد اما با افزایش زمان و کاهش غلظت اکسیژن محلول در فاضلاب بهداشتی، رنگ فاضلاب به ترتیب از خاکستری به خاکستری تیره و در نهایت به سیاه تغییر می‌کند. در این شرایط اصطلاحاً به فاضلاب «سپتیک» یا «گندیده» گفته می‌شود.

مشخصه‌های شیمیایی فاضلاب:

مشخصه‌های شیمیایی فاضلاب به مواد آلی، مواد غیر آلی و گازهای موجود در آن مربوط می‌شود. ترکیبات مواد آلی در تصفیه فاضلاب صنعتی و بهداشتی معمولاً ترکیبی از کربن، هیدروژن و اکسیژن و در بعضی از موارد همراه با نیتروژن هستند. مواد آلی فاضلاب را به روش‌های مختلف اندازه‌گیری می‌کنند. مهم‌ترین روش‌های اندازه گیری عبارتند از:

اکسیژن محلول DO

اکسیژن محلول در آب که مورد نیاز گیاهان و جانوران آبزی است. DO برای زندگی ماهیان باید چیزی در حدود حداقلی ppm  5 باشد. آب سرد دارای DO بیشتری می‌باشد.

اکسیژن مورد نیاز بیولوژیکی BOD(Biochemical(biological) Oxygen Demand)

میزان اکسیژنی است که میکروارگانیسم‌های هوازی نیاز دارند تا بتوانند مواد آلی تجزیه پذیر زیستی را به محصولات نهایی تجزیه نمایند. این پارامتر وابسته به دما و زمان می‌باشد. BOD مقدار اکسیژن لازم برای ثبات بیولوژیکی در آب است. اندازه تأسیسات تصفیه بیولوژیکی فاضلاب خصوصاً میزان هوادهی فاضلاب در حوضچه‌های هوادهی را می‌توان بر اساس BOD محاسبه نمود. BOD فاضلاب تصفیه شده جهت دفع به آب های سطحی و زیرزمینی می‌بایست از 20 میلی‌گرم بر لیتر کوچکتر باشد.

اکسیژن مورد نیاز شیمیایی COD(Chemical Oxygen Demand)

در این آزمایش میزان اکسیژنی که به طریق شیمیایی برای اکسید کردن مواد آلی و تبدیل آن‌ها به CO₂ و آب لازم است، اندازه گیری می‌شود. برای این منظور از یک عامل اکسید کننده قوی شیمیایی( نظیر دی کرومات پتاسیم) در محیط اسیدی استفاده می‌گردد. برای کمک به عمل اکسیداسیون از کاتالیزور سولفات نقره استفاده می‌شود. از آزمایش COD برای اندازه‌گیری مواد آلی در فاضلاب صنعتی و فاضلاب بهداشتی که حاوی ترکیبات سمی برای موجودات زنده هستنداستفاده می‌شود. COD فاضلاب همیشه بیشتر از BOD آن است زیرا ترکیبات بیشتری به روش شیمیایی اکسید می‌شوند و این پارامتر در واقع معیاری است از مواد آلی قابل تجزیه و غیر قابل تجزیه

از آزمایش‌های شیمیایی جهت تعیین پارامترهایی نظیر: PH- TDS- TSS- DO- BOD- COD و … استفاده می‌شود.

ویژگی‌های کلی فاضلاب بهداشتی انسانی

مشخصه‌های بیولوژیکی:

مشخصه‌های بیولوژیکی فاضلاب که در تصفیه فاضلاب اهمیت دارد، در سه عنوان کلی مورد بحث قرار می‌گیرد:

• گروه‌ میکروارگانیسم‌های تصفیه کننده بیولوژیکی
• میکروارگانیسم‌های بیماری زای موجود در فاضلاب
• ارگانیسم‌های شاخص آلودگی و روش شناسایی و شمارش آن‌ها

میکروارگانیسم‌هایی که در تصفیه فاضلاب اهمیت دارند، عبارتند از: باکتری‌ها، قارچ‌ها، جلبک‌ها، تک یاخته‌ای ها، گیاهان، جانوران و ویروس‌ها. هدف از فرآیند ضدعفونی یا گند زدایی(Disinfection) در تصفیه فاضلاب بهداشتی، کشتن و یا بی اثرسازی همین میکروارگانیزم‌های بیماری‌زا می‌باشد.

مراحل تصفیه فاضلاب بهداشتی:

به طور کلی فاضلاب بهداشتی از طریق سه مرحله زیر تصفیه می‌شود:

تصفیه اولیه

• فرآیند آشغالگیری

در اولین مرحله از تصفیه فاضلاب بهداشتی در حدود 40 الی 60 درصد از ذرات جامد معلق حذف می‌گردند. جهت جداسازی اشیای بزرگ و سنگین شناور از آشغالگیرها استفاده می‌شود. در فرآیند آشغالگیری( Screening ) می‌توان از انواع غربال‌های میله‌ای ( Bar Screen )، استوانه‌ای ( Drum Screen ) و نواری ( Band Screen ) استفاده کرد.

