آشنایی با بهداشت آب ، آلودگی های مرتبط با آن و تصفیه آب و فاضلاب
فهرست
بهداشت آب – بررسی اهمیت موضوع
عوامل مهم در خواص آب آشامیدنی
ویژگی های آب سالم
تعریف آب آلوده
انواع آلودگی آب
مواد آلوده کننده آب
مواد آلوده کننده آلی – مواد مغذی
مواد آلوده کننده آلی – روغن وگریس
مواد آلوده کننده آب – باکتری های کلی فرم
مواد آلوده کننده آب – مواد جامد معلق
مواد آلوده کننده آب – زباله ها و فاضلابهای صنعتی
مواد آلوده کننده آب – مواد شیمیایی مصرف شده در کشاورزی
مواد آلوده کننده آب- مازاد مواد اتمی
آلوده سازهای موجود در هوا
آلوده سازهای طبیعی
گرما
انواع آلودگی آب – آلودگی فیزیکی
انواع آلودگی آب – آلودگی فیزیولوژیکی
واع آلودگی آب – آلودگی زیستی
انواع آلودگی آب – آلودگی شیمیایی
اثرات آلودگی آب بر انسان
تصفیه آب
فاضلاب ومسائل مربوط به آن
خواص فاضلاب ها
اهدف کلی تصفیه فاضلاب
انواع فاضلاب
فاضلاب خانگی
مشخصات فاضلاب خانگی
فاضلاب صنعتی
تفاوتهای میان فاضلاب صنعتی و خانگی
تشابه فاضلاب های صنعتی
آلودگی موجود در فاضلابهای صنعتی
فاضلاب های ناشی از سیلاب ها
تصفیه فاضلاب
باکتریهای موجود در فاضلاب
تصفیه بیولوژیک هوازی
تصفیه بیولوژیک بی هوازی
آزمایش های فاضلاب
تعریف BOD
مقدار BOD
منحنی تغییرات BOD
اکسیداسیون مواد آلی کربن دار
اکسیداسیون ترکیبات آلی ازت دار
تعریف BOD5
میزان آلودگی فاضلاب های شهری
دستگاه BODمتر دیجیتال
تعریف COD
TOC
جامدات موجود در فاضلاب (TS)
اکسیژن محلول DO
جمعیت معادل
مقصود از تصفیه فاضلاب
روشهای مختلف تصفیه آب و فاضلاب
تصفیه فیزیکی
صافی ها
تانک های ته نشینی
سیستم های شناور سازی
تصفیه زیستی (بیولوژیکی)
تصفیه زیستی با کمک باکتریهای هوازی
تصفیه زیستی با کمک باکتریهای بی هوازی
تصفیه زیستی با کمک باکتریهای هوازی نیترات ساز و بی هوازی نیترات زدا
تصفیه زیستی با کمک باکتریهای فسفات زدا
اکسیژن رسانی در تصفیه فاضلاب
انواع هوادهی
عوامل تاثیر گذار بر میزان جذب اکسیژن
استفاده از اکسیژن خالص
تعریف بار حجمی (بار هیدرولیکی)
مواد غذایی مورد نیاز باکتریها
میزان تصفیه
تصفیه بیولوژیک با کمک باکتریهای بی هوازی
هضم لجن بیولوژیک
مراحل هضم بی هوازی لجن
ترکیب بیوگاز تولیدی در فرایند بی هوازی
تاثیر دما بر تولید گاز
تقسیم بندی باکتریها از لحاظ دمای مناسب برای رشد
کاربرد بیوگاز
خواص لجن هضم شده
مشکلات ناشی از حضور نیترات
نیترات زدایی یا ازت زدایی(دنیتریفیکاسیون)
مراحل تصفیه فاضلاب برای تخلیه به آبهای سطحی
حذف فسفات از فاضلاب
تصفیه شیمیایی
عمده ترین روشهای تصفیه شیمیایی مواد محلول در فاضلاب
عمده ترین روشهای تصفیه شیمیایی مواد نامحلول در فاضلاب
انعقاد و لخته سازی
مهمترین ترکیبات شیمیایی منعقد کننده
گندزدایی
گندزدایی با کلر
کلرزدایی
گندزدایی با اشعه ماوراء بنفش
نکات مهم در کاربرد اشعه ماوراء بنفش
تصفیه طبیعی فاضلاب
وارد نمودن فاضلاب به دریا و دریاچه
شاخص آلودگی میکروبی
وارد نمودن فاضلاب به مرداب های طبیعی
پخش فاضلاب در زمین
وارد نمودن فاضلاب در چاه
دریاچه های تصفیه فاضلاب (برکه تثبیت)
بهداشت آب – بررسی اهمیت موضوع
امروزه تامین آب اشامیدنی سالم وبهداشتی به عنوان یکی از عوامل اصلی در حفظ سلامت وپیشرفت اقتصادی جوامع مطرح می شود.
هر جا سخن از آلودگی محیط زیست به میان می آید،آنچه بیش ازهرچیز ذهن انسان را به خود مشغول می کند،موضوع آلودگی آب است.
آلودگی آب ،بمراتب دیرتر از دیگر انواع آلودگی ها از جمله هوا زایل می گردد.
در شرایط کنونی صنایع یکی از مهم ترین منابع آلودگی آب بشمار می آیند.
تاکنون جهان شاهد اپید می های بزرگی در اثر آلودگی آب بوده است.
آب خواص فیزیکی ویژه ای دارد.
عوامل مهم در خواص آب آشامیدنی
درجه حرارت: مناسب ترین درجه حرارت آب بین 8 تا 12 درجه سانتیگراداست.
رنگ : آب آشامیدنی باید بی رنگ باشد ودر ضخامت های زیاد رنگ آبی مایل به سبز روشن داشته باشد.
کدورت : کدورت آب اغلب بواسطه وجود مواد معلق در آن است.
بو : آب آشامیدنی باید بی بو باشد.
