تصفیه فاضلاب شهری چگونه است و شامل چه مراحلی می شود؟

تصفیه فاضلاب شهری علاوه بر تاثیرات مطلوبی که بر حفاظت از محیط زیست و سلامت انسان و سایر موجودات زنده ایجاد می کند، به شدت بر کاهش مصرف آب موثر خواهد بود. به همین دلیل در تمام جوامع تصفیه پساب های تولید شده در بخش های مسکونی و شهری به روش های مختلف در تصفیه خانه ها انجام شده و در برخی از مواقع در سایر صنایع خروجی آنها استفاده میشود. فرآب تدبیر تولیدکننده محصولات تصفیه فاضلاب، در این مطلب روش های مورد استفاده برای تصفیه آب و فاضلاب شهری و انسانی را بررسی و ویژگی ها و موارد مهم در این زمینه را بررسی خواهد نمود.

تصفیه فاضلاب شهری چیست؟

به کلیه پساب های تولید شده در مجتمع های مسکونی در مراحل شستشوی ظروف، حمام، شستشوی محوطه و سطوح مختلف، آب های به جریان در آمده از بارش باران و برف و غیره فاضلاب شهری گفته میشود. با توجه به روند تولید این پساب ها، بیشترین آلودگی موجود در آنها بیولوژیکی و فیزیکی می باشد و مواد شیمیایی در آنها کمتر وجود دارند. به دلیل وجود مقدار زیاد ذرات جامد با اندازه های بزرگ، مواد آلی، پاتوژن ها و باکتری های بیماری زا و گاها مواد شیمیایی و فلزات سنگین و غیره، ورود این قبیل فاضلاب ها به صورت مستقیم به طبیعت یک تهدید بزرگ برای سلامتی محیط زیست خواهد بود.

لازم به ذکر است، پساب های تولید شده در واحدهای درمانی و بیمارستان ها و همچنین کارگاه ها و کارخانجات صنعتی در محدوده فاضلاب شهری قرار نگرفته و روند تصفیه آب و فاضلاب دارای پیچیدگی های بیشتری می باشد. البته در بخش های مختلف زندگی شهری مواد شیمیایی و آلاینده های آلی قوی به درون فاضلاب ها راه پیدا می کنند، اما به دلیل مقدار کم آنها می توان با روش های ساده تر نسبت به حذف آنها اقدام نمود.

هدف از تصفیه فاضلاب شهری چیست؟

با توجه به آزمایشات و بررسی های متعددی که بر روی پساب های شهری صورت گرفته است، اصلی ترین شاخص هایی که باید نسبت به کاهش آنها اقدام شود، BOD و TSS یا کل جامدات معلق می باشد. علاوه براین، حذف فسفر و ازت و فلزات سنگین نیز در این روند مورد توجه قرار میگیرند. در حالت کلی از مهم ترین دلایل برای تصفیه فاضلاب شهری می توان به موارد زیر اشاره نمود:

• بهبود شاخص های کیفی پساب ها و رسیدن به استانداردها برای ورود مجدد آنها به طبیعت با حفظ سلامت محیط زیست
• استفاده مجدد از فاضلاب های تصفیه شده در سایر صنایع و کشاورزی و باغبانی و کاهش مصرف آب
• کاهش مواد جامد معلق در فاضلاب، مواد آلی، پاتوژن های خطرناک، مواد آلی قوی و فلزات سنگین، گند زدایی و ضد عفونی کردن پساب ها قبل از ورود به طبیعت

فاکتورهای انتخاب روش های تصفیه فاضلاب شهری

با توجه به اهمیت بسیار زیاد کاهش آلاینده های موجود در فاضلاب، روش های مختلفی برای تصفیه آب و فاضلاب ارائه شده اند. هر یک از این روش ها و فرآیندهای تصفیه فاضلاب دارای ویژگی های خاصی بوده و بخش خاصی از مواد آلاینده را هدف قرار می دهند. به همین دلیل در انتخاب روش های مناسب برای تصفیه فاضلاب شهری لازم است بررسی های متعددی انجام شده و در نهایت روش مناسب انتخاب شود. لازم به ذکر است، به دلیل تنوع بسیار بالا در مواد آلاینده موجود در این پساب ها، در اغلب مواقع از روش های ترکیبی برای حذف آنها استفاده شده و تنها با یک روش نمی توان شاخص های کیفی را بهبود داد.

