گزارش کارآموزی در تصفیه خانه فاضلاب زرگنده تهران



دانشگاه علوم پزشکی وخدمات بهداشتی ودرمانی شهید بهشتی
دانشکده سلامت، ایمنی و محیط زیست

گزارش کارآموزی
برای دریافت درجه کارشناسی علوم بهداشتی
در رشته مهندسی بهداشت محیط

موضوع:
بررسی مسائل اساسی بهداشت محیط در
تصفیهخانه فاضلاب زرگنده

استاد راهنما:
نگارش:

ماه سال

بسم الله الرحمن الرحیم

دانشگاه علوم پزشکی وخدمات بهداشتی ودرمانی شهید بهشتی
دانشکده سلامت، ایمنی و محیط زیست

گزارش کارآموزی
برای دریافت درجه کارشناسی علوم بهداشتی
در رشته مهندسی بهداشت محیط

موضوع:
بررسی مسائل اساسی بهداشت محیط در
تصفیهخانه فاضلاب زرگنده

استاد راهنما:
نگارش:

ماه سال

چکیده
اصولاً یکی از مهم ترین قسمت های تاسیسات فاضلاب شهری، تصفیه خانه فاضلاب آن می باشد که از اهمیت ویژه ای برخوردار است. بنابراین تصفیه خانه فاضلاب باید به گونه ای عمل کند که پساب خروجی از آن مخاطرات بهداشتی و زیست محیطی برای آب های پذیرنده به بار نیاورد. به طور کلی لازم است جهت طراحی، اجرا و راهبری تاسیسات تصفیه فاضلاب شهری مواردی که در فصول بعد به آنها اشاره می گردد رعایت شود.
در این گزارش با انواع فرایندها و عملیات تصفیهخانه و همچنین آزمایشات مهم و فرمولهای مهم مورد استفاده، آشنا میشویم.

فهرست مطالب

مقدمه 1
فصل اول 3
کلیات تصفیه فاضلاب 3
فاضلاب چیست؟ 4
تصفیه فاضلاب 4
خصوصیات فاضلاب 5
اجزای تشکیل دهنده فاضلاب 8
انواع شبکه جمع آوری فاضلاب 8
اجزای مهم فاضلاب 9
انواع راکتورها در تصفیه فاضلاب 12
فرآیندها و عملیات تصفیه فاضلاب 12
تصفیه مکانیکی یا تصفیه فیزیکی 12
تصفیه زیستی یا تصفیه بیولوژیکی 20
تصفیه فاضلاب به روش بیولوژیک بی هوازی 21
تصفیه فاضلاب به روش بیولوژیک هوازی 22
تصفیه بیولوژیک فاضلاب به روش بیولوژیک انوکسیک 22
کاربردهای تصفیه بیولوژیک فاضلاب 22
انواع رشد میکروارگانیسم ها 25
گندزدایی 30
آزمایشات مهم فاضلاب 35
فصل دوم 40
سایت بهرهبرداری تصفیهخانه فاضلاب زرگنده 40
مشخصات کلی تصفیهخانه 40
واحدهای مختلف تصفیهخانه 41
فرمولهای مورد استفاده جهت بهرهبرداری در تصفیهخانه فاضلاب زرگنده 43
فصل سوم 47
آزمایشگاه و نمونهبرداری 47
پارامترهای کنترل آزمایشگاهی 47
آزمایش تعیین اکسیژن مورد نیاز شیمیایی COD 49
روش آزمایش BOD آزمایشگاه زرگنده 52
مواد جامد معلق tss 54
سنجش میزان DO 56
قابلیت ته نشینی ۳۰ دقیقه 60
شاخص حجمی لجن (SVI) 61
آزمایش MLVSS و MLSS 62
pH 64
ازت 65
نمونه برداری و تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی 65
منابع 68

مقدمه
تاریخچه تصفیه فاضلاب:
* آثار جمع آوری فاضلاب به اوایل قرن نوزدهم میلادی بر می گردد.
* آثار تصفیه اصولی فاضلاب به اوایل قرن بیستم میلادی بر می گردد.
پیدایش نظریات میکروبی کخ و پاستور در نیمه دوم قرن نوزدهم میلادی آغاز انقلابی در علم بهداشت عمومی بود. قبل از آن رابطه مابین آلودگی و بیماری فقط به صورت مبهم شناخته شده بود و از علم نوپای باکتری شناسی استفاده ای در تصفیه فاضلاب نشده بود.

تاریخچه تصفیه فاضلاب در ایران:
شواهد حاکی از وجود شبکه جمع آوری فاضلاب در تخت جمشید می باشد.
سیستم گرمایش حمام معروف شیخ بهایی از گاز متان آزادشده حاصل از تصفیه فاضلاب به روش بیهوازی بوده است.

اهمیت تصفیه فاضلاب:
بهداشت همگانی: فاضلاب دارای مواد ومیکروارگانیزم هایی است که برای سلامت بشر می تواند بسیار مضر باشد، و از طریق ورود به منابع آبی یا محیط زیست باعث گسترش آلودگی گردد.
نظم محیط زیست: در اثر بارندگی یا بارش برف، آبهای سطحی به دلیل نفوذپذیری کم سطح خیابان ها می تواند طغیان نموده و نظم زندگی شهری را به هم بزند، لذا جمع آوری آب های سطحی توسط یک سیستم جمع آوری آبهای سطحی بسیار ضروری است.
کاربرد مجدد پساب تصفیه شده: منابع آب شیرین بسیار محدود است، پساب تصفیه شده منبع بسیار مناسبی برای مصارف آبیاری وکشاورزی، غیر بهداشتی نظیر شست وشو (اتوموبیل، خیابان حیاط منازل …) می تواند باشد.

تصفیه خانه زرگنده
اجرای طرح ساخت تصفیه خانه فاضلاب زرگنده در زمینی به مساحت 1700 مترمربع در سال 1364 شروع شده و در سال 1366 به بهرهبرداری رسیده است. تصفیهخانه مذکور فاضلاب خانگی را جمعآوری کرده و پس از تصفیه پساب حاصل از آن وارد مسیل رودکی میگردد.
نوع شبکه جمعآوری
مجزا (خانگی)
دبی متوسط
m3/h 250
دبی ماکزیمم
m3/h 450
جمعیت تحت پوشش
40000 نفر

تصفیه فاضلاب در این تصفیهخانه به روش لجن فعال از نوع تماس و تثبیت با هوادهی عمقی میباشد.
* سایت بهرهبرداری به ترتیب شامل واحدهای زیر میباشد:
آشغالگیر دستی- ایستگاه پمپاژ اولیه- آشغالگیر مکانیکی- دانهگیر- ایستگاه پمپاژ ثانویه-تانک تماس (2عدد)-حوضچه تهنشینی ثانویه (6 عدد)- تانک تثبیت (2عدد)- ایستگاه پمپاژ لجن فعال- هاضم- حوضچه تماس با کلر.
در فصول بعدی شرح این واحدها را خواهید خواند.

فصل اول
کلیات تصفیه فاضلاب

امروزه حفظ منابع آب، یعنی حیاتی ترین ماده ای که بشر به آن نیاز دارد بطور فزاینده ای مورد توجه مجامع مختلف بین المللی قرار گرفته است. رشد روزافزون جمعیت و در نتیجه بهره برداری بیش از حد از منابع محدود آب از یک طرف و آلوده شدن آنها بسبب فعالیتهای گوناگون زیستی، کشاورزی و صنعتی بشر از طرف دیگر همگی دست به دست همدیگر داده و زنگ خطر بحران آب را در سالهای آینده به صدا در آورده است. بنابراین حفظ کیفیت فیزیکی و شیمیایی و بیولوژیکی منابع آب سرلوحه فعالیت بسیاری از سازمانهایی است که به نحوی با این منابع سرو کار دارند. این مهم از دو جنبه کلی قابل توجه است:
1. افزایش کیفیت آبی که باید به مصارف گوناگون برسد که تحت تاثیر سه عامل عمده بوده است:
-فزایش آلاینده ها در منبع طبیعی آب
-آزمایشهای کیفی آب و فاضلاب با دقت بالا
-افزایش سطح استاندارد آّب آشامیدنی
تحولاتی که در چند سال اخیر موجب پیشرفت تکنولوژی تصفیه آب و افزایش کیفیت آّب آشامیدنی شده است بشرح ذیل می باشد:
حذف مرحله کلر زنی در ابتدای تصفیه خانه (استفاده از کلر فقط در آخرین مرحله تصفیه برای بهره برداری از کلر باقی مانده در شبکه)
استفاده از ازون و پرتودهی فرابنفش در مراحل مختلف تصفیه
استفاده بیشتر از سیستم ازون، بویژه استفاده از اکسیژن برای تغذیه دستگاه و بهره گیری از برق با فرکانس متوسط ،باعث شده تا غلظت ازون بالا رفته و در نتیجه طراحی دستگاههای تولید ازون کوچکتر شود که نهایتا منجر به کاهش سرمایه گذاری اولیه برای تصفیه بروش ازون می گردد.
2. افزایش کیفیت فاضلاب تصفیه شده گوناگون شهری، روستایی، کشاورزی و صنعتی. پر واضح است که اهمیت این جنبه زیاد بوده و اگر تمام توجه به آن معطوف می شد هیچگاه بشر با بحران کم آبی روبرو نمی شد.

فاضلاب چیست؟
همه جوامع، هم به صورت جامد و هم به صورت مایع، فضولات تولید می کنند. بخش مایع این فضولات، یا فاضلاب، اساسا همان آب مصرفی جامعه است که در نتیجه کاربردهای مختلف آلوده شده است. از نظر منابع تولید، فاضلاب را می توان ترکیبی از مایع یا فضولاتی دانست که توسط آب از مناطق مسکونی، اداری و تاسیسات تجاری و صنعتی حمل شده و بر حسب مورد، با آبهای زیرزمینی، آبهای سطحی و سیلابها آمیخته است.
اگر فاضلاب تصفیه نشده انباشته شود، تجزیه مواد آلی آن ممکن است منجر به تولید مقدار زیادی گازهای بدبو شود. علاوه بر آن، فاضلاب تصفیه نشده معمولا حاوی میکروارگانیسمهای بیماریزای فراوانی است که در دستگاه گوارش انسان زندگی می کنند و یا در برخی فضولات صنعتی موجودند. فاضلاب، شامل برخی مواد مغذی نیز هست که می تواند سبب تحریک رشد گیاهان آبزی شود و ممکن است ترکیبات سمی نیز داشته باشد، بنا به این دلایل انتقال سریع و بدون دردسر فاضلاب از منابع تولید، وسپس تصفیه و دفع آن، نه فقط مطلوب، بلکه در جوامع صنعتی ضروری است و جنبه اقتصادی و تولید درآمد نیز دارد.
تصفیه آب و فاضلاب شاخه ای از مهندسی محیط زیست است که اصول بنیادی علوم و مهندسی را در مسائل کنترل آلودگی آب به خدمت می گیرد . هدف نهایی مدیریت فاضلاب حفاظت محیط زیست است به نحوی که با اصول بهداشت عمومی و مسائل اقتصادی، اجتماعی و سیاسی هماهنگ باشد.
تصفیه فاضلاب
فاضلاب جمع آوری شده چه از مراکز جمعیتی یا کارخانجات نهایتا باید به منابع آب یا خاک باز گردانده شود . در هر مورد باید به این سوال پیچیده پاسخ داد که: برای حفظ محیط زیست، کدام یک از آلاینده های فاضلاب و تا چه حد باید حذف شوند؟ پاسخ به این سوال مستلزم بررسی شرایط و نیازهای محلی، همراه با کاربرد دانش علمی، قضاوتهای مهندسی متکی به تجربه و رعایت شرایط و مقررات کشوری می شود. گرچه جمع آوری آبهای سطحی و زهکشی از زمانهای قدیم شروع شده است، ولی پیدایش نظریه میکروبی توسط کخ و پاستور در نیمه دوم قرن نوزدهم آغازگر عصر جدیدی در زمینه بهداشت عمومی شد. قبل از آن زمان رابطه آلودگی و بیماری فقط به صورت مبهم شناخته شده و از علم نوپای باکتری شناسی نیز برای تصفیه فاضلاب استفاده نشده بود .روشهای تصفیه که در آنها کاربرد نیروهای فیزیکی عامل مهمتری است با عنوان عملیات واحد تصفیه شناخته شده اند. روشهای تصفیه که در آن حذف آلاینده ها از طریق واکنشهای شیمیایی و زیست شناسی صورت می گیرد با عنوان فراینده های واحد تصفیه معروف اند در حال حاضر، عملیات و فرآیندهای واحد تصفیه در هم ادغام شده و آنچه را که امروزه مراحل اولیه، و نهایی تصفیه نامیده می شود تشکیل داده اند. در تصفیه اولیه از عملیات فیزیکی تصفیه همچون آشغالگیری و ته نشینی برای جدا کردن مواد شناور و قابل ته نشینی موجود در فاضلاب بهره گرفته می شود. در تصفیه ثانویه از فرآیندهای شیمیایی و زیست شناختی استفاده می شود تا قسمت اعظم مواد آلی از فاضلاب جدا شود. در تصفیه نهایی از واحدهای اضافی عملیات و فرآوری استفاده می شود. تا سایر آلاینده ها مانند نیتروژن و فسفر، که مقدار آنها در تصفیه ثانویه کاهش چشمگیری پیدا نکرده است، حذف شوند روشهای تصفیه زمینی، که امروزه بیشتر به "سیستمهای طبیعی " معروف شده اند، مجموعه ای از مکانیسم های تصفیه فیزیکی، شیمیایی و زیست شناسی را به خدمت گرفته و آب را با کیفیتی مشابه آبی که از تصفیه نهایی فاضلاب حاصل شود تولید می کنند. در طول ٢٠تا ٣٠ سال گذشته تعداد مراکز صنعتی که فضولات خود را به شبکه های فاضلاب شهری تخلیه می کنند افزایش چشمگیری یافته است. با عنایت به اثرات سمی ناشی از حضور این فضولات، حتی با غلظت بسیار کم، در بسیاری از جوامع آمیختن فاضلاب خانگی با فاضلابهای صنعتی، که به طور کامل یا ناقص تصفیه اولیه شده اند، مورد ارزیابی مجدد قرارگرفته است. پیش بینی می شود که در آینده این کارخانجات ملزم شوند که این فضولات را در محل تولید تا سطح بالاتری تصفیه کنند تا بی ضرربودن آنها قبل از تخلیه به شبکه های شهری تضمین شود. در حال حاضر بر روی اغلب عملیات و فر آیندهای واحد مورد استفاده در تصفیه فاضلاب تحقیقات وسیع و پیوسته ای از دیدگاه کاربرد و اجرا صورت می گیرد. در نتیجه تغییرات فراوان در فرآیندها صورت گرفته و فرآیندها و عملیات جدیدی ابداع و به کار گرفته شده است: به منظور ارتقا شرایط زیست محیطی آبهای سطحی و رودخانه ها رو شهای تصفیه معمول باید بهبود یابد و سیستمهای تصفیه و تکنولوژی نوین دیگری به خدمت گرفته شوند. اگر قرار باشد پیشرفت مهمی در تحلیل و کاربرد فرآیندهای موجود و جدید حاصل شود باید روشهای پیشرفته تری برای شناسایی مشخصه های مورد نظر بکار گرفته شود. گر چه اغلب مواد آلی حاضر در فاضلابهای انسانی را می شود تصفیه کرد ولی فاضلاب صنعتی با بهره گیری از فرآیندهای معمول حاضر قابل تصفیه نیستند و یا فقط کمی تصفیه می شوند به علاوه در بسیاری از موارد از آثار دراز مدت زیست محیطی حضور اینگونه مواد اطلاعاتی در دسترس نیست و یا اطلاعات موجود ناچیز است. در بعضی از موارد ممکن است برای حفظ اینگونه آلاینده ها، قبل از تخلیه به داخل شبکه جمع آوری کنترل بیشتر در منبع تولید ضرورت پیدا کند .

خصوصیات فاضلاب
اولین گام در جهت مدیریت اصولی فاضلب آگاهی از خصوصیات کیفی و کمی آن می باشد. آگاهی از خصوصیات فاضلاب برای طراحی و بهره برداری از سیستم های جمع آوری و تصفیه فاضلاب، استفاده مجدد از پساب و مدیریت کیفیت محیط زیست لازم وضروری می باشد. مفهوم خصوصیات کمی فاضلاب میزان جریان فاضلاب و نوسانات آن(ساعتی، روزانه، فصلی و…) میباشد. میزان جریان فاضلاب عمدتاا با واحد مترمکعب بر روز (m3/D) بیان میشود. سایر واحدها بیان میزان جریان فاضلاب عبارتند از مترمکعب بر روز، گالن بر دقیقه، لیتر بر روز و… . مفهوم خصوصیات کیفی فاضلاب نیز میزان ناخالصیهای (آلایندههای) موجود در فاضلاب است که کمیت آنها عمدتا به صورت غلظت با واحد میلی گرم بر لیتر (mg/l) بیان میشود. ناخالصیهای فاضلاب شامل مواد محلول و نامحلول معدنی و آلی و میکروارگانیسمها میباشد. ناخالصیهای فاضلاب خانگی حدود 1/0 درصد وزنی میباشد و 9/99 درصد آن را آب تشکیل میدهد. اما در مورد فاضلاب صنعتی ناخالصیهای فاضلاب به حدود 5درصد نیز میرسد. خصوصیات کیفی فاضلاب به سه دسته فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی. انواع خصوصیات فاضلاب را جداول بعدی مشاهده میکنیم.

جدول1- خصوصیات فیزیکی فاضلاب
خصوصیت
مخفف
اهمیت
کل جامدات
TS
بررسی پتانسیل استفاده مجدد و تعیین عملیات و فرآیندهای تصفیه
کل جامدات فرار
TVS

کل جامدات غیرفرار
TFS

کل جامدات معلق
TSS

جامدات معلق فرار
VSS

جامدات معلق غیرفرار
FSS

کل جامدات محلول
TDS

جامدات محلول فرار
VDS

جامدات محلول غیرفرار
FDS

جامدات قابل ته نشینی
–
تعیین مقدار جامدات ته نشین شونده تحت اثر نیروی ثقل در بازه زمانی مشخص
توزیع اندازه ذرات
PSD
بررسی عملکرد فرآیندهای تصفیه
کدورت
NTU
بررسی کیفیت پساب
رنگ
قهوهای، خاکستری، سیاه
بررسی شرایط فاضلاب
انتقال نور
T%
بررسی امکان استفاده از اشعه UV جهت گندزدایی پساب
بو
TON
تعیین بوهای اعتراض برانگیز و نامطبوع
دما
⁰ C
کاربرد در طراحی و بهرهبرداری از فرآیندهای بیولوژیکی تصفیه فاضلاب
دانسیته
ρ

هدایت الکتریکی
EC
بررسی امکان استفاده مجدد از پساب جهت مصارف کشاورزی

جدول2- خصوصیات شیمیایی معدنی
خصوصیت
مخفف
اهمیت
نیتروژن آمونیاکی
NH₄-N
شاخص مواد مغذی و میزان تجزیه فاضلاب، گونههای اکسید شده شاخصی از میزان اکسیداسیون.
نیتروژن آلی
Org-N

نیتروژن کجلدال کل
TKN (Org-N+ NH₄-N)

نیتریت
NO₂-

نیترات
NO₃-

نیتروژن کل
TN

فسفر معدنی
Inorg P
شاخص مواد مغذی و میزان تجزیه فاضلاب
فسفر کل
TP

فسفر آلی
Org P

پیاچ
pH= -log [H+]
تعیین خصوصیات اسیدی و بازی فاضلاب
قلیاییت
HCO₃- +CO₃²-+OH-H+∑
تعیین ظرفیت بافری فاضلاب
کلراید
Cl-
بررسی امکان استفاده مجدد از پساب و اثرات سمیت آنها بر تصفیه بیولوژیکی
سولفات
SO₄-²
تعیین پتانسیل تشکیل بوهای نامطلوب
فلزات
As, Cd, Ca, Cr, Co, Cu, Pb, Mg, Hg, Mo, Ni, Se, Na, Zn
بررسی امکان استفاده مجدد از پساب و اثرات سمیت آنها بر تصفیه بیولوژیکی
عناصر و ترکیبات معدنی ویژه

گازهای مختلف
₂OCH₄ ,H₂S ,NH₃ ,CO₂ ,
تعیین غلظت گازهای ویژه

جدول3- خصوصیات بیولوژیکی
خصوصیت
مخفف
اهمیت
کلیفرمها
MPN (most probable number)
تعیین غلظت پاتوژنها و راندمان گندزدایی
میکروارگانیسمهای ویژه
Bacteria, protozoa, helminthes, viruses
تعیین غلظت پاتوژنها
سمیت
TU and TU
تعیین سمیت حاد و مزمن

اجزای تشکیل دهنده فاضلاب
اجزای تشکیل دهنده فاضلاب هر جامعه تابعی است از نوع سیستم جمع آوری که ممکن است به صورت زیر باشد:
• فاضلاب خانگی (بهداشتی): فاضلاب واحدهای مسکونی، تجاری، اداری، مراکز کوچک صنعتی و تاسیساتی مشابه می باشند.
• فاضلاب صنعتی: فاضلابی است که در آن فضولات صنعتی بیشتر است.
• نشتاب ورودی یا نفوذی: آب وارد شده به شبکه جمع آوری فاضلاب:
– از طریق ورود از دریچه های منهول ها و یا از طریق ارتباطات زهکش های آبهای سطحی نظیر ناودان پشت بام ها (نشتاب ورودی)
– از طریق نفوذ به لوله های شبکه جمع آوری فاضلاب دارای شکستگی یا از طریق دیواره های متخلخل
• آب های سطحی: جریان های سطحی که از بارش باران یا ذوب برف حاصل می شود

انواع شبکه جمع آوری فاضلاب
• شبکه فاضلاب بهداشتی
• شبکه آبهای سطحی
• شبکه مختلط
در صورت استفاده از شبکه مختلط، فاضلاب جاری در شبکه علاوه بر فاضلاب خانگی، صنعتی و نشتاب (ورودی/نفوذی) شامل آب ناشی از بارندگی یا ذوب برف نیز خواهد بود.
• در هر حالت کیفیت فاضلاب بستگی به شرایط محلی و فصلی متغیر خواهد بود.

