پرسش ها و پاسخ های مربوط به تصفیه خانه های فاضلاب، مقدمه ای بر اصول کلی مرتبط با تمام جنبه های این تصفیه خانه ها می باشد که مهم ترین آن ها به صورت لیستی جامع و کامل در اینجا جمع آوری شده است.
فاضلاب چیست و چگونه تولید می شود؟
فاضلاب، آبی است که پس از استفاده انسان ها از آب شیرین برای مصارف خانگی، تجاری و صنعتی بوجود می آید. ما نیز در این مقاله تنها به فاضلاب حاصل از مصارف خانگی خواهیم پرداخت.
در حالت کلی برای تمام مصارف خانگی مانند شستشو، استحمام و فلاش تانک های سرویس های بهداشتی از آب شیرین استفاده می شود. شستشو شامل شستن ظروف آشپزی، شستن سبزیجات و سایر مواد غذایی، استحمام، شستن دست ها و شستن لباس ها می باشد.
آب تولید شده ی حاصل از این نوع مصارف حاوی آلاینده هایی از قبیل تکه های سبزیجات، روغن های خوراکی پخت و پز، چربی و روغن موجود در مو، شوینده ها، آلودگی های شسته شده از کف خانه، صابون ها و شامپوهای مورد استفاده در حمام به همراه چربی های شسته شده از بدن می باشد. به این نوع آب “آب خاکستری” یا گندآب می گویند.
به آب مورد استفاده در فلاش تانک های سرویس های بهداشتی نیز “آب سیاه” یا فاضلاب می‌گویند.
تصفیه آب خاکستری در مقایسه با فاضلاب بسیار ساده تر می باشد. با این حال در ایران و بسیاری از کشورهای دیگر آسیایی در اغلب مواقع هر دوی این آب ها با یکدیگر مخلوط شده و به شبکه فاضلاب یا تصفیه خانه موجود در محل تخلیه می شود.
چه مقدار فاضلاب در یک مجتمع مسکونی تولید می شود؟
با توجه به استاندارد تعیین شده از سوی سازمان مهندسی و بهداشت عمومی محیط (CPHEEO) مصرف آب شیرین برای هر فرد در روز بایستی بین 135 تا 150 لیتر باشد که به آن “لیتر سرانه در هر روز” (lpcd) می گویند.
فاضلاب تولیدی در یک مجتمع مسکونی :
سرانه ی مقدار آب استفاده شده توسط اهالی یک مجتمع مسکونی که به سیستم فاضلاب زیرزمینی دسترسی ندارد، 135 لیتر در روز در نظر گرفته می شود. مقدار کلی این فاضلاب (تعداد اهالی ضرب در 135 لیتر) وارد سیستم تصفیه فاضلاب موجود در محل شده و در آنجا تصفیه خواهد شد.
در اکثریت قریب به اتفاق مواقع مقدار فاضلاب تولیدی، بسیار بیشتر از این عدد بوده که این امر موجب بارگذاری بیش از حد بر روی تصفیه خانه می شود. یکی از مهم ترین دلایل این اتفاق، عادات و الگوهای نادرست در مصرف آب می باشد و برای جلوگیری از بروز این مشکل می بایست بررسی ها و محاسبات دقیقی برای تخمین صحیح از میزان آب مصرفی مجتمع مسکونی مورد مطالعه، صورت گیرد. در بیشتر مواردی که تصفیه خانه ها فاقد محاسبات طراحی دقیق و ساخت نامناسب هستند، میزان واقعی مصرف آب و تولید فاضلاب 2 تا 3 برابر بیشتر از استاندارد در نظر گرفته شده (سرانه ی 135 لیتر در روز)، می باشد.
فاضلاب تولیدی در یک مجتمع تجاری :
مصرف آب در این نوع ساختمان ها غالبا تنها در ساعات اداری که چیزی حدود 8 تا 10 ساعت در هر شیفت می باشد، است. استاندارد سرانه مصرف آب برای این موارد 50 لیتر در روز برای هر نفر در هر شیفت کاری می باشد.