در حالت کلی چند عامل مهم در زمان انتخاب روش مناسب برای تصفیه پساب های شهری بررسی میشوند که عبارتند از:

• بررسی شرایط محیطی و نوع تجهیزات در دسترس، محیط راه اندازی تصفیه خانه
• بررسی و آزمایش و اندازه گیری شاخص های کیفی
• تعیین نوع و مقدار مواد آلاینده موجود در فاضلاب های شهری
• دبی فاضلاب ورود به تصفیه خانه
• تعیین و بررسی هدف اصلی از تصفیه و کیفیت خروجی مورد نظر

روش های تصفیه فاضلاب شهری

در پکیج تصفیه فاضلاب بهداشتی و صنعتی و تصفیه خانه های بتنی و سیمانی بزرگ، بخش های متعددی برای تصفیه پساب ها در نظر گرفته میشود. در هر یک از این بخش ها نسبت به بهبود شاخص های خاصی اقداماتی انجام شده و در نهایت مجموعه فعالیت های صورت گرفته، منجر به تصفیه فاضلاب خواهد شد. در تصفیه فاضلاب شهری نیز چند گام و بخش مهم در نظر گرفته میشود که به صورت کلی و بدون در نظر گرفتن جزئیات عبارتند از:

پیش تصفیه فاضلاب شهری

برخلاف فاضلاب های صنعتی، در پساب های تولید شده شهری ذرات جامد معلق بیشترین سهم از آلاینده های موجود در آنها را دارند. شاخ و برگ درختان، پارچه، پلاستیک و کیسه های نایلونی و بقایای میوه و غذاها از جمله مواد جامدی هستند که در فاضلاب های شهری معلق بوده و منجر به افزایش TSS میشوند. برای حذف این قبیل از آلودگی ها سه بخش برای تصفیه فیزیکی فاضلاب در نظر گرفته میشود که عبارتند از:

آشغالگیری فاضلاب

با استفاده از تجهیزاتی از قبیل آشغالگیرهای مکانیکی و دستی و زوج توری مواد جامد معلق با اندازه های بزرگ جمع آوری میشوند. این تجهیزات در ورودی تصفیه خانه ها قرار گرفته و به صورت خودکار یا توسط نیروی انسانی تکه های مواد جامد انباشته شده روی سطح آنها به مرور تخلیه میشود. عدم جمع آوری این ذرات منجر به مسدود سازی تجهیزات در سایر بخش ها خواهد شد و سرعت تصفیه را تا حد بسیار زیادی کاهش می دهند.

دانه گیری فاضلاب شهری

علاوه بر تکه های بزرگ مواد جامد از قبیل پارچه و پلاستیک و غیره، شن و ماسه و ذرات کوچک نیز به مقدار بسیار زیاد در فاضلاب های شهری موجود می باشند. یکی از راه های حذف این ذرات، استفاده از تجهیزات دانه گیری یا کلاسیفایر می باشد. این تجهیزات با ایجاد چرخش در تصفیه خانه به کمک نیروی گریز از مرکز دانه های ریز را به بیرون هدایت نموده و از پساب ها جدا می کنند.

ته نشینی مواد آلاینده فاضلاب شهری

ذرات بسیار ریز که در دو مرحله قبل جمع آوری نشده اند را می توان با ته نشینی حذف کرد. برای این منظور برای مدت زمان مشخص به پساب ها اجازه می دهند بدون حرکت در حوضچه قرار گیرند. به مرور ذرات معلق به کف حوضچه منتقل شده و در نهایت با کمک لجن روب ها جمع آوری خواهند شد.