فاضلاب خانگی :(Domestic) فاضلابهای خانگی خالص تشکیل شده اند از فاضلاب دستگاههای بهداشتی خانه ها مانند توالت، دستشوی ها و حمام ها و ماشین های لباسشویی و ظرف شویی پس آب آشپزخانه ها و یا فاضلاب بدست آمده از شستشوی قسمت های گوناگون خانه.
فاضلاب خانگی ناخالص(Municipal): آنچه در شبکه های جمع آوری فاضلاب شهری، به نام فاضلاب خانگی جریان دارد علاوه بر فاضلاب خانگی خالص دارای مقداری فاضلاب بدست آمده از مغازه ها و فروشگاه ها، تعمیرگاه ها و کارگاه ها، رستورانها و موسسه هائی مانند آنها نیز می باشد که اجباراً در سطح شهر و به طور پراکنده وارد کانال های جمع آوری فاضلاب می کردند. لذا با توجه به نوع و تعداد اینگونه موسسه ها ممکن است نوع فاضلاب در شهر تغییر کند. چنین فاضلابی فاضلاب خانگی ناخالص را نیز می نامند.
بوی فاضلاب – بوی فاضلاب ناشی از گازهائی است که در اثر متلاشی مواد آلی بوجود می آید. بوی فاضلاب تازه قابل تحمل تر از فاضلاب کهنه است. بوی فاضلاب کهنه بیشتر ناشی از گاز هیدروژن سولفوره می باشد که در اثر فعالیت باکتری های بی هوازی و در نتیجه ی احیای سولفات ها به سولفیت ها تولید می گردد. در صورتی که به فاضلاب هوا و اکسیژن کافی برسد باکتری های بی هوازی از فعالیت باز ایستاده و بجای آنها باکتری های هوازی مواد آلی فاضلاب را تجزیه می کنند.
دمای فاضلاب- به علت اعمال زیستی درجه گرمای فاضلاب معمولاً بیشتر از درجه گرمای آب در همان محیط است درجه گرمای فاضلاب در سردترین روزهای زمستان غالبا از 10 درجه سانتیگراد کمتر نمی گردد و در روزهای معمولی درجه ی گرمائی در حدود 20 درجه سانتیگراد دارد.
رنگ فاضلاب – رنگ فاضلاب خانگی نشان دهنده عمر آن است. فاضلاب تازه دارای رنگ خاکستری است. پس از مدتی که فاضلاب گندید و کهنه شد رنگ آن تیره و سیاه می گردد.

اجزای مهم فاضلاب
موجودات زنده در فاضلاب: فاضلاب موجودات زنده ی ذره بینی مانندویروس ومیکروب به همراه دارد تنها قسمت کمی از این موجودات زنده ممکن است بیماری زا باشند از این گروه می توان باسیل، حصبه، اسهال و وبا نام برد. تعداد موجودات زنده در یک سانتیمتر مکعب از فاضلاب شهری به یک تا چند میلیون عدد نیز می رسد .
درجه اسیدی: فاضلاب های خانگی خالص و تازه معمولاً حالتی خنثی و یا متمایل به قلیایی دارند. تنها در اثر ماندن و شروع عمل گندیدگی گازهای اسیدی ( هیدروژن سولفوره) تولید گردیده و درجه اسیدی فاضلاب کاهش یافته، خاصیت اسیدی پیدا می کند. هر چه درجه گرمایی محیط بیشتر باشد عمل گندیدن و تعفن زودتر رخ می دهد. در شرایط نسبتاً متعارفی عمل تعفن سه تا چهار ساعت پس از تولید فاضلاب شروع می شود.
مواد خارجی در فاضلاب: در فاضلاب همیشه مقداری مواد خارجی به صورت محلول و یا نامحلول و معلق وجود دارد. مقدار مواد خارجی فاضلاب در حدود 1- 1/0 درصد و بقیه ی آنرا آب تشکیل می دهد. حدود 70% از مواد خارجی موجود در فاضلاب، مواد آلی و بقیه مواد معدنی می باشند.

BOD:BOD مواد آلی تجزیه پذیر در دمای 20 درجه و در طول 5 روز . تقریباً 70 درصد از مواد قابل تجزیه در فاضلاب شهری تجزیه می شوند.
* BOD یعنی میزان اکسیژن مورد نیاز برای تثبیت بیولوژیکی موادآلی در فاضلاب.
اکسیژن مورد نیاز شیمیایی :(COD)میزان اکسیژن لازم برای اکسیداسیون شیمیایی مواد آلی به وسیله ی یک اکسید کننده قوی ( پرمنگنات یا دی کرومات ) در محلول اسیدی است و واحد آن میلی گرم اکسیژن بر لیتر است.
درکل COD > BODچون:
بسیاری از مواد آلی که اکسیداسیون بیولوژیکی آن ها سخت است، به روش شیمیایی می توانند اکسید شوند.
پاتوژن های موجود در فاضلاب:
مثال:
• باکتریها: سالمونلا, شیگلا
• پروتوزوآ (کیست ها): کیست های دستگاه گوارش و ژیاردیا
• ویروس ها: ویروس های روده ای، ویروس فلج اطفال
• تخم های کرم :کرم روده، آسکاریس

جدول4- فلزات موجود در فاضلاب شهری mg/m3

جدول5- بار انسانی در کشورهای مختلف kg/(capita∙y)

جدول6- غلظت متوسط فاضلاب شهری، مواد تجزیه پذیر و مواد بی اثر (تجزیه ناپذیر) g/m3

انواع راکتورها در تصفیه فاضلاب
روشهای تصفیه فاضلاب شامل عملیات فیزیکی، فرایندهای شیمیایی و فرایندهای بیولوژیکی در مخازن یا حوضچههایی انجام میشود که به آنها راکتور میگویند. این راکتورها شامل: 1- راکتور با جریان منقطع 2- راکتور اختلاط کامل 3-راکتور با جریان قالبی
راکتور با جریان منقطع: در این نوع راکتور در زمان انجام تصفیه نه جریانی وارد میشود و نه جریانی خارج میگردد، به عبارت دیگر در ابتدا جریان وارد راکتور شده و پس از پر شدن راکتور جریان ورودی قطع شده و تصفیه صورت میگیرد. پس از انجام تصفیه محتویات راکتور تخلیه شده و این چرخه مجددا تکرار میگردد. در داخل این نوع راکتورها اختلاط به طور کامل انجام میشود. برای مثال آزمایش BOD در یک راکتور با جریان منقطع انجام میشود، اما در آزمایش BOD در مدت کشت اختلاط صورت نمیگیرد. معمولا راکتورهای با جریان منقطع برای اختلاط مواد شیمیایی و نیز رقیقسازی مواد شیمیایی غلیظ مورد استفاده میگیرند
راکتور اختلاط کامل: در این نوع راکتور از زمان ورود سیال اختلاط کامل به صورت یکنواخت و سریع در تمام نقاط راکتور انجام میشود و جریان سیال به صورت پیوسته میباشد. در راکتورهای مدور و چهارگوش، اختلاط اختلاط کامل با توزیع یکنواخت و مداوم محتویات داخل راکتور صورت میگیرد. زمان مورد نیاز برای دستیابی به شرایط اختلاط کامل بستگی به شکل هندسی راکتور و توان ورودی به راکتور دارد.
راکتور با جریان قالبی یا پیستونی: در این نوع راکتور سیال بدون اختلاط طولی( و یا با اختلاط طولی ناچیز) از داخل راکتور عبور میکند و به همان ترتیبی که وارد میشود راکتو را ترک میکند و جریان سیال به صورت پیوسته میباشد. در راکتور با جریان قالبی زمان ماند ذرات سیال در راکتور برابر با زمان ماند تئوریک میباشد. این نوع جریان در کانالهای روباز طویل با نسبت طول به عرض زیاد و راکتورهای لولهای بسته وجود دارد.

فرآیندها و عملیات تصفیه فاضلاب
تصفیه فاضلاب چه وقتی که به صورت مصنوعی و در تصفیه خانه انجام می گیرد و چه وقتی که به صورت طبیعی و خود به خودی رخ می دهد به سه گونه ممکن است انجام شود.
اول: تصفیه مکانیکی یا تصفیه فیزیکی
دوم: تصفیه زیستی یا تصفیه بیولوژیکی
سوم: تصفیه شیمیایی
تصفیه مکانیکی یا تصفیه فیزیکی
تصفیه مکانیکی از یک رشته فرایندهائی تشکیل شده است که در آنها تنها از خواص مکانیکی و فیزیکی برای جداسازی مواد خارجی معلق در فاضلاب استفاده می شود که شامل مراحل زیر می باشد:

صاف کردن فاضلاب
هدف از صاف کردن فاضلاب عبارتست از گذرانیدن آن از صافی هائی که بتوانند مواد معلق فاضلاب را در خود نگاه داشته و مایع آن را از خود عبور دهند. مهمترین روش های متداول در تصفیه خانه های فاضلاب برای صاف کردن فاضلاب عبارتند از:

الف: آشغالگیری
اولین تصفیه ایست که در تصفیه خانه ها در مورد فاضلاب خام انجام می گیرد. در ضمن آن مواد معلق درشت را از فاضلاب جدا می سازند. اشغالگیری معمولاً با کمک صفحه های فلزی که سوراخ هائی به قطر چند میلیمتر تا چند سانتیمتر در آن ساخته شده و یا با کمک تورهای سیمی و به وسیله میله هائی که به صورت مایل در امتداد جریان فاضلاب قرار داده می شود انجام می گیرد.
آشغالگیری (Screening)
این واحد برای حذف مواد جامد درشت مانند چوب و پلاستیک استفاده می شود.
آشغال گیرها برای حفاظت پمپها و سایر وسایل مکانیکی و جلوگیری از گرفتگی شیرها وسایر ملزومات در تصفیه خانه فاضلاب استفاده می شود.
آنواع آشغال گیر
آشغال گیر دهانه درشت(Coarse Screen) این آشغال گیرها شامل میله های عمودی با فاصله 1 سانتیمتر و بیشتر می باشد. جامدات زائد پشت میله ها در تصفیه خانه های کوچک به صورت دستی و در تصفیه خانه های بزرگ به صورت مکانیکی جمع آوری و دفع می گردد.
آشغال گیر دهانه ریز (Fine Screen): از سیم های به هم پیچیده یا صفحه فلزی مشبک که بر روی یک دیسک دوار یا بشکه هایی سوار شده و به شکل نیمه شناور درمسیر جریان قرار می گیرند
آشغال گیری
* نوع و ترکیب و مقدار آشغال ها بستگی به نوع فاضلاب تخلیه شده، شیب لوله های شبکه و وسعت منطقه تحت پوشش شبکه و شرائط خاص منطقه دارد.
* فاضلاب های خانگی اکثرا حاوی کاغذ، باقی مانده مواد غذایی، مواد سلولزی و به طور روزافزون اجسام یا اشیای پلاستیکی می باشند.
* در رابطه با مقدار آشغال های جمع شده باید توجه داشت که این امر در ساعات مختلف شبانه روز متناسب با مقدار جریان ورودی به تصفیه خانه تابع نوساناتی است.
* مقدار آشغال ها به ازای هر نفر در سال برای آشغال گیرهای درشت 5-2 لیتر و برای آشغال گیرهای ریز حدود 15-5 لیتر پیشنهاد می شود.
آشغال گیر
* آشغال گیر ها را می توان بر اساس شاخص های زیر دسته بندی نمود
– فاصله میله ها (e)
* آشغال گیرهای محافظ ایستگاه های پمپاژ (e=60-200 mm)
* آشغال گیرهای درشت (e=20-100 mm)
* آشغال گیرهای ریز (e<8-20 mm)
* آشغال گیرهای بسیار ریز (e<8 mm)
– فرم آشغال گیر:
* آشغال گیرهای میله ای راست
* آشغال گیرهای خمیده
* آشغال گیرهای شعاعی
* آشغال گیرهای استوانه ای
* آشغال گیرهای دارای اجزای متحرک
– جهت حرکت تاسیسات تمیز کننده آشغال گیر
* در جهت جریان فاضلاب
* خلاف جهت جریان فاضلاب
دانه گیری
برای حذف مواد دانه ای نظیر شن، ماسه، تفاله چای و قهوه و … از دانه گیری استفاده می شود. سرعت جریان در حدی است که دانه ته نشین شوند ولی مواد آلی رسوب ننمایند (0.3 متر بر ثانیه)
اهمیت دانه گیری
– نگهداری و حفاظت تجهیزات مکانیکی و اجتناب از فرسایش و تخریب زودرس آنها
– جلوگیری از پرشدن و گرفتگی لوله ها و کانال ها که در اثر ته نشین شدن دانه ها ایجاد می شود.
– جلوگیری از ازدیاد لجن اولیه و ثانویه به منظور کاهش ظرفیت تغلیظ و هضم لجن
– تقلیل بوی فاضلاب
روش های دانه گیری
1. دانه گیری با سرعت کنترل شده
– طبق استاندارد ایران سرعت فاضلاب در این دانه گیر 0.3 متر بر ثانیه ثابت نگهداشته می شود.
مزایا: طراحی، اجرا و بهره برداری از این نوع دانه گیرها راحت می باشد.

معایب:
– به دلیل سرعت کم به زمین زیادی نیاز دارند. به همین دلیل در اجتماعات کم جمعیت یا دارای زمین ارزان و فراوان کاربرد بیشتری دارد.
– انعطاف پذیری سیستم کم است: چون طراحی بر اساس یک قطر مشخص صورت می گیرد اگر قطر تغییر کند طراحی با اشکال مواجه می شود.
2. دانه گیری با هوادهی: در این روش جداسازی مواد دانه ای با کمک دمیدن هوا به فاضلاب انجام می شود. مقدار هوای ورودی بر مقدار دانه ها تنظیم گردد.
– این نوع دانه گیر معمولا بعد از آشغال گیر دهانه درشت و ایستگاه پمپاژ ورودی قرار می گیرد.
نکات طراحی
زمان ماند 4 دقیقه برای حالت های بارندگی و 10 دقیقه برای حالت بدون بارندگی می باشد.
سرعت جریان ورودی بین 0.1 تا 0.2 متر بر ثانیه است که با دمیدن هوا به 0.3 نیز می رسد.
عمق کانال 2 تا 5 متر، طول آن 7.5 تا 200 متر و عرض آن 2.5 تا 70 متر است.
نسبت طول به عرض 1 به 2.5 یا 1 به 5 می باشد و نسبت عرض به عمق 1 به 1 تا 1 به 5 می باشد.
مزایای دانه گیری با هوا:
هوادهی به هوازی شدن فاضلاب و حتی کاهش بار مواد آلی کمک می کند.
معایب: نیاز به تجهیزات فراوان دارد و در نتیجه تنها در شهرهای بزرگ کاربرد دارد.

3. دانه گیری با جریان گردابی
دارای مقطع دایروی هستند.
به دلیل نحوه ورود و خروج جریان و همزن داخل دانه گیر عملیات دانه گیری صورت میگیرد.
مزایا: دارای راندمان حذف خوبی هستند
به زمین کمتری نیاز ددارند
معایب: ساخت آنها در انحصار شرکت های خارجی می باشد و وارد کردن آنها مسلزم هزینه ارزی است.

یکنواخت سازی جریان
• نوساناتی آهنگ جریان و میزان آلودگی فاضلاب ورودی به اکثر تصفیهخانههای فاضلاب مشاهده می شود.
• یکنواخت سازی جریان برای برای غلبه بر مشکلات بهره برداری ناشی از نوسانات جریان، بهبود عملکرد واحدهای پایین دست و کاهش ابعاد و هزینه های ساخت واحدهای پایین دست مورد استفاده قرار می گیرد.
کاربردهای یکنواخت سازی
1. جریان های فاضلاب در دوره خشک
2. جریان های دوره مرطوب در شبکه فاضلاب بهداشتی مجزا
3. جریان های درهم فاضلاب بهداشتی و آبهای سطحی
فواید اصلی یکنواخت سازی
1. افزایش راندمان تصفیه بیولوژیکی تصفیه خانه
– یکنواخت سازی بار حجمی ورودی به تصفیه خانه
– کاهش تاثیر شوک های بار آلی ( عموما در اثر ورود فاضلاب های صنعتی)
– تنظیم pH
2 . بهبود کیفی پساب خروجی و عملکرد حوضچه ته نشینی ثانویه
محل تاسیسات یکنواخت سازی
• بهتر است در محل تصفیه خانه فاضلاب باشد
• بهتر است پس از مرحله تصفیه اولیه و قبل از تصفیه ثانویه (بیولوژیکی) باشد.
• یکنواخت سازی می تواند به صورت کنارگذر باشدby – pass (خارج از خط اصلی)
• حجم مورد نیاز یکنواخت ساز بر اساس تغییرات دبی در طول 24 ساعت تعیین می گردد.
• برای تغییرات حجمی پیش بینی نشده بهتراست حدود 10 تا 20 درصد به حجم به دست آمده نظری افزود.

حوض ته نشینی اولیه
• ته نشینی عبارت است از جدا کردن ذرات معلق سنگین تر از آب از طریق ته نشینی ثقلی است. لجن حاصله را اصطلاحا لجن اولیه یا خام می نامند که توده زنده نمی باشد.
• ته نشینی فیزیکی پرکاربردترین عملیات واحد تصفیه فاضلاب است.
• مخازن ته نشینی اولیه به صورت مخازن ته نشینی مستطیل شکل یا بیشتر دایروی می باشند.
• 50 تا 70 درصد از مواد جامد معلق در این حوضچه ها ته نشین می شوند.
• 30 تا 40 درصد BOD5 ورودی به تصفیه خانه در حوضچه ته نشینی جدا می شود.
اهداف ساخت ته نشینی اولیه
1. حذف مواد معلق: فاضلاب خانگی دارای مواد معلق زیادی می باشد که عمدتا در این واحد از فاضلاب جدا می شوند.
2. کاهش BOD5: هر چه BOD5 در فاضلاب ورودی کاهش یابد انرژی کمتری در راکتور بیولوژیکی برای حذف BOD5 باقی مانده لازم است. به همین دلیل واحد ته نشینی اولیه واحد مهمی در کاهش انرژی مورد نیاز برای تصفیه فاضلاب است.
نکات طراحی حوض ته نشینی اولیه
* شیب ابتدا به انتهای مخازن ته نشینی مستطیل شکل حدود 1 به 2از ابتدا به انتها می باشد.
• قیف جمع کننده لجن در ابتدای حوض مستطیل شکل قرار دارد.
• در حوض های دایروی شکل فاضلاب از وسط به درون آن تخلیه می گردد
• شیب این حوض حدود 8 درصد به طرف مرکز مخزن می باشد
• لجن روب مکانیکی که روی یک محور حرکت می کند لجن های ته نشین شده را جمع و به درون چاله ای در وسط حوض هدایت می کند.
مزایای حوض های ته نشینی با مقطع دایروی
– اکثر تجهیزات مکانیکی آن در ایران ساخته می شود.
– قسمت های عمده ادوات مکانیکی لجن روب در بیرون از آب قرار دارد و در نتیجه فرسایش حاصل از خوردگی دیرتر اتفاق میافتد.
مزایای حوض های ته نشینی مستطیل شکل
– امکان وجود جریان میانبر به دلیل فاصله نسبتا زیاد بین ورودی و خروجی بسیار کم است.
– در صورت نیاز به افزایش واحدهای جدید یک دیواره مشترک میان دو حوض مجاورهم وجود دارد.
– در صورت بروز مشکل بو پوشاندن سطح حوض ته نشینی با مقطع مستطیلی ساده تر است
* سیستم لجن روب حوض ته نشینی مستطیلی به صورت زنجیری (رفت و برگشتی) می باشد که تکنولوژی آن در کشور ما پیشرفت چندانی نداشته است.
* سیستم لجن روب حوض دایروی به صورت پل گردان می باشد که بهره برداری از آن ساده است به همین دلیل در ایران بیشتر از حوض دایروی استفاده می شود.
* سطح حوض های دایروی بیشتر از حوض های مستطیل شکل است در نتیجه به زمین کمتری نیاز دارند.
* حوض های دایروی نسبت به شوک های هیدرولیکی حساس تر هستند.
* فضای مرده در حوض های مستطیل شکل بیشتر از حوض های دایروی می باشد.
* لجن روب سیستم مستطیلی زودتر از دایروی است زیرا در آب قرار دارد.
* استفاده از سیستم دایروی بسیار بیشتر از مستطیل شکل است.
* لجن حاصله از ته نشینی اولیه همراه با سایر لجن ها از جمله لجن ثانویه می باشد.
* زمان ماند حوض ته نشینی از 20 دقیقه تا 2 ساعت می باشد.
* سرعت جریان حدود 0.5 تا 1.5 سانتیمتر بر ثانیه متغیر می باشد.
* بار سطحی در حوض ته نشینی اولیه برای جریان متوسط روزانه نباید از m3/m2.day 40 کمتر و از 60 بیشتر باشد.