اجزای اصلی تشکیل دهنده فاضلاب چه چیزهایی هستند؟
فاضلاب شامل تمام مواد معدنی محلول موجود در آب شیرین (در صورتی که استفاده نشده باشند) و سایر آلودگی های ذکر شده در بالا می باشد که شامل پروتئین ها، کربوهیدرات ها، چربی ها و روغن ها است. این آلایندها تجزیه پذیر هستند و طی فرآیند تخریب، اکسیژن مصرف می کنند.
بنابراین میزان نیاز این آلایندها به اکسیژن باید به صورت دقیق محاسبه گردد که این کار توسط آزمایش های دقیقی در آزمایشگاه ها صورت می گیرد. به این مقدار اکسیژن مورد نیاز بیولوژیکی یا BOD می گویند. برخی مواد شیمیایی که در حین مصارف خانگی وارد آب می شوند و آن را آلوده می کنند نیز تجزیه پذیر هستند و اکسیژن مصرف می کنند. مقدار این اکسیژن نیز در آزمایشگاه ها قابل اندازه می باشد که به آن اکسیژن شیمیایی مورد نیاز یا COD می‌گویند.
معمولا BOD و COD در فاضلاب خانگی به طور میانگین بین 300 تا 450 میلی گرم بر لیتر می‌باشد. فاضلاب هم چنین دارای باکتری های کلیفرم است که مصرف آبی که دارای این باکتری می باشد، برای انسان به شدت مضر و خطرناک می باشد. این باکتری ها در روده جانداران خون گرم مانند انسان ها، حیوانات و پرندگان رشد می کنند.
ویژگی دیگر فاضلاب ها مقدار بالای جامدات معلق یا همان TSS در آنهاست، که دلیل رنگ سیاه آن و اطلاق نام “آب سیاه” به فاضلاب نیز می باشد. هم چنین سپتیک شدن (بی هوازی شدن) فاضلاب باعث ایجاد بوی شدید و نامطلوبی می گردد.
تصفیه فاضلاب چه لزومی دارد؟
عمده ی آبی که برای مصارف خانگی مورد استفاده قرار می گیرد، نیازی به داشتن کیفیت و استانداردهای آب آشامیدنی ندارد. برای مثال نیازی به آشامیدنی بودن آبی که برای فلاش تانک های سرویس های بهداشتی یا شستن سطوح و حیاط ها و آبیاری باغچه ها استفاده می شود، نیست. در مناطقی مانند ایران که با بحران جدی آب مواجه هستیم و از طرف دیگر فاضلاب تولیدی نیز با تخلیه به رودخانه ها، دریاچه ها و چاه ها باعث آلوده شدن منابع آبی موجود می‌گردند، نیاز به تصفیه، بازیابی و استفاده مجدد از فاضلاب بسیار ضروری و حائز اهمیت می‌باشد.
خوشبختانه در سال های اخیر با وضع قوانین جدید در رابطه با آب و فاضلاب، تخلیه هر گونه فاضلاب خام (تصفیه نشده) به چاه ها، رودخانه و یا حتی زمین های باز خلاف قانون شناخته شده و مستلزم پیگرد قانونی می باشد.
تصفیه صحیح فاضلاب پیش از استفاده مجدد برای موارد متعددی که نیاز به کیفیت آب آشامیدنی ندارند، ضروری و بسیار حیاتی می باشد چرا که بازیابی و استفاده مجدد از فاضلاب تصفیه شده، نیاز به استفاده از منابع آب شیرین را 60 – 50 درصد کاهش می دهد.
فاضلاب تصفیه شده را چگونه می توان به سیکل بازگرداند و از آن استفاده مجدد نمود؟
یکی از راهکارهای ساده برای این امر قرار دادن دو مخزن مجزا بر روی پشت بام مجتمع های تجاری و مسکونی می باشد. یکی از این مخازن آب شرب را در خود ذخیره نموده و از طریق سیستم لوله کشی تعبیه شده آن را به حمام، آشپزخانه و سایر محل هایی که نیاز به آب شرب دارند منتقل می کند. مخزن دوم نیز فاضلاب تصفیه شده را در خود ذخیره نموده و از طریق سیستم لوله کشی آن را به فلاش تانک ها، شیرهای شستشو ی سطوح، آبیاری باغچه ها و سایر مصارفی که نیاز به آب شرب ندارند، متصل می شود.
