روش های تصفیه فاضلاب انسانی و بهداشتی دارای تنوع بسیار زیادی است و بر اساس نوع آلاینده و مقدار آنها می توان فرآیند مناسب را انتخاب کرد. نوع فرایندهایی که برای تصفیه استفاده میشوند به شدت بر خروجی تصفیه خانه، میزان مصرف انرژی و هزینه ها تاثیرگذار است. به همین دلیل در طراحی تجهیزات تصفیه فاضلاب انتخاب روش تصفیه از اهمیت بالایی برخوردار است. در ادامه انواع روش های تصفیه فاضلاب انسانی و بهداشتی را معرفی خواهیم کرد.
بر اساس نوع آلاینده هایی که به آب های مصرفی وارد میشوند، نوع فاضلاب تغییر می کند و به انواع فاضلاب های انسانی و صنعتی دسته بندی میشوند. فاضلاب انسانی یا بهداشتی به فاضلاب هایی گفته میشود که از مجتمع های مسکونی و محیط های شهری جمع آوری شده و مواد شیمیایی در آنها کم است. این در حالیست که فاضلاب های تولید شده در کارخانجات و واحدهای صنعتی با مواد شیمیایی متعددی آلوده هستند و روش تصفیه آنها متفاوت خواهد بود.
در تصفیه فاضلاب بهداشتی انسانی یکی از مهم ترین اهداف از بین بردن مواد آلی است که اغلب آنها با باکتری و میکروارگانیسم ها قابل تجزیه هستند. در این نوع فاضلاب تلاش میشود تا با روش های مختلف مواد آلی و پاتوژن ها و عوامل بیماری زا کاهش پیدا نموده و سپس وارد طبیعت شوند.
تصفیه فیزیکی فاضلاب بیشتر به عنوان پیش تصفیه انجام شده و تنها برای جمع آوری ذرات جامد بزرگ کاربرد دارد. این روش با آشغالگیرهای مکانیکی و دستی انجام شده و از گرفتگی تجهیزات تصفیه در گام های بعدی جلوگیری می کند.
اصلی ترین فرایندهای تصفیه برای فاضلاب های انسانی در این گروه قرار گرفته و توسط باکتری های هوازی و بی هوازی انجام میشوند. بیشترین تنوع در روش های تصفیه فاضلاب انسانی و بهداشتی در تصفیه بیولوژیکی قرار دارد و کاربردی ترین آنها شامل موارد زیر است:
تصفیه فاضلاب به روش هوادهی گسترده EAAS یکی از کاربردی ترین روش ها برای از بین رفتن مواد آلی موجود در فاضلاب انسانی است. این روش نوع پیشرفته لجن فعال متعارف است و هوادهی در آن به صورت پیشرفته انجام میشود. در این روش، مخزن هوادهی با اندازه دو برابر روش های معمول در نظر گرفته شده و سیستم های هوادهی عمقی و سطحی و شناور اکسیژن رسانی را انجام می دهند.
به دلیل هوادهی گسترده باکتری ها و میکروارگانیسم های موجود در فاضلاب شرایط بهتری برای رشد پیدا نموده و با سرعت بالاتری تکثیر میشوند. هر اندازه باکتری ها بیشتر باشد، مواد آلی با سرعت بالاتری توسط آنها تجزیه و تصفیه انجام میشود. ابتدایی ترین مرحله در روش هوادهی گسترده تصفیه فیزیکی است و بعد از آن هوادهی انجام شده و در نهایت زلال سازی انجام میشود تا تکه های باقی مانده از مواد آلی تجزیه شده در کف ته نشین شده و لجن را تشکیل دهند.
بسیاری از روش های تصفیه فاضلاب با فرایند بیولوژیکی بر پایه لجن فعال پیاده سازی شده اند. در این روش لجن که حاوی مواد مغذی برای رشد باکتری ها است وارد مخزن تصفیه می شود. باکتری ها از مواد موجود در لجن تغذیه نموده و به تکثیر میشوند. باکتری های بعد از تکثیر مواد آلی موجود در فاضلاب را تجزیه نموده و تکه های باقی مانده از آنها مجدد در کف مخزن ته نشین میشوند و لجن بوجود می آید.
بخشی از لجن موجود در مخزن از آن تخلیه شده و مابقی به مرحله قبل برگشت داده شده و برای تغذیه باکتری ها در روند تصفیه استفاده میشوند. بسیاری از روش های تصفیه فاضلاب بیولوژیکی توسعه یافته این فرایند هستند و به شیوه های مختلف سعی در بهبود روند تصفیه دارند.
از دیگر روش های تصفیه فاضلاب انسانی و بهداشتی می توان به بستر بی هوازی لجن با جریان رو به بالا UASB اشاره کرد. این فرایند یکی از روش های بی هوازی برای تصفیه است که از یک مخزن عمودی تشکیل شده و لایه هایی از لجن در آن تعبیه میشود. فاضلاب از قسمت پایین وارد مخزن شده و با فشار به مرور به سمت بالا هدایت میشود.