مزه : طعم آب آشامیدنی نباید بی مزه باشد. املاح مختلف مانند آهن ،منگنز،نمک،کربنات وانیدرید کربنیک در آبهای مختلف مزه های گوناگونی را به آب می دهند.
ویژگی های آب سالم
عاری از عوامل زنده بیماری زا باشد.
عاری از مواد شیمیایی زیان آور باشد.
بدون رنگ و بو ،وطعم مطبوع داشته باشد.
قابل استفاده برای مصارف خانگی باشد.
آبی که یک یا دو مورد از ویژگی های فوق را نداشته باشد(بویژه مورد یک ودو )آن را آلوده وبرای شرب غیر قابل مصرف می دانند.
تعریف آب آلوده
آبی که دارای عوامل بیماری زای عفونی یا انگلی، مواد شیمیایی سمی، ضایعات وفاضلاب خانگی وصنعتی باشد را آب آلوده می گویند.آلودگی آب از فعالیت های انسانی نشات می گیرد.منابع آلاینده آب عبارتند از:
گنداب که عوامل زنده بیماری زا ومواد آلی تجزیه پذیررادر بر دار
مواد زائدتجاری وصنعتی در بر دارنده عوامل سمی از نمک های فلزی یا مواد شیمیایی پیچیده مصنوعی
آلاینده های کشاورزی مانند کودها وآفت کش ها
آلاینده های فیزیکی مانند گرما ومواد پرتوزا
انواع آلودگی آب
آلودگی قابل انحطاط: که می توان آن را از بین برد ویا برای برخی فعالیت ها مصرف کرد.
آلودگی قابل انحطاط:
آلوده کننده قابل انحطاط تند مانند فاضلاب انسانی وزائدات حیوانی
آلوده کننده قابل انحطاط کند مانند بعضی مواد شیمیایی ورادیواکتیو
آلودگی غیر قابل انحطاط: که از راه طبیعی تجزیه نمی شوند مانند جیوه ، سرب،ترکیبات آلی هالوژنه وبعضی از پلاستیک ها
مواد آلوده کننده آب
مواد آلی :
سهم اصلی ناخالصی آب مربوط به وجود مواد آلی است. این مواد از راه مدفوع وسایر منابع مواد آلی در محیط حاصل می شوند. مواد آلی فاضلاب چه دراثر تصفیه طبیعی وچه در تصفیه خانه ها ،بر اثر فعالیت باکتری های هوازی با اکسیژن هوا ترکیب ودر نتیجه تجزیه می شوند وبه صورتی در می آیند که آن را حالت تثبیت شده می گویند.
Biochmical Oxygen Demand
مقدار اکسیژنی را که باکتری های موجود در آب برای تجزیه مواد آلی وبه منظور سوخت وساز خود احتیاج دارند، در اصطلاح ”نیاز زیست شیمیایی به اکسیژن“ (BOD) می نامند. بنابراین مقدار BOD نماینده مقدار مواد آلی موجود در فاضلاب است.
مواد آلوده کننده آلی – مواد مغذی
پسمانده موادآلی برای موجودات آبزی جنبه غذایی دارد.این مواد پس از ورود به آب تجزیه وفاسد می شوند وسبب نامطلوب شدن کیفیت آب میشوند.فسفات ها وترکیبات نیتروژن را می توان از جمله مهم ترین این مواد بحساب آورد. زیرا بیشتر از هر ماده دیگری به رشد خزه ها وجلبک ها ودر نتیجه نا مطلوب ساختن خصوصیات آب کمک می کنند .ودر نهایت باایجاد بو و رنگ نا مطبوع در آب ،حیات سایر جانداران آبزی را به خطر می اندازند.
مواد آلوده کننده آلی – روغن وگریس
ورود گریس وانواع روغن ها به هنگام کاربرد آنها در مصارف مختلف شخصی ،صنعتی وتجاری در منابع آب یکی از مزاحم ترین نوع آلودگی آب است. زیرا این مواد سطح آب را می پوشانند ومانع ورود هوا به عمق آبها می شوند ودر نتیجه عمل فتوسنتز گیاهان را مختل می کنند.
مواد آلوده کننده آب – باکتری های کلی فرم
این باکتری ها به تعداد بسیار زیاد در روده حیوانات خون گرم زندگی می کنند وهمواره به مقدار زیاد در مدفوع آنها وجود دارند. باکتری های کلی فرم معمولا بی آزارند ولی به علت زیادی تعداد آنها در مدفوع وانتشار آنها در محیط زیست آلودگی محسوب می شوند. کاهش باکتری ها در فاضلاب با تثبیت مواد آلی انجام می شود. به عبارت دیگر،اکسیداسیون مواد آلی فاضلاب خود سبب نابودی عده بیشماری از باکتری های بیماری زا می گردد. همچنین لازم است با افزودن ماده ضد عفونی کننده ای مانند کلر به فاضلاب آن رادر مراحل پایانی تصفیه از وجودباکتری های کلیفرم پاک کرد.
مواد آلوده کننده آب – مواد جامد معلق
کلیه مواد جامدی که به علت سبکی وزن وکوچکی اندازه ذرات، در فاضلاب معلق می مانند مواد جامد معلق نام دارند. سهمی از این مواد جامد موادآلی غیر محلول وبقیه مواد معدنی، مانند ذرات معلق رس وماسه است. این مواد جامد معلق در بستر منابع آب رسوب می کنند وپس از مدتی سبب پر شدن وانسداد آن می شوند.
مواد آلوده کننده آب – زباله ها وفاضلابهای صنعتی
ریختن زباله ها وسایر مواد زاید شهری وصنعتی بر سطح زمین،دفن آنها در خاک وهمچنین فاضلاب های صنعتی می تواند بطور مستقیم منابع آبهای زیر زمینی را آلوده کند.
مواد آلوده کننده آب – مواد شیمیایی مصرف شده در کشاورزی
استفاده روزافزون وبی رویه از مواد شیمیایی بصورت کود شیمیایی، علف کش وحشره کش، آنها را بصورت یکی از منابع مهم آلودگی آب در آورده است.