فاضلاب چگونه تصفیه می شود؟
همانطور که در بالا اشاره شد محوریت بحث ما فاضلاب خاکستری می باشد. اگر فاضلاب خاکستری را در بوسیله سیستم لوله کشی مورد نیاز در مخزنی جداگانه ذخیره کنیم، می توان با استفاده از مراحل زیر آن را تصفیه نمود : ابتدا برای جلوگیری از سپتیک شدن بایستی هوادهی صورت گیرد، سپس منعقد کننده و بعد از آن کلر به آن اضافه می شود، در پایان نیز بوسیله فیلتر شنی و فیلتر کربن فعال، فیلتراسیون خواهد شد. آب خاکستری پس از تصفیه، به مخزن تعبیه شده (معمولا در ارتفاع) منتقل شده و تامین کننده ی آب مصارفی که نیاز به آب آشامیدنی ندارند، خواهد بود.
چرا تصفیه آب خاکستری به صورت جدی به عنوان یک راهکار در ساختمان ها در نظر گرفته نمی شود؟
از دیدگاه ساکنان یک ساختمان، توجه به کیفیت و هزینه آب مصرفی بسیار مهم می باشد. اما اولویت برای سازندگان ساختمان ها کاملا متفاوت می باشد، چرا که آن ها قادر به فروش و کسب درآمد از فضای اشغال توسط پکیج تصفیه فاضلاب نخواهند بود. لذا برای صرفه جویی در هزینه ها و کسب درآمد بیشتر، آن را در نظر نمی گیرند و فاضلاب خاکستری را با سایر فاضلاب‌ها مخلوط می کنند.
روش های معمول برای تصفیه فاضلاب چیست؟
اساس تصفیه فاضلاب بر مبنای روش های طبیعی مانند کنش های میکروبی می باشد. هنگامی که جریان ثابتی از هوا وارد مخزن فاضلابی می شود که تمام مواد شناور و غیر محلول موجود در فاضلاب بوسیله آشغال گیر جدا شده است، میکروب های موجود در آن را فعال می کند. این میکروب ها که بخش عمده ای از فاضلاب را تشکیل می دهند، به کمک هوای تزریق شده به مخزن شروع به رشد و تکثیر و مصرف آلاینده های موجود در فاضلاب می کنند.
این روش که یکی از قدیمی ترین و پرکاربردترین فرآیندها در تصفیه فاضلاب می باشد، “لجن فعال” نام دارد (ASP). تصفیه خانه ایی که بر مبنای این فرآیند هوازی بنا شده باشد، شامل مراحل تصفیه زیر می باشد :
- تصفیه اولیه: این مرحله شامل آشغال گیری و حذف آلاینده های شناور و نا محلول مانند کیسه های پلاستیکی، شاخه و برگ ها، کاغذ و … می باشد.
- تصفیه ثانویه: در این مرحله اکسیژن (هوا) با فاضلاب مخلوط شده و باعث فعال شدن میکروب هایی می شود که بار آلودگی موجود در فاضلاب را مصرف کرده و سپس تبدیل به لجن می کنند(بیومس). فاضلاب هوادهی شده و لجن از یکدیگر جدا شده و لجن پس از آبگیری از سیستم دفع می گردد. از لجن آب گیری شده می توان به عنوان کود در باغچه ها نیز استفاده نمود. آب عاری از لجن نیز به مخزن آب تمیز (مخزن زلال سازی) فرستاده می شود.
- تصفیه تکمیلی: آب زلال شده برای حذف ناخالصی های معلق باقی مانده و کاهش چشمگیر BOD و COD موجود، به فیلتر شنی و سپس در صورت نیاز به فیلتر کربن فعال فرستاده می شود. در پایان نیز برای از بین بردن باکتری های موجود، با استفاده از کلرزنی، ازن زنی یا اشعه فرابنفش گندزدایی می گردد. فاضلاب تصفیه شده به مخازن ذخیره پمپ می شوند و از آن ها برای فعالیت های غیر شرب متنوعی از قبیل شستشو، آبیاری و … استفاده می شود.
