طراحی تصفیه خانه فاضلاب صنعتی و بهداشتی

shape
shape
shape
shape
shape
shape
shape
shape
تصفیه خانه فاضلاب

طراحی تصفیه خانه فاضلاب صنعتی و بهداشتی

وجود تصفیه خانه در اماکن مسکونی و واحدهای صنعتی یکی از مراحل مهم ساخت و اجرای این اماکن محسوب می شود. در صورت عدم دفع صحیح و بهداشتی فاضلاب، خطرات زیادی سلامت جامعه و محیط زیست را تهدید می کند. به همین دلیل، ساخت تصفیه خانه فاضلاب یکی از الزاماتی است که می بایست هنگام مطرح شدن طرح توجیهی سکونتگاه های جدید و همچنین بسیاری از واحدهای صنعتی باید به آن توجه شود. پکیج تصفیه فاضلاب نیز می تواند در بسیاری از موارد جایگزین طراحی یک تصفیه خانه شود.

در این مطلب قصد داریم تا برخی تعاریف و اصول طراحی تصفیه خانه فاضلاب بهداشتی و صنعتی را مرور کنیم.

 

دلیل وجود تصفیه خانه فاضلاب

در ابتدا باید عنوان کنیم که ماهیت فاضلاب بهداشتی (یعنی فاضلاب ناشی از انسان) و فاضلاب صنعتی (فاضلاب تولید شده در حین فرایندهای صنعتی) باهم متفاوت است.

فاضلاب بهداشتی بیشتر دارای بار آلی است و از نظر میکروبی بسیار آلوده است. البته pH این فاضلاب در محدوده خنثی قرار دارد. همچنین تمام ترکیبات شیمیایی که در زیستگاه های انسانی مصرف و به فاضلاب راه پیدا می کند، در این نوع فاضلاب موجود است. در نتیجه تصفیه این فاضلاب قبل از تخلیه پساب به محیط زیست از اولویت بالایی برخوردار است.

همچنین فاضلاب های صنعتی نیز دارای مشخصاتی هستند که حتماً می بایست قبل از دفع به محیط زیست تصفیه شوند. مشخصات فاضلاب های صنعتی بستگی زیادی به نوع آن واحد صنعتی و نوع فرایند آن دارد. یعنی مثلاً خصوصیات فاضلاب صنایع مواد غذایی با فاضلاب صنایع رنگرزی متفاوت است و حاوی ترکیبات مختلفی هستند. در ثانی واحدهای مختلف یک صنعت ممکن است فاضلاب هایی تولید کنند که از نظر خصوصیات با هم فرق داشته باشند. به همین دلایل است که طراحی تصفیه خانه فاضلاب صنایع می بایست با توجه به شرایط آن صنعت خاص و با مطالعه دقیق روی فاضلاب تولیدی انجام شود.

 

تصفیه فاضلاب چیست؟

تصفیه فاضلاب به هرگونه فرایندی گفته می شود که طی آن بار آلودگی آلی، آلودگی میکروبی، آلودگی شیمیایی و خصوصیات فیزیکی فاضلاب به گونه ای بهبود پیدا می کند که پساب خروجی بدون خطر و یا خطرات کم برای انسان و محیط زیست باشد.

در این راستا فرایندهای متعددی برای تصفیه فاضلاب توسعه یافته و به کار گرفته می شوند. این فرایندها در این مطلب ذکر خواهند شد اما قبل از آن باید با دسته بندی کلی فرایندهای تصفیه آشنا شویم.

 

انواع فرایندهای تصفیه فاضلاب

فرایندهای تصفیه فاضلاب را می توان به طور کلی به سه دسته تقسیم کرد:

  1. فرایندهای فیزیکی
  2. فرایندهای بیولوژیکی
  3. فرایندهای شیمیایی

 

پارامترهای طراحی تصفیه خانه فاضلاب

طراحان تصفیه خانه های فاضلاب پارامترهای مختلفی را برای طراحی مهندسی یک تصفیه خانه جدید به کار می گیرند. این پارامترها با استفاده از روش های تجربی و محاسبات عددی تعیین شده اند. رعایت محدوده مقادیر آنها هنگام طراحی، باعث رعایت اصول کینتیک واکنش های بیولوژیکی و شیمیایی خواهد شد.