مواد آلوده کننده آب- مازاد مواد اتمی
استفاده روزافزون از مواد رادیواکتیو در راکتورهای اتمی ودر کارهای تحقیقاتی وکاربردهای پزشکی، صنعتی وکشاورزی،مشکل ورود مواد زاید رادیواکتیو در محیط زیست را روزبروز بیشتر می کند.
آلوده سازهای موجود در هوا
ذرات معلق آلوده ساز هوا یا بطور مستقیم برروی آبهای سطحی قرار می گیرند یا پس از جای گرفتن برروی خاک به وسیله بارش شسته می شوند ووارد منابع آب می گردند.
آلوده سازهای طبیعی
فرسایش خاک رابه عنوان مثال وموادی را که آب پس از فرسودن خاک با خود به همراه می آورد،می توان یک نوع عامل آلودگی طبیعی دانست. همچنین رشد انواع خزه ها وجلبک ها در آب خود یک نوع آلودگی است که منجر به تولید رنگ وطعم نامطبوع در آب می گردد.
گرما
آلودگی گرمایی ناشی از مراکز تولید نیرو وسایر موارد برای خنک کردن دستگاه های مولد انرژی وورود آنها به آبها می تواند موجب نابودی موجودات آبزی ودر نتیجه سبب بوی نامطبوع وفقدان اکسیژن آزاددر آب شود.
انواع آلودگی آب – آلودگی فیزیکی
رنگ : آب خالص بی رنگ است. پس وجود رنگ در آب نشانه وجود نوعی ناخالصی در آن است .بعضی از املاح معدنی مانند ترکیبا ت آهن وکرم باعث رنگی شدن آب می شوند.
کدورت : کدورت آب عموما به علت وجود ذرات معلق بخصوص ذرات خاک رس است.
حرارت : بالا رفتن درجه گرمای آب یک نوع آلودگی فیزیکی محسوب می شود.
کف : فاضلاب های خانگی وصنعتی غالبا موادی مصنوعی بنام Detergents(پاک کننده) در بر دارند.وجود اینها برای زندگی آبزیان مانند ماهی ها خطرناک است.
مواد رادیواکتیو : این مواد در بافت های گیاهان وحیوانات آبزی تجمع پیدا کرده و وارد زنجیره غذایی می شود.
انواع آلودگی آب – آلودگی فیزیولوژیکی
آلوده سازهایی که بو وطعم آب را تغییر می دهند، آلوده سازهای فیزیولوژیکی نامیده می شوند.بو وطعم ناخوشایند آب علل مختلفی دارد که مهم ترین آنها عبارتند از:
موادآلی در حال تجزیه وفساد ( مثلا در باتلاق ها)
وجود خزه ها وسایر جانداران محتوی مواد بو دار
وجود ترکیبات آهن ومنگنز وسایر فلزات در آب
مواد موجود در فاضلاب های صنعتی
ترکیبات ضدعفونی کننده آب مانند کلر
وجود بعضی از گاز ها بطور موقت در آب مانند هیدروژن سولفید در آبهای معدنی گوگردی
انواع آلودگی آب – آلودگی زیستی
منظور از آلودگی زیستی وجود موجودات زنده آلوده ساز در آب است. این جانداران بیشتر ذره بینی اند. فاضلابهای خانگی به علت آلودگی به مدفوع انسانی که حاوی انواع باکتری ها ،ویروس هاو انگل هاست ،سبب اصلی آلودگی زیستی منابع آب می شود.
انواع آلودگی آب – آلودگی شیمیایی
آلودگی شیمیایی عبارت است از ورود ناخالصی های شیمیایی در آب به اندازه هایی که آب رااز نظر آشامیدن یا مصارف دیگر نامناسب کند. این نوع آلودگی معمولا از فاضلاب های صنعتی ،کشاورزی، تجاری یا سایر فعالیت های انسانی وارد آب می شود. آلودگی شیمیایی آب احتمالا خطرناک ترین و مهم ترین نوع آلودگی است. تصفیه این آب به آسانی امکان پذیر نمی باشد.
اثرات آلودگی آب بر انسان
مستقیم : تیفوئید، پارا تیفوئید،التور،انواع اسها ل های عفونی باسیلی وآمیبی،یرقان عفونی،فلج اطفال وسایر بیماری های ویروسی
غیر مستقیم : مالاریا،تب زرد وانواع آنسفالیت ها
آب در انتقال بعضی از بیماری ها نقش مستقیم وغیر مستقیم دارد : بیلارزیوزو پیوک
آب در انتقال بعضی از بیماری هانقش مساعد کننده شرایط انتقال را بر عهده دارد : اسکاریس وکرم قلابدار
تصفیه آب
اکثر منابع آب از نظر کیفیت شیمیایی وبیولوژیکی برای شرب مناسب نیستندو قبل از مصرف احتیاج به یک سری عملیات دارند. چنین عملیاتی که به منظور متناسب سازی آب برای مصرف خاصش صورت می گیرد،تصفیه نامیده می شود.مهمترین روشهای تصفیه برای آبهای معمولی عبارتند از :
گرفتن مواد درشت به کمک آشغالگیرها
ته نشین کردن مواد خارجی معلق در آب
تصفیه آب به کمک صافی ها
حذف برخی از مواد اضافی موجود در آب به کمک هوادهی،مواد شیمیایی مختلف وروشهای متعدد دیگر
گند زدایی( کلر،ازن،ید،برم،اشعه ماورای بنفش و…)
فاضلاب ومسائل مربوط به آن
فاضلاب عبارت است از آب استفاده شده ای که برای مصرف خاص خود قابل استفاده مجدد نیست یا به عبارتی کیفیت آن پایین تر از قبل ازاستفاده از آن می باشد.این آب دارای مقادیری فضولات جامد ومایع است که از منازل،خیابان ها،شستشوی زمین ها ودر مجموع ناشی از فعالیت های انسانی نظیر سرویس های بهداشتی،صنایع وکشاورزی است.چون این آب اغلب ناپاک ودارای بویی ناخوشاینداست ”گنداب“ نیز نامیده می شود.