انواع تهنشینی در تصفیه فاضلاب
نوع تهنشینی
شرح
کاربرد/ وقوع
ذرات مجزا (نوع اول)
تهنشینی در سوسپانسیون با غلظت کم مواد جامد میباشد. ذرات به صورت منفرد تهنشین میشوند و هیچ اثر متقابلی بین ذرات مجاور وجود ندارد.
جداسازی ذرات دانهای و ماسه از فاضلاب در حوضچه دانهگیر
ذرات لخته شونده (نوع دوم)

تهنشینی در سوسپانسیون نسبتا رقیق ذرات میباشد. ذرات در حین عمل تهنشینی بهم چسبیده و یا لخته میشوند. با به هم چسبیدن، جرم ذرات افزایش مییابد و سریعتر تهنشین میشوند.
حذف بخشی از جامدات معلق فاضلاب خام در حوضچه تهنشینی اولیه و در قسمتهای بالایی حوضچه تهنشینی ثانویه و نیز جداسازی لختههای شیمیایی در مخازن تهنشینی.
ناحیهای (نوع سوم)
تهنشینی در سوسپانسیون با غلظت متوسط میباشد که در آن نیروهای بین ذرات از تهنشینی ذرات مجاور ممانعت مینماید. ذرات تمایل دارند که در موقعیت ثابتی نسبت به یکدیگر باقی بمانند و لذا بطور یکپارچه تهنشین میشوند و یک لایه حدفاصل بین مایع نسبتا زلال رویی و جامدات تهنشین شده در کف ایجاد میشود.
در حوضچه تهنشینی ثانویه
تراکمی (نوع چهارم)
نوعی تهنشینی است که در آن ذرات چنان غلظتی دارند که یک مجموعه ساختاری را تشکیل میدهند و تهنشینی بیشتر تنها با تراکم ساختار امکان پذیر است. تراکم در اثر وزن ذرات روی میدهد که به طور پیوسته با تهنشینی ذرات از مایع فوقانی رو به افزایش است.
در لایههای تحتانی یک توده عمیق لجن، مانند کف حوضچه تهنشینی ثانویه عمیق و تانک تغلیظ لجن.

تصفیه زیستی یا تصفیه بیولوژیکی
در یک تصفیه خانه فاضلاب هرگاه تصفیه مکانیکی برای کاهش آلودگی فاضلاب کافی نباشد از کار موجودات زنده ای به نام باکتریهای هوازی و یا بی هوازی برای ادامه ی تصفیه فاضلاب یاری می گیرند: کار یگانهای تصفیه زیستی در تصفیه خانه همانا تشدید عملی است که به طور خودبخودی در طبیعت رخ می دهد یعنی یا ایجاد محیطی مناسب برای رشد و افزایش تعداد باکتریهای نامبرده مدت زمان تصفیه طبیعی را که ممکن است به چندین روز برسد به چند ساعت کاهش می دهند.
• دو گروه باکتریهای هوازی و بی هوازی جزو گروه باکتریهای ساپروفیت هستند که مواد غذایی خود را برخلاف باکتری های انگلی از اجساد پسمانده ی موجودات زنده تامین می کنند و بهمین دلیل این دسته از باکتری ها کارگردان تصفیه خانه ی فاضلاب نامیده می شوند.
• سلول باکتری های مورد گفتگو به بزرگی حدود یک تا پنج میکرون بوده از یک هسته و پلاسما که بوسیله سلولزی احاطه شده تشکیل می شود روی پوسته نامبرده را پوسته ای لزج می پوشاند. حدود 8/0 بدن باکتری از آب و بقیه آن از مواد آلی و معدنی تشکیل شده است.
• درجه گرما و درجه اسیدی pH فاضلاب و نیز مقدار اکسیژنی که به صورت مولکولی و محلول و یا به صورت اتمی در ترکیبات گوناگون موجود در فاضلاب یافت می شوند. در مرگ و زندگی و شدت فعالیت این باکتریها نقش اساسی را ایفا می کنند. با افزایش درجه گرما، فعالیت باکتریها فزونی یافته و به ازای هر ده درجه ی سانتیگراد این فعالیت تقریباً دو برابر می گردد.
• باکتریها محیط اسیدی پایین تر از PH=4 و محیط قلیایی بالاتر از PH=9/5 را نمی توانند تحمل کنند. مناسبترین درجه اسیدی برای زندگی و رشد باکتریها بین 5/6 تا 5/7 درجه است. در هر صورت تغییر ناگهانی درجه اسیدی فاضلاب در کاهش فعالیت و حتی مردن باکتریها اثری چشم گیر دارد.
• اساس کار این روش تصفیه رسانیدن اکسیژن به فاضلاب است. با اکسیژن محلول در فاضلاب تکثیر مثل باکتریهای هوازی شدت یافته و این باکتریها بر اطراف ذرات و قطعات کوچک تشکیل شده از مواد الی موجود در فاضلاب نشسته و تولید لخته هائی را می نمایند. این لخته ها که هزاران باکتری هوازی را با خود حمل می کند در روشهای گوناگون تصفیه زیستی مهمی را ایفا می کنند. لخته های نامبرده یا به صورت معلق و شناور در فاضلاب می مانند یا بر بستر سنگی یا پلاستیکی می نشینند.
مواد غذایی مورد نیاز باکتریها:
• باکتریها هوازی برای بدست آوردن انرژی لازم جهت ادامه زندگی خود علاوه بر اکسیژن و مواد الی کربن دار که با BOD مشخص می شوند نیاز به مواد الی ازت دار و فسفر دار نیز دارند. مقدار ازت و فسفر مورد نیاز باکتریها به ترتیب حدود 5 و 6/1 درصد مقدار BOD می باشد.
• نیاز باکتریها به مواد دیگری مانند سدیم، کلسیم، پتاسیم و منیزیم (trace elements)کمتر بوده و مقدار آنها به ترتیب 4/0، 4/0، 3/0، 3/0 ،درصد مقدار BOD می باشد. در فاضلابهای شهری مقدار مواد الی کربن دار از نسبتهای نامبرده بیشتر ولی غالباً در فاضلاب کارخانه ها برعکس مقدار ترکیبات ازت دار و فسفر دار از نسبتهای نامبرده کمتر می باشند.
• لذا برای بالا بردن بازده یگانهای تصفیه زیستی فاضلاب کارخانه ها، افزودن مواد ازت دار و فسفر دار و حتی گاهی مخلوط نمودن آنها با فاضلاب خانگی بسیار با فایده می باشد.
تصفیه بیولوژیکی معمولا به دو روش انجام می شود:
• هوازی: توسط باکتری های هوازیی انجام می شود.
• بیهوازی: توسط باکتری های بیهوازی صورت می گیرد.
عوامل اصلی تصفیه موجودات زنده میکروسکوپی هستند که در شرایط مناسب با وجود اکسیژن رشد و نمو داشته و موجب انجام فعل و انفعالاتی در فاضلاب می شوند که در طی آن مواد آلی تجزیه پذیر فاضلاب تبدیل به مواد پایدار قابل ته نشینی به صورت لجن می شود.
تصفیه فاضلاب به روش بیولوژیک بی هوازی
میکروارگانیسم های بی هوازی، ریز موجوداتی هستند که برای رشد نیاز به اکسیژن ندارند. همچنین رشد و بقای آن ها در حضور اکسیژن به شدت تحت تاثیر قرارگرفته و موجب مرگ ومیر آن ها می شود. این میکروارگانیسم ها به ۳ دسته بی هوازی اجباری (حضور اکسیژن باعث مرگ ومیر آن ها می شود.) بی هوازی مقاوم به حضور اکسیژن که نمی تواند از اکسیژن برای رشد استفاده کند ولی می تواند در حضور آن رشد کند و زنده بماند و دسته سوم بی هوازی اختیاری که در غیاب اکسیژن می تواند رشد کند ولی از اکسیژن نیز می توانند برای رشد و زنده ماند نیز استفاده کنند.
تصفیه بیولوژیک فاضلاب به روش بی هوازی فرایندی است که طی آن باکتری های بی هوازی در محیطی عاری از اکسیژن به تجزیه مواد آلی می پردازد. لاگون ها و سیستم های بی هوازی بافل دار با جریان رو به بالا ( Up-flow Anaerobic Baffled Reactor یا UABR ) ازجمله مهم ترین این فرایندها هستند، که قادر به تحمل میزان جریان و بار آلی بالایی می باشند. همچنین تغییرات این پارامترها تاثیر چندانی بر کارایی حذف این سیستم ها ندارند.
سیستم تصفیه بیولوژیک فاضلاب به روش بی هوازی تخریب مواد آلی را در ۴ مرحله صورت می دهد که عبارت اند از:
* هیدرولیز پلیمرهای محلول
* تخمیر محصولات حاصل شده به اسیدهای آلی فرار
* استات زائی
* ایجاد متان و گازهای دیگر از مواد حاصل از تخمیر
عوامل مختلفی بر عملکرد سیستم های بی هوازی موثر است، که می بایست در حین فرایند مورداندازه گیری و کنترل قرار بگیرد. که از آن جمله می توان به pH، دما، حضور اکسیژن و سایر مواد همچون گوگرد و آمونیاک اشاره کرد.
لازم به ذکر است که این سیستم دارای یک محصول باارزش است که دارای ارزش حرارتی جهت سوزاندن می باشد، این محصول گاز متان می باشد. گاز خروجی از سیستم حاوی ۶۰ الی ۶۵ درصد متان است. مقدار لجن تولیدشده در این سیستم کمتر بوده و خاصیت آبگیری و ته نشینی بالایی دارد و تقریباً تثبیت شده است. یعنی با ماندن لجن در فضای باز به مدت زیاد لجن متعفن نشده و باعث آلودگی محیط نخواهد شد.
تصفیه فاضلاب به روش بیولوژیک هوازی
همان گونه که از نام این سیستم تصفیه بیولوژیک فاضلاب پیداست عنصر اصلی در این سیستم باکتری های هوازی هستند. این باکتری ها با استفاده از اکسیژن محلول در فاضلاب به تجزیه مواد آلی موجود در می پردازند. مهم ترین مسئله در اینجا میزان اکسیژن موجود در فاضلاب صنعتی یا بهداشتی می باشد که برای تامین این نیاز می توان از دمیدن هوا به داخل سیستم استفاده کرد، بنابراین می توان گفت قسمت اعظم هزینه این سیستم مربوط به انرژی الکتریکی موردنیاز جهت هوادهی می باشد. به گونه ای که جهت حذف یک کیلوگرمBOD در حدود ۴ الی ۱۰ کیلووات انرژی لازم است. همچنین زمان راه اندازی این سیستم ها از سیستم های تصفیه بیولوژیک بی هوازی کمتر است، که از محاسن این روش تصفیه فاضلاب صنعتی و بهداشتی محسوب می شود. ولی توده میکروبی تولیدشده در این سیستم بیشتر از سیستم بی هوازی است.
پساب خروجی از این سیستم دارای کیفیت بسیار بالایی می باشد، که پس از مرحله بی هوازی می تواند فاضلاب را به کیفیت مطلوبی برساند.
تصفیه بیولوژیک فاضلاب به روش بیولوژیک انوکسیک
در سیستم هوازی میکروارگانیسم ها از اکسیژن به عنوان الکترون گیرنده استفاده می کنند، ولی در سیستم های انوکسیک اکسیژن موجود در ترکیباتی همچون نیترات (NO3-) به عنوان الکترون گیرنده محسوب می شود. پس در نتیجه این مرحله از تصفیه بیولوژیک در حذف آلاینده هایی همچون نیترات طی فرایند دی نیتریفیکاسیون بسیار کاربرد دارد. حضور نیترات در آب می تواند مشکلات جبران ناپذیری بر سلامت انسان ها به خصوص کودکان به وجود آورد، و طبق استانداردهای محیط زیست مقدار نیترات در آب می بایست کمتر از mg/lit 10 باشد.

کاربردهای تصفیه بیولوژیک فاضلاب

حذف نیتروژن:
حذف نیتروژن طی ۲ مرحله، نیتریفیکاسیون (در سیستم هوازی) و دی نیتریفیکاسیون (در سیستم انوکسیک) صورت می گیرد. طی فرایند نیتریفیکاسیون، از طریق باکتری های نیتروزوموناز آمونیاک به نیتریت و به وسیله باکتری های نیتروباکتر نیتریت به نیترات تبدیل می شود سپس در فرایند دی نیتریفیکاسیون در راکتور انوکسیک نیترات تولیدشده به گاز نیتروژن تبدیل می شود و از آب خارج می شود.

حذف فسفر:
حذف فسفر شامل دو مرحله بی هوازی و هوازی بوده، که در مرحله بی هوازی پلی فسفات ها شکسته شده و فسفر آزاد می شود. در مرحله هوازی فسفر آزادشده حذف می شود.

حذف همزمان نیتروژن و فسفر:
برای حذف همزمان نیتروژن و فسفر سیستم می بایست حاوی هر ۳ مرحله بی هوازی، انوکسیک و هوازی باشد.
علاوه بر کاربردهای سیستم های تصفیه بیولوژیک فاضلاب در حذف نیتروژن و فسفر، این سیستم ها قادر به حذف سولفات موجود در آب، کاهش چشمگیر مواد آلی موجود در آب که موجب کاهش COD و BOD خواهند شد.

حذف فلزات سنگین:
حذف فلزات سنگین از طریق روش های بیولوژیکی به طور عمده با جذب و تشکیل ترکیب های پیچیده با میکروارگانیسم ها صورت می گیرد. این فرایند به این صورت است که، یون مثبت فلزات سنگین و سطح باردار با بار منفی میکروارگانیسم ها به یکدیگر چسبیده و درنتیجه ته نشینی رخ می دهد. فلزات سنگین می توانند جذب گروه های کربوکسیل یا سایر پلیمرهای موجود در سلول های بیولوژیکی همچون پروتئین ها شوند، و ته نشین شوند. راندمان حذف فلزات سنگین در فرایندهای بیولوژیکی وابسته به غلظت اولیه این فلزات و غلظت میکروارگانیسم های موجود در سیستم بین ۵۰ تا ۹۸ درصد متغیر می باشد.

حذف رنگ از پساب نساجی ها:
به طور کلی، رنگ ماده ای سمی برای محیط زیست نمی باشد. ولی حضور مواد رنگی تیره موجب جلوگیری از نفوذ نور خورشید و در نتیجه رشد گیاهان و کاهش اکسیژن موجود در آب می شود. همچنین وجود مقادیر بسیار ناچیزی از رنگ هم موجب تاثیرات ناخوشایندی بر زیبایی آب می شود. روش های مختلفی برای حذف رنگ از پساب کارخانجات به خصوص صنعت نساجی مورد آزمایش قرار گرفته اند، که هرکدام با محدودیت های خاص خود مواجه بوده اند. ولی با استفاده از میکروارگانیسم های موجود در فرایندهای بی هوازی و عملیات جذب مواد رنگی به این توده های سلولی می توان به راحتی مواد رنگی بخصوص رنگ های راکتیو (Reactive Dyes) را حذف نمود. همچنین رنگ های آزو (Azo Dyes) در برابر فرایندهای هوازی مقاوم اند، ولی به راحتی در شرایط بی هوازی تجزیه می شوند. طبق پژوهشی براون (Brown) و لابورر (Laboureur) زیست تخریب پذیری ۲۲ رنگ محلول در آب را بررسی کردند، و به این نتیجه رسیدند که بخش اعظمی از آن ها را می توان با استفاده از فرایندهای تصفیه بیولوژیک فاضلاب حذف کرد.
انواع رشد میکروارگانیسم ها
سیستم های بیولوژیکی بسته به وجود یا عدم وجود بستری برای رشد میکروارگانیسم ها به ۳ دسته کلی سیستم های رشد معلق، سیستم های رشد چسبیده و سیستم های تلفیقی (معلق و چسبیده) تقسیم بندی می شوند.
رشد معلق
در سیستم های رشد معلق، مانند سیستم های لجن فعال (Activated Sludge Processes)، لاگون های هوادهی (Aerated Lagoons) و هاضم های هوازی، (Aerobic Digestion) . جریان فاضلاب وارد مخازن حاوی میکروارگانیسم های شناور آزاد می شود. میکروارگانیسم ها مواد آلی و آلاینده های موجود در فاضلاب را به عنوان مواد مغذی برای رشدشان به مصرف می رسانند و آلاینده ها و ناخالصی ها را از فاضلاب می گیرند و درنتیجه مشخصات فاضلاب را به مقادیر مطلوب و استاندارد محیط زیست می رسانند. در تمامی این سیستم ها پس از تصفیه بیولوژیک، بخشی برای ته نشینی در نظر گرفته شده است، که طی آن فاضلاب و ترکیبی از میکروارگانیسم ها وارد یک واحد ته نشینی شده و در آن توده میکروارگانیسم ها ته نشین و جدا می شود و بخشی از آن به بخش تصفیه بیولوژیک بازگردانده می شوند تا غلظت میکروارگانیسم ها افزایش یابد. بخشی از لجن ته نشین شده نیز از سیستم خارج و وارد واحد فیلتر پرس لجن برای آبگیری و دفع می شود. متداولترین فرایند رشد معلق که در تصفیه فاضلاب مورد استفاده قرار میگیرد، فرایند لجن فعال است. علت نامگذاری این فرایند به نام لجن فعال این است که در این فرایند از یک جرم میکروبی فعال در شرایط هوازی برای تصفیه فاضلاب استفاده میشود. بدین ترتیب لجن فعال به توده میکروبی فعالی گفته میشود که آماده تصفیه فاضلاب است. این توده میکروبی در اثر هوادهی فاضلاب و مصرف مواد آلی بوسیله میکروارگانیسمها و تولیدمثل آنها به وجود میآید. در سیستم لجن فعال با استفاده از لخته های میکروبی معلق با سایز ۱/۰ الی ۱ میلی متر به اکسایش مواد آلی می پردازند. سپس مخلوطی از فاضلاب و توده های میکروبی وارد بخش ته نشینی می شوند. پساب حاصل از ته نشینی به واحدهای بعدی فرستاده می شود و لجن ته نشین شده دوباره به حوض هوادهی لجن فعال برگشت داده می شود.
رشد چسبیده
در سیستم های رشد چسبیده، همچون سیستم تماس دهنده های بیولوژیکی چرخان (Rotating Biological Contactor)، صافی های چکنده (Trickling Filters) و بیوراکتور با بستر متحرک (Moving Bed Bioreactor) میکروارگانیسم ها بر بستری از مواد مختلف (Media) به صورت متصل رشد می کنند و با عبور جریان فاضلاب، آلاینده ها همچون مواد آلی جذب و تجزیه می شوند. مواد نگهدارنده میکروارگانیسم ها می توانند شامل شن، سنگ، پلاستیک، ماسه و یا ذرات کربن فعال باشند. بسترهای سنگی دارای این مزایا نسبت به بسترهای پلاستیکی هستند: طول عمر بالا – غیرقابل حل – به صورت محلی در دسترس هستند. از معایب آن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد: کاهش فضاهای خالی برای عبور هوا – نسبت سطح به حجم کمتر.
میکروارگانیسم ها بر روی این بسترهای جامد چسبیده و با عبور فاضلاب حاوی غلظت بالائی از مواد آلی تشکیل یک لایه زیستی به نام بیوفیلم (Biofilm) می دهند. ضخامت این لایه میکروبی بین ۱۰۰ میکرومتر تا ۱۰ میلی متر می تواند باشد. ازجمله مزایای سیستم رشد چسبیده نسبت به رشد معلق، افزایش راندمان انرژی موردنیاز برای فرایند (حدود ۳۰ درصد در انرژی مصرفی کاهش می دهد.)، کاهش نیروی کار موردنیاز نسبت به رشد معلق اشاره کرد. همچنین به علت رشد و اتصال میکروارگانیسم ها بر بستری از مواد جامد نیازی به واحد ته نشینی پس از سیستم تصفیه بیولوژیک فاضلاب نمی باشد.
فرایندهای تصفیه بیولوژیک فاضلاب با رشد چسبیده بسته به نوع جریان و نحوه قرارگیری بستر به انواع مختلفی تقسیم می شوند. جریان ورودی به سیستم بیولوژیکی می تواند رو به بالا، پائین و یا به صورت افقی باشد. همچنین بستر رشد میکروارگانیسم ها می تواند به صورت ثابت یا متحرک (شناور) باشد.