• فرآیند دانه‌گیری

همچنین جهت جداسازی ذرات سنگین غیر آلی نظیر شن و ماسه و سنگ ریزه و مواد دانه‌ای سنگین نظیر دانه ذرت و بقایای بدن موجودات می‌بایست از فرآیند دانه گیری استفاده شود که به دو صورت کانال‌های سرعت ثابت ( Constant Velocity ) و کانال‌های هوادهی ممتد ( (Aerated طراحی می‌شوند. دلایل استفاده از این دو فرآیند، محافظت از تجهیزات مکانیکی در برابر سایش و جلوگیری از گرفتگی لوله‌ها و کاهش تجمع در مخازن ته‌نشینی می‌باشد. پس از این دو فرایند، مخازن ته نشینی اولیه را خواهیم داشت که ذرات در اثر نیروی وزن خود ته‌نشین می‌شوند. در این فرآیند نیاز به زمان ماند نسبتاً بالایی داریم.

تصفیه ثانویه

هدف از این مرحله  تصفیه زیستی پساب خروجی از تصفیه اولیه توسط میکروارگانیسم‌های هوازی و بی‌هوازی می‌باشد. این بخش باعث تجزیه بالای 90 درصد از مواد آلی می‌گردد. از دو فرآیند رشد معلق و یا رشد چسبیده استفاده می‌شود که متداول آن استفاده از فرآیند رشد معلق یا لجن فعال می‌باشد. در فرایند لجن فعال از اکسیژن محلول در اب جهت انتقال مواد آلاینده آلی از حالت محلول به جامد معلق(Bio Mass ) استفاده می‌شود.

لجن تولیدی در این فرایند مجدداً به یک مخزن هوادهی جهت احیا بازگردانده می‌شود و مجدداً به داخل سیستم ری سایکل می‌شود. لجن اضافه هم پس از فرآیندهای تغلیظ و هضم به عنوان کود برای مصارف کشاورزی استفاده خواهد شد. به طور کلی در این فرآیند مواد جامد معلق و کلوییدی که در ته نشینی اولیه جداسازی نشده بود، جدا می‌شوند. در نهایت بیش از 95 درصد از آلاینده‌های آلی در این مرحله حذف می‌گردد.

تصفیه پیشرفته

چنانچه آب خروجی از تصفیه ثانویه فاضلاب دارای کیفیت مطلوب ما نباشد، می‌بایست از تصفیه پیشرفته فاضلاب استفاده کرد. هدف از این تصفیه، جداسازی اجزایی مانند مواد مغذی، ترکیبات سمی و مقادیر زیاد مواد آلی و مواد جامد معلق است. حذف مواد غیر آلی ( املاح معدنی) به دو روش تبادل یونی و غشاهای نیمه تراوا نظیر اسمز معکوس و همچنین حذف مواد آلی به دو روش جذب سطحی( متداولاً استفاده از کربن فعال) و اکسیداسیون شیمیایی در این مرحله از تصفیه جای می‌گیرند. در نهایت مرحله گندزدایی با استفاده از کلر، اوزون و تابشUV  را داریم که میکروارگانیسم‌های پاتوژن و بیماری زا در فاضلاب بهداشتی حذف گردند.

پکیج تصفیه فاضلاب بهداشتی:

تامین آب بهداشتی نیاز اساسی است که بر استاندارد زندگی مردم تاثیر می گذارد. هنگامی که فاضلاب بهداشتی جوامع کوچک  بدون هیچ گونه تصفیه ای وارد محیط زیست می‌گردد، برای سلامتی بشر خطراتی را به دنبال خواهد داشت. از طرفی در بسیاری از مناطق امکان انتقال فاضلاب بهداشتی به تصفیه خانه های مرکزی شهری میسر نبوده و یا با هزینه های سرسام آوری روبرو خواهد بود. از این روی استفاده از پکیج های تصفیه فاضلاب بهداشتی مقرون بصرفه بوده و در موارد زیادی نیز آب مورد نیاز منطقه برای آبیاری کشاورزی و یا فضای سبز و حتی مصرف مجدد در منازل را امکان پذیر خواهد ساخت.

یک سیستم تصفیه فاضلاب غیرمتمرکز یا پکیج تصفیه فاضلاب ، ترکیبی از مخزن سپتیک، راکتور بی هوازی و فرآیند هوازی خواهد بود. برای مقرون به صرفه شدن آن، بازیافت و استفاده مجدد از فاضلاب در نقطه تولید می تواند مشکلات آب را تا حد زیادی حل کند. هنگامی که یک یا چند واحد عملیاتی در یک سیستم واحد برای تصفیه فاضلاب گنجانده شود، به عنوان سیستم پکیج تصفیه فاضلاب شناخته خواهد شد.

• آشغالگیری
• چربی گیری
• متعادل سازی
• تصفیه بیولوژیکی هوازی

پيشرفتهاي سريع مهندسي تصفيه فاضلاب در جهان، روش‌هاي تصفيه فاضلاب انسانی و بهداشتی را به صورت كم حجم و با تولید لجن های فرایندی- دفعی کم معرفی نموده است
شركت پژوهش صنعت آب با پژوهش و توسعه روش‌ها سپتیک تانک های دو جداره پلی اتیلنی ،و سيستم تصفيه پيشرفته‌اي را در غالب پكيجهاي پلي اتيلنی و فلزی به مشتريان محترم معرفي می نمايد.
پکیج های تصفیه فاضلاب بهداشتی و صنعتی نسبت به پکیج های تصفيه فاضلاب موجود داراي قابليتهاي ويژه اي چه از لحاظ سطح اشغال و چه از لحاظ عملكرد و هزينه مي‌باشد.

منابع:

https://neoakruthi.com/blog/domestic-wastewater-treatment.html

http://www.waterboard.lk/web/images/contents/water_conservation/download/water_treatment.pdf