انواع فاضلاب:
فاضلاب خانگی
فاضلاب صنعتی
فاضلاب کشاورزی
فاضلاب ترکیبی
خواص فاضلاب ها
شناسایی کیفیت فیزیکی ،شیمیایی وبیولوژیکی فاضلاب کمک موثری در طراحی تصفیه خانه وروش های تصفیه دارد.که از آن جمله می توان به فاکتور های وپارامترهای مختلفی مانند رنگ،بو، درجه حرارت،درجه اسیدی، میزان اکسیژن محلول،میزان مواد جامد وانواع موجودات زنده در فاضلاب اشاره کرد.
اهدف کلی تصفیه فاضلاب
تامین شرایط بهداشتی برای زندگی مردم
پاک نگهداری محیط زیست
بازیابی فاضلاب
تولید کود طبیعی
تولید انرژی
انواع فاضلاب
فاضلاب خانگی
فاضلاب صنعتی
پس آب ناشی از سیلابها
فاضلاب کشاورزی
فاضلاب خانگی
ناشی از دستگاههای بهداشتی همچون توالت ها، حمام، ماشین های لباس شویی و ظرف شویی، پساب آشپزخانه و شستشوی بخشهای مختلف خانه می باشد.
در شبکه جمع آوری فاضلاب شهری، فاضلاب مغازه ها، فروشگاهها، تعمیرگاهها، رستورانها و… نیز جمع آوری می شود.
مشخصات فاضلاب خانگی
رنگ فاضلاب
بوی فاضلاب
pH فاضلاب
دمای فاضلاب
ناخالصیهای موجود در فاضلاب
وزن مخصوص فاضلاب
موجودات میکروبیولوژی موجود در فاضلاب
فاضلاب صنعتی
مشخصات بستگی به فرآیند مورد استفاده در صنعت دارد
تفاوتهای میان فاضلاب صنعتی و خانگی
امکان وجود ترکیبات سمی در فاضلاب صنعتی
خورندگی بیشتر فاضلاب صنعتی
خاصیت قلیایی یا اسیدی فاضلاب صنعتی بیشتر است
احتمال کمتر وجود میکروارگانیسم ها در فاضلاب صنعتی
تشابه فاضلاب های صنعتی
تنها بخش مشابه فاضلاب های صنعتی، فاضلاب ناشی از سیستم خنک کننده می باشد
آلودگی موجود در فاضلابهای صنعتی
آلاینده های موجود در فاضلاب ناشی از معادن، کارخانه های فولاد سازی و… بیشتر از نوع معدنی هستند.
آلاینده های موجود در فاضلاب ناشی از کارخانه های تهیه مواد غذایی، کارخانه های نشاسته سازی و… بیشتر آلی هستند.
فاضلاب های ناشی از سیلاب ها
این فاضلاب ها در اثر برف، باران و ذوب یخ ها و روان شدن آنها در شهرها ایجاد می شوند.
در برخی موارد درجه آلودگی اینگونه فاضلاب ها از فاضلاب خانگی بیشتر است.
تصفیه فاضلاب
ناپایدار نمودن آلاینده های موجود در فاضلاب و ته نشین نمودن آنها اساس تصفیه فاضلاب را تشکیل می دهد.
باکتریهای موجود در فاضلاب
میکروارگانیسم های هوازی
میکروارگانیسم های بیهوازی
میکروارگانیسم های اختیاری
برخی میکروارگانیسم های موجود در فاضلاب
باکتریهای هوازی
مواد آلی
اکسیژن
دی اکسید کربن ، انرژی و باکتریهای جدید
تصفیه بیولوژیک هوازی
باکتریهای بی هوازی
مواد آلی
عدم وجود اکسیژن
متان، هیدروژن سولفید، باکتریهای جدید و…
تصفیه بیولوژیک بی هوازی
آزمایش های فاضلاب
برای نشان دادن درجه آلودگی فاضلاب از شاخص های مختلفی استفاده می گردد که با آزمایش های مختلف مشخص می گردند.
شاخص های آلودگی آب و فاضلاب
اکسیژن خواهی بیولوژیک (BOD)
اکسیژن خواهی شیمیایی (COD)
کل کربن آلی (TOC)
کل مواد معلق (TSS)
اکسیژن محلول (DO)
سایر روش ها
تعریف BOD
تعیین مقدار اکسیژن لازم که باید به فاضلاب داده شود تا باکتریهای هوازی مواد آلی موجود در فاضلاب را اکسید نمایند
اکسیژن + مواد آلی
CO2 + H2O
میکروارگانیسم ها
مقدار BOD به عوامل زیر وابسته است
مقدار مواد آلی موجود در آب
میزان فعالیت باکتری ها
درجه حرارت
توربولانس یا اختلاط فاضلاب
منحنی تغییرات BOD
مرحله اول: اکسیداسیون مواد آلی کربن دار
مرحله دوم: اکسیداسیون ترکیبات آلی ازت دار
اکسیداسیون مواد آلی کربن دار
این مرحله از اولین لحظات کار باکتریها آغاز شده و به مدت 20 شبانه روز ادامه می یابد. در این مرحله کربن موجود در محیط ناپایدار شده و به ترکیبات پایداری همچون CO2 تبدیل می شوند.
اکسیداسیون ترکیبات آلی ازت دار
این مرحله همزمان با اکسیداسیون ترکیبات آلی کربن دار شروع شده و از پیرامون دهمین روز از آغاز فعالیت باکتریها شدت می گیرد.
مواد آلی ازته
نیتریت ها
نیترات ها
میکروارگانیسم ها
هفتاد درصد مواد آلی در پنج روز اول اکسید می شوند
بنابر این برای صرفه جویی در زمان از BOD5 (پنج روزه) استفاده می شود
تعریف BOD5
مقدار میلی گرم اکسیژنی که لازم است تا در پنج روز نخست باکتریهای هوازی مواد آلی موجود در یک لیتر فاضلاب را در دمای 20 درجه سانتیگراد اکسید نمود.