علاوه بر موارد فوق، با توجه به کیفیت مورد نظر از خروجی تصفیه خانه ممکن است پیش تصفیه پیشرفته نیز در نهایت صورت گیرد. در این مرحله از فیلترهای متعدد استفاده شده و ذرات بسیار کوچک جمع آوری و حذف خواهند شد.

تصفیه بیولوژیکی فاضلاب شهری

از دیگر مواد آلاینده موجود که در تصفیه فاضلاب شهری حذف میشوند، پاتوژن ها و باکتری های بیماری زا و همچنین مواد آلی مختلف هستند. برای حذف این قبیل از مواد آلاینده از باکتری های هوازی و بی هوازی استفاده شده و تصفیه بیولوژیکی انجام میشود. با توجه به نوع مواد آلی موجود در پساب ها از روش های مختلفی می توان برای این منظور استفاده کرد که برخی به هوازی بوده و برخی نیز بی هوازی هستند.

از جمله روش های مورد استفاده برای تصفیه فاضلاب شهری با باکتری های هوازی می توان به MBR، SBR، EAAS، CSAS و CPF اشاره نمود. روش های UASB، ABR و UAFB نیز در گروه روش های بی هوازی مورد استفاده برای تصفیه آب و فاضلاب قرار میگیرند. لازم به ذکر است که در برخی از فرآیندها ترکیبی این روش ها استفاده شده و در نهایت شرایط برای تجزیه مواد آلی به کمک میکرورگانیسم ها فراهم خواهد شد.

تصفیه شیمیایی فاضلاب شهری

به عنوان آخرین مرحله در روند تصفیه از مواد شیمیایی استفاده میشود. بسیاری از فلزات سنگین و مواد آلی قوی به کمک روش های بیولوژیکی و میکروارگانیسم ها قابل حذف نمی باشند. به همین دلیل از روش های مختلف تصفیه شیمیایی فاضلاب برای تصفیه فاضلاب شهری استفاده میشود. گندزدایی با کمک کلرزنی، جمع آوری ذرات کلوئیدی به کمک مواد منعقد کننده از قبیل پلی الکترولیت از جمله اقداماتی می باشد که در این مرحله انجام میشوند.

اصلی ترین مراحل تصفیه فاضلاب شهری

در مجموع، روش‌ها و فرآیندهای مورد استفاده در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب بسته به نوع فاضلاب و فناوری‌های به‌کاررفته متفاوت‌اند. با این حال، می‌توان مراحل اصلی تصفیه فاضلاب را در چند گام متوالی خلاصه کرد که به ترتیب انجام می‌شوند و عبارت‌اند از:

• مرحله تصفیه مقدماتی فاضلاب شهری (آشغالگیری)

یکی از نخستین و مهم‌ترین مراحل در تصفیه فاضلاب شهری، حذف مواد جامد معلق درشت است. بی‌توجهی به این مرحله می‌تواند منجر به ایجاد اختلال و حتی آسیب به تجهیزات مختلف از جمله پمپ‌ها شود. برای انجام این فرآیند از آشغالگیرهای دستی یا آشغالگیرهای مکانیکی استفاده می‌شود.

آشغالگیرها در واقع صفحات توری یا میله‌ای هستند که در مسیر ورودی فاضلاب نصب می‌شوند و از عبور ذرات جامد درشت مانند تکه‌های چوب، پارچه و سایر اجسام جلوگیری می‌کنند. پس از تجمع این ذرات بر روی صفحه آشغالگیر، عملیات پاک‌سازی به‌صورت دستی یا مکانیکی انجام می‌شود.

این مرحله که به عنوان پیش‌تصفیه فاضلاب شناخته می‌شود، در تمامی تصفیه‌خانه‌ها وجود دارد و نقش بسزایی در افزایش طول عمر تجهیزات و بهبود عملکرد کلی سیستم تصفیه آب و فاضلابدارد.