بسیاری از تصفیه خانه های فاضلاب در ایران بر مبنای فرآیند لجن فعال می باشند. این تصفیه خانه ها نسبت به نوسانات موجود در فاضلاب ورودی (که در ایران بسیار شایع است) بسیار حساس هستند، که این تغییرات در فاضلاب ورودی موجب کامل تصفیه نشدن حجم زیادی از فاضلاب و سایر مشکلات مربوطه می شود.
سایر فرآیندهای موجود :
- سیستم دیگری که بسیار مورد استفاده قرار می گیرد، بیوراکتور غشایی (MBR) است. این فرآیند یک سیستم تصفیه بسیار متراکم و ترکیبی از تجزیه بیولوژیکی و جداسازی غشایی لجن (بیومس) می باشد. در این روش فشرده سازی و تغلیظ لجن بوسیله غشا انجام می شود که این امر باعث کوچکتر شدن این سیستم نسبت به روش ذکر شده در بالا می گردد (در این روش، تصفیه ثانویه و تکمیلی در یک مرحله انجام می شود). از مزایای دیگر این سیستم می توان به کاهش تولید لجن و حساسیت کمتر به نوسانات جریان ورودی اشاره نمود. برای راهبری سیستم MBR نیاز به نیروی متخصص می باشد که این مسئله را می توان با هوشمند سازی سیستم و حذف اشتباهات انسانی و راهبردی نادرست، برطرف نمود.
- سیستم تصفیه غیرمتمرکز (DEWATS) که ترکیبی از تصفیه هوازی و بی هوازی می‌باشد. این سیستم بسیار کم هزینه بوده و برخلاف سیستم لجن فعال نیازی به مداخله اپراتور ندارد. این فرآیند هیچ بخش متحرکی ندارد و از گاز متان تولید شده در قسمت هوازی سیستم نیز می توان برای مصارفی مانند پخت و پز استفاده کرد. این روش برای حل مشکل نیاز به اپراتور ماهر که در فرآیندهایی مانند لجن فعال وجود داشت، در اقتصادهای در حال توسعه، رشد و گسترش یافت. فاضلاب تصفیه شده با این روش برای استفاده مجدد نیاز به تصفیه تکمیلی خواهد داشت و این بخش از سیستم (تصفیه تکمیلی) نیز به اپراتور نیازمند است.
- سیستم تصفیه فاضلاب با استفاده از گیاهان (روش نیزاری) که با محیط زیست بسیار سازگار می باشد. در این روش فاضلاب وارد مخزن آبی از پیش ساخته می شود که درون آن نوع خاصی از گیاهان آبی قرار گرفته اند. این گیاهان با جذب اکسیژن موجود در اتمسفر و خارج کردن آن از ریشه های خود، اکسیژن مورد نیاز برای تغذیه میکروب هایی که وظیفه پاکسازی فاضلاب را دارند، تامین می کنند. برای استفاده از فاضلاب تصفیه شده با این روش به غیر از مصارف آبیاری، نیاز به تصفیه تکمیلی می‌باشد. نقص اصلی این سیستم، نیاز آن به فضای زیاد برای کارکرد مناسب می‌باشد. مزیت اصلی آن نیز عدم نیاز به برق برای کار سیستم می باشد (این مورد در صورتی مححق می شود که با طراحی مناسب بتوان از نیروی جاذبه برای ورود فاضلاب خام و خروج فاضلاب تصفیه شده از سیستم استفاده نمود).
تفاوت میان فرآیندهای هوازی و بی هوازی در تصفیه فاضلاب چیست؟
همان طور که در بالا توضیح داده شد فرآیند هوازی فرآیندیست که در آن باکتری هایی که باعث تصفیه فاضلاب می شوند، برای رشد و تکثیر، نیاز به اکسیژن (هوا) دارند. اما در فرآیند بی هوازی باکتری های متفاوتی وارد عمل می شوند که نیاز به هوا ندارند و در شرایط بدون هوا عمل می کنند. این باکتری ها متان تولید می کنند و در حیطه مهندسی فاضلاب و محیط زیست با نام “متانوژن ها” شناخته می شوند.