برخی معیارهای طراحی تصفیه خانه های فاضلاب را می توان به صورت زیر ارائه کرد:

  • زمان ماند هیدرولیکی (HRT): شامل مدت زمانی است که جریان فاضلاب درون یک تانک باقی می ماند. معمولاً بر حسب ساعت بیان می شود. این پارامتر از تقسیم حجم تانک بر دبی جریان به دست می آید. این پارامتر هم در طراحی فرایندهای بیولوژیک و هم فرایندهای شیمیایی کاربرد دارد.
  • زمان ماند میکروبی (SRT): شامل مدت زمان فرضی است که جرم لجن موجود در سیستم قبل از دفع درون سیستم سپری می کند. این پارامتر معمولا با واحد روز بیان می شود. از تقسیم جرم جامدات معلق درون سیستم به جرم جامدات معلق دفعی از سیستم به دست می آید. از این معیار فقط در طراحی رآکتورهای بیولوژیکی همچون لجن فعال، SBR و… استفاده می شود.
  • نرخ بار سطحی (SLR): عبارت است میزان دبی ورودی به یک تانک تقسیم بر مساحت سطح مخزن. واحد آن مترمکعب در روز بر مترمربع بوده و در طراحی رآکتورهای بیولوژیک و شیمیایی و نیز تانک های ته نشینی استفاده می شود.
  • میزان جریان عبوری از سرریز (WLR): به عنوان مقدار فاضلاب جاری در طول سرریز در یک روز تعریف می شود.
  • میزان بار آلی ورودی: یعنی میزان مواد آلی که توسط جریان فاضلاب ورودی به سیستم وارد می شود. از پارامترهای BOD5 و COD برای تعیین میزان بار آلی ورودی استفاده می شود. واحد آن mg/L است و فقط در تصفیه خانه هایی با سیستم بیولوژیک کاربرد دارد.
  • نسبت غذا به میکروارگانیسم (F/M): یکی از پارامترهای مهم طراحی سیستم های بیولوژیک محسوب می شود. این پارامتر از تقسیم میزان مواد آلی ورودی به سیستم بر جرم میکروارگانیسم های داخل رآکتور به دست می آید. مقادیر F/M کم نشانه فقر مواد غذایی برای میکروارگانیسم ها است و در نتیجه رشد کافی لجن فعال در سیستم اتفاق نخواهد افتاد. مقادیر بالای F/M نیز باعث می شود مقداری از مواد آلی بدون اینکه تصفیه شوند سیستم را ترک کنند.
  • نمودار جریان هیدرولیکی (HFD):  نشانگر جزئیات سطوح آب در جریان های میانگین و حداکثر است. این نمودارها مقدار کاهش یا افزایش سطح فاضلاب و سطح بالایی تمامی واحدهای یک تصفیه خانه را نشان می دهد.

 

 

طراحی تصفیه خانه فاضلاب صنعتی

باید توجه داشت که فاضلاب تولیدی در واحدهای صنعتی را می توان به دو دسته کلی تقسیم کرد: فاضلاب فرایندی و فاضلاب بهداشتی ناشی از حضور پرسنل. این دو نوع فاضلاب دارای خصوصیات فیزیکی-شیمیایی متفاوت هستند. به همین دلیل هر کدام نیازمند واحدهای جداگانه برای تصفیه می باشند. تصفیه فاضلاب فرایندی واحدهای صنعتی عموماً با استفاده از تصفیه شیمیایی انجام می شود.

برخی از فرایندهای مورد استفاده در تصفیه فاضلاب صنعتی به شرح زیر هستند:

 

انعقاد و لخته سازی

برای کاهش میزان مواد معلق و کلوئیدی و حتی حذف رنگ به کار می رود. در این روش مواد شیمیایی منعقد کننده همچون کلرور فریک، سولفات آلومینیوم، سولفات فریک و… در واحد اختلاط سریع با فاضلاب مخلوط می شوند. سپس در واحد لخته سازی و تحت جریان آرام فاضلاب، فرصت لخته سازی با مواد معلق و کلوئیدی به آنها داده می شود. سپس یک تانک ته نشینی باعث جداسازی این ذرات از فاضلاب می شود.

 

شناورسازی

این واحد زمانی به کار می رود که محتوای چربی و روغن فاضلاب زیاد است. در این حالت روش ته نشینی برای این مواد سبک جواب نمی دهد. از این رو پس از هوادهی جریان، در یک تانک دیگر از مکانیسم شناوسازی برای روی سطح آمدن چربی و روغن و جداسازی آنها استفاده می شود.

 

اکسیداسیون پیشرفته

این مورد شامل مجموعه ای از روش ها است که در آن یون هیدروکسیل تولید شده و مواد آلی فاضلاب را اکسید می کند. مواد شیمیایی بکار رفته برای تولید یون هیدروکسیل ممکن است شامل ازن، آب اکسیژنه و اشعه UV باشد.

