تصفیه فاضلاب بهداشتی انسانی

فاضلاب شهری شامل موارد زیر است:

• فاضلاب های ناشی از مسائل بهداشت فردی
• فاضلاب ناشی از شستشوی لباس و ظروف
• فاضلاب حاصل از شستشوی عمومی منازل

در اجتماعات شهری ممکن است فاضلاب به تنهایی یا به صورت مخلوط با پساب های صنعتی، جمع آوری و مورد تصفیه قرار گیرد. گاهی اوقات به منظور احتراز از مشکلات اختلاط پساب با فاضلاب، انجام تصفیه مقدماتی بر روی پساب قبل از اختلاط توصیه می شود.

فاضلاب شهری را از نظر ترکیب فیزیکی و شیمیایی و بیولوژیکی در سه گروه قوی، متوسط و ضعیف مطابق جدول زیر طبقه بندی می کنند. رنگ فاضلاب شهری ( فاضلاب بهداشتی ) که نشان دهنده عمر آن است در صورت تازه بودن خاکستری است و اگر کهنه و گندیده باشد تیره و سیاه خواهد بود.

بوی فاضلاب که ناشی از متلاشی شدن مواد آلی آن تحت فعالیت باکتری های غیر هوازی با گازهای موجود در آن است، در صورت تازه بودن بوی شبیه کف صابون یا بوی نا داشته و اگر کهنه باشد بوی آن شبیه تخم مرغ گندیده است.

pH یا حالت اسیدی یا قلیایی فاضلاب از خواص و کیفیت های مهم آن بوده که اغلب در تصفیه آن نقش مهمی دارند.

سرانه فاضلاب بهداشتی

سرانه تولید فاضلاب بستگی به میزان آب مصرفی، عادات مردم، شرایط اجتماعی و مذهبی و بسیاری عوامل دیگر دارد. معمولا برحسب شرایط اقلیمی 65-80% آب مصرفی شهری به فاضلاب تبدیل می شود. در بیشتر نقاط دنیا برای یک خانوار 5 نفری آب مصرفی در یک هفته را در مصارف گوناگون به شرح زیر تعیین نموده اند.

---

نوع مصرف	کل مصرف به لیتر در هفته
3 نفر در روز دوش بگیرند و هر دوش 20 لیتر آب مصرف شود	2100
4 بار فلاش توالت و هر بار مصرف 20 لیتر آب	2800
شستشوی دست ها دوبار هر نفر و هر بار مصرف 2 لیتر آب	140
تهیه 3 بار غذا برای هر نفر در روز با مصرف 10 لیتر آب برای هر غذا	210
لباسشویی دو بار در هفته و هر بار مصرف 150 لیتر آب	300
یک بار آبیاری فضای سبز در هفته با مصرف 100 لیتر آب	100
شستشوی یک بار در هفته ماشین با مصرف 100 لیتر آب	10
شستشوی زمین یک بار در هفته با 2 لیتر آب مصرفی	14
جمع کل مصرف	5764

---

با توجه به ارقام سرانه تولید فاضلاب به نظر می رسد سرانه 150 لیتر برای تهران و اغلب شهرهای بزرگ کشورمان مناسب باشد.

هر تصفیه خانه تصفیه فاضلاب بهداشتی انسانی ، بدون استثناء ترکیبی از فرآیندها و واحدهای مجزایی است که پشت سر هم مرتب شده اند، به طوری که هر واحد، عملکرد فرآیند واحد پایین دست یا فرآیندهای هم ردیف را با شرایط و ویژگی های خاصی حمایت می کند. این توالی فرآیندها، چرخه ی تصفیه را تشکیل می دهد. در انتهای این زنجیره ی تصفیه انتظار می رود، پساب خروجی تولیدی از کیفیت خاصی برخوردار باشد.

میزان تصفیه و پیچیدگی آن به اهداف کیفی پساب خروجی تصفیه شده و ماهیت فاضلاب خام وابسته است. بسته به اندازه، پیچیدگی و مهندسی این تصفیه خانه ها، واحدهای عملیاتی و فرآیندی در آن ها را می توان به 5 گروه طبقه بندی کرد:

1. تصفیه مقدماتی فاضلاب بهداشتی
2. تصفیه اولیه فاضلاب بهداشتی
3. تصفیه ثانویه فاضلاب بهداشتی
4. تصفیه پیشرفته فاضلاب بهداشتی
5. تصفیه لجن فاضلاب بهداشتی

تصفیه خانه فاضلاب بهداشتی انسانی معمولا شامل مراحل 1،2، 3 و 5 بوده هر چند اکثر تصفیه خانه ها در حال حاضر مرحله ی 4، یعنی تصفیه ی پیشرفته را نیز دارا می باشند.