در اکثر مواقع پس از تصفیه بی هوازی، از فرآیند هوازی نیز استفاده می شود که این ترکیب غالبا برای فاضلاب هایی با مقادیر بسیار بالای BOD و COD مورد استفاده قرار می گیرد. در این سیستم ها فرآیند بی هوازی میزان BOD و COD را تا حد بسیار زیادی پایین آورده و سپس فرآیند هوازی این مقدار را دوباره تا حدی که تصفیه تکمیلی توانایی حذف کامل آن را داشته باشد، پایین می آورد.
مشکلاتی که ممکن است برای یک تصفیه خانه فاضلاب احداث شده و در حال کار بوجود بیاید، چیست؟
شایع ترین مشکلات ذکر شده در این زمینه که بر اساس یک بررسی و نظرسنجی غیر رسمی در مورد تصفیه خانه های فاضلاب (هم چنین تصفیه خانه های آب) در طول 4 سال جمع آوری شده است، به شرح زیر است :
- بروز مشکل در راه اندازی اولیه تصفیه خانه فاضلاب: طراحی یک تصفیه خانه فاضلاب در اغلب مواقع برای بارگذاری کامل فاضلاب حاصل از مجموعه مسکونی یا صنعتی می‌باشد و این بارگذاری کامل در بیشتر مواقع نیازمند گذشت زمان می باشد. در طول این مدت اگر جریان ورودی فاضلاب کمتر یا برابر با 30 درصد جریان کل فاضلاب مورد انتظار باشد، سیستم بازدهی و کارکرد مناسبی نخواهد داشت. در نتیجه فاضلاب قبل از خروج به خوبی تصفیه نخواهد شده و اصطلاحا حالت “sewage in sewage out” بوجود خواهد آمد. بیشتر تصفیه خانه هایی که با این وضعیت روبرو می شوند به مدت زمان زیادی برای برگشت به راندمان پیش بینی شده و تثبیت نیاز دارند. در بسیاری از موارد نیز به دلیل بهره برداری نادرست، تصفیه خانه به کارکرد نرمال و حالت تثبیت نخواهد رسید.
- طراحی نادرست تصفیه خانه: بیشتر تصفیه خانه هایی که به مشکل بالا برخورد کردند و بر آن فائق آمدند نیز نمی توانند به خوبی به کار خود ادامه دهند چرا که:
- اندازه مخزن متعادل ساز مناسب نیست (کوچک است)
- مخزن هوادهی کوچک می باشد یا زلال ساز به درستی طراحی نشده است
- جریان ورودی فاضلاب بیش مقدار مناسب طراحی شده برای تصفیه خانه می باشد
مخازن نام برده شده در موارد 1 و 2 بخشی از قسمت های تصفیه اولیه و ثانویه در یک تصفیه خانه می باشند.
- بهره برداری نامناسب: شاخصه ی دیگری که در اغلب تصفیه خانه های فاضلاب به خصوص تصفیه خانه های ساختمان های مسکونی به چشم می خورد بکارگیری افراد و ارگان‌هایی با تخصص کم یا حتی بدون تخصص در رابطه با بهره برداری، تعمیر و نگهداری از تصفیه خانه و تجهیزات آن می باشد. دلیل اصلی این مورد دیدگاه اشتباه صاحبان تصفیه خانه فاضلاب و تلاش آن ها برای پایین آوردن هزینه های مربوط به تصفیه خانه می باشد. این در حالی است که با به کارگیری نیروی غیرمتخصص نه تنها هزینه‌های بیشتری به سیستم تحمیل خواهد شد، بلکه سیستم خارج از محدوده ی راندمان خود کار خواهد کرد و در بهترین حالت تنها بخش کوچکی از فاضلاب تصفیه شده و قابلیت استفاده مجدد را دارا خواهد بود که این امر می تواند تهدیدی جدی برای مصرف کنندگان آن باشد.