با عبور فاضلاب از لایه های لجن، مواد آلی موجود در آن توسط باکتری ها تجزیه و تعذیه میشوند. مواد تجزیه شده به لایه های لجن افزوده شده و فاضلاب و بیوگازها به سمت بالا هدایت میشوند. بیوگازها از بالای مخزن تخلیه شده و به عنوان سوخت می توان از آنها استفاده کرد. فاضلاب تصفیه شده نیز از بالای مخزن تخلیه می گردد.
بیوراکتور غشایی MBR از دیگر روش های مورد استفاده برای تصفیه فاضلاب انسانی و بهداشتی است که بر پایه لجن فعال پیاده سازی شده است. در این روش تصفیه فیزیکی با اشغالگیر انجام شده و سپس فاضلاب وارد حوضچه هوادهی میشود. باکتری ها مواد آلی را تجزیه نموده و تصفیه انجام میشود. در گام بعد به جای مواد ضدعفونی کننده و شیمیایی از فیلتر برای حذف ذرات موجود در فاضلاب استفاده میشود.
غشاهای مورد استفاده در این فرایند تاثیر زیادی بر زلال سازی داشته و بدون نیاز به مواد شیمیای و مضر می توان تصفیه را کامل کرد. در این فرایند از میکروفیلتراسیون و نانوفیلتراسیون استفاده میشود و ذرات ریز امکان عبور از منافذ آنها را پیدا نمی کنند و تصفیه از این طریق انجام میشود.
فرایند رشد چسبیده با مدیای متحرک MBBR (Moving Bed Bio Reactor) از پکینگ های پلی اتیلن معلق در سطح مخزن برای فراهم کردن شرایط رشد و تکثیر باکتری ها استفاده می کند. در این روش مدیاهای معلق در سطح مخزن به محیطی برای رشد و تکثیر باکتری ها تبدیل میشود. باکتری های معلق در مخزن در بخش های مختلف حضور داشته و مواد آلی را تجزیه می کنند.
در مرحله بعد مواد منعقدکننده وارد مخزن شده و بیومس های تشکیل شده روی مدیاها جدا شده و در کف مخزن لایه های لجن را تشکیل می دهند.
در روش دیسک گردان rotating biological contactor RBC از دیسک های فلزی برای هوادهی استفاده میشود. این دیسک ها که یک سانتی متر ضخامت دارند در فاصله سه سانتی متر از هم بر روی شفت متصل به موتور قرار میگیرند. این صفحات در اثر حرکت شفت به چرخش درامده و اکسیژن مورد نیاز برای رشد باکتری ها تامین میشود.
روش لجن فعال با مدیای ثابت Integrated Fixes Film Activated Sludge مزایای روش لجن فعال و مدیای چسبیده را با هم تلفیق کرده و به یکی از بهترین روش های تصفیه بیولوژیکی فاضلاب انسانی و بهداشتی تبدیل شده است. در این روش از مدیاهای پلاستیکی برای رشد باکتری ها استفاده شده و شرایط ایده آلی برای بستر توده زیستی دارد. مدیاهای نخی و ورق های پی وی سی و پلی پروپلین در این روش کاربرد گسترده ای دارند.
علاوه بر موارد فوق، فرایندهای دیگری برای تصفیه فاضلاب انسانی و بهداشتی به روش بیولوژیکی استفاده میشود که عبارتند از:
روش هوادهی گسترده متناوب دو فاز IDEA
فرآیند اکسیداسیون پیشرفته AOPS
فرآیند A2O
فرایند راکتور پر و خالی شونده ناپیوسته SBR
روش های تصفیه شیمیایی برای این نوع فاضلاب کاربرد کمی دارد و بیشتر نقش گندزدایی را برعهده دارند. بعد از تجزیه مواد آلی و از بین رفتن آلاینده ها مواد شیمیایی از قبیل کلر وارد فاضلاب میشود تا گندزدایی را انجام دهد. این مراحل بعد از فرآیندهای بیولوژیکی اجرا شده و در پکیج های تصفیه پیاده سازی میشوند.
در تصفیه فاضلاب انسانی و بهداشتی بیشترین تمرکز بر تصفیه بیولوژیکی است که مواد آلی را با باکتری های هوازی و بی هوازی تجزیه می کنند. روش های تصفیه بیولوژیکی دارای تنوع بسیار بالایی است و از رایج ترین آنها می توان به هوادهی گسترده، لجن فعال متعارف، A2O، SBR، MBR، IDEA، IFAS، دیسک گردان RBC اشاره کرد. هر یک از این روش ها دارای مزایا و معایب خاصی هستند و متناسب با شرایط محیط و میزان دبی فاضلاب ورودی و مقدار مواد آلی می توان آنها را انتخاب کرد.