واحدهای تصفیه درطراحی تصفیه خانه بدون تصفیه ی پیشرفته شامل ایستگاه پمپاژ ورودی، آشغالگیر میله ای یا شبکه ای، دانه گیر، ته نشینی اولیه، فرآیند تصفیه بیولوژیکی، ته نشینی ثانویه و گندزدایی قبل از تخلیه ی پساب خروجی می باشد. امروزه در برخی از طراحی ها، زلال سازهای  اولیه ممکن است به جای آشغالگیرهای بسیار ریز که به طور مکانیکی تمیز می شوند، جایگزین گردند. لجن حاصل از زلال ساز اولیه و واحد لجن فعال، زائدات حاصل از زلال ساز ثانویه، ابتدا تغلیظ، سپس تثبیت ( معمولا در تصفیه خانه های کوچک در شرایط هوازی و در تصفیه خانه های بزرگ در شرایط بی هوازی ) و بعد از انجام آزمایش ، آبگیری و کیک لجن حاصله در مراحل بعدی دفع خواهد شد.

تصفیه مقدماتی فاضلاب بهداشتی انسانی

معمولا ایستگاه پمپاژ ورودی، اولین واحد یک تصفیه خانه فاضلاب بهداشتی انسانی است. مجرای ورودی، فاضلاب جمع آوری شده از منابع مشخص واقع در محدوده ی تحت پوشش را از طریق شبکه ی فاضلابرو طراحی شده به تصفیه خانه انتقال و به درون یک چاهک تخلیه می کند. پمپ های مستقر در این چاهک، فاضلاب را تا ارتفاع مورد نیاز برای شروع عملیات تصفیه پمپاژ خواهند کرد.

تصفیه ی مقدماتی در تاسیسات بالادستی صورت می گیرد. در این مرحله کیفیت فاضلاب به خصوص در مورد پارامترهای کیفیت جریان خروجی فاضلاب مانند BOD تغییر نمی کند. این امر عملکرد فرآیندهای پایین دستی را برای جداسازی و حذف موادی که ممکن است در فرآیندهای مکانیکی، شیمیایی یا بیولوژیکی دخیل باشند افزایش می دهد. برای مثال آشغالگیرهای درشت و چنگک دار برای جداسازی مواد معلق نسبتا بزرگ به کار می روند.

این وسایل را می توان به طور دستی یا به طور مکانیکی و خودکار در آشغالگیرهای میله ای خمیده تمیز کرد. مواد جمع شده روی این سرندها می تواند شامل تکه های کهنه و کیسه های پلاستیکی باشد. این مواد می تواند به تجهیزات مکانیکی جریان در پایین دست مانند پمپ ها از طریق محصور کردن پروانه ها آسیب برساند. مواد جمع شده در این چنگک ها و سرنده ها مرتبا پاک می شوند تا از ایجاد بو جلوگیری کرده و از مسدود کردن سرنده ها جلوگیری به عمل آید.

تجهیزات مکانیکی در تماس با فاضلاب ممکن است از پوشش اضافی ایجاد شده توسط دانه های ماسه موجود در دانه گیر آسیب ببینند. دانه در واقع مواد غیر آلی بی اثر از قبیل ذرات ماسه، پوسته های تخم مرغ و قطعات فلز می باشد. دانه گیرها، مواد جامد آلی را از بین نمی برند و این امکان را فراهم می سازند که این مواد همراه با جریان فاضلاب به واحد پردازش بعدی انتقال یابند.

تصفیه اولیه فاضلاب بهداشتی انسانی

تصفیه ی اولیه به دنبال تصفیه ی مقدماتی انجام می گیرد. هدف از تصفیه ی اولیه از بین بردن جامدات معلق قابل ته نشینی (SS) است و امکان دارد حدود 60 درصد این مواد با ته نشینی ثقلی جداسازی شوند. این در حالی است که 30-40% از BOD موجود در فاضلاب خام جدا و بخش کمی از مواد محلول و کلوئیدی ممکن است به صورت اتفاقی با SS حذف شوند.

در تصفیه خانه های فاضلاب شهری، در مراحل زلال سازی اولیه و ثانویه، معمولا از مواد منعقد کننده استفاده نمی شود. در مواردی که از مواد منعقد کننده استفاده شده است، راندمان حذف جامدات معلق و BOD به ترتیب در حدود 90 و 70 درصد بوده است. اگر چه در آسیا، کاربرد مواد منعقد کننده در مقیاس بالا ، نسبتا کم می باشد، اما در صورت نیاز به حذف فسفر، از این مواد استفاده می شود. مواد منعقد کننده معمولا قبل از زلال سازی اولیه و یا در مخازن هوادهی تصفیه بیولوژیکی به فاضلاب تزریق می شود.

زلال سازهای اولیه و آشغالگیرها می توانند منبع عمده ی بوی ناخوشایند باشند. اجتناب از طراحی های بیشتر از نیاز و بهره برداری صحیح و مناسب به کاهش بروز چنین بوهایی کمک خواهد کرد. در آشغالگیرها ایجاد شرایط سپتیک کمتر رخ می دهد زیرا فاضلاب حین عبور از آشغالگیرها کمی هوا دریافت می کند.

تصفیه ثانویه فاضلاب بهداشتی انسانی

نقش تصفیه ثانویه، حذف مواد محلول و کلوئیدی باقیمانده پس از مراحل تصفیه ی مقدماتی و اولیه است. در تصفیه فاضلاب بهداشتی، مرحله ی ثانویه معمولا یک فرآیند بیولوژیکی است. در این فرآیند که اغلب یک فرآیند رشد معلق هوازی است که در آن، مسئولیت تصفیه به عهده میکروارگانیسم ها است که به صورت معلق در مایع مخلوط بوده و عمل تصفیه در یک راکتور یا مجرای هوادهی را انجام می دهند.

طراحی راکتور ممکن است به گونه ای باشد که جریان در آن به صورت اختلاط کامل، لوله ای یا حالتی بین این دو نوع جریان یا جریان اختیاری باشد. هر یک از انواع مختلف راکتورها، برای نوع خاصی از فرآیندها، بهترین تناسب و کارآیی را دارد. انواع این فرآیندها شامل سیستم های لجن فعال با بار آلی بالا، سیستم لجن فعال متعارف و یا هوادهی گسترده می باشد. مهمترین تفاوت موجود در انواع این فرآیندها، تفاوت در زمان ماند هیدرولیکی و زمان ماند سلولی می باشد.

در سیستم لجن فعال با بار آلی بالا، معمولا زمان های ماند هیدرولیکی و سلولی، حداقل هستند در حالی که این دو پارامتر، در سیستم هوادهی گسترده افزایش چشمگیری می یابند. این بدان معنا است که در یک راکتور با حجم ثابت، در فرآیند لجن فعال با بار آلی بالا، فاضلاب بیشتری نسبت به فرآیند هوادهی گسترده، تصفیه می شود. اما باید در نظر داشت که فرآیند هوادهی گسترده، معمولا فرآیند پایدارتری بوده و در نتیجه، راهبری آن آسان تر است.

 

تصفیه پیشرفته فاضلاب بهداشتی انسانی

در مواردی که تصفیه خانه ها شامل تصفیه ی مرحله ی سوم هم باشند، واحدهای فرآیندی می توانند پس از زلال سازهای ثانویه یا در مورد سیستم های چرخشی بعد از چاهک سرریز پمپاژ قرار گیرند.