 

رآکتور بی هوازی با جریان رو به بالا (UASB)

یکی از روش های بیولوژیک محسوب می شود که تحت شرایط بیهوازی بهره بردای می شود. این روش فاضلاب هایی با بار آلی زیاد همچون فاضلاب کشتارگاه یا صنایع مواد غذایی را با استفاده از لجن گرانوله تصفیه کند.

 

لجن فعال با هوادهی گسترده (EAAS)

در این روش میزان SRT سیستم بالا و مقدار F/M آن پایین می باشد. فاضلاب مدت زمان زیادی را در تانک هوادهی سپری می کند. این شرایط مدت زمان کافی را برای تجزیه هر چه بیشتر مواد آلی فراهم می نماید.

 

تصفیه فاضلاب صنعتی
تصفیه فاضلاب صنعتی

 

طراحی تصفیه خانه فاضلاب شهری (بهداشتی)

فاضلاب های شهری نسبت به برخی از انواع فاضلاب صنعتی دارای بار آلی کمتری می باشند. همچنین بار میکروبی در این فاضلاب بسیار زیاد است. بنابراین سیستم تصفیه برای این نوع از فاضلاب ها می بایست منطبق با این خصوصیات باشد. همچنین یکی دیگر از ویژگی های فاضلاب شهری حجم بسیار بالای آن در مقایسه با فاضلاب واحدهای صنعتی است که نیاز به فرایندهایی مقرون به صرفه دارد. بنابراین در تصفیه فاضلاب بهداشتی (شهری)، به جای فرایندهای شیمیایی و یا پیچیده، از تصفیه بیولوژیکی استفاده می شود که هزینه بهره برداری کمتری دارد.

انواع فرایندهای متداول در تصفیه فاضلاب شهری را می توان به صورت زیر خلاصه نمود:

 

انواع فرایند لجن فعال (Activated Sludge)

فرایند لجن فعال در پایه ای ترین حالت خود شامل یک رآکتور هوادهی با رشد معلق و یک حوضچه ته نشینی است که با یک خط برگشت لجن تکمیل می شود. اصلاحات بسیار زیادی از فرایند لجن فعال وجود دارد که در آنها زمان ماند هیدرولیکی، زمان ماند سلولی و نسبت F/M متغیر است. از جمله اصلاحات فرایند لجن فعال می توان به این موارد اشاره کرد:

  • لجن فعال متداول (Conventional)
  • لجن فعال هوادهی گسترده (Extended Aeration)
  • لجن فعال دو لجنی (Two-sludge)
  • لجن فعال با نرخ بالا (High rate)
شمایی ساده از فرایند لجن فعال
شمایی ساده از فرایند لجن فعال

 

صافی چکنده

این فرایند جزء سیستم های رشد چسبیده محسوب می شود که طی آن مواد بستر از جنس شن یا پلاستیک به عنوان مدیایی برای رشد بیوفیلم عمل می کنند. کارایی صافی های چکنده به مقدار اندکی از فرایند لجن فعال به خصوص در رابطه با حذف مواد جامد معلق (TSS) کمتر است. لایه بیولوژیکی در صافی های چکنده معمولا در چند سانتیمتر بالای صافی تشکیل می شود و به آن لایه شمودزک گفته می شود. با قرار دادن یک زلالساز مجزا می توان کیفیت خروجی پساب را تا حد زیادی بهبود بخشید.

 

رآکتور ناپیوسته متوالی (SBR)

این فرایند رشد معلق بیشتر در اماکنی که حجم فاضلاب ورودی زیاد نیست به کار می رود. تمام عملیات هوادهی و ته نشینی و تخلیه پساب در یک تانک و در طی 5 مرحله رخ می دهد. کارایی این فرایند بسیار خوب بوده و از نظر هزینه سرمایه گذاری و بهره برداری مقرون به صرفه طبقه بندی می شود. زمان ماند هیدرولیکی فاضلاب در رآکتور SBR حدود 4 تا 8 ساعت است. زمان ماند سلولی آن معمولا بیشتر از 10 روز می باشد. اصلاحاتی از این سیستم وجود دارد که قادر به حذف نیترات و یا فسفر از جریان فاضلاب است.