میزان آلودگی فاضلاب های شهری
حدوداً بر حسب BOD5 برابر با 200 الی 300 میلی گرم بر لیتر می باشد
دستگاه BODمتر
دیجیتال
تعریف COD
در این روش برای اکسیداسیون مواد آلی موجود در فاضلاب از محیطی اسیدی به همراه اکسید کننده ای قوی، چون دی کرومات پتاسیم و یا پرمنگنات استفاده می شود.
غالباً مقدار COD بیشتر از BOD می باشد و نسبت COD به BOD در حدود 4/0 الی 8/0 در نظر گرفته می شود.
انجام آزمایش COD به روش تقطیر برگشتی
TOC
کل کربن آلی را با گرم کردن نمونه در دمایی بالاتر از 550 درجه سانتیگراد و تبدیل مواد آلی موجود در آن به CO2 و در نهایت اندازه گیری CO2 تولید شده مشخص می کنند.
جامدات موجود در فاضلاب (TS)
جامدات معلق (TSS)
جامدات محلول (TDS)
قابل ته نشینی
غیر قابل ته نشینی
آلی
معدنی
آلی
معدنی
آلی
معدنی
اکسیژن محلول DO
مقدار اکسیژن حل شده در آب DO یا اکسیژن محلول نامیده می شود.
مقدار اکسیژن محلول موجود در فاضلاب شهری نمایشگر قدرت تصفیه طبیعی و خودبخودی آن می باشد
جمعیت معادل
سرانه تولید BOD5 در ایران 60 گرم در شبانه روز محاسبه شده است.
سرانه تولید BOD بر حسب میلی گرم
BOD فاضلاب تولیدی صنعت بر حسب میلی گرم بر لیتر
دبی فاضلاب صنعتی بر حسب لیتر
مقصود از تصفیه فاضلاب
گرفتن مواد معلق و شناور از فاضلاب
تبدیل مواد ناپایدار موجود در فاضلاب به مواد پایدار
جداسازی مواد سمی محلول و نامحلول
گندزدایی و نابودی میکروب ها در فاضلاب
روشهای مختلف تصفیه آب و فاضلاب
روش های فیزیکی
روش های شیمیایی
روشهای بیولوژیکی
تصفیه فیزیکی
از خواص مکانیکی و فیزیکی برای جداسازی مواد خارجی معلق در فاضلاب استفاده می شود
مهمترین روشهای تصفیه فیزیکی
صافی ها
تانک های ته نشینی
سیستم های شناور سازی
صاف کردن فاضلاب
آشغالگیری
صاف کردن با کمک صافی های ماسه ای
ته نشین کردن مواد معلق
با کاهش سرعت جریان آب امکان ته نشینی مواد معلق در تصفیه خانه های آب و فاضلاب فراهم خواهد شد
حوضچه های ته نشینی
منطقه ورودی که توسط آن فاضلاب در استخر بخش می گردد.
منطقه ته نشینی که در آن ذرات معلق فاضلاب ته نشین می شوند.
منطقه جمع شدن لجن.
منطقه خروجی که توسط آن فاضلاب ته نشین شده از استخر بیرون می رود.
نمایی از یک حوضچه ته نشینی
لایه بندی حوضچه های ته نشینی
لایه تصفیه شده روئین که تقریباً ذرات معلق قابل ته نشینی از آن خارج شده است.
لایه ای که ذرات معلق فاضلاب در آن بصورت مستقل از هم در حال ته نشینی هستند.
لایه ای که غلظت ذرات در آن زیاد شده و ذرات به صورت لخته درآمده و ته نشین می شوند.
لایه ای که لخته های به هم نزدیک شده و مانع ته نشینی سریع می شوند.
لایه ای که در آن لجن ته نشین می شود.
بطور متوسط میزان کاهش شاخص های آلودگی در ته نشینی اولیه عبارتند از:
100% مواد قابل ته نشینی
80% کل مواد معلق
35% BOD5
30% COD
واحدهایی که در تصفیه خانه ویژه عمل ته نشینی هستند
حوضچه دانه گیری
حوضچه ته نشینی اولیه
حوضچه ته نشینی ثانویه
شناور سازی
برای حذف ذراتی که وزن مخصوص کمتر از آب دارند به کار می رود مانند روغن، چربی، ترکیبات نفتی و…
معمولاً در تصفیه فاضلاب های صنعتی همچون کشتارگاهها و رستورانهای بزرگ به کار می رود.
تصفیه زیستی (بیولوژیکی)
زمانی که تصفیه فیزیکی جوابگو نباشد از تصفیه بیولوژیکی جهت حذف آلاینده ها استفاده می گردد.
در یکانهای تصفیه بیولوژیکی، فرایند تشدید شده که در طبیعت خود به خود ولی با سرعت پایین صورت می گیرد به کار گرفته می شود.
سیکل بسته مواد آلی و معدنی در طبیعت
نور
مواد معدنی
گیاهان
O2
حیوانات و باکتریها
مواد آلی
انواع میکروارگانیسم ها
هوازی
بی هوازی
اختیاری
میکروارگانیسم ها
انگل
ساپروفیت
از مواد آلی موجود در پسماندها و اجساد سایرموجودات استفاده می کنند به همین دلیل به آنها کارگران تصفیه خانه نیز می گویند.
باکتریهای ساپروفیت
از نظر ابعاد 1 الی 5 میکرومتر هستند.
دارای هسته، پلاسما و پوسته هستند.
نزدیک به 80 درصد وزن آنها را آب تشکیل می دهد.
تاثیر دما بر باکتریها
به ازاء هر 10 درجه سانتیگراد افزایش دما فعالیتهای باکتریها 2 برابر می شود. این عمل تا دمای 40 درجه سانتیگراد ادامه دارد.
تاثیر pH بر باکتریها
مناسب ترین pH برای رشد باکتریها 5/6 الی 5/7 می باشد اما برخی از آنها در pH های بسیار پایین همچون تیوباسیلوس تیواکسیدانس و یا محیط های بسیار قلیایی نیز می توانند رشد نمایند.
تغییرات ناگهانی pH می تواند منجر به توقف رشد و یا مرگ باکتریها شود.
مهمترین انواع تصفیه بیولوژیکی
تصفیه زیستی با کمک باکتریهای هوازی
تصفیه زیستی با کمک باکتریهای بی هوازی
تصفیه زیستی با کمک باکتریهای هوازی نیترات ساز و بی هوازی نیترات زدا
تصفیه زیستی با کمک باکتریهای فسفات زدا
تصفیه هوازی
اساس کار این روش رساندن اکسیژن به میکروارگانیسم های موجود در فاضلاب و تشدید رشد آنها است.
انواع تصفیه هوازی
رشد معلق: (لجن فعال)
رشد چسبیده: (صافی چکنده یا دیسکهای بیولوژیک گردان)
اکسیژن رسانی در تصفیه فاضلاب
وارد نمودن هوا به آب (با استفاده از هواپخشان)
وارد نمودن آب به هوا (ایجاد تلاطم با کمک هوادهی سطحی)
هوادهی طبیعی (برکه های تثبیت)
انواع هوادهی
انواع هوادهی
انواع هوادهی (در تصفیه آب)
عوامل تاثیر گذار بر میزان جذب اکسیژن
مقدار کمبود اکسیژن نسبت به حالت اشباع در فاضلاب
ضریب جذب اکسیژن سیستم
استفاده از اکسیژن خالص
مزایا
منجر به کاهش فضای تصفیه خانه خواهد شد
منجر به افزایش راندمان خواهد شد
معایب
نیازمند کارکنان با تخصص بیشتراست
تانک هوای هوادهی در این روش سربسته می باشند (هزینه بالاتر)
مشکلات تهیه اکسیژن خالص و کاربرد آن بیشتر است
تعریف بار حجمی (بار هیدرولیکی)
مقدار آلودگی فاضلابی که در واحد زمان بر یک متر مکعب از حجم فاضلاب وارد می آید.
بار حجمی یک واحد تصفیه زیستی اولین عددی است که باید به آن توجه نمود.
معمولاً برای نشان دادن بار حجمی از نسبت کل BOD5 به حجم مخزن هوادهی استفاده می گردد.
مواد غذایی مورد نیاز باکتریها
منبع کربن (C)
منبع نیتروژن (N)
منبع فسفر (P)
تقسیم بندی روشهای تصفیه بیولوژیکی هوازی
روشهای تصفیه بیولوژیکی طبیعی: وارد نمودن فاضلاب به رودخانه، دریاچه و دریا و…
روشهای نیمه مصنوعی تصفیه بیولوژیکی: ایجاد برکه های تثبیت، پخش فاضلاب در زمین و…
روشهای مصنوعی تصفیه بیولوژیکی: سیستم لجن فعال، صافی چکنده و…
میزان تصفیه
تصفیه کامل: راندمان تصفیه بیش از 80 درصد باشد
تصفیه ناقص: راندمان حذف کمتر از 80 درصد باشد
تصفیه بیولوژیک با کمک باکتریهای بی هوازی
توصیف فرایند:
در تصفیه بی هوازی مواد آلی احیاء شده و به ترکیبات آلی ناپایدار و برخی گازها همچون متان، دی اکسید کربن، سولفید هیدروژن و… تبدیل می شوند.
مهمترین کاربردها:
هاضم های بی هوازی، تصفیه خانه های کوچک مانند سپتیک تانکها و ایمهاف تانکها، چاههای فاضلاب خانگی، فاضلابهای قوی (دارای آلودگی بالا).
هضم لجن بیولوژیک
لجن بیولوژیکی (میکروارگانیسم های پرورش یافته) حاوی 60 الی 80 درصد مواد آلی می باشد.
تصفیه و تجزیه لجن بسیار پیچیده و پرهزینه است.
هزینه تصفیه لجن گاهی 50 درصد کل هزینه ساخت و طراحی تصفیه خانه را شامل می گردد.
مراحل هضم بی هوازی لجن
مرحله تخمیر اسیدی
در این مرحله لجن در شرایط بی هوازی قرار گرفته و اکثر مواد آلی پیچیده موجود در آن به ترکیبات آلی ساده تبدیل می شود و pH آن به شدت کاهش می یابد. این بخش توسط باکتریهای اسید ساز انجام می پذیرد.
مرحله متانی یا تخمیر قلیایی
pH مجدداً متعادل می شود و مواد آلی ساده تولید شده در مرحله قبل به گاز متان تبدیل می شوند. در این مرحله گاز کربنیک و گاز نیتروژن نیز تولید می گردد. این مرحله توسط باکتریهای متان ساز که در برابر تغییرات محیطی بسیار حساس هستند انجام می شود.
ترکیب بیوگاز تولیدی در فرایند بی هوازی
65 الی 70 درصد گازمتان
35 الی 30 درصد گازکربنیک
1 درصد سولفید هیدروژن (خورنده و بد بو)
درصد ناچیزی از سایر گازها
تاثیر دما بر تولید گاز
افزایش دما منجر به افزایش فعالیت میکروبی شده و تولید بیوگاز را نیز افزایش می دهد.
تقسیم بندی باکتریها از لحاظ دمای مناسب برای رشد
ساکروفیل: باکتریهای سرما دوست (کمتر از 20 درجه)
مزوفیل: باکتریهای معتدل دوست (20 الی 40 درجه)
ترموفیل: باکتریهای گرما دوست (بیش از 40 درجه)
کاربرد بیوگاز
برای گرم سازی خود هاضم ها، جهت افزایش سرعت هضم (در تصفیه خانه های کوچک).
برای تولید انرژی الکتریکی (در تصفیه خانه های بزرگ).
استفاده در سیستم گاز رسانی شهری.
خواص لجن هضم شده
رنگ قهوه ای مایل به سیاه.
دارای بوی خاک مرطوب بوده و تولید ناراحتی نمی کند.
به خوبی آب خود را از دست می دهد.
حجم آن به شدت کاسته شده است.
خاصیت چسبندگی آن ناچیز است.
مقدار موجودات زنده آن بسیار کمتر شده است.
نیترات سازی یا آمونیاک زدایی (نیتریفیکاسیون)
آمونیاک
نیتریت
نیترات
نیترو باکتر
نیتروزومانوس
نیترات ایجاد BOD نمی کند و تجزیه هوازی آن ممکن نیست، بنابر این باعث کاهش DO آب نمی شود. ولی منجر به تحریک شدید رشد جلبکها می گردد و مجدداً پس از مرگ جلبکها مواد آلی به آبهای پذیرنده وارد می شود.
مشکلات ناشی از حضور نیترات
ایجاد پدیده شکوفایی جلبکی
در صورت ورود این پساب به منابع آب آشامیدنی منجر به ایجاد بیماری کودک آبی (Blue baby) می گردد.
ایجاد آلودگی در آبهای زیر زمینی
نیترات زدایی یا ازت زدایی (دنیتریفیکاسیون)
این فرایند کاملاً بی هوازی بوده و در حضور اکسیژن انجام نمی شود
NO3
NO2
NO
N2O
N2
مراحل تصفیه فاضلاب برای تخلیه به آبهای سطحی
اکسیداسیون مواد کربنه
فرایند نیتریفیکاسیون
فرایند دنیتریفیکاسیون
لجن برگشتی
لجن برگشتی
لجن برگشتی
حوضچه های ته نشینی
اکسیداسیون مواد کربنه و فرایند نیتریفیکاسیون می تواند در یک مخزن و با زمان ماند بیشتر انجام گیرد.
حذف فسفات از فاضلاب
فسفر نیز همانند نیتروژن منجر به تحریک رشد جلبکها می گردد.
حذف فسفر و نیتروژن جزء تصفیه پیشرفته فاضلاب محسوب می شود.
تصفیه شیمیایی
اساس کار در تصفیه شیمیایی استفاده از مواد شیمیایی برای اکسیداسیون مواد آلی موجود در آب و فاضلاب می باشد. این روش بیشتر در تصفیه آب و همچنین فاضلابهای صنعتی کاربرد دارد.
عمده ترین روشهای تصفیه شیمیایی مواد محلول در فاضلاب
خنثی سازی (کاربرد اسید و باز در فاضلابهای اسیدی یا قلیایی)
اکسیداسیون (استفاده از مواد اکسید کننده همچون ازن و کلر)
احیا (کاربرد روشهای تعویض یونی)
تعویض یون (کاربرد موادی همچون زئولیت)
عمده ترین روشهای تصفیه شیمیایی مواد نامحلول در فاضلاب
انعقاد و لخته سازی (کاربرد کلرور فریک)
شناور سازی (کاربرد دامولسیفایرها در جداسازی ترکیبات نفتی)
جذب سطحی1 (استفاده از کربن فعال)
1- جذب سطحی می تواند برای حذف مواد و ترکیبات محلول همچون ترکیبات تولید کننده رنگ و بو نیز به کار گرفته شود.
انعقاد و لخته سازی
متصل نمودن مواد معلق سبک و مجزای غیر قابل ته نشینی (ذرات کلوئیدی) به یکدیگر و تبدیل آنها به لخته های سنگین و قابل ته نشینی.
انعقاد و لخته سازی به دلایل مختلف عموماً در دو مخزن مجزا صورت می گیرد.
مهمترین ترکیبات شیمیایی منعقد کننده
برخی پلیمرها
پلی الکترولیتها
سولفات و هیدرات آلومینیوم
سولفات، کلرور و هیدرات دو و سه ظرفیتی آهن
خاک رس
آب آهک
گندزدایی
استفاده از کلر
استفاده از دی اکسید کلر
استفاده از کلروآمین ها
استفاده از هیپوکلریت کلسیم و سدیم
استفاده از ازن
استفاده از اشعه ماوراء بنفش
گندزدایی با کلر
کلر پس از ورود به آب اسید هیپوکلروس و یُون اکسید کلر تولید می نماید.
خاصیت گندزدایی اسید هیپوکلروس بیشتر از یُون اکسید کلر است.
مقدار اسید هیپوکلروس و یُون اکسید کلر تولیدی به اسیدیته و دمای محیط وابسته است. با کاهش pH مقدار اسید هیپوکلروس تولیدی بیشتر می گردد.
پس از ورود کلر به محیط مقداری از آن صرف اکسیداسیون مواد اکسید پذیر موجود می گردد و تولید کلرورهای مختلفی می کند که این مواد اثر ضدعفونی کننده ندارند.
کلر بر روی ترکیبات ازت دار تاثیر گذاشته و تولید کلروآمینها می کند.
در نتیجه واکنش کلر با مواد آلی تری هالومتانها تشکیل می شوند که سرطانزا هستند.
کلروآمینها
توانایی کلروآمین ها در نابودی میکروارگانیسم ها کمتر از گاز کلر است.
عنوان کلروآمین ها عبارتند از:
مونوکلروآمین
دی کلروآمین
تری کلروآمین
مراحل تاثیر کلر
مرحله اول: اکسیداسیون ترکیبات اکسید شونده.
مرحله دوم: تولید کلرو آمین ها (کلر ترکیبی).
مرحله سوم: اکسیداسیون بخشی از کلروآمین ها.
مرحله چهارم: رسیدن به نقطه شکست.
کلرزدایی
درصورت رها سازی پساب در آبهای سطحی باید فرایند کلرزدایی انجام گیرد.
روشهای کلر زدایی
استفاده از ترکیبات گوگردی همچون گاز SO2
استفاده از ترکیبات گوگردی همچون تیوسولفات سدیم
استفاده از کربن فعال
گندزدایی با اشعه ماوراء بنفش
این اشعه طول موجی میان 250 الی 270 نانومتر دارد.
در کمتر از 10 ثانیه اثر کرده و گندزدایی را انجام می دهد.
این اشعه بر خلاف کلر سمی نبوده و برای کارگران تصفیه خانه مضر نیست.
برای محافظت از لامپ های تولید کننده اشعه از کوارتز استفاده می گردد.
نکات مهم در کاربرد اشعه ماوراء بنفش
هزینه ساختمانی تاسیسات آن بیشتر از تاسیسات کلرزنی است.
از تکنولوژی پیشرفته تری برخوردار است و لامپها بایستی مداوماً تمیز گردند.
وسائل و اجزاء آن در کشورهای در حال توسعه موجود نیست.
پساب تصفیه خانه بایستی فاقد هر گونه کدورت باشد.
در صورت استفاده از پساب در آبیاری درون شهری باید نزدیک 5/0 گرم در لیتر کلر به آب اضافه نمود.
تصفیه طبیعی فاضلاب
وارد نمودن فاضلاب به رودخانه
وارد نمودن فاضلاب به دریا
وارد نمودن فاضلاب به مرداب های طبیعی
پخش فاضلاب در زمین
وارد نمودن فاضلاب در چاه
دریاچه های تصفیه فاضلاب (روش نیمه مصنوعی تصفیه فاضلاب)
وارد نمودن فاضلاب به دریا و دریاچه
در این روش بایستی به نکات زیر توجه نمود:
مقدار کلرورهای محلول موجود در آب دریا
به دلیل اختلاف چگالی فاضلاب و آب دریا باید تزریق در عمق آب صورت پذیرد (3 الی 4 متر).
جهت حرکت آب باد و امواج دریا.
شدت و جهت جریانهای دریایی.
بیلان آبی و تغییرات احتمالی کیفیت آب دریاچه.
شاخص آلودگی میکروبی
یکی از مهترین شاخص های آلودگی میکروبی آب تعداد کلی فرم موجود در یک میلی لیتر آب می باشد.
وارد نمودن فاضلاب به مرداب های طبیعی
مردابهای طبیعی دریاچه های کم عمقی هستند که گیاهان آبزی در آنها رشد می کنند.
مرداب انزلی در گیلان و چونک خرگوشی در سیستان و بلوچستان از این نوعند.
قدرت تصفیه طبیعی آنها بسیار محدود است. بنابراین رها سازی فاضلاب در آنها باید آخرین گزینه قابل بررسی باشد.
بر روی گیاهان موجود در مرداب باکتریها هوازی تجمع یافته و مواد آلی را تجزیه می کنند.
پخش فاضلاب در زمین
این عمل با دو هدف قابل انجام است:
جهت تصفیه طبیعی فاضلاب.
جهت استفاده فاضلاب جهت آبیاری کشاورزی.
شرایط لازم برای پخش فاضلاب در زمین
سست و نفوذپذیر بودن زمین
پایین بودن سفره آب زیرزمینی (دست کم 3 متر)
کم بودن میزان بارندگی در منطقه
فراوان بودن زمین بایر در نزدیکی منطقه
معایب پخش فاضلاب در زمین
آلودگی محیط زیست
آلودگی احتمالی آبهای زیر زمینی
خطر گسترش بیماریهای گوناگون
روشهای مختلف پخش فاضلاب در زمین
پخش فاضلاب در سطح زمین
پخش فاضلاب در شیارها
پخش فاضلاب توسط شبکه زیرزمینی (فاضلاب نیمه تصفیه شده)
وارد نمودن فاضلاب در چاه
فاضلاب پس از ورود به چاه تحت شرایط بی هوازی مورد تجزیه قرار گرفته و آلودگی و مواد معلق آن به شدت کاهش می یابد
ساختمان چاه جذب کننده فاضلاب
قسمت ورودی فاضلاب به چاه
میله چاه باقطر حدود 8/0 متر
انباره چاه که در لایه نفوذپذیر ساخته می شود
نکته بهداشتی در احداث چاه
انتهای چاه بایستی حداقل 3 الی 4 متر با سطح سفره های آب زیر زمینی فاصله داشته باشد.
محاسبه سطح لازم در چاه های جذبی
در لایه نفوذ پذیر چاله ای باقطر 10 سانتیمتر و عمق 60 سامتیمتر حفر می گردد و به مدت 24 ساعت در آن آب می ریزند.
پس از گذشت 24 ساعت دست کم تا ارتفاع 225 میلیمتر در چاله آب ریخته می شود و مدت زمانی را که تمام آب در زمین فرو می رود بر حسب دقیقه تعیین می شود.
میانگین زمان لازم برای نفوذ 25 میلیمتر از ارتفاع آب در چاله محاسبه می گردد.
با استفاده از جداول خاص سطح لازم در چاه برای هر نفر مشخص می گردد.
دریاچه های تصفیه فاضلاب (برکه تثبیت)
فاضلاب در این دریاچه ها برای مدت زمانی نسبتاً طولانی در مجاورت هوا و نور خورشید به صورت طبیعی تصفیه می گردند.
نمایی از یک برکه تثبیت فاضلاب
نحوه تامیین اکسیژن مورد نیاز باکتریها در برکه های تثبیت
اکسیژن محلول در فاضلاب
اکسیژن موجود در هوای آزاد
اکسیژن موجود در ترکیبات آلی
اکسیژن بدست آمده از عمل فتوسنتز گیاهان آبزی
محاسن استفاده از برکه های تثبیت
بی نیاز بودن از وسائل مکانیکی و افراد متخصص
عدم مصرف انرژی در تصفیه فاضلاب
ارزانتر بودن هزینه ساخت تاسیسات تصفیه فاضلاب به این روش
معایب استفاده از برکه های تثبیت فاضلاب
خطر آلودگی محیط زیست در اثر راهبری یا طراحی غلط
نیاز به زمین زیاد در مقایسه با سایر روشها
لزوم ساخت اینگونه تاسیسات در فاصله زیاد از شهر 5/1 تا 4 کیلومتر
پایان
کانال تلگرامی
بانک پاورپوینت های مهندسی رشته عمران و معماری https://telegram.me/Bankpptmohandesi