در تصفیه ی فاضلاب بهداشتی، نصب تجهیزات گندزدایی پساب خروجی تصفیه شده به یک نیاز جدی تبدیل شده است. اغلب از هیپوکلریت کلسیم و هیپوکلریت سدیم به عنوان ماده ی گندزدا استفاده شده و شاید هیپوکلریت کلسیم هزینه ی کمتر نسبت به سایر گندزداهای در دسترس در تاسیسات بزرگتر ترجیح داده می شود. هیپوکلریت کلسیم هم به صورت مایع و هم پودر در دسترس می باشد. در صورتی که پودر هیپوکلریت کلسیم به کار گرفته شود، ابتدا باید به صورت محلول درآمده و بعد در کانالی که حرکت پساب به صورت مارپیچی است، تزریق شود. تزریق محلول گندزدا در کانال مارپیچی، باعث اختلاط و برقراری زمان تماس لازم برای عملکرد ماده گندزدا می شود. در مواردی که از کانال مارپیچ استفاده نمی شود، عمل اختلاط از طریق به کارگیری همزن مکانیکی، پرش هیدرولیکی در جریان پایین دست سرریز، تزریق ماده گندزدا به صورت مستقیم در خط و یا اختلاط آن قبل از تماس در مخزن اصلی انجام می گیرد.

تصفیه و دفع لجن فاضلاب بهداشتی انسانی

در تصفیه ی فاضلاب دو محصول نهایی تولید می گردد، فاضلاب تصفیه شده که بسته به نوع تصفیه ی دفع آن در زمین یا جریان های آب بلامانع است و لجن های مایع و نیمه مایع که به علت وجود مقادیر قابل توجهی مواد جامد آلی قابل گندیدگی است و به شدت آلوده بوده و باید به نحوی از محیط تصفیه خانه جمع آوری و پس از تصفیه دفع گردد.

هزینه های اولیه جمع آوری، تصفیه و دفع لجن حدود 40-30 درصد کل هرینه های تصفیه ی فاضلاب است و این اعمال را باید از پردردسرترین مسائل تصفیه ی فاضلاب دانست، بهره برداری از تاسیسات تصفیه و دفع لجن نیز رقم قابل ملاحظه ای از کل هزینه های بهره برداری تصفیه خانه های فاضلاب می باشد.

لجن های حاصل از تصفیه ی فاضلاب بین 98-95 درصد آب دارد و اگر میزان آب محتوی آن ها به 70-60 درصد برسد به صورت مایع غلیظی که در لوله ها قابل سیلان است در آمده و با پمپ به راحتی می تواند از نقطه ای به نقطه ی دیگر انتقال داده شود.

اگر آب موجود در لجن به 60 درصد برسد حجم آن به 1/10 حجم اولیه خواهد رسید. چنان چه لجن های حاصل از تصفیه ی فاضلاب از طریق روش های مختلف تغلیظ گردد زمین مورد نیاز برای خشک شدن آن 2/3 زمینی که لجن مایع قبل از تصفیه نیاز دارد خواهد رسید. لجن های ناشی از تصفیه ی فاضلاب به علت در بر داشتن مقادیر قابل توجهی مواد جامد آلی مواد با ارزشی هستند، زیرا در روش های تصفیه ی لجن این مواد تولید کننده گازهایی نظیر متان بوده که ارزش ریالی از نظر انرژی دارند، علاوه بر آن لجن های تصفیه شده به علت داشتن مقادیر زیادی مواد مغذی گیاهی به راحتی در باروری زمین های کشاورزی می تواند به مصرف برسد.

---

ترکیب فاضلاب خانگی

ترکیب	قوی ( میلی گرم در لیتر )	متوسط ( میلی گرم در لیتر )	ضعیف ( میلی گرم در لیتر )
BOD	300	200	100
اکسیژن مصرفی	150	75	30
اکسیژن محلول	0	0	0
ازت تام :	86	50	25
آلی	35	20	10
آمونیاک آزاد	50	30	15
نیتریت	0.1	0.05	0
نیترات	0.4	0.2	0.1
کلرورها	175	100	15
قلیائیت	200	100	50
چربی ها	40	20	0
مواد محلول تام :	500	200	100
فرار	300	100	50
ثابت	200	100	50
مواد معلق تام :
فرار	400	250	70
ثابت	100	50	30
باقیمانده خشک تام:	1000	500	200
فرار	700	350	120
ثابت	300	150	80

---

مواد معدنی فاضلاب خانگی

ترکیب معدنی	میزان ( میلی گرم در لیتر )
مواد محلول	100-300
بر	0.1-0.4
درصد سدیم	5-15%
سدیم	40-70
پتاسیم	7-15
منیزیم	15-40
کلسیم	15-40
ازت تام	20-40
فسفات	20-40
سولفات	15-30
کلرور	20-50
قلیاییت کل	100-150