رشد چسبیده با بستر ثابت
سیستم های بیولوژیکی با بستر ثابت برای رشد میکروارگانیسم ها شامل سیستم هایی است که در آن ها میکروارگانیسم ها بر سطح بسترهایی ثابت رشد می کنند. ازجمله این سیستم ها می توان به صافی های چکنده (TF) و تماس دهنده های بیولوژیکی چرخان (RBC) اشاره کرد.

صافی های چکنده (Trickling Filter)
صافی های چکنده معمولاً سیستم های استوانه ای شکل با عمق ۱ الی ۳ متر می باشند. داخل این سیستم ها از بسترهایی ثابت با جنس های مختلف شامل بسترهای پلاستیکی از پیش ساخته شده یا سنگ پر شده است. جریان فاضلاب از بالا به سمت پائین خواهد بود که توسط توزیع کننده هایی بر روی آن ها پخش می گردد. راندمان حذفBOD در این سیستم ها در صافی های با بار کم در حدود ۸۰ الی ۹۰ درصد و در سیستم های با بار زیاد در حدود ۴۰ الی ۶۵ درصد می باشد.

تماس دهنده های بیولوژیکی چرخان (Rotating Biological Contactor)
این سیستم ها شامل ردیف هایی از صفحات پلاستیکی دوار هستند که در هر ردیف به یک شفت متصل هستند که به آرامی حرکت می کنند. دیسک های دوار بستری برای رشد میکروارگانیسم ها هستند و برروی آن ها لایه ای از میکروارگانیسم ها تحت عنوان بیوفیلم تشکیل می شود. با چرخش این دیسک های دوار تمامی نقاط بیوفیلم در تماس با فاضلاب و هوا خواهند بود. همواره در حدود ۴۰ درصد از قطر این دیسک ها در فاضلاب غوطه ور است.

رشد چسبیده با بستر متحرک
سیستم های تصفیه بیولوژیک فاضلاب با بستر متحرک برای رشد میکروارگانیسم ها شامل سیستم هایی است که در آن ها بستر به صورت دائم در حال حرکت است. این حرکت بسترها به واسطه سرعت بالای جریان آب، جریان هوا (در سیستم های هوازی) و یا تکان دهنده های مکانیکی (در سیستم های انوکسیک و بی هوازی) خواهد بود. ازجمله مزیت های این روش می توان به تسریع در واکنش های بیولوژیکی، افزایش انتقال جرم و کاهش محدودیت نفوذ در بیوفیلم اشاره کرد. این سیستم ها در مقایسه با سیستم های با بستر ثابت برای حذف نیتروژن و کربن از سرعت بالاتر و زمان ماند موردنیاز کمتری برخوردار هستند، که می توانند موجب صرفه جوئی در هزینه های تصفیه خانه شوند. ازجمله این سیستم ها می توان به بیوراکتورهای با بستر متحرک (Moving Bed Bioreactor یا (MBBR اشاره کرد.

بیوراکتورهای با بستر متحرک (Moving Bed Bioreactor)
در سال ۱۹۹۰، شرکت کالدنس (Kaldnes) نمونه ای از راکتورهای با بستر متحرک بیولوژیکی را با نام بیوراکتورهای با بستر متحرک (MBBR) ابداع کرد. حجم راکتور با آکنه های کوچک از جنس پلی اتیلن با قطر ۱۰ میلی متر و دانسیته gr/cm3 96/0 -92/0 و حداکثر پرشوندگی ۷۰ درصد پر می شود. سطح ویژه آکنه برای رشد میکروبی m2/m3 350 می باشد.
رشد تلفیقی (معلق و چسبیده)
در برخی سیستم های تصفیه فاضلاب صنعتی با بهداشتی به روش بیولوژیک نیز از ترکیب هر دو نوع بستر معلق و چسبیده برای حذف مواد آلی و سایر آلاینده ها از فاضلاب استفاده می شود. ازجمله این سیستم ها می توان به سیستم تلفیقی لجن فعال با رشد چسبیده Integrated Fixed Activated Sludge) یا (IFAS اشاره کرد، که طی آن با استفاده از مدیاهایی برای رشد چسبیده میکروارگانیسم ها در حوض هوادهی لجن فعال می توان از مزایای هر دو نوع سیستم معلق و چسبیده استفاده نمائیم.
سیستم تلفیقی لجن فعال با رشد چسبیده (Integrated Fixed Activated Sludge)
امروزه با توجه به مزیت های فرایند IFAS و همچنین توجه روزافزون به بهینه سازی سیستم های تصفیه خانه فاضلاب از سیستم تلفیقی لجن فعال با رشد پیوسته به منظور افزایش ظرفیت و کارایی تصفیه خانه های قدیمی و همچنین کاهش حجم مخازن تصفیه فاضلاب جدید استفاده می شود. ازجمله مزایای این سیستم می توان به افزایش مقاومت در برابر شوک های آلی و هیدرولیکی و افزایش غلظت لجن حوض هوادهی و افزایش پایداری فرایند تصفیه اشاره کرد.

روشهای تصفیه زیستی با کمک باکتریها هوازی را می توان به سه گروه تقسیم نمود:
الف) روشهای طبیعی زیستی – این روشها بر اساس استفاده از قدرت تصفیه خود به خودی منابع طبیعی آب پایه گذاری شده و مهمترین آنها عبارتند از وارد نمودن فاضلاب تصفیه نشده به دریا ما دریاچه ها و رودخانه ها و سرانجام منابع آب زیرزمینی و این روش استفاده همزمان از تصفیه های فیزیکی و زیستی می باشد.
ب) روشهای نیمه مصنوعی تصفیه زیستی- این روشها که معمولاً جاگیری زیاد و مساحت بزرگی از زمین را جهت تصفیه زیستی لازم دارند، گسترش همان تصفیه طبیعی هستند. روشهای را که می توان جزوو این گروه دانست عبارتند از: پخش فاضلاب در زمینهای کشاورزی، پخش فاضلابدر زمینهای نفوذپذیر و ایجاد دریاچه های مصنوعی کم عمق که فاضلاب در اثر توقف در آنها ودر مجاورت هوا کم کم مورد تصفیه طبیعی قرار قرار گیرد حالت خاصی از این گونه دریاچه ها آنهائی هستند که برای ترتیب و تولید ماهی بکار می روند.
ج)روشهای مصنوعی تصفیه زیستی – در این روشها با کمک وسایل مکانیکی و ایجاد ساختمانهای ویژه ای مقدار کافی هوا و اکسیژن در فاضلاب وارد می سازند.

ترکیب مواد موجود در فاضلاب

کاربرد
* حذف BOD / COD و مواد معلق
* حذف مواد مغذی (نیتروژن و فسفر)
* نیتریفیکاسیون (NH4-N)
* دی نیتریفیکاسیون (NO2 and NO3-N)
* باکتری و ویروس (پارامترهای بهداشتی)
* حذف آلاینده های کمیاب نظیر فلزات سنگین، هورمون ها، مواد آلی تجزیه ناپذیر (سمیّت پساب خروجی)
* استانداردهای پساب خروجی
تهنشینی ثانویه
حوضچه تهنشینی ثانویه بعد از واحدهای تصفیه بیولوژیکی قرار گرفته و لختههای بیولوژیکی و شیمیایی تولید شده را از جریان پساب حذف میکند. در بسیاری از تصفیهخانههای فاضلاب حوضچه تهنشینی ثانویه گام آخر تصفیه بوده و عملکرد مناسب آن اهمیت بسزایی دارد.

گندزدایی
گندزدایی از بین بردن میکروارگانیسمهای بیماریزای موجود در پساب است. در حال حاضر متداولترین عوامل گندزدایی که در تصفیه فاضلاب به کار میروند، عبارتند از کلر، ازن، دیاکسید کلر و تابش فرابنفش.
گندزدایی به روش کلر کلر زنی
اگر چه بسیار رایج است اما نیاز به تجهیزات متعدد و جاگیر و از همه مهمتر نقل و انتقال و کاربرد گاز خطرناک کلر دارد ایمنی کامل در طراحی سیستمهای ذخیره و نگهداری کلر بایستی رعایت گردد بدلیل آنکه گاز کلر بسیار سمی و خورنده است . در کاربرد کلر به عنوان ضد عفونی کننده رعایت موارد زیر الزامی است:
– کلریناسیون روزمره بایستی نزدیک نقطه کاربرد صورت گیرد.
– ذخیره کلر و تجهیزات کلریناتور بایستی در اتاقهای جداگانه صورت گیرد
– تهویه بایستی کف اتاق تعبیه گردد بدلیل اینکه گاز کلر سنگینتر از هوا می باشد
– ذخیره کلر باید جدا از تغذیه کننده های کلر صورت گیرد
– اتاق کلر یناتور باید از نظر حرارت کنترل گردد. حداقل دمای ٢١ درجه سانتی گراد پیشنهاد می شود
– از تابش خورشید بطور مستقیم روی سیلندرهای گاز کلر جلوگیری به عمل آید . وهرگز حرارت به طور مستقیم در تماس با سیلندرها نباشد.
کلر گازی است سمی و چنانچه در کاربرد آن رعایت نکات ایمنی نشود ممکن است باعث انفجار و مسمومیت گردد . به علاوه مانند تمام روشهای شیمیایی ماده ای به آب افزوده شده و طعم آن را تغییر می دهد و هزاران ترکیب خطرناک و بعضا سرطان زا پدید می آورد . امروزه مشخص شده که کلر با مواد آلی درون آب ترکیب و واکنش نشان داده و با تشکیل تری هالومتانهای گوناگون چیزی حدود ٨٥٠ ترکیب کارسینوژن ( سرطان زا ) پدید می آورد . اثرات زیست محیطی ناشی از گاز کلر در منابع آبی بدین صورت است که مقدار بیشتر از ٥/١ میلی گرم در لیتر باعث مرگ و میر آبزیان مخصوصا ماهی می گردد . بنابراین استفاده از پرتودهی فرابنفش و گاز ازون بطور روز افزون مورد توجه قرار گرفته وجایگزین کلر می شوند .
گندزدایی به روش ازون
ازون چیست ؟ ازون گازی است تقریبا بی رنگ با بوی ترش با قدرت اکسیداسیون بالا. مولکول ازون پایدار نبوده و در نتیجه نمی توان آن را انبار یا حمل نمود . این امر باعث می گردد که تولید ازون همواره در محل انجام گیرد . لذا مرحله حمل و انبار مواد شیمیایی در این روش حذف می شود . بطور کلی دلایل استفاده از گاز ازون به شرح زیر است:
– اکسیداسیون جزیی یا کلی مواد محلول در آب
– ته نشینی مواد محلول
– لخته سازی مواد آلی
– ناپایدار ساختن اجسام کلوئیدی
– ضد عفونی و از بین بردن باکتریها، انگلها و قارچها و… بر خلاف کلر و مواد شیمیایی دیگر، اکسیداسیون بوسیله ازون، هیچگونه مواد سمی یا مضر در آب بجای نمیگذارد و نیاز به پالایش مجدد آب ندارد . تجربه نشان داده است که ازون سریعا اجزای محلول در محیط را اکسید می نماید و حاصل این اکسیداسیون تنها اکسید اجزا و اکسیژن می باشد لذا برای استفاده در مواردی که عناصر باقی مانده دیگر ممکن است مشکلات جنبی دیگر بوجود آورند مناسب می باشد . مولکول ازون پایدار نیست و پس از مدت کوتاهی شکسته می شود و تبدیل به مولکول پایدار اکسیژن می گردد
– منابع تولید ازون گاز ازون بطور طبیعی در زمان رعد و برق یا بوسیله اشعه Vacuum. V.U موجود در نور خورشید بوجود می آید . اما بطور مصنوعی تولید ازون به دو طریق لامپهای V.U ویا تخلیه الکتریکی صورت می گیرد. تولید ازون در حجم بالا عموما با تخلیه الکتریکی برروی دو قطب انجام می پذیرد که بنام Discharge Electrical Silent
شناخته شده است . تولید کننده های ازون با استفاده از این روش با بهره برداری از الکترودهایی با ولتاژ بالا که به فاصله معین از هم قرار گرفته اند کار می کنند. در دستگاههای جدید تولید ازون، اکسیژن در بین این فاصله جریان می یابد و با استفاده از تخلیه الکتریکی ازون تولید می شود

ساز و کار اثر پرتو فرابنفش: پرتو فرابنفش با اثر بر روی رشته وراثتی (DNA) یا (RNA )میکروارگانیسم ها سبب غیرفعال شدن میکروارگانیسم ها می شود. رشته های وراثتی در تمام موجودات اعم از تک سلولی و پرسلولی از واحدهایی به نام نوکلئوتید شامل یک باز آلی، یک ملکول قند ٥ کربنی و یک دنباله فسفریل تشکیل شده اند. قندها و دنباله فسفریله آنها وظیفه پیوند دادن واحدهای نوکلئوئید را به عهده دارند و بازهای آلی در نگهداری دو رشته وراثتی در کنار یکدیگر با استفاده از پیوندهای هیدروژنی نقش دارند. آلی به کار رفته در نوکلوئیدها در دو دسته بازهای پورین شامل آدنین و گوانین و بازهای پیریمیدین شامل سیتوزین، تیمین، و اوراسیل قرار می گیرند. تمامی این بازها پرتو فرابنفش را در ناحیه ٢٦٠ نانومتر جذب می کنند که بسیار نزدیک به پرتو خارج شده از لامپهای مولد این پرتو میباشد. جذب پرتو فرابنفش توسط بازهای پیریمیدین بیش از بازهای پورین است. در نتیجه جذب انرژی پرتو فرابنفش هرجا که در طول رشته وراثتی بازهای پیریمیدین در مجاورت هم باشند به یکدیگر جوش می خورند. بنابراین دو رشته وراثتی در این مکان ها به هم متصل شده و جدا نمی شوند و به این ترتیب میکروارگانیسم مربوطه قادر به تکثیر نخواهد بود.
عوامل موءثر بر کار آیی پرتو فرابنفش: آنچه در مورد کاربرد این پرتو مهم است فاکتورهایی است که می توانند عبور این پرتو را از محیط آبی تحت تاثیر قرار دهند. ٤ فاکتور عمده عبارتند از: ١ . کدورت آب . ٢ . غلظت ترکیبات آلی موجود در آب . ٣ . میزان آهن موجود در آب . ٤ . غلظت یونهای نیترات و نیتریت . هریک از این فاکتورها به شدت از میزان عبور این پرتو می کاهند. از طرفی تمیز بودن لامپهای مولد پرتو نیز مهم می باشد. امروزه با نصب بازوهای متحرک روی دستگاه ضدعفونی با پرتو فرابنفش به خوبی با این مشکل مقابله می شود و لامپها یا پوشش کوارتز آنها به طور خودکار یا دستی بدون نیازبه پیاده کردن دستگاه پاک می شوند. کاربرد پرتو فرابنفش جهت ضد عفونی منابع آب و فاضلاب: کاربرد پرتو فرابنفش به عنوان یک روش ضدعفونی کننده فیزیکی در تصفیه منابع آب و فاضلاب به طور مستقل و یا به عنوان مکمل سایر روشها از دیرباز مورد توجه بوده است. جدیدا به کمک این پرتو در کنار استفاده از هیدروژن پروکساید برای از بین بردن ترکیبات آلی کلردار نیز استفاده می کنند کاربرد این پرتو در زمینه های زیر می باشد:
١ . ضدعفونی آب آشامیدنی در پایان مراحل تصفیه به عنوان روش اصلی ضدعفونی و پیش از توزیع به شبکه مصرف. در این خصوص تنها دوز کمی از کلر، کلردی اکساید یا کلرامین جهت توزیع آب به شبکه مورد نیاز است. ٢ . ضدعفونی آبهای سطحی و چاه، به ویژه در مزارع و روستاها به شرطی که کدورت و غلظت ترکیبات آلی و میزان آهن و یونهای نیتریت و نیترات آن در حد استاندارد معمول باشد. ٣ . ضدعفونی آبی که در صنایع مختلف از جمله صنایع غذایی، دارویی، الکترونیک و غیره به کارمی رود. ٤ . گندزدایی پسابهای گوناگون در آخرین مرحله تصفیه فاضلاب. ٥ . ضدعفونی اولیه آب استخرهای شنا به منظور کم کردن میزان کلر به کار برده شده در حد کلر باقی مانده. فواید کاربرد پرتو فرابنفش در هر یک از موارد اشاره شده به شرح زیر می باشند:
١ . انجام موثر عمل ضدعفونی. ٢ . سرعت عمل، سرعت ضدعفونی شدن با پرتو فرابنفش از هر روش شیمیایی و فیزیکی دیگر کوتاه تر بوده و در حد ثانیه است. ٣ . اقتصادی بودن روش. ٤ . عدم کاربرد مواد شیمیایی. ٥ . امن بودن. ٦. راحتی نصب دستگاه ها نگهداری آسان و بدون نیاز به پرسنل متخصص. ٧ . اشغال فضای کم. ٨ . خودکار بودن کار دستگاه. ٩ . سازگاری با محیط زیست. مقایسه موارد فوق با روشهای دیگر به ویژه کلرزنی قابل درک است.
جدول7- خلاصه واحدهای عملیاتی و فرآیندی تصفیه فاضلاب و کاربرد آنها

آزمایشات مهم فاضلاب
کل جامدات معلق(TSS ): چون از یک فیلتر برای جداسازی TSSاز TDS استفاده میشود، آزمایش TSS تا حدودی به اندازه منافذ کاغذ صافی استفاده شده برای آزمایش، بستگی دارد. اندازه اسمی منافذ فیلترهای مورد استفاده برای امدازهگیری TSS از mμ 0.45 تا حدودmμ 2.0 متغیر میباشد. اگر فیلتر با منافذ کوچکتر استفاده شود، TSS بیشتری اندازهگیری میشود. از این رو ذکر اندازه منافذ کاغذ صافی در هنگام گزارش و مقایسه مقادیر TSS ضروری است. بطور کلی محدودیتها و معایب آزمایش TSS را میتوان به صورت زیر برشمرد:
* با تغییر نوع صافی و اندازه منافذ آن مقدار TSS تغییر میکند.
* پس از برخورد جامدات به سطح صافی، جامدات مذکور به صورت صافی عمل نموده و اندازه منافذ صافی اصلی را تغییر میدهند.
* ذرات جامد کوچک بر روی سطوح جامدات جذب شده و روی صافی جمع میشوند.
* در آزمایشTSS تعداد و توزیع اندازه ذرات مشخص نمیشود.
بنابر آنچه گفته شد اگرچه آزمایش TSS از دقت بالایی برخوردار نمیباشد، اما بطور معمول برای ارزیابی عملکرد فرایندهای تصفیه معمول و بررسی لزوم استفاده از فیلتراسیون پساب برای استفاده مجدد از آن بکار میرود. همچنین TSS به عنوان یکی از دو استاندارد جهانی پساب (به همراه BOD) است که بوسیله آنها راندمان تصفیهخانهها اندازهگیری میگردد. غلظت نمونهوار TSS در فاضلاب شهری ایران mg/L 250 است.
کل جامدات محلول (TDS): طبق تعریف جامدات موجود در مایع عبور داده شده از فیلتر با اندازه اسمی منافذmμ2.0- 0.45 به عنوان جامدات محلول طبقهبندی میشوند. فاضلاب حاوی مقادیر بالایی از مواد کلوئیدی نیز میباشد. اندازه ذرات کلوئیدی در فاضلاب در دامنهmμ 1.0-0.001 قرار دارد. تعداد ذرات کلوئیدی در فاضلاب تصفیه نشده و پس از تهنشینی اولیه در دامنه 1012-108 در هر میلیلیتر قرار دارد. در اینجا کل جامدات قابل فیلتر، محلول فرض میگردند.
جامدات فرار و ثابت: موادی که در دمایC 50±500 بسوزند به عنوان جامدات فرار طبقهبندی میشوند. جامدات فرار به عنوان موادآلی در نظر گرفته میشوند، اگرچه در دمای مذکور برخی از مواد آلی نمیسوزند و برخی از ترکیبات معدنی تخریب میگردند. بطور مثال دردمای C 350، کربنات منیزیم به اکسید منیزیم و دی اکسید کربن تجزیه میشود. جامدات ثابت شامل باقیمانده نمونه پس از سوزانیدن آن میباشد. بنابراین TS، TSS وTDS حاوی هر دو نوع جامدات فرار و جامدات ثابت میباشند. نسبت VS/FS اغلب برای تعیین میزان مواد آلی موجود در فاضلاب بکار میرود.
توزیع اندازه ذرات: بمنظور درک بیشتر درباره ذراتی که TSS فاضلاب را تشکیل میدهند، باید اندازه ذرات و توزیع اندازه ذرات را تعیین نمود. آگاهی از اندازه ذرات برای بررسی راندمان فرانیدهای تصفیه (نظیر تهنشینی ثانوی، صافسازی پساب و گندزدایی پساب) لازم است. از آنجایی که راندمان گندزدایی با کلر و اشعا ماورا بنفش به اندازه ذرات بستگی دارد، تعیین اندازه ذرات (بویژه با تقاضای بیشتر استفاده مجدد از پساب) اهمیت بیشتری یافته است.
اندازه ذرات آلی قابل تجزیه بیولوژیکی از دیدگاه تصفیه مهم است، زیرا سرعت تجزیه بیولوژیکی این مواد به انداز آنها بستگی دارد. روشهای تعیین اندازه ذرات شامل: 1) روشهای مشاهده و اندازهگیری 2) روشهای جداسازی و آنالیز. روشهای متداولتر برای مطالعه و تعیین اندازه و تعداد ذرات در فاضلاب عبارتند از: 1)فیلتراسیون متوالی 2) شمارش ذرات به صورت الکترونیکی 3)مشاهده مستقیم میکروسکوپی
فیلتراسیون متوالی: در روش فیلتراسیون متوالی نمونه فاضلاب به صورت متوالی از فیلترهای غشایی با قط منافذ مشخص (0.1 و 1و3 و5 و8 و12 میکرومتر) عبور داده میشود و سپس مقدار جامدات باقیمانده بر روی هر فیلتر اندازهگیری میگردد. این روش برای بررسی عملکرد روشهای تصفیه (مانند میکروفیلتراسیون) در حذف باقیمانده TSS استفاده میشود.
شمارش ذرات به صورت الکترونیکی: در این روش ابتدا نمونه فاضلاب رقیق شده و سپس از یک روزنه کالیبره شده و یا از میان اشعه لیزر عبور داده میشود. در هنگام عبور ذرات از روزنه رسانایی تغییر میکند. تغییر رسانایی متناسب با تعداد و اندازه قطر معادل ذرات میباشد. در روش دیگر با عبور یک ذره از اشعه لیزر، در اثر پراکنش نور شدت لیزر کاهش مییابد و میزان کاهش تعیین کننده تعداد و قطر ذرات میباشد. در این آزمایش تعداد ذرات در دستههای مختلف (2-0.5 و 5-2 و 20-5 میکرومتر) بدست میآید. سهم حجمی هر دسته از ذرات نیز محاسبه میشود. نتیجه این آزمایش برای بررسی عملکرد تانک تهنشینی ثانویه، واحد فیلتراسیون پساب و سیستم گندزدایی (کلرزنی و تابش فرابنفش) قابل کاربرد است.
مشاهده میکروسکوپی: ذرات موجود در فاضلاب را همچنین میتوان با قرار دادن نمونه فاضلاب در زیر میکروسکوپ شمارش نمود. با شمارش میکروسکوپی، تعداد ذرات در هر میلیلیتذ فاضلاب مشخص میشود. در این روش میتوان ذرات موجود در فاضلاب را از نظر کیفی نیز بررسی نمود. در این تکنیک که تصویربرداری نوری نام دارد، نمونهای از فاضلاب در زیر میکروسکوپ گذاشته میشود و تصویر ذرات موجود در فاضلاب توسط یک دوربین ویدیویی برداشته شده و برای آنالیز به کامپیوتر منتقل میگردد. آنالیزهای متداول شامل تعیین قطر متوسط، قطر حداکثر، قطر حداقل، نسبت طول به عرض، مساحت سطح و حجم میباشد. تصویربرداری از ذرات زمان لازم برای تعیین خصوصیات ذرات موجود در فاضلاب را به مقدار قابل ملاحظهای کاهش میدهد، اما قیمت بالای تجهیزات لازم و نرمافزار کامپیوتری استفاده از این روش را محدود به آزمایشگاههای بزرگ مینماید.
جدول8- تعاریف جامدات موجود در فاضلاب
آزمایش
توصیف
کل جامدات
باقیماندهای که پس از تبخیر و خشک کردن یک نمونه فاضلاب در دمای مشخص (105C -103) باشد، برجای میماند.
کل جامدات فرار
جامداتی که پس از سوزاندن TS در دمایC 50±500 فرار شده و بسوزند.
کل جامدات غیرفرار
باقیمانده که پس از سوزاندن TS برجای میماند
کل جامدات معلق
بخشی از TS که برروی فیلتر (با اندازه منافذ مشخص) باقی میماند که پس خشک کردن فیلتر در دمای مشخص( 105C) اندازهگیری میگردد. فیلتری که اغلب برای اندازهگیری TSS استفاده میگردد، فیلتر فایبرگلاس واتمن میباشدکه اندازه منافذ اسمی آن 1.58 میکرومتر است.
جامدات معلق فرار
بخشی از TSS که در دمای C 50±500 فرار شده و بسوزند.
جامدات معلق غیرفرار
باقیماندهای که پس از اینکه TSS سوزانده شد (C 50±500) برجای میماند.
کل جامدات محلول
جامداتی که از صافی عبور کرده و سپس در دمای مشخص، تبخیر و خشک شده باشند. آنچه به عنوان TDS اندازهگیری میشود، شامل جامدات کلوئیدی و محلول میباشد. محدوده اندازه کلوئیدها 1-0.001 میکرومتر میباشد.
کل جامدات محلول فرار
جامداتی که پس از سوزاندن TDS فرار شده و بسوزند. (C 50±500)
کل جامدات محلول غیرفرار
باقیماندهای که پس از سوزاندن TDS، برجای بماند. (C 50±500)
جامدات قابل تهنشینی
جامدات معلق (برحسب mL/L) در یک سوسپانسیون که در زمان مشخصی تهنشین میگردند.

اندازهگیری کل مواد آلی
روشهای مورد استفاده برای اندازهگیری مجموع مواد آلی به دو دسته تقسیم میشوند: 1) روشهای مورد استفاده برای اندازهگیری غلظت بیشتر از mg/l 1، 2) روشهای مورد استفاده برای اندازهگیری غلظت12- 10 -1. روشهای آزمایشگاهی که معمولا برای تعیین غلظتهای بالای مواد آلی (معمولا بیشتر ازmg/L 1 ) بکار میروند عبارتند از: 1) اکسیژن موردنیاز بیوشیمیایی (BOD)، 2) اکسیژن مورد نیاز شیمیایی 3) کل کربن آلی (TOC). مکمل تستهای آزمایشگاهی مذکور، پارامتر اکسیژن مورد نیاز تئوریکی (ThOD) است که بوسیله فرمول شیمیایی ماده آلی تعیین میشود. مواد آلی در محدوده12- 10 -3- 10 با استفاده از روشهای ابزاری شامل کروماتوگرافی گازی و اسپکتروسکوپی جرمی تعیین میشوند.
اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی (BOD)
متداولترین پارامتر برای تعیین غلظت مواد آلی فاضلاب و آبهای سطحی اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی پنج روزه است. BOD5 به عنوان میزان اکسیژن مصرف شده بوسیله یک جمعیت میکروبی مخلوط میکروارگانیسمها تحت شرایط هوازی برای تثبیت مواد آلی تعریف میگردد. برای تعیین BOD5 اکسیژن محلول مصرف شده توسط میکروارگانیسمها برای اکسیداسیون بیوشیمیایی مواد آلی اندازهگیری میشود.
علیرغم استاده گسترده از آزمایش BOD5، این آزمایش محدودیتهایی نیز دارد که در ادامه به آنها اشاره میشود. مهمترین کاربردهای نتایج آزمایش BOD5 شامل موارد زیر است:
1) تعیین مقدار اکسیژن مورد نیاز برای تثبیت بیولوژیکی مواد آلی فاضلاب در تصفیهخانه 2) تعیین ابعاد واحدهای بیولوژیکی تصفیه فاضلاب 3) اندازهگیری راندمان فرایندهای تصفیه 4) مطابقت کیفیت پساب با استانداردهای تخلیه.
روش انجام آزمایش آزمایش BOD
در روش استاندارد آزمایش BOD مقدار مشخصی اضلاب در یک بطری استاندارد BOD با حجم 300 میلیلیتر ریخته شده و سپس بطری با آب رقیق سازی اشباع شده با اکسیژن که حاوی مواد مغذی ضروری است، پر میشود. رقیق سازی باید به میزان مناسب صورت گیرد تا از کافی بودن اکسیژن و مواد مغذی در مدت کشت اطمینان حاصل شود. قبل از انکوباسیون غلظت اکسیژن محلول اندازهگیری میشود. بعد از انکوباسیون به مدت 5 روز در دمای 20 درجه سانتیگراد، دوباره غلظت اکسیژن محلول اندازهگیری میشود. تفاضل غلظت اکسیژن در دو مرحله اندازهگیری مذکور تقسیم بر ضریب رقیق سازی غلظت BOD نمونه میباشد که بر حسب میلیگرم بر لیتر بیان میشود. BOD محاسبه شده مقدار اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی 5 روزه در دمای 20درجه سانتیگراد است.در مواردی که غلظت میگروارگانیسمها در نمونه آبی پایین باشد، در آزمایش BOD عمل بذرپاشی میکروبی صورت میگیرد. معمولا از میکروارگانیسمهای موجود در جریان در جریان خروجی از حوضچه تهنشینی اولیه به عنوان بذر میکروبی در آزمایش BOD استفاده میشود. بذر میکروبی به صورت تجاری نیز موجود است. بذرپاشی میکروبی عموما برای فاضلابهای صنعتی صورت میگیرد. فاضلاب خانگی احتیاجی به بذرپاشی میکروبی ندارد.
باتوجه به نتایج به دست آمده از آزمایشات، غلظت BOD با استفاده از معادلات زیر به دست میآید
در صورتی که عمل بذرپاشی میکروبی انجام نشود:
BOD, mg/L=(D1-D2)/P
در صورتی که عمل بذرپاشی میکروبی انجام شود:
BOD, mg/L=((D1-D2)-(B1-B2)f)/P
که در آن:
D1: اکسیژن محلول نمونه رقیق شده بلافاصله پس از آماده سازی، mg/L
D2: اکسیژن محلول نمونه رقیق شده پس از کشت به مدت 5روز در دمای 20 درجه سانتیگراد، mg/L
P: سهم حجمی نمونه فاضلاب در ظرف آزمایش
B1: اکسیژن محلول شاهد بذر میکروبی قبل از کشت، mg/L
B2: اکسیژن محلول شاهد بذر میکروبی بعد از کشت، mg/L
F: نسبت آب رقیق سازی بذرپاشی شدهدر نمونه به آب رقیق سازی بذرپاشی شده در شاهد

فصل دوم
سایت بهرهبرداری تصفیهخانه فاضلاب زرگنده

اجرای طرح ساخت تصفیهخانه فاضلاب زرگنده در زمینی به مساحت 1700 مترمربع در سال 1364 شروع شده و در سال 1366 به بهرهبرداری رسیده است. تصفیهخانه مذکور فاضلاب خانگی را جمعآوری کرده و پس از تصفیه پساب حاصل از آن وارد مسیل رودکی میگردد.
مشخصات کلی تصفیهخانه:
نوع شبکه جمع آوری
مجزا (خانگی)
دبی متوسط
250 مترمکعب بر ساعت
دبی ماکزیمم
450 مترمکعب بر ساعت
جمعیت تحت پوشش
40000 نفر
نوع فرآیند تصفیه
به روش هوادهی عمقی با فرآیند لجن فعال از نوع تماس و تثبیت.

واحدهای مختلف تصفیهخانه:
* آشغالگیر دستی
* واحد اندازهگیری جریان
* ایستگاه پمپاژ اولیه
* آشغالگیر مکانیکی
* دانهگیر
* پمپاژ ثانویه
* حوضهای هوادهی تماس و تثبیت
* حوضهای تهنشینی ثانویه
* ایستگاه برگشت لجن
* گندزدایی
* دستگاه فیلترپرس
آشغالگیر دستی: در این واحد مواد جامد درشت از فاضلاب جدا میشود. شامل دانه درشت و دانه متوسط میباشد. طول 70
Cm، عرض: cm20 و فاصله بین میلهها cm2 و عمق: 2متر
واحد اندازهگیری جریان: در این تصفیهخانه فاضلاب بعد از گذر از مرحله آشغالگیری اولیه وارد کانالی به عمق 180سانتیمتر میشود که بر روی این کانال روباز یک دبیسنج التراسونیک نصب شده است و دبی ورودی فاضلاب را اندازهگیری میکند. دستگاه دبیسنج ازنوع اولتراسونیک واز دو سنسور ارتفاع و سرعت که در کف کانال قرار دارد تشکیل شده است و میزان دبی ورودی به تصفیهخانه را برحسب مترمکعب برساعت نشان میدهد.
ایستگاه پمپاژ اولیه: در ادامه فاضلاب وارد ایستگاه پمپاژ اولیه با عمق 5 متر میشود و با استفاده از 3 پمپ لجن کش 6 اینچ، 4.7 کیلووات (یک پمپ به صورت رزرو است) به طرف کانال آشغالگیر مکانیکی و حوضچه دانهگیر که حدودا در ارتفاع 5متر بالاتر قرار دارد هدایت میشود.
آشغالگیر مکانیکی: سیستم تمیز کردن آشغال در این آشغالگیر از نوع سیستم خودکار است. الکتروموتور، چنگک آشغالگیر را به حرکت درمیآورد، این الکتروموتور میتواند بطور دستی با قطع و وصل کردن کلید کار کند. آشغالگیر مکانیکی شامل تجهیزات زیر میباشد:
22 عدد تسمه که ضخامت هرکدام 5تا 8 میلیمتر که در فواصل 15 میلیمتر از یکدیگر قرار دارند. عرض آشغالگیر cm 50 میباشد.
دانهگیر: حوض دانهگیری اولین واحدی است در تصفیهخانه که عمل تهنشینی در آن انجام میگیرد. هدف از تهنشین سازی در این حوضها جداسازی مواد دانهای و تجزیه ناپذیرمصرفی مانند ذرات ماسه به قطرهای بزرگترو یا مساوی 0.1 الی0.2 میلیمتر با دانسیته بالاتر از فاضلاب است. دانهگیر از نوع سیکلونی میباشد. حجم حوضچه دانهگیر 12.24 مترمکعب میباشد.
پمپاژ ثانویه: پس از دانهگیری فاضلاب وارد ایستگاه پمپاژ ثانویه که شامل 2 پمپ 6 اینچ، 30 کیلووات و 1 پمپ 6اینچ 4.7 کیلووات شده و به سمت حوضهای هوادهی که حدودا در ارتفاع 8متر بالاتر قرار دارد هدایت میشود.
حوضهای هوادهی تماس و تثبیت: در این فرایند لجن فعال در حوضچهای به نام تثبیت به مدت 6 ساعت هوادهی و سپس وارد حوضچهای به نام "تماس" شده و در مجاورت فاضلاب تازه ورودی به مدت یک ساعت و نیم هوادهی میشود. سپس وارد حوضچه تهنشینی ثانویه شده و پس ازتهنشین شدن لجن، آب سرازیر از فرایند تهنشینی گندزدایی شده و به آبهای پذیرنده هدایت میشود. لجن تهنشین شده به حوضچه تثبیت بازگشته و این عملیات تا زمانی که سن لجن زیاد شود ادامه مییابد.
طول حوض تماس
8.4 متر
طول حوض تثبیت
12.75 متر
عرض حوض تماس
5.9
عرض حوض تثبیت
5.9 متر
عمق
8 متر
عمق
8 متر
حجم
400 مترمکعب
حجم
1200 مترمکعب

حوضهای تهنشینی ثانویه: به منظور ادامه عملیات بیولوژیکی تصفیه فاضلاب، فاضلاب به سمت 6 واحد حوض تهنشینی (4 عدد حوض بزرگ در ابعاد 5.5×5.5 متر و 2 عددحوض کوچک در ابعاد 2.5×4.8) با عمق 6 متر و زمان ماند 2 ساعت هدایت میشود.
ایستگاه برگشت لجن: سیستم برگشت لجن فعال حاصل از حوضهای تهنشینی نهائی (ثانویه) به حوضهای هوادهی تثبیت برای کمک در تسریع و تشدید فعل و انفعالات میکروارگانیسمها جهت رشد و تکثیر باکتریها و ایجاد لجن میباشد که دارای دو دستگاه پمپ مستغرق 6 اینچ با توان 30 کیلووات (به طور اتوماتیک هر 12 ساعت وارد مدار میشوند) است.
گندزدایی: هدف این واحد تخریب و کشتن میکروارگانیسمها که یک مانع مهم در ایجاد بیماریهای ویروسی، میکروبی و تک یاختهها است، میباشد. در تصفیهخانه مذکور گندزدایی توسط پودر کلر (هیپو کلریت کلسیم) صورت میگیرد. بدین منظور این واحد شامل دستگاه کلرزنی و حوض تماس کلر با حجم 250 مترمکعب و زمان ماند 20 دقیقه میباشد.
دستگاه فیلترپرس: جهت کاهش حجم، انهدام مناسب و استفاده موثر از لجن مازاد تصفیهخانه، کیک لجن حاصل ازآن بعد از عملآوری، به عنوان کود در کشاورزی استفاده میشود. دارای 37 صفحه چمبر و ممبران از جنس پلی پروپیلن میباشد.

حجم کل فیلتر
0.23 مترمکعب
ضخامت کیک
26 میلیمتر
دبی جریان ورودی
20 مترمکعب بر ساعت
زمان هر سیکل
3 روز بارگیری تا تخلیه
نوع پمپ
دیافراگمی
فشار پمپ
8 بار
رطوبت کیک حاصله
75%
جامدات خشک
25%

فرمولهای مورد استفاده جهت بهرهبرداری در تصفیهخانه فاضلاب زرگنده
حجم آشغال و دانه جمعآوری شده:
ورودی به مراحل تصفیه از آشغالگیر دستی 20 میلیمتری عبور میکند، بنابراین:
17.6 لیتر
1000000 مترمکعب
X
حجم فاضلاب تصفیه شده

ورودی به مراحل تصفیه از آشغالگیر مکانیکی 16 میلیمتری عبور میکند، بنابراین:
14 لیتر
1000000 مترمکعب
X
حجم فاضلاب تصفیه شده

دانه:
از یک میلیون مترمکعب فاضلاب 15 مترمکعب دانه جدا میشود (کتاب مهندسی محیط زیست، ترجمه: دکتر کینژاد)
15 مترمکعب
1000000 مترمکعب
X
کل ورودی

لجن مازاد
میزان لجن مازاد با توجه به دبی پمپ تعیین میگردند و توسط فرمول زیر محاسبه میگردد:
Qw=((MLSS×V)-SRT(Qe×TSS))/(XMLSS×SRT)
Qw: میزان لجن مازاد برحسب مترمکعب در روز
MLSS: میانگین MLSS حوض هوادهی برحسب گرم بر مترمکعب
V: حجم حوض هوادهی که 660 مترمکعب در نظر گرفته شده است
Q: دبی خروجی برحسب مترمکعب در روز
SRT: سن لجن برحسب روز (15-5)
TSS: میزان TSS خروجی برحسب گرم بر مترمکعب
XMLSS: میانگین XMLSS لجن برگشتی برحسب گرم بر مترمکعب
کلر
روش1:
میزان کلر مصرفی با توجه به استاندارد ppm1 است:
میزان کلر مصرفی (kg/day)= Qe×1=x/1000=x/0.65
درجه خلوص پودر کلر مصرفی 0.65 است.
روش2:
میزان کلر(kg)×درجه خلوص کلر=x/(250(lit))×1000=x(gr⁄(lit)×32(lit⁄(h)=x/Qin=X))

نسبت F/M
F/M=(Q×BOD5)/(MLVSS×V)
F/M: نسبت به میکروارگانیسم بر حسب kg BOD/kgMLVSS.day
Q: دبی ورودی برحسب مترمکعب در روز
BOD5: میزان BOD ورودی به حوض هوادهی برحسب گرم بر مترمکعب
MLVSS: میانگین MLVSS حوض هوادهی برحسب گرم بر مترمکعب
V: حجم حوض هوادهی که 660 مترمکعب در نظر گرفته شده است
SRT
SRT=(MLSS×V)/((XMLSS×Qw)+(Qe×TSS) )
SRT: سن لجن برحسب (day)
MLSS: MLSS حوض هوادهی برحسب گرم بر مترمکعب
V: حجم حوض هوادهی که 660 مترمکعب در نظر گرفته شده است
XMLSS: میانگین XMLSS لجن برگشتی بر حسب گرم بر مترمکعب
Qw: میزان لجن مازاد برحسب مترمکعب بر روز
TSS: TSSخروجی بر حسب گرم بر مترمکعب
نسبت دبی لجن برگشتی به دبی ورودی
Qr/Qin=MLSS/(XMLSS-MLSS)
Qr/Qin: نسبت دبی لجن برگشتی به دبی ورودی
MLSS: MLSS حوض هوادهی برحسب گرم بر مترمکعب
XMLSS: میانگین XMLSS لجن برگشتی برحسب گرم بر مترمکعب
SVI
SVI=(V30×1000)/MLSS
V30: حجم لجن تهنشین شده در زمان 30 دقیقهای برحسب ml/L
MLSS: MLSS حوض هوادهی برحسب mg/l
SDI
SDI=MLSS/(V30×1000)
V30: حجم لجن تهنشین شده در زمان 30 دقیقهای برحسب ml/L
MLSS: MLSS حوض هوادهی برحسب mg/l
لجن تولیدی
µs=(Y×(BODi-BODe)×Q)/1000
µs: میزان لجن ثانویه تولیدی برحسب Kg/d
Y: بازده سلولی (0.8-0.6)
BODi-BODe: میزان BODi-BODe ورودی و خروجی به حوض هوادهی برحسب مترمکعب

V=( µs)/(ρw×ρρ×S%)
V: حجم لجن ثانویه برحسب مترمکعب بر روز
µs: میزان لجن ثانویه تولیدی برحسب کیلوگرم بر روز
wρ: چگالی آب که 1000 kg/m3
ρρ: چگالی لجن کهkg/m3 1.03
S%: درصد مواد جامد خشک که با توجه به نتایج آزمایشگاهی به دست میآید.
درصد لجن تولیدی
(شده تولید لجن)/(شده تصفیه فاضلاب)×1000= میزان لجن تولید شده

فصل سوم
آزمایشگاه و نمونهبرداری

پارامترهای کنترل آزمایشگاهی
معمولاً برای تعیین نحوه عملکرد تصفیه خانه دو روش مشاهدات ظاهری و کنترل آزمایشگاهی پیشنهاد می کنند. به منظور بهره برداری هر چه بهتر از تصفیه خانه لازم است هر دو روش در تصفیه خانه توسط سرپرست فرآیند یا گروه بهره برداری بکار رود. اخص های آزمایشی ابزار اولیه هستند که گردانندگان تصفیه خانه برای اطلاع و راهبری تصفیه خانه به کار می گیرند.
نتایج پارامترهای آزمایشی نه تنها شرایط فرآیند تصفیه را ارزیابی می کنند بلکه مشکلات به وجود آمده و عوامل متفاوت دخیل در این مشکلات را تعیین می کنند. تنها تکاء به نتایج آزمایشی نمی تواند راهنمای کامل برای بهره برداری از تصفیه خانه باشد بلکه تلفیقی از مشاهدات ظاهری و نتایج پارامترهای آزمایشگاهی علاوه بر کمک به راهبری صحیح، بهره برداری را از خطاهای آزمایشی و چشمی آگاه می سازد و بر تجربه او در شرایط اضطراری می افزاید.
پارامترهای کنترل فرآیند تصفیه ثانویه (بیولوژیکی) شامل مواردی است که مهمترین شاخص های آن عبارتند از:
اکسیژن محلول حوض هوادهی، COD و BOD ورودی به حوض هوادهی، کنترل MIVSS و MISS ، آزمایش ته نشینی ۳۰ دقیقه ای SSV و pH مواد مغذی، دما، آزمایش های میکروسکوپی، ارتفاع بستر لجن در کف حوض ثانویه، سن لجن، نسبت F/M و موارد دیگری که بهره بردار بنا به نیاز آنها را از آزمایشگاه درخواست می کند.

جدول آزمایشات تصفیهخانه فاضلاب زرگنده
نام آزمون
واحد
روش آزمون
اکسیژن مورد نیاز شیمیایی (COD)
mg/L O2

اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی (BOD5)
mg/L O2

مواد جامد کل (TS)
mg/L
استاندارد متد 2012-2540
مواد معلق کل (TSS)
mg/L
استاندارد متد 2012-2540
مواد معلق فرار
mg/L
استاندارد متد 2012-2540
مواد معلق معدنی
mg/L
استاندارد متد 2012-2540
مواد محلول کل (TDS)
mg/L
استاندارد متد 2012-2540
مواد محلول فرار
mg/L
استاندارد متد 2012-2540
مواد محلول معدنی
mg/L
استاندارد متد 2012-2540
دما (T)
C
استاندارد متد 2012-2550
pH
–
استاندارد متد 2012-4500
اکسیژن محلول (DO)
mg/L O2
استاندارد متد 2012-4500
تهنشینی نیم ساعته (V30)
ml/L
استاندارد متد 2012-2710
مواد معلق مخلوط مایع (MLSS)
mg/L

استاندارد متد 2012-2710
مواد معلق فرار مخلوط مایع (MLVSS)
mg/L
استاندارد متد 2012-2710
شاخص حجمی لجن (SVI)
ml/g
استاندارد متد 2012-2710
درصد مواد خشک دفعی
–
EPA

آزمایش تعیین اکسیژن مورد نیاز شیمیایی COD
یکی از مهم ترین پارامترهای بیان کننده بار آلودگی آب یا فاضلاب، اکسیژن خواهی شیمیایی یا COD می باشد. مقدار اکسیژن لازم برای تجزیه شیمایی مواد الی را آزمایش اکسیژن خواهی شیمیایی گویند. در این حالت مواد شیمیایی موجب اکسید شدن مواد آلی می شوند.
آزمایش COD یکی از مهم ترین و سریع ترین روش ها در مطالعات و کنترل سیستمهای تصفیه آب فاضلاب می باشد. در این آزمایش برخلاف آزمایش BOD که از اکسیژن محلول در آب و از میکروارگانیسم های زنده استفاده می شد، عمل تجزیه و اکسایش مواد آلی توسط یک ماده ی اکسیداسیون قوی انجام می گردد و از روی میزان مصرف ماده ی اکسیدکننده به مقدار آلودگی پی برده می شود.
کاربرد:
در مورد پساب هایی که حاوی مواد سمی هستند، این آزمایش را می توان تنها روش قابل قبول در تعیین مواد آلی به حساب آورد که بر BOD برتری دارد، چراکه در صورت وجود مواد سمی، میکروارگانیسم های آزمایش BOD نمی تواند زنده بمانند و لذا آزمایش مذکور عملی نخواهد بود.
درجه اکسایش به نوع ماده، مقدار PH، دما، زمان واکنش، غلظت عامل اکسنده و همچنین به نوع شتاب دهنده های اضافه شده بستگی دارد. ازجمله موادی که در اکسایش مواد آلی در این آزمایش نقش دارند می توان به پتاسیم پرمنگنات و پتاسیم دی کرومت اشاره کرد. ازاین رو این آزمایش به دو روش قابل انجام می باشد:
روش اول: اندازه گیری COD با استفاده از پتاسیم پرمنگنات
پتاسیم پرمنگنات
مواد لازم
موادی که در این روش برای پیشبرد آزمایش نیاز است به شرح زیر است:
• محلول پتاسیم پرمنگنات
مقدار معینی از این ماده را در آب مقطر تازه جوشانده و پس از سرد شدن حل می کنیم و به حجم یک لیتر می رسانیم و سپس 100 میلی لیتر از آن را برداشته و به حجم یک لیتر می رسانیم. این محلول را در بطری های تیره رنگ نگهداری می کنند.
• محلول اکسالیک اسید
این محلول به کمک حل کردن اکسالیک اسید در آب مقطر به دست می آید.
• محلول سولفوریک اسید
روش کار:
100 میلی لیتر نمونه آزمایشی را در ارلن مایر ریخته و 5 میلی لیتر محلول سولفوریک اسید را به آن اضافه می کنیم. دهانه ی ارلن را با شیشه ساعت پوشانده و محلول را به مدت 5 دقیقه می جوشانیم. در ضمن جوشیدن 20 میلی لیتر محلول پتاسیم پرمنگنات به آن اضافه می کنیم. بعد از ده دقیقه 20 میلی لیتر محلول اکسالیک اسید نیز به آن اضافه کنیم و مخلوط را تا از بین رفتن رنگ حرارت می دهیم.
محلول را سپس با پتاسیم پرمنگنات تیتر می کنیم تا رنگ صورتی ظاهر شود. مقدار حجم پتاسیم پرمنگنات را اندازه گیری می کنیم و آن را یادداشت می کنیم. برای اطمینان بیشتر آزمایش را تکرار می کنیم.
100 میلی لیتر نیز محلول آب مقطر را به عنوان محلول شاهد به روش قبل تیتر می کنیم.
درنهایت به کمک رابطه ی زیر مقدارCOD معین می شود.

:a حجم پرمنگنات مصرف شده برای نمونه آزمایشی
:b حجم پتاسیم پرمنگنات مصرف شده برای نمونه شاهد
:fفاکتور تیتراسیون محلول پتاسیم پرمنگنات
:vحجم نمونه آزمایشی
روش دوم اندازه گیری COD به کمک پتاسیم دی کرومات
پتاسیم دی کرومات
مواد موردنیاز:
• سولفوریک اسید حاوی نقره:15 گرم نقره سولفات را در یک لیتر سولفوریک اسید غلیظ حل می کنیم.
• محلول پتاسیم دی کرومات: مقدار مشخصی پتاسیم دی کرومات را با آب مقطر به حجم یک لیتر می رسانیم.
• محلول فرو آمونیوم سولفات: مقدار معینی از این ماده را به همراه سولفوریک اسید با آب مقطر حل می کنیم و به حجم یک لیتر می رسانیم.
• محلول شناساگر فرویین
• محلول جیوه سولفات
روش کار:
20 میلی لیتر نمونه ای آزمایشی و 10 میلی لیتر محلول پتاسیم دی کرومات با غلظت زیاد را همراه با سنگ جوش در بالن تقطیر می ریزیم. سپس 30 میلی لیتر سولفوریک اسید حاوی نقره را به دقت و همراه باهم زدن به محلول فوق اضافه می کنیم.
محلول را به کمک دستگاه رفلاکس می جوشانیم.
پس ازاین عمل محلول را سرد کرده و حجم محلول داخل بالن را به حدود 150 میلی لیتر می رسانیم. درنهایت محلول را در حضور 3 قطره شناساگر فرویین با محلول فرو آمونیوم سولفات تیتر می کنیم. شناساگر در نقطه نهایی واکنش از آبی مایل به سبز به قرمز مایل به قهوه ای تغییر رنگ می دهد. به طور همزمان یک نمونه شاهد را که شامل 20 میلی لیتر آب مقطر است اندازه گیری می کنند.
به کمک رابطه ی زیر مقدار CODتعیین می شود:

:a حجم فروامونیوم سولفات مصرف شده برای نمونه آزمایشی
b :حجم فروامونیوم سولفات مصرف شده برای نمونه شاهد
f:فاکتور تیتراسیون محلول فرو آمونیوم سولفات
:v حجم نمونه آزمایشی
محاسبه فاکتور تیتراسیون
برای روش اول محاسبه ی COD:
تنظیم فاکتور تیتراسیون محلول پرمنگنات با حرارت دادن و جوشاندن 100 میلی لیتر آب مقطر و افزودن 5 میلی لیتر محلول سولفوریک اسید انجام می گیرد. به محلول فوق به قدری پتاسیم پرمنگنات اضافه کنید تا رنگ محلول صورتی کم رنگ شود. سپس 20 میلی لیتر محلول اکسالیک اسید به آن افزوده، محلول را دوباره با محلول پتاسیم پرمنگنات تیتر نمایید تا رنگ صورتی کم رنگ ظاهر گردد. حجم محلول پتاسیم پرمنگنات مصرف شده x باید بین 19 الی 21 میلی لیتر باشد. درنهایت فاکتور از فرمول f=20/x محاسبه می شود.
برای روش دوم :COD
10 میلی لیتر محول غلیظ تر پتاسیم بی کرومات را با آب رقیق کرده، به حجم 100 میلی لیتر برسانید. به این محلول 30 میلی لیتر سولفوریک اسید غلیظ افزوده می شود. پس از سرد شدن محلول 3 قطره شناساگر فرویین اضافه شده و سپس محلول حاصل را با فرو آمونیوم سولفات تیتر می کنند. از مقدار حجم مصرفی x برای محاسبه ی فاکتور طبق فرمول f=10/x استفاده می شود.

روش آزمایش BOD آزمایشگاه زرگنده:
شاخص مهم دیگر در فرآیند لجن فعال غلظت مواد آلی ورودی به حوضچه هوادهی و خروجی از حوض زلال ساز ثانویه است. این شاخص اطلاع لازم برای بهره برداری تصفیه خانه در ارتباط با بازده حذف BOD5 و غذا رسانی به میکروارگانیسم ها (نسبت F/M) روشن می کند.
یکی از راه های کنترل لجن دفعی از سیستم نسبت F/M است. این روش باعث می شود که در فرآیند لجن فعال به میکروارگانسیم های موجود در فاضلاب حوض هوادهی اجازه داده شود تا بیشترین غذای موجود در فاضلاب را مصرف کنند.
این روش کنترل حتی برای جاهایی که بارگذاری فاضلاب ورودی متفاوت است کاربرد دارد که در نتیجه برای تصفیه خانه هایی که فاضلاب صنعتی وارد آن می شوند یک راه مناسب است. زیرا مقدار مواد غذایی ورودی دارای نوسانات زیاد است. با انجام این روش لجن تولیدی ویژگی های ته نشینی خوبی داشته و پساب نیز دارای کیفیت عالی است. تنها عیب این روش نیاز به کار آزمایشگاهی است. با این روش نسبت F/M همیشه در حد مطلوب قرار دارد و در نتیجه می توان به سرعت میزان لجن دفعی را افزایش یا کاهش داد.
حذف بالای BOD5 با انجام آزمایش پساب خروجی حوض ته نشینی ثانویه بیانگر عملکرد مناسب تصفیه خانه است و با این شاخص می توان نحوه راهبرد صحیح یا غلط را ارزیابی کرد، در حالی که حذف کم BOD نشانه وجود مشکل در کار سیستم است. بنابراین تعیین BOD روزانه برای محاسبه راندمان حذف BOD و عوامل کنترل کننده نظیر نسبت F/M است.
یکی از مشکلات ارزیابی عملکرد تصفیه خانه با پارامتر BOD مدت زمان طولانی (۵ روز) برای نتیجه گیری است. در چنین مواردی می توان از شاخص COD یا نسبت بین BOD و COD به راهبری تصفیه خانه پرداخت.
لازم به ذکر است BOD ورودی به حوض هوادهی باید در حد میزان طراحی شده باشد و در غیر اینصورت باعث کاهش اکسیژن محلول در حوض هوادهی و کاهش راندمان حذف می گردد. همچنین کاهش غلظت BOD ورودی به حوض هوادهی باعث کاهش نسبت F/M و افزایش سن لجن و مشکلات مربوط به آن خواهد شد.
در مواقع افزایش BOD ورودی به حوض هوادهی باید منشا افزایش BOD فاضلاب ورودی به تصفیه خانه شناسایی شود و همچنین عملکرد حوضچه ته نشینی اولیه بهبود یابد. عدم تخلیه به موقع لجن حوضچه های ته نشینی اولیه، بارگذاری زیاد و معیوب بودن پاروهای لجن روب سیستم جمع آوری لجن حوض ته نشینی اولیه دلایل این افزایش است.

روش تهیه آب مغذی: ابتدا سه لیتر آب مقطر (برای اندازهگیری BOD دو نمونه) داخل کلمن ریخته و به ازای هر 3 لیتر آب مقطر یک عدد نوترینت داخل آب مقطر ریخته و به مدت 3 ساعت هوادهی میکنیم.
BODورودی: ابتدا دستگاه را کالیبره میکنیم به این روش که حدود دو سوم بطری را از آب شهری پر کرده، درب ظرف را قرار داده و به مدت 1 دقیقه تکان میدهیم تا بخارات آب بالای حجم خالی بطری جمع شود. پراب را داخل بطری قرار میدهیم وارد منوی کالیبره دستگاه میشویم و دکمه کالیبره را میزنیم تا دستگاه کالیبره شود. کالیبره را ذخیره میکنیم.
0.2 گرم ATU را به حجم 100 میلیلیتر میرسانیم
کُر دادن ظروف اندازهگیری BOD: مقداری از آب مغذی را داخل بطری ریخته و کاملا تکان میدهیم و تمام ظروف را کر میدهیم.
شاهد BOD: یک بطری را کاملا پر از آب مغذی کرده و به عنوان شاهد از آن استفاده میکنیم.BOD شاهد را با استفاده از دستگاه اندازهگیری میکنیم. (اولین روز شاهد DO)
BOD ورودی: ابتدا برای اندازهگیری BOD ورودی در دو غلظت 0.5% و 1% انجام میشود. 0.5% حجم بطری را محاسبه کرده و حجم مورد نظر نمونه ورودی به دست میآید و سپس با پیپت حجم به دست آمده را برداشت کرده و داخل بطری ریخته و مابقی حجم بطری را با آب مغذی پر کرده تا جایی که پراب داخل بطری قرار گیرد و سپس با دستگاه BOD را اندازهگیری کرده. (DO اولین روز برای غلظت 0.5%)
BODخروجی: ابتدا حجم آب مغذی باقیمانده را اندازهگیری کرده (به صورت تقریبی). به ازای هر یک لیتر آب مغذی باقیمانده، 1 میلیلیتر ATU و 3میلیلیتر SID (نمونه تهنشین شده ورودی) به آن اضافه میکنیم. سپس کلمن آب مغذی را تکان داده تا مواد اضافه شده کاملا باهم مخلوط شوند. غلظت نمونه خروجی برای اندازهگیری خروجی 10% و 20% میباشد که ابتدا حجم بطری در غلظت 10% محاسبه کرده و عدد به دست آمده حجم نمونه مورد نظر میباشد، که با پیپت برداشته و داخل بطری ریخته و سپس آب مغذی را تا جایی که سر پراب داخل بطری قرار میگیرد پر میکنیم و BOD را با دستگاه اندازهگیری میکنیم. (DO اولین روز خزوجی با غلظت 10% و 20%)
سپس درب بطری را بسته و نمونه ورودی و خروجی به همراه نمونه شاهد را داخل انکوباتور در دمای 20 درجه سانتیگراد به مدت 5روز نگهداری میکنیم. پس از 5 روز بطری را از انکوباتور در آورده و دستگاه BOD متر را روشن کرده و کالیبره میکنیم. پس از 5 روزBOD تمام نمونهها را اندازهگیری میکنیم حتی شاهد را.

میانگین BOD خروجی:
10%BOD = (BOD اول روز-BODدوم روز)/(رقت درصد (10%))
20%BOD= (BODاول روز-BODدوم روز)/(رقت درصد(20%))
میانگین مقدار نهایی BOD ورودی:
0.5%BOD =(BODاول روز-BOD پنجم روز)/(رقت درصد(0.5%))
1%BOD=(BODاول روز-BOD پنجم روز)/(رقت درصد(1%))

مواد جامد معلق tss
مواد جامد معلق tss، عبارتست کل مواد معلق موجود در نمونه آب یا فاضلاب. کنترل TSS خروجی از حوض ته نشینی ثانویه و MISS داخل حوض هوادهی یکی از پارامترهای مهم در راهبری صحیح تصفیه خانه فاضلاب است. بالا بودن مواد جامد معلق در پساب حوضچه ته نشینی ثانویه نشانه بارز عملکرد نامطلوب تصفیه خانه است. اگر خروج مواد معلق جامد از سرریزهای حوض ثانویه موضعی باشد، یعنی غلظت این مواد در نقطه ای از سرریز بیش از نقطه دیگر باشد، گویای این مفهوم است که سرریز در تمام محیط تراز نیست و با حضور جلبک، آشغال، پلاستیک و غیره در جلوی سرریزها مانع یکنواختی بار سرریز می شود.
در نتیجه دبی سرریز در قسمت پست تر و تمیز بیشتر است و همانطور که آب از سرریز خارج می شود، جریان مواد جامد را از کف حوضچه ته نشینی با خود کشیده و به بیرون هدایت می کند.
اگر نمونه فاضلاب را از کاغذ صافی خشک که قطر آن 0.45 میکرومتر است عبور دهیم و سپس کاغذ صافی را خشک کنیم و آن را وزن کنیم این مقدار برابر است با مواد جامد معلق tss که واد آن میلیگگرم بر لیتر است.ظبق استاندارد ایران، مواد جامد معلق tss را با استفاده از سرانه جامدات معلق بدست آورد. سرانه تولید tss برای هر نفر در یک شبانه روز ۵۰ تا ۶۰ گرم است. اگر سرانه تولید فاضلاب زا داشته باشیم و بر هم تقسیم کنیم غلظت tss بدست می آید.
مواد معلقی که بر روی کاغذ صافی باقی می ماند. بخشی از آن قابل تجزیه بیولوزیکی و بخشی از آن غیر قابل تجزیه بیولوزیکی است. بخشی از این ذرات مواد آلی و بخشی دیگر مواد غیر آلی است. برای تشخیص مقدار مواد آلی آن ها را در کوره با دمای ۵۵۰ درجه سانتیگراد می سوزانیم. و مواد آلی به co2 تبدیل می شوند و از کوره خارج می شوند. خاکستری که می ماند، مقداری مواد غیر آلی است. به مواد آلی، مواد فرار و به بخش باقی مانده مواد fixed گفته میشود.
روش آزمایش مواد جامد معلق tss
برای انجام آزمایش مواد جامد معلق tss، باید ابتدا کاغذ صافی مورد نظر را وزن کنیم. پس از یادداست وزن کاغذ صافی مورد نظر، حجم مشخصی از فاضلاب را از کاغذ صافی 0.45 میکرومتر عبور می دهیم. بسته به کدورت و رنگ و حدس ما از میزان مواد جامد معلق tss حجم فاضلاب عبوری از کاغذ صافی متفاوت است. عموما ۵۰ میلیلبتر در نظر گرفت می شود. پس از صاف شدن، کاغذ صافی را در آون در دمای ۱۰۳ درجه سانتیگراد به مدت ۱ ساعت قرار می دهیم. پس از آن به مدت ۲۰ دقیقه در دسیکاتور گذاشته تا رطوبت کاغذ صافی گرفته شود. سپس کاغذ صافی را وزن می کنیم.
اختلاف وزن اولیه و ثانویه کاغذ صافی تقسیم بر میزان حجم نمونه عبوری از کاغذ صافی برابر است با مواد جامد معلق tss اندازه گیری شده. در انجام آزمایش دقت لازم باید به عمل آید چرا که پارامتر های مورد سنجش از جمله وزن و کاغذ بسیار حساس بوده و در نتیجه آزمایش تاثیر مستقیم دارند.
تعریف انواع جامدات در فاضلاب (Metcalf;Eddy, 2014)
ردیف
پارامتر
شرح
روش اندازه گیری
واحد
1
TS
Total Solids
کل جامدات
مقدار جامدات باقی مانده وقتی که آب موجود در فاضلاب طی دمای 105-103 درجه سانتیگراد تبخیر شود.
mg/lit
2
TSS
Total Suspended Solids
کل جامدات معلق
ابتدا فاضلاب از یک صافی با چشمه های به قطراسمی 1/2 میکرون عبور داده می شود. سپس جامدات باقی مانده روی صافی در دمای 105-103 درجه سانتیگراد خشک می شود. این مقدار معادل کل جامدات معلق می باشد.
mg/lit
3
TDS
Total Dissolved Solids
کل جامدات محلول
ابتدا فاضلاب از یک صافی باچشمه های به قطر اسمی 1/2 میکرون عبور داده می شود . سپس فاضلاب عبور کرده از صافی در دمای 105-103 درجه سانتیگراد خشک می شود. این مقدار معادل کل جامدات محلول می باشد.
mg/lit
4
SS
Settleable Solids
جامدات قابل ته نشینی
کل مواد جامد معلقی که در مدت یک ساعت قابلیت ته نشینی دارند.
ml/lit
5
TVS
Total Volatile Solids
کل جامدات فرار
مقدار جامدات فرار وقتی که فاضلاب طی دمای 50±500 درجه سانتیگراد سوزانده شود.
mg/lit
6
TFS
Total Fixed Solids
کل جامدات ثابت
مقدار جامدات باقی مانده وقتی که فاضلاب طی دمای 50±500 درجه سانتیگراد سوزانده شود.
mg/lit
7
VSS
Volatile Suspended Solids
جامدات معلق فرار
مقدار جامدات فرار وقتی که کل جامدات معلق فاضلاب طی دمای 50±500 درجه سانتیگراد سوزانده شود.
mg/lit
8
FSS
Fixed Suspended Solids
جامدات معلق ثابت
مقدار جامدات باقی مانده وقتی که کل جامدات معلق فاضلاب طی دمای 50±500 درجه سانتیگراد سوزانده شود.
mg/lit
9
VDS
Volatile Dissolved Solids
جامدات محلول فرار
مقدار جامدات فرار وقتی که جامدات محلول فاضلاب طی دمای50±500 درجه سانتگراد سوزانده شود.
mg/lit
10
FDS
Fixed Dissolved Solids
جامدات محلول ثابت
مقدار جامدات باقی مانده وقتی که کل جامدات محلول فاضلاب طی دمای 50±500 درجه سانتیگراد سوزانده شود.
mg/lit

سنجش میزان DO :
اکسیژن محلول در آب مورد نیاز موجوداتی است که در آب زندگی می کنند.میزان انحلال اکسیژن در آب تابعی از دما،میزان کلرور در آب و فشار جزئی است.
میزان انحلال اکسیژن در آب تابع قوانین گازهاست.اکسیژن از گازهایی است که با آب واکنش نمی دهد،بنابراین میزان انحلال آن تابعی از قانون هنری است.پس انحلال آن در آب تابع فشار جزئی آن است.بیشترین میزان انحلال آن در کنار دریا و کمترین آن در ارتفاعات است.همچنین انحلال آن در آب تابعی از دما است و با افزایش دما میزان انحلال اکسیژن در آب کاهش می یابد.
اصولاً هوادهی در تانک هوادهی به دو منظور انجام می شود. اول آنکه اکسیژن محلول در تانک هوادهی باید در حدی باشد که میکروارگانیسم ها فعال باشند و هدف دوم اختلاط کامل لجن برگشتی با فاضلاب ورودی است. کنترل متناوب اکسیژن در محلول تانک هوادهی یک ضرورت اجتناب ناپذیر است. تعداد متوسط انجام اکسیژن محلول اندازه گیری شده در یک روز باید بین ۲ تا ۳ بار باشد. اندازه گیری اکسیژن محلول حوض هوادهی باید با دستگاه پرتابل اکسی متر و از سرریز حوض هوادهی انجام شود.
افزایش ناگهانی مقدار DO در حوضچه هوادهی نشان دهنده سمیت حاد است و افزایش تدریجی غلظت اکسیژن محلول در حوض هوادهی بیانگر ایجاد سمیت مزمن است. زیرا ورود مواد سمی به حوض هوادهی باعث کشتن میکروارگانیسم ها شده و دیگر باکتری وجود ندارد که اکسیژن را مصرف کند. البته بهره بردار باید تمام جوانب کار را در نظر بگیرد و بعد اظهار نظر کند. به فرض مثال یکی از علت های دیگر افت ناگهانی اکسیژن محلول بخاطر معایب فنی (برق و مکانیکی) در هواده ها یا کم شدن تعداد هواده است. همچنین افزایش هوادهی باعث افزایش ناگهانی مقدار اکسیژن محلول می گردد. بنابراین بهره بردار پس از موارد فوق می تواند به نتیجه آزمایشگاه جهت ورود مواد سمی استناد نماید.
لازم به ذکر است مقدار اکسیژن محلول به عنوان یک پارامتر آزمایشگاهی بیانگر اکسیژن محلول باقیمانده در حوضچه هوادهی است. این میزان اکسیژن محلول گویای این مطلب است که فقط مقدار ناچیزی بیش از آنچه باکتریها نیاز دارند، DO در حوض هوادهی وجود دارد و نهایتاً اکسیژن کافی به باکتری ها می رسد به طوری که اگر با اکسیژن سنج مقدار اکسیژن محلول داخل حوض هوادهی را اندازه گیری کنیمریال مقدار آن در نقاط و عمق مختلف ممکن است بیش از DO سرریز هوادهی باشد. افزایش تعداد هواده و در نتیجه غلظت DO در مواقعی که مقدار مواد آلی ورودی (بار آلی) افزایش می یابد و یا در مواقع ورود فاضلاب های صنعتی غلیظ توصیه شده است این کار از آسیب به سیستم لجن فعال جلوگیری می کند.
یک راه علمی دیگر برای حفظ اکسیژن محلول در حوض هوادهی، تنظیم پره های دستگاه هواده (عمق غوطه ور پره) است. معمولاً در مواقعی که مقدار فاضلاب ورودی به حوض هوادهی افزایش می یابد، عمق غوطه وری پره های دستگاه هواده زیاد می شود و ممکن است باعث افزایش آمپر برق دستگاه شود و گاهی اوقات سبب خاموش شدن یا آسیب جدی به دینام هواده شود.
همچنین در مواقعی که مقدار فاضلاب ورودی کم است (نیمه شب با دبی حداقل) ارتفاع فاضلاب در حوض هواده به قدری کم است که پره های دستگاه هواده بدون تماس با فاضلاب در حال چرخشند که در چنین شرایطی علاوه بر عدم هوادهی فاضلاب و اختلاط کامل لجن برگشتی یا فاضلاب موج های تشکیل شده در سطح حوض هوادهی به دستگاه هواده آسیب می رسانند.
بنابراین در چنین مواقعی باید سرریزهای حوض هوادهی تنظیم شوند تا هم غلظت اکسیژن محلول در حوض هوادهی مطلوب باشد و هم از خسارت به هواده ها جلوگیری شود.

اهمیت DO در بحث های مهندسی زیستی به سه دلیل است:
1. در بحث تصفیه فاضلاب به روش بیولوژیکی برای فعالیت میکرواورگانیزم های هوازی نیاز به اکسیژن وجود دارد.
2. اندازه گیری DO پایه آزمایش BOD است.
3. میزان خورندگی آب بستگی به میزان DO موجود در آب دارد.
از این رو اندازه گیری و تعیین میزان DO در آب ها برای ما بسیار اهمیت دارد.
برای سنجش میزان DO دو روش کلی وجود دارد:
1. روش وینکلر
2. روش استفاده از الکترود غشایی
عوامل مداخله کننده:
در اندازه گیری میزان DO عواملی وجود دارند که می توانند در نتیجه ی کلی واکنش تاثیر منفی بگذارند.این عوامل شامل املاح آهن،مواد آلی،مواد معلق،دی اکسید سولفور،کلر باقی مانده،کروم،سیاناید می باشد.در صورتی که مقادیر بالایی از این مواد در نمونه وجود داشته باشد باید قبل از آزمایش از نمونه حذف شوند تا در نتیجه مشکلی به وجود نیاورند.

الف) روش وینکلر:
وسائل مورد نیاز:
1. بورت مدرج
2. 2 عدد بطری BOD با در سر سمباده ای (300 میلی لیتر)
3. ارلن مایر
4. پی پت
5. استوانه مدرج
6. بالن ژوژه حجمی
معرف ها و محلول های مورد نیاز:
1. محلول سولفات منگنز
2. اسید سولفوریک 36 نرمال
3. محلول تیوسولفات سدیم 0/025 نرمال
4. محلول قلیا،یداید،آزاید
5. محلول چسب نشاسته
آماده سازی محلول ها:
محلول سولفات منگنز:
به منظور تهیه این محلول 480 گرم بلور سولفات منگنز را در آب مقطر حل می کنیم و سپس آن را از کاغذ صافی عبور می دهیم.در این مرحله حجم محلول را در بالن ژوژه به 1000 میلی لیتر می رسانیم.
محلول قلیا،یداید،آزاید:
10 گرم NaN3 را در 500 میلی لیتر آب مقطر حل می کنیم و سپس 480 گرم هیدروکسید سدیم و 750 گرم یدور سدیم اضافه می کنیم.
محلول تیوسولفات سدیم 025/0 نرمال:
دقیقا 6/205 گرم بلور تیوسولفات سدیم و 0/4 گرم از هیدروکسید سدیم جامد را در آب مقطر جوشانده شده و سرد شده حل می کنیم و به حجم یک لیتر میرسانیم.
چسب نشاسته:
20 گرم نشاسته و 2 گرم اسید سالیسیلیک را در مقدار کمی از آب مقطر حل می کنیم .این چسب نشاسته را با داخل یک لیتر آب مقطر در حال جوش میریزیم .صبر می کنیم تا این مخلوط جند دقیقه بجوشد، سپس آن را سرد می کنیم و می گذاریم ته نشین شود.بخش شفا سطحی را خارج کرده و مورد استفاده قرار می دهیم و باقی مانده ته نشین شده را دور می ریزیم.
شرح آزمایش:
بطری BOD سرسمباده را از نمونه پر می کنیم.اهسته به بدنه بطری ضربه می زنیم تا مطمئن شویم هوای داخل آن خارج شده است. توسط پی پت 1 میلی لیتر محلول سولفات منگنز و 1 میلی لیتر محلول یدور آزاید سدیم را به نمونه اضافه می کنیم.بطری را تکان داده می گذاریم دو فاز در محلول تشکیل شود . رسوبات ته نشین گردند.
در بطری را برداشته 1 میلی لیتر اسید سولفوریک غلیظ را به آهستگی در طول گردن بطری اضافه می کنیم.دوباره بطری را تکان داده تا هیچ فلاکی در محلول دیده نشود.حدود 5 دقیقه صبر می کنیم و بعد محلول حاصله را تیتر می کنیم.
در این مرحله از تیوسولفات سدیم به عنوان تیترانت و چسب نشاسته به عنوان معرف استفاده می کنیم.تیتراسیون را تا از بین رفتن کامل رنگ آبی ادامه می دهیم.
اکسیژن محلول موجود بر حسب مییلی گرم در لیتر بیان می شود.و با میزان کل میلی لیتر از محلول تیوسولفات سدیم 025/0 نرمال برابر است.
ب) روش الکترود غشائی:
انواع مختلفی از الکترودهای غشائی در دسترس می باشد.در کلیه این وسائل جریان نفوذی به طور خطی با غلظت اکسیژن مولکولی در نمونه ی آزمایش مناسب است.
این روش بیشتر برای تعیین اکسیژن محلول نمونه هایی توصیه می شود که دارای مواد مزاحمی هستند که در روش تیتر کردن مشکل به وجود می آورند.مثلا برای نمونه های که سولفیت،تیوسولفات،کلر آزاد،رنگ،کدورت و لخته ی بیولوژیکی دارند،کاربرد دارد.البته بسته به نوع شرکت سازنده روش تنظیم و قرائت الکترودهای غشایی مختلف متفاوت می باشد.
DO متر محلول شامل یک الکترود است که نمونه ی محلول در آن توسط غشائی که نسبت به اکسیژن خاصیت تراوائی دارد نگهداری می شود.زمانی که اکسیژن از میان غشاء می گذرد و به الکترود می رسد عمل انتقال الکترون و اکسیژن مولکولی اتفاق می افتد.
انتقال الکترون باعث عبور جریان از دستگاه اندازه گیری جریان الکتریکی می شود. دستگاه اندازه گیری جریان دارای یک آمپر سنج و یک الکترود مرجع است که در اینجا مقدار جریان با مقدار اکسیژن محلول در نمونه متناسب است.
کالیبره کردن دستگاه DO متر:
1. دستگاه را روشن می کنیم و 10 تا 15 دقیقه صبر می کنیم تا به حالت پایدار در آید.
2. دستگاه را برای خواندن صفر می کنیم.
3. درجه حرارت محیط را اندازه گرفته،مقدار اکسیژن موجود در هوا را در درجه حرارت مورد نظر تعیین می کنیم.
4. الکترود را برای حالت اشباع اکسیژن کالیبره می کنیم و آن را در داخل یک بطری کوچک قرار می دهیم و ته الکترود را با یک حوله ی مرطوب کاغذی می پوشانیم.
5. دستگاه ( متر) را برای شرایط خواندن روشن می کنیم.می گذاریم تا دستگاه به حالت سکون قرار گیرد و عمل قرائت را برای مقدار اکسیژن اشباع در حالت تصحیح شده تنظیم می نمائیم.
تجزیه و تحلیل:
از بین دو روش ذکر شده در بالا روش تیتراسیون وینکلر در مقایسه با روش الکترود غشائی به تجهیزات آزمایشگاهی و زمان بیشتری نیاز دارد. اما روش الکترود غشایی روشی نوین است که با آموزش مسئول آزمایشگاه می توان از این روش جدید برای تعیین DO در آب استفاده کرد.
قابلیت ته نشینی ۳۰ دقیقه
برای کنترل مناسب میزان لجن برگشتی چندین تکنیک مورد استفاده قرار می کیرد که یکی از آنها قابلیت ته نشینی مواد جامد است. این روش بخاطر سادگی کار و سرعت پاسخگویی (۳۰ دقیقه) بسیار با ارزش است. زیرا نه تنها به بهره بردار در مورد تعیین راندمان خوب تصفیه خانه کمک می کند بلکه موجب شناسایی منشا مشکلات موضعی و ناحیه ای می شود. صرفه جویی در وقت از نظر بهره برداری فوق العاده مهم است. به عنوان مثال چنانچه در حین انجام ته نشینی ۳۰ دقیقه در استوانه مدرج، ته نشینی خوب باشد ولی در حوضچه ته نشینی ثانویه به خوبی انجام نشود و لخته لجن شناور باشد، می توان نتیجه گرفت که مسئله احتمالاً مربوط به حوضچه ته نشینی ثانویه می باشد. ته نشینی ضعیف می تواند به علل زیر باشد:
* ارتفاع بستر لجن حوض ثانویه زیاد است.
* عدم تخلیه به موقع لجن ثانویه و افزایش زمان ماند لجن
* تجهیزات جمع آوری از قبیل پاروی لجن روب و پمپ های تخلیه لجن معیوب هستند.
* بارگذاری حوضچه ته نشینی ثانویه بالاست و زمان ماند کافی نیست.
* عدم توازن در بار سرریز به علت وجود جلبک، آشغال و یا افتادگی سرریزها
از طرف دیگر اگر مایع مخلوط معلق در آزمایش ته نشینی ۳۰ دقیقه استوانه مدرج خوب ته نشینی نشود، نباید انتظار داشت که در حوضچه ته نشینی مواد جامد قابل ته نشینی بخوبی ته نشین گردند و مشکل موضعی احتمالاً در ارتباط با حوضچه هوادهی است.
آزمایش ته نشینی همچنین جهت برآورد مقدار مطلوب لجن برگشتی بصورت اندازه گیری در استوانه مدرج به مدت ۳۰ دقیقه با فرمول زیر محاسبه می گردد:

R/Q: نسبت لجن برگشتی به دبی حوض ثانویه
:SSVحجم لجن ته نشین شده بعد از ۳۰ دقیقه؛ بر حسب mg/L

آزمایش ته نشینی ۳۰ دقیقه کاربرد زیادی در راهبری فرآیند لجن فعال دارد که برخی از آنها عبارتند از:
* تعیین میزان لجن برگشتی و دفعی
* تعیین شفافیت و رنگ پساب
* بررسی شکل، رنگ و اندازه لخته (لخته سوزنی، پنبه ای)
* تعیین میزان اندیس حجمی لجن (بالکینگ)
* فعال بودن و یا غیرفعال بودن لجن
* میزان اکسیژن موجود لجن (در صورتی که بیش از حد باشد شناور شدن اتفاق می افتد)
* بررسی نیتریفیکاسیون و دی نیتریفیکاسیون
* بررسی سرعت ته نشینی لجن
شاخص حجمی لجن (SVI)
شاخص حجمی لجن SVI یا sludge volume index در یک فرآیند لجن فعال برای اندازه گیری خصوصیات ته نشینی (میلی لیتر بر گرم) مایع مخلوط یا لجن فعال مورد استفاده قرار می گیرد. شاخص حجمی لجن SVI از تقسیم حجم جامدات معلق مایع مخلوط بر چگالی جامدات معلق مایع مخلوط محاسبه می گردد.
حجم یک لیتر از جامدات معلق مایع مخلوط که پس از ۳۰ دقیقه در یک استوانه مدرج یک لیتری ته نشین شده اند معمولا برای تعیین شاخص حجمی لجن SVI مورد استفاده قرار می گیرد. برای تعیین شاخص حجمی لجن SVI حجم جامدات تعیین شده (بر حسب میلی لیتر) بر غلظت جامدات معلق مایع مخلوط بر حسب g/l تقسیم می شود. چون شاخص حجمی لجن SVI بر حسب میلی لیتر بر گرم بیان می شود بنابراین باید میلیگرم به گرم تبدیل شود.
معادله زیر گویای فرمول شاخص حجمی لجن می باشد.

SVI=(V30×1000)/MLSS
V30: حجم لجن تهنشین شده در زمان 30 دقیقهای برحسب ml/L
MLSS: MLSS حوض هوادهی برحسب mg/l

اگرچه SVI و سرعت ته نشینی به دست آمده از طریق آزمایش قابلیت ته نشینی، از مهم ترین خواص ته نشینی جامدات ثانویه هستند، اما نمی توانند مشخص نمایند که چرا جامدات ثانویه به خوبی یا به سختی ته نشین می شوند. همچنین این مقادیر، شرایط بهره برداری را که مسئول تولید جامدات شناور کف یا پساب حاصل از ته نشینی با کیفیت بد هستند، را مشخص نمی نماید. تجزیه های میکروسکوپی جامدات شناور، کف، پساب ته نشینی شده در طول آزمایش قابلیت ته نشینی، شرایط بهره برداری مسئول نتایج ته نشینی در آزمایش قابلیت ته نشینی و مشکلات ته نشینی و فرار جامدات را نشان می دهد.
وقتی که میزان ته نشینی و SVI ها قابل قبول هستند، بایستی بررسی های میکروسکوپی دوره ای جامدات ته نشینی و پساب ته نشینی و استوانه های مدرج یا ستون های آزمایش ته نشینی، انجام شود. نتایج آزمایشات ممکن است ثبت دستی شده و یا با به کارگیری فتومیکروگرافی ثبت شود. وقتی که شاخص حجمی لجن SVI ها و سرعت ته نشینی غیر قابل قبول هستند، آزمایشات میکروسکوپی جامدات ته نشین شده بایستی همانند جامدات شناور، کف و پساب ته نشینی انجام گردد.
آزمایشات میکروسکوپی توصیه شده شامل کیفیت محلول فاضلاب، توصیف ذره لخته، ارگانیسم رشته ای و تک یاخته ها می باشد. بایستی آزمایش های میکروسکوپی جامدات تولید شده در شرایط شاخص حجمی لجن SVI های قابل قبول و غیر قابل قبول، برای آشکار نمودن شرایط بهره برداری و بیولوزیکی مسبب مشکلات ته نشینی و فرار جامدات، با یکدیگر مقایسه شوند.
علاوه بر آزمایشات میکروسکوپی نمونه های تانک هوادهی در خط لجن فعال، ممکن است چندین نمونه دیگر فاضلاب برای شناسایی شرایط بهره برداری مسبب مشکلات ته نشینی و فرار جامدات مورد استفاده قرار گیرد.

آزمایش MLVSS و MLSS:
هدف از اندازه گیری mlss تعیین مقدار مواد جامد معلق و تعیین مقدار املاح معدنی و آلی در تانک هوادهی در سیستم تصفیه فاضلاب است. میزان مواد جامد معلق(MLSS) و مواد جامد معلق فرار(MLVSS) از شاخص هایی هستند که برای ارزیابی کار تصفیه خانه فاضلاب مرتبا باید اندازه گیری شوند. اندازه گیری mlss و mlvss داده هایی هستند که برای محاسبه پارامتر های کنترل کننده فرایند نظیر نسبت غذا به میکروارگانیزم (F/M) و شاخص حجم لجن (SVI) به کار گرفته می شود.

وسایل مورد نیاز اندازه گیری mlss
* کروزه چینی منفذ دار Gouch
* پمپ خلا ارلن مایر مخصوص
* فیلتر فایبر گلاس
* کوره و آون
* ترازو
* دسیکاتور و پنس
روش کار اندازه گیری مواد جامد معلق
ابتدا کروزه را به طور کامل با اسید شستشو داده و سپس آن را حشک میکنیم. سپس کروزه را داخل کوره به دمای بالا حدود ۸۰۰ درجه سانتی گراد قرار می دهیم. بمدت نیم ساعت صبر نموده و سپس با پنس آنها را از کوره خارج میکنیم. سپس باید اندکی صبر کنیم و همه آنها را در آون در دمای ۱۰۵ درجه سانتیگراد به مدت حدود نیم ساعت قرار داده تا سرد شود. بعد از خارج کردن از آون آنها را در دسیکاتور قرار می دهیم تا رطوبت آن به طور کامل از بین برود و خنک بشود(حدود ۱ ساعت). فیلتر مخصوص را روی Gouch داخل کروزه گذاشته و با آب مقطر فیلتر را شستشو می دهیم تا کاغذ صافی کاملا packed شود و دوباره کروزه را داخل آون ۱۰۵ درجه سانتیگراد قرار می دهیم و به مدت نیم ساعت صبر میکنیم و سپس خارج میکنیم و پس از سرد شدن وزن میکنیم.
وزن اولیه را یادداشت کرده سپس ۵ تا ۱۰ میلیلیتر از نمونه را از روی فیلتر عبور داده (پمپ خلا را روشن کرده و کروز را روی ارلن مخصوص قرار می دهیم تا آب براحتی از فیلتر عبور کند.) بعد نمونه گیری کروزه را داخل آون ۱۰۵ درجه قرار می دهیم سپس کروزه را خارج نموده و پس از سرد کردن وزن میکنیم و پس از سرد کردن وزن میکنیم (وزن ثانویه)

که اگه نتیجه را در ۱۰۰۰۰۰۰ ضرب کنیم مقدار mlss بر حسب ppm به دست می آید.
بعد از وزن کردن آنرا داخل کوره با دما ۵۵۰ درجه سنتیگراد قرار می دهیم.پس از نیم ساعت خارج میکنیم و سرد میکنیم. کروزه را وزن میکنیم و وزن ثالث را بدست می آوریم.

که اگه نتیجه را در ۱۰۰۰۰۰۰ ضرب کنیم مقدار mlVss بر حسب ppm به دست می آید.
pH
برای داشتن یک سیستم فعال و سالم pH حوضچه هوادهی باید دارای دامنه تغییرات مناسب باشد. رابطه بین فعالیت بیولوژیکی و pH بصورتی است که اگر pH بین رنج ۶/۵ تا ۸/۵ نباشد (کمتر یا بیشتر) فعالیت بیولوژیکی کند یا متوقف می گردد.
باکتری ها می توانند در pH بین ۵ تا ۱۰ زنده بمانند ولی pH رشد بیشتر آنها بین ۶/۵ تا ۸/۵ می باشد. چنانچه pH محیط زیر ۶/۵ باشد، جمعیت قارچ ها بر باکتری ها غلبه کرده و حذف کم BOD و ته نشینی ضعیف بوجود می آید. در pH های خیلی بالا مواد غذایی نظیر فسفر شروع به ترسیب نموده و از دسترس باکتری ها خارج می شوند. در این حال حذف BOD کم خواهد بود تحت شرایطی که pH خیلی بالا و یا خیلی پایین باشد میکروارگانیسم ها از بین نمی روند.
بنابراین یک بهره بردار خوب باید به pH فاضلاب ورودی تصفیه خانه و مایع مخلوط معلق حوض هوادهی (MLSS) توجه خاص داشته باشد و بطور روزانه آن را کنترل کند تا اطمینان حاصل گردد که میزان pH بین ۶/۵ تا ۸/۵ قرار دارد.
معمولاً pH فاضلاب شهری در حد بهینه می باشد و نوسانات زیاد در pH مشاهده نمی گردد. ولی اگر فاضلاب های صنعتی به شبکه فاضلابرو متصل هستند، این نوسانات شدید است و باید قبل از هر عمل از ورود این چنین فاضلاب هایی به شبکه جلوگیری کرد. در غیر اینصورت باید بطور مرتب pH فاضلاب ورودی تعدیل و تنظیم شود (خنثی سازی).
معمولاً مواد شیمیایی مورد نیاز جهت تعدیل pH با فرموله کردن منحنی عیارپذیر ویژه فاضلاب برآورد می شوند. منحنی های عیارپذیری در آزمایشگاه تهیه می شوند. روش کار بدین ترتیب است که نمونه ای از فاضلاب آماده شده و از مواد شیمیایی مشخص با استاندارد معین به آن اضافه می شود (مثلاً اسید سولفوریک، سود سوز آور، آهک و غیره) و تغییرات pH مخلوط در حد معینی بررسی می گردد.
با افزایش ماده شیمیایی pH نمونه یادداشت گردیده و داده های بدست آمده روی محور مختصات برده و منحنی عیارپذیری رسم می گردد.
البته کاربرد محلول های اسید رقیق (اسید سولفوریک) در تصفیه عملی نیست زیرا نیاز به مخازن ذخیره بزرگ و پمپ های خاص (بخاطر خوردگی) دارد و بهتر است پس از کار آزمایشگاهی اسید لازم به معادل کمی آن به اسید غلیظ تجارتی تبدیل شود.
معمولاً برای خنثی کردن pH های بالا از سود سوزآور و آهک استفاده می نمایند و در مورد افزودن آهک باید دقت داشت تا مقدار آهک آنقدر بالا نباشد که در حوض هوادهی باعث از بین بردن باکتری های مفید (لخته ساز) شود و مرتب باید آزمایشات میکروسکوپی در هنگام افزودن آهک له عمل آید.
ازت
همانطور که هر موجود زنده ای برای حفظ بقاء به غذا نیازمند است، میکروارگانیسم های موجود در فرآیند لجن فعال نیز به غذا نیاز دارند. معمولاً مواد غذایی در فاضلاب های خانگی به اندازه کافی وجود دارد. لیکن مواد غذایی مکمل را اغلب می باید به فاضلاب های صنعتی اضافه نمود تا ازت و فسفر کافی در فاضلاب تامین شود. اغلب موارد ازتبه صورت آمونیاک و فسفر به صورت اسید فسفریک افزوده می گردد.
باکتری ها به ازت برای تولید پروتوپلاسم و فسفر برای درست کردن آنزیم هایی که در شکفتن مولکول های آلی فاضلاب به کار می روند نیاز دارند.
تخمین نسبت ازت به فسفر به BOD5 به ترتیب ۵ به ۱ به ۱۰۰ است. کمبود ازت در محیط منجر به رشد باکتری های رشته ای و یا پراکنده شدن جمعیت بیولوژیکی و در نتیجه ته نشینی ضعیف می گردد.
از طرف دیگر کمبود ازت مانع تولید سلول جدید است، در حالی که سلول های موجود حذف BOD را ادامه می دهد، در نتیجه میکروارگانیسم ها فرآورده های فرعی اضافی را از دیواره سلولی خود ترشح می کنند که تشکیل فلوک کرکی (پنبه ای) را می دهد که قدرت ته نشینی آن کم است.
افزودن آمونیاک در فرآیند لجن فعال اغلب در سیستم های تصفیه فاضلاب های صنعتی جهت تغذیه میکروارگانیسم ها انجام می شود. کنترل ازت افزودنی به عنوان غذا مهم است، زیرا اگر ازت مورد نیاز میکروارگانیسم در سیستم موجود باشد و مقدار ازت وارده باعث افزایش آن شود، مشکلاتی همچون رشد سریع جلبک ها در سرریزهای حوض ته نشینی را بوجود می آورد.
در تصفیه خانه های لجن فعال که فاضلاب شهری وارد آنها می شود، معمولاً مشکل کمبود ازت وجود ندارد بلکه مشکل عکس آن است؛ به طوری که مقدار زیاد ازت ورودی و عدم حذف آن توسط سیستم های متعارف لجن فعال باعث آلودگی پساب و آبهای پذیرنده می شود. در اینگونه تصفیه خانه ها واحدهای نیتریفیکاسیون و دی نیتریفیکاسیون تعبیه شده تا مقدار ازت را به حد مجاز برسانند.
معمولاً در سیستم هایی که نیتریفیکاسیون پیش بینی شده اکسیژن محلول باید در غلظت زیادتری نسبت به سیستم های لجن فعال که فقط برای حذف کربن در نظر گرفته شده اند باشد. زیرا باکتری های نیتریت ساز عمدتاً هوازی بوده و اکسیژن محلول بالای ۲ میلی گرم در لیتر لازم است. علاوه بر این فرآیند، نیتریفیکاسیون باعث مصرف قلیائیت شده و ممکن است pH مایع معلق مخلوط را کم کند.
نمونه برداری و تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی
ارزش نتایج آزمایش فاضلاب بستگی کامل به نحوه نمونه برداری، نگهداری، جابجایی و تحویل نمونه ها به آزمایشگاه داشته و می بایست توسط شخصی آگاه و باکفایت و کاردان به طور صحیح انجام پذیرد. آزمایش کننده باید بداند که نمونه ها از چه محلی، در چه زمانی و به چه ترتیبی برداشته شده اند. از آزمایش نمونه های بدون مشخصات کامل باید خودداری گردد.
حجم نمونه ها و ظروف نمونه برداری باید مناسب با اهداف بررسی نوع منبع، آزمایش های مورد نظر از جهات مختلف فیزیکی، شیمیایی و میکروب شناسی باشد. برنامه ریزی اصولی برای همه نمونه برداری ها کلی و مبتنی بر موارد زیر است:
* مشخص نمودن هدف از نمونه برداری
* تعیین منبع مورد بررسی، نوع ویژگی های نمونه ها
* تعیین پارامترهای مورد اندازه گیری
* انتخاب نوع آزمایش ها و میزان و دقت مورد نیاز
* انتخاب نقاط و زمان نمونه برداری
نحوه نمونه برداری از فاضلاب برای انجام آزمایشات کمال اهمیت را دارد. در نمونه برداری بررسی کیفیت کار فرآیند تصفیه فاضلاب، نمونه ها باید معرف کل فاضلاب باشد، زیرا داده های حاصل از تجزیه نمونه ها در مواردی همچون ارزیابی شرایط فرآیند تصفیه، تعیین مشکلات و عوامل متفاوت عملکرد تصفیه و استفاده از آنها به عنوان مبانی طراحی تاسیسات تصفیه به کار می روند.
تواتر نمونه برداری
برخی از آزمایشات در محل نمونه برداری انجام می شود (اکسیژن محلول حوض هوادهی) ولی قسمت اصلی آنها بایستی در آزمایشگاه صورت گیرد. انتقال نمونه ها به آزمایشگاه باید حتی المقدرو در زمان کوتاه و درجه حرارت پایین باشد.
شیوه نمونه برداری توصیه شده در تصفیه خانه های فاضلاب معمولاً لحظه ای یا مرکب ساعتی می باشد؛ یعنی در هر ساعت یک نمونه در یک بطری دهانه گشاد (تقریباً ۲۰۰ میلی لیتر) تهیه و برای نگهداری در یخچال و در حدود ۴oc قرار می گیرد. برای یک دوره ۲۴ ساعته، حجم نهایی حدود ۳ تا ۴ لیتر کافی است. چنانچه حجم نمونه متناسب با میزان جریان در هر ساعت باشد، نماینده بهتری از کل جریان خواهد بود.
به عنوان مثال اگر میزان جریان در ساعت ۹ صبح L/S ۵۰ و در ساعت ۱۲ ظهرL/S ۲۵ و در ساعت ۳ بعدازظهر L/S۳۵ و در ساعت ۶ عصر L/S۴۰ باشد. برای نمونه های مرکب به صورت زیر عمل می شود:
۵۰ + ۲۵ + ۳۵ + ۴۰ = ۱۵۰ L/S مجموع دبی ها
و حجم کلی مورد نیاز جهت آزمایشات ۱ تا ۳ لیتر در نظر گرفته می شود. بنابراین حجم نمونه مورد نیاز اول، دوم، سوم و چهارم به ترتیب ۱۰۰۰، ۵۰۰، ۷۰۰، ۸۰۰ میلی لیتر است.
چنانچه نمونه برداری ساعتی مقدور نباشد، نمونه ۲ یا ۳ ساعتی بهترین روش است. در هر مورد بایستی علاوه بر زمان و مکان نمونه برداری، روش نمونه برداری نیز قید گردد و هرگونه مشاهده غیرعادی ذکر شود.
در تاسیسات کوچک (تصفیه خانه های کوچک) که بهره برداران بصورت شیفت ۲۴ ساعتی نیستند، نمونه های لحظه ای برتری دارند. در این مورد بهترین شیوه نمونه برداری در دوره های حداکثر جریان با رعایت فاصله بین نمونه برداری ها باتوجه به دوره های توقف در فرآیندهای مختلف می باشد. در این روش نمونه را در هنگامی که یهره برداری از تصفیه خانه در شرایط حاد است جمع آوری کرده و چنانچه هدف نشان دادن بدترین شرایط بهره برداری از شبکه باشد، می توان نمونه ها را تحت شرایط حداکثر بار هیدرولیکی جمع آوری نمود.
درمورد زمان نمونه برداری باید گفت بعضی از پارامترها نیاز به آزمایش روزانه و برخی هفتگی و یا ماهیانه دارند. درمورد تصفیه خانه های لجن فعال انجام آزمایشات SS, pH, COD, BOD5 ته نشینی یک ساعته، ته نشینی ۳۰ دقیقه لجن فعال DO, MLSS, MLVSS، آزمایشات مشاهدات میکروسکوپی بصورت روزانه ضروری است و آزمایشاتی همانند نسبت F/M، سن لجن، قلیائیت، آزمایشات بخش پردازش لجن، بصورت هفتگی نیاز است و مواد مغذی (ازت، فسفر)، فلزات سنگین و آزمایشات دیگر بصورت ماهیانه و فصلی مورد نیاز می باشد.
البته لازم به ذکر است هرگاه بهره بردار بخاطر شرایط اضطراری در بهره برداری احساس نیاز به انجام یک پارامتر آزمایشی بکند، حتی چندین بار در روز نیز باید توسط آزمایشگاه انجام پذیرد.
محل نمونه برداری
هدف از نمونه برداری فاضلاب، تعیین کیفیت فاضلاب ورودی، راندمان حذف و کیفیت پساب خروجی از تصفیه خانه است. شرایط نقاط نمونه برداری عبارتند از:
* نقاط نمونه برداری باید چنان انتخاب گردند که نمونه های برداشته شده نماینده آن واحد از تصفیه خانه یا فاضلاب ورودی و پساب خروجی باشند.
* در نمونه برداری از حوضچه ته نشینی محل نمونه برداری کانال انتقال پساب از سرریزها و در عمق ۲۰ سانتیمتر زیر سطح آب باشد.
* در نمونه برداری از حوضچه های هوادهی، نمونه برداری از سرریز حوضچه که حالت غیرتلاطم داشته و تقریباً نماینده کل حوضچه بوده و تثبیت فاضلاب در آن انجام گرفته باشد.
* در نمونه گیری از لجن فعال باید محلی انتخاب شود که لخته های لجن فعال سالم باشد.
* اکسیژن محلول حوض هوادهی و لجن فعال باید در محل انجام شود و در صورت نیاز به انتقال از هوادهی نمونه جلوگیری شود.
* در نمونه گیری برای انجام مشاهدات میکروسکوپی بهتر است از نمونه لجن فعال ته نشین شده در حوض ثانویه استفاده شود که غلظت بیشتری دارد.
* محل های نمونه برداری باید با علامت مشخص تعیین شوند تا نمونه بردار بدون خطا نمونه برداری نماید.
* تمیز بودن محل نمونه برداری از آشغال و جلبک در نتیجه آزمایش موثر است
* نمونه برداری از پساب خروجی باید از یک نقطه خاص کانال خروجی باشد.
* محل های نمونه برداری در سیستم لجن فعال متعارف عبارتند از:
* ورودی به حوض هوادهی، سرریز حوض هوادهی، پساب خروجی از حوضچه ته نشینی ثانویه، لجن خروجی از ته نشینی ثانویه (لجن فعال)، خروجی کل تصفیه خانه.
منابع

1. چوبانوگلوس، جورج؛ فرانکلین، ال. بورتن؛ مهندسی فاضلاب؛ ابریشم چی، احمد؛ افشار، عباس؛ جمشید، بهشید؛ ١٣٧٤؛ جلد اول، صص: ٥٩٧- ٨ ، ٤١١ – ١٥.
2. سعیدی، رضا؛ زمستان 1389؛ جزوه درسی تصفیه فاضلاب؛ صص34-26، 54، 86-83، 100
3. موسوی، سید محمد؛ تابستان 1393؛ اصول بهره برداری و نگهداری تصفیه خانه های فاضلاب به روش لجن فعال؛ انتشارات ارکان دانش؛ چاپ اول؛ صص 73-63.
4. Activated sludge study guide , WISCONSIN DEPARTMENT OF NATURAL RESOURCES
5. Disinfection , sterilization, and preservation, Block, Seymour stanton, 4 th ed, 1991, pp 33-34, 553-565
6. Operation of wastewater treatment plant, WEF, MOP : 11 , sixth edition
7. Osram HNS/UVC Lamps. Technical Information , MKAB/UV, Edition Aug . 1991, pp3 and 6
8. Principles and practice of disinfection, Preservation and sterilization; A.D.Russell, W.B. Hugo, G.A.J.Ayliffe, 1982 pp 534 – 547
9. Water Purification System. UV Fresher, from NEC catalogue No . 061- 2003NN9507 , NEC Environment Engineering , Ltd

ا

ب