- بوی نامطبوع و شدید حاصل از تصفیه خانه ها: این موردیست که اکثر واحدهای مسکونی و حتی تجاری که دارای تصفیه خانه می باشند، از آن گله مند هستند. این بو که بسیار شدید و غیرقابل تحمل است، می تواند ناشی از یک یا تمام مشکلات مطرح شده در بالا باشد.
- سر و صدای بیش از حد تصفیه خانه فاضلاب: این مورد که معمولا معضل اصلی در ساختمان‌های مسکونی می باشد، تا حد زیادی وابسته به نوع طراحی و تجهیزات بکار رفته در تصفیه خانه می باشد.
چگونه می توان از بروز مشکلات معمول در تصفیه خانه های فاضلاب جلوگیری نمود و یا آنها را حل کرد؟
- امروزه طراحی های جدید و ماژولار سیستم های تصفیه فاضلاب از سوی شرکت های متخصص در این زمینه در دسترس متقاضیان قرار داده شده است. این شرکت ها طراحی های خود را بسته به نوع فاضلاب ورودی به سیستم و موارد استفاده از جریان تصفیه شده خروجی، در ظرفیت های مختلف ارائه می دهند. استفاده از این نوع سیستم ها موجب برطرف شدن مشکلات ذکر شده در بالا، مانند کم بودن فاضلاب در ابتدای راه اندازی و به تبع آن راندمان پایین سیستم می شود.
- آگاهی از میزان دقیق آب مصرفی و کنترل جریان ورودی به سیستم تصفیه فاضلاب برای جلوگیری از بارگذاری بیش از حد بر مجموعه بسیار مهم می باشد.
- اغلب سازندگان تصفیه خانه فاضلاب و پکیج های تصفیه فاضلاب، علی رغم تعامل زیاد با شرکت ها و مهندسان آب و فاضلاب، تخصصی در زمینه طراحی این سیستم ها ندارند. این مورد زمانی مشکل ساز می شود که یک سازنده تصمیم به انجام کلیه امور از جمله طراحی و انجام محاسبات و انتخاب تجهیزات مورد نیاز برای تصفیه خانه فاضلاب می نماید. در اکثر مواقع نیز این اتفاق با همسویی کارفرما برای کاهش هزینه ها توام می شود، نتیجه ی آن کاهش احتمالی هزینه ساخت و بروز مشکلاتی مانند کارآمد نبودن سیستم و تصفیه نشدن فاضلاب، تحمیل هزینه های اضافی برای اصلاح سیستم، تولید بوی نامطبوع و … خواهد بود. لذا توصیه می شود برای مشاوره، طراحی، ساخت، راهبری و تعمیر و نگهداری یک سیستم تصفیه فاضلاب و جلوگیری از بروز مشکلات احتمالی، به شرکت های متخصص در این زمینه مراجعه نمایید.
- یکی از دلایل اصلی کارکرد نامناسب تصفیه خانه های فاضلاب، وجود نوسانات و تغییرات زیاد در جریان فاضلاب ورودی به آن ها می باشد. فاضلاب های خانگی به هیچ عنوان دارای جریان یکنواختی نمی باشند و مقدار بیشینه آنها صبح ها و شب ها می باشد. فاضلاب خام ورودی باید ابتدا در مخازن متعادل سازی که ظرفیت ذخیره جریان ورودی را برای 6 تا 8 ساعت دارا می باشند، ذخیره شود. این امر موجب یکنواخت و همگن شدن جریان ورودی به تصفیه خانه می شود.
- سر و صدای زیاد در تصفیه خانه های فاضلاب به دلیل وجود تجهیزات برقی مانند پمپ ها، بلوئرهای هوادهی، کمپرسورهای هوا و … می باشد. نمونه ی نامرغوب و قدیمی این تجهیزات با قیمت های پایینی در بازار عرضه می گردند. استفاده و جایگزینی تجهیزات مدرن و با کیفیت، موجب جلوگیری از بروز این مشکلات و هم چنین کاهش مصرف انرژی و هزینه ها و افزایش راندمان سیستم می شود.