• مرحله دانه گیری فاضلاب

آشغالگیرها توانایی جمع‌آوری مواد جامد نسبتاً درشت را دارند، اما ذرات ریزتر مانند دانه‌های شن و ماسه به‌راحتی از میان آن‌ها عبور می‌کنند. از آن‌جا که وجود این ذرات می‌تواند باعث سایش و آسیب به پمپ‌ها، تجهیزات و خطوط انتقال فاضلاب شود، لازم است با روش‌های تخصصی حذف شوند.

برای این منظور از دستگاه‌های دانه‌گیر استفاده می‌شود. حوضچه‌های دانه‌گیر که در مسیر جریان فاضلاب طراحی و اجرا می‌شوند، بسته به نوع فاضلاب و شرایط عملکردی، در مدل‌های کم‌عمق، عمیق یا دایره‌ای شکل ساخته می‌شوند. این دانه‌گیرها با ایجاد جریان‌های چرخشی یا گردابی، ذرات ریزتر مانند شن و ماسه را از جریان سیال جدا کرده و نقش مهمی در بهبود عملکرد کلی سیستم تصفیه فاضلاب ایفا می‌کنند.

• مرحله ته نشینی فاضلاب شهری

یکی دیگر از مراحل اساسی در فرآیند تصفیه فاضلاب شهری، مرحله ته‌نشینی ذرات معلق است. در این مرحله، از حوضچه‌ها یا مخازن ته‌نشینی استفاده می‌شود تا با گذر زمان، ذرات معلق فرصت پیدا کنند در کف استخر رسوب کنند. معمولاً حدود ۷۰ درصد از ذرات معلق موجود در فاضلاب در این بخش ته‌نشین می‌شوند.

پس از انباشت این ذرات، لازم است لجن‌های ته‌نشین‌شده به روش‌های مختلف تخلیه شوند. بر اساس طراحی و ساختار استخرهای ته‌نشینی (که ممکن است دایره‌ای یا مستطیلی شکل باشند) از پل‌های ته‌نشینی و لجن‌روب با مدل‌های متنوع استفاده می‌شود.

از جمله انواع متداول این تجهیزات می‌توان به پل لجن‌روب رفت‌وبرگشتی، نیم‌پل ته‌نشینی و پل لجن‌روب دوار اشاره کرد. این تجهیزات با جمع‌آوری و انتقال لجن از کف حوضچه، نقش مهمی در افزایش راندمان و پایداری سیستم تصفیه فاضلاب ایفا می‌کنند.

• مرحله تصفیه ثانویه فاضلاب شهری (حدف مواد بیولوژیکی)

در فرآیند تصفیه فاضلاب، مراحل اولیه با هدف حذف مواد جامد و ذرات معلق انجام می‌شوند و تأثیری بر کاهش میکروارگانیسم‌ها ندارند. برای کاهش بار زیستی و حذف عوامل میکروبی از فرآیندهای بیولوژیکی مانند لجن فعال، لجن فعال با هوادهی گسترده و بستر لجن رو به بالای هوازی استفاده می‌شود. تجهیزات پرکاربردی مانند پکیج UASB نیز کیفیت فاضلاب خروجی را به شکل چشمگیری بهبود می‌بخشند.

با این حال، مقادیر قابل توجهی از مواد آلی، فلزات سنگین و ترکیبات شیمیایی ممکن است باقی بمانند که اثرات زیست‌محیطی دارند. به همین دلیل، مرحله نهایی شامل تصفیه شیمیایی و گندزدایی است که با روش‌هایی مانند کلرزنی یا اشعه UV، آلاینده‌های شیمیایی و میکروبی را حذف کرده و فاضلاب خروجی را به استانداردهای زیست‌محیطی می‌رساند.

• مرحله تصفیه شیمیایی فاضلاب

برای حذف کامل مواد آلی، فلزات سنگین و ترکیبات شیمیایی باقی‌مانده در فاضلاب، انجام فرآیند گندزدایی ضروری است. این مرحله یکی از مهم‌ترین گام‌های پایانی در تصفیه آب و فاضلاب محسوب می‌شود و به روش‌های مختلفی قابل اجراست.

از مؤثرترین شیوه‌های گندزدایی می‌توان به استفاده از پکیج کلرزنی و سیستم گندزدایی با اشعه فرابنفش (UV) اشاره کرد. روش کلرزنی با استفاده از خاصیت اکسیدکنندگی کلر، میکروارگانیسم‌ها و ترکیبات آلی را از بین می‌برد، در حالی که گندزدایی با اشعه UV بدون نیاز به مواد شیمیایی، با تابش نور فرابنفش موجب نابودی میکروب‌ها و ویروس‌ها شده و کیفیت نهایی فاضلاب خروجی را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهد.

• خشک کردن و آبگیری از لجن

پس از حذف ذرات معلق، میکروارگانیسم‌ها و مواد آلی و شیمیایی در فرآیند تصفیه فاضلاب، لازم است لجن ته‌نشین‌شده در کف حوضچه‌ها یا استخرهای ته‌نشینی تخلیه شود. یکی از مهم‌ترین مراحل در مدیریت لجن، آبگیری و خشک‌سازی آن است تا حجم و رطوبت لجن کاهش یافته و انتقال یا دفع آن آسان‌تر شود.

این فرآیند معمولاً با استفاده از تجهیزات مخصوص مانند فیلتر پرس، سانتریفیوژ لجن یا بسترهای خشک‌کن انجام می‌گیرد. آبگیری مؤثر لجن نه‌تنها موجب سهولت در دفع یا استفاده مجدد از آن می‌شود، بلکه نقش مهمی در بهینه‌سازی عملکرد کلی سیستم تصفیه فاضلاب دارد.

مزایای تصفیه فاضلاب شهری

تصفیه فاضلاب شهری نقش مهمی در توسعه پایدار شهرها دارد و مزایای متعددی از جمله ارتقای سلامت عمومی، حفاظت از محیط زیست، بهره‌برداری مجدد از منابع و صرفه‌جویی اقتصادی به همراه دارد. در ادامه، به بررسی دقیق‌تر این مزایا می‌پردازیم.

• سلامت عمومی

پیشگیری از بیماری‌ها: فاضلاب تصفیه‌نشده می‌تواند منبع انواع عوامل بیماری‌زا از جمله باکتری‌ها، ویروس‌ها و انگل‌ها باشد که موجب گسترش بیماری‌های مرتبط با آب می‌شوند. فرآیند تصفیه، این آلاینده‌ها را به‌طور مؤثر حذف کرده و از سلامت جامعه محافظت می‌کند.

ارتقای سطح بهداشت: تصفیه اصولی فاضلاب، به‌ویژه در مناطق پرتراکم شهری، برای ایجاد محیطی ایمن و بهداشتی ضروری است و نقش مهمی در بهبود کیفیت زندگی شهروندان ایفا می‌کند.

• حفاظت از محیط زیست

ارتقای کیفیت منابع آبی: تصفیه فاضلاب با کاهش آلاینده‌های شیمیایی و زیستی، از ورود مواد مضر به رودخانه‌ها، دریاچه‌ها و اقیانوس‌ها جلوگیری کرده و موجب بهبود کیفیت آب در این منابع می‌شود.

جلوگیری از اوتریفیکاسیون: این فرآیند با حذف مواد مغذی اضافی مانند نیتروژن و فسفر، مانع رشد بی‌رویه جلبک‌ها و کاهش سطح اکسیژن محلول در آب شده و از ایجاد اختلال در تعادل زیستی منابع آبی پیشگیری می‌کند.

حفاظت از اکوسیستم‌های آبی: کاهش آلودگی ناشی از پساب، به حفظ زیستگاه‌های طبیعی آبزیان و حمایت از تنوع زیستی آن‌ها کمک می‌کند و از تخریب محیط‌های حساس جلوگیری به‌عمل می‌آورد.

• بازیافت منابع

استفاده مجدد از آب: آب تصفیه‌شده قابلیت استفاده در مصارف غیر شرب مانند آبیاری فضای سبز، سامانه‌های خنک‌سازی صنعتی و شست‌وشوی سرویس‌های بهداشتی را دارد. این موضوع نقش مهمی در کاهش وابستگی به منابع آب شیرین ایفا می‌کند.

بازیافت مواد مغذی: فاضلاب شهری سرشار از مواد مغذی همچون فسفر و نیتروژن است. این عناصر قابل بازیافت بوده و می‌توان آن‌ها را به‌عنوان کود طبیعی در کشاورزی استفاده کرد، که در نتیجه موجب کاهش مصرف کودهای شیمیایی می‌شود.

تولید انرژی تجدیدپذیر: لجن باقی‌مانده از فرآیند تصفیه فاضلاب شهری، قابلیت تبدیل به بیوگاز را دارد. این انرژی پاک می‌تواند در تأمین انرژی مورد نیاز تصفیه‌خانه‌ها یا سایر مصارف شهری مورد استفاده قرار گیرد.

• مزایای اقتصادی

کاهش هزینه‌های شهری: تصفیه آب و فاضلاب با جلوگیری از آلودگی منابع آبی، موجب کاهش چشمگیر هزینه‌های مرتبط با پاک‌سازی محیط، مراقبت‌های بهداشتی و مدیریت منابع طبیعی می‌شود.

ایجاد فرصت‌های شغلی: توسعه زیرساخت‌های تصفیه فاضلاب شهری و فعالیت در این حوزه، فرصت‌های شغلی متعددی در بخش‌های مهندسی، بهره‌برداری و نگهداری ایجاد کرده و به رشد اقتصادی پایدار کمک می‌کند.

تقویت صنعت گردشگری: ارتقای کیفیت آب و بهبود بهداشت محیط، جذابیت شهرها را برای گردشگران افزایش می‌دهد و زمینه‌ساز رونق فعالیت‌های تفریحی و گردشگری می‌شود.

• مقابله با تغییرات اقلیمی

کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای: تصفیه‌خانه‌های فاضلاب با بازیابی گاز متان تولیدشده از لجن و استفاده از آن به‌عنوان منبع انرژی، می‌توانند به‌طور مؤثری از انتشار گازهای گلخانه‌ای به جو جلوگیری کنند.

افزایش تاب‌آوری شهری: زیرساخت‌های پیشرفته تصفیه فاضلاب شهری، شهرها را در برابر پیامدهای ناشی از تغییرات اقلیمی مانند بارش‌های شدید، طغیان رودخانه‌ها و سیلاب‌ها مقاوم‌تر می‌سازند و نقش کلیدی در مدیریت بحران‌های اقلیمی ایفا می‌کنند.

تجهیزات تصفیه فاضلاب شهری

در هر یک از مراحل تصفیه از تجهیزات و دستگاه های خاصی استفاده میشود که برخی از آنها عبارتند از:

• آشغالگیرهای مکانیکی، دستی و زوج توری (در تصفیه خانه های بزرگ از نوع دستی استفاده نمی شود)
• سیستم های هوادهی و پمپاژ
• پکیج تزریق مواد شیمیایی
• کلاسیفایر و انواع دانه گیر
• پل های لجن روب برای جمع آوری لجن های ته نشین شده در حوضچه تصفیه
• کابل و تابلو برق، ابزارهای اندازه گیری و سنجش شاخص های مختلف

مجموعه فرآب تدبیر از بررگترین تیم های فعال در حوزه طراحی و تولید و ساخت تجهیزات فوق بوده و فروش عمده و جزئی مواد شیمیایی تصفیه آب و فاضلاب مورد استفاده در این زمینه را با قیمت مناسب فراهم نموده است. جهت کسب اطلاعات درباره تصفیه فاضلاب شهری بیشتر می توانید با کارشناسان فرآب تدبیر تماس بگیرید.