 

رآکتور بیولوژیکی با بستر متحرک (MBBR)

این فرایند را می توان مخلوطی از فرایند لجن فعال و رشد چسبیده تلقی کرد. در این فرایند، مدیاهای پلاستیکی به عنوان بستری برای رشد بیوفیلم در یک رآکتور هوادهی ریخته شده اند. وزن این مدیاها تا اندازه ای سبک است که بر اثر هوادهی در تانک معلق باقی می مانند. این فرایند مزایای لجن فعال و رشد چسبیده را به صورت توامان دارا است. کیفیت پساب خروجی چه از حیث بار آلی و چه از حیث TSS مطلوب می باشد. مدیاهای پلاستیکی حدود 25 تا 50 درصد از حجم تانک هوادهی را پر می کنند. این سیستم از رخ دادن پدیده هایی همچون بالا آمدن لجن (Sludge rising) و یا حجیم شدن لجن (Bulking) جلوگیری می کند. همچنین به دلیل وجود رشد چسبیده، هیچ نیازی به برگشت لجن وجود ندارد.

 

تماس دهنده های بیولوژیکی چرخان (RBC)

این فرایند جزء سیستم های رشد چسبیده می باشد و در مناطقی که از نظر سطح در دسترس مضیقه وجود دارد به کار می رود. در این فرایند تعدادی صفحات دایره ای شکل (دیسک) وجود دارند که به صورت موازی و عمودی قرار گرفته و توسط یک شفت به هم متصل شده اند. کمتر از 80% از سطح دیسک ها در فاضلاب غوطه ور است. شفت مرکزی دائم در حال چرخش است و دیسک ها را نیز با خود می چرخاند. بدین ترتیب تمام سطح دیسک ها با فاضلاب تماس پیدا می کند. میکروارگانیسم ها بر روی سطح دیسک ها رشد کرده و بیوفیلم تشکیل می دهند. در این سیستم ها معمولاً نیازی به هوادهی وجود ندارد.

 

بیورآکتور غشایی (MBR)

این نوع فرایند از یک تانک هوادهی با رشد معلق و یک ماژول غشایی به جای تانک ته نشینی تشکیل شده است. در تانک هوادهی، غلظت های بالای TSS وجود دارد. ماژول غشایی معمولاً شامل میکروفیلتراسیون است. رشد باکتری ها در درون تانک هوادهی رخ می دهد. غشای میکروفیلتراسیون پساب خروجی را از ذرات معلق جدا می کند و پساب با کیفیت عالی از نظر TSS و ذرات کلوئیدی ارائه می نماید.

بیورآکتور غشایی
بیورآکتور غشایی

 

انتخاب فرایند تصفیه

انتخاب فرایند تصفیه فاضلاب یکی از پیچیده ترین مراحل در طراحی فرایند محسوب می شود. فاضلاب ناشی از هر واحد صنعتی یا هر شهر دارای خصوصیات منحصر به فردی از نظر میزان BOD5، COD، TSS، ترکیبات نیتروژنه، فسفر، pH، قلیائیت و… است. به همین دلیل نمی توان یک فرایند را در همه شرایط تجویز کرد.

بهترین روش برای انتخاب فرایند تصفیه فاضلاب انجام مطالعه روی فاضلاب تولیدی آن مکان، پیشنهاد یک یا چند گزینه به عنوان فرایند تصفیه، و راه اندازه پایلوت برای تست کردن همه گزینه ها می باشد. در این روش پارامترهای طراحی تصفیه خانه چه از نظر پارامترهای مکانیکی و هیدرولیکی و چه از نظر پارامترهای کینتیکی به طور دقیق مشخص می شوند. تنها در این حالت است که می توان مطمئن بود هزینه زیادی که برای سیستم تصفیه می شود به هدر نخواهد رفت.

 

طراحی تصفیه خانه فاضلاب توسط شرکت سلامت گستران

شرکت سلامت گستران الماس میهن از مهندسینی به عنوان طراح و مشاور طراحی تصفیه خانه فاضلاب بهره می برد که تاکنون ده ها تصفیه خانه فاضلاب صنعتی، شهری و بیمارستانی را طراحی و اجرا کرده اند. این مهندسان با ده ها سال تجربه در زمینه تصفیه فاضلاب در ایران، با تمام چالش ها و مشکلات پیش روی فرایندهای بیولوژیکی و شیمیایی در کشور آشنا هستند و همیشه فرایندهایی را توصیه و طراحی می کنند که از نظر قیمت سرمایه گذاری و قیمت بهره برداری مقرون به صرفه تلقی می شوند.

شرکت سلامت گستران در زمینه راه حل های مهندسی در رابطه با محیط زیست از جمله فاضلاب، آلودگی هوا و پسماند فعالیت می کند.

جهت دریافت مشاوره و آشنایی با خدمات طراحی تصفیه خانه فاضلاب با شرکت سلامت گستران تماس بگیرید: 

021-66462425 

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *