در بیشتر شهرهای بزرگ با توجه به روند افزایش جمعیت، جمع‌آوری و تصفیه فاضلاب شهری، امری مهم و ضروری است. فاضلاب تولید شده در مناطق صنعتی و شهری، توسط شبکه جمع‌آوری فاضلاب، جمع و به تصفیه خانه فاضلاب انتقال می‌یابد. در این تصفیه خانه، روی فاضلاب عملیات شیمیایی، فیزیکی و بیولوژیکی انجام می‌شود. سپس فاضلاب تصفیه شده که عاری از هر گونه مواد مخرب و زیان‌بار برای محیط‌زیست است، از آن خارج می‌شود. در این مقاله از خلیج فارس قصد داریم تا به توضیح پاسخ تصفیه خانه چیست و مراحل و انواع تصفیه خانه های فاضلاب بپردازیم. با ما همراه باشید.
تصفیه خانه چیست؟
بیشتر فعالیت‌های انسان با مصرف آب همراه است. این آب مصرف شده، فاضلاب نامیده می‌شود که حاوی آلاینده‌های مضر و خطرناک برای محیط‌زیست و سلامت انسان است. تصفیه خانه فاضلاب، زیرساختی مهم و حیاتی است که فاضلاب‌های مناطق مسکونی، صنعتی و تجاری را جمع‌آوری و تصفیه می‌کند. هدف اصلی این تصفیه خانه حذف آلاینده‌ها، ذرات معلق و عوامل بیماری‌زا است تا بتواند آن را برای استفاده مجدد و تخلیه به محیط‌زیست، ایمن سازد.
این فرایند چندین مرحله دارد که متناسب با حجم و ماهیت فاضلاب، طراحی می‌شوند. تصفیه خانه‌های فاضلاب نقش مؤثری در حفظ محیط‌زیست، حفظ سلامت عمومی و تضمین مدیریت منابع آب، ایفا می‌کنند. پکیج تصفیه فاضلاب یا تصفیه خانه فاضلاب کوچک نیز تصفیه خانه‌ای است که چند واحد از آن به هر دلیلی حذف یا در واحدهای دیگر ادغام شده‌اند.
انواع تصفیه خانه فاضلاب
اولین قدم برای ساخت تصفیه خانه، استفاده از دستگاه تصفیه فاضلاب و اطلاع از نوع فاضلاب و حجم آن است. با توجه به مقررات تصویب شده جدید، باید برای دریافت مجوز فعالیت در مجتمع‌های مسکونی و واحدهای صنعتی، جهت تصفیه فاضلاب اقدام کرد؛ به همین دلیل احداث و ساخت تصفیه خانه، امری ضروری است که با توجه به نوع فاضلاب، مراحل و طراحی ساخت متفاوتی دارد. فاضلاب‌هایی که به تصفیه خانه شهری انتقال می‌یابند، شامل نشت آب، فاضلاب خانگی و پساب‌های صنعتی هستند. انواع تصفیه خانه فاضلاب شامل تصفیه شیمیایی، تصفیه مقدماتی و تصفیه بیولوژیکی است که در ادامه به توضیح آن‌ها می‌پردازیم.
تصفیه فیزیکی
تصفیه مقدماتی یا تصفیه فیزیکی شامل واحدهای آشغال گیر، متعادل ساز، دانه گیر و ته‌نشینی اولیه است. در این مرحله جامدات معلق به میزان ۶۵ درصد، کلیفرم به میزان ۶۰ درصد، BOD به مقدار ۳۵ درصد، فسفر به مقدار ۵ درصد و نیتروژن به میزان ۵ تا ۱۰ درصد حذف می‌شوند.
تصفیه شیمیایی
تصفیه فاضلاب شیمیایی، شامل حذف فسفر، ازت و جامدات سنگین است. در مرحله تصفیه شیمیایی از جامدات معلق به میزان ۹۹ تا ۹۹. ۹ درصد، از کلیفرم ۹۹. ۹ تا ۱۰۰ درصد، از نیتروژن ۸۰ تا ۹۵ درصد، از فلزات سنگین ۹۰ درصد، از فسفر ۵۰ درصد و از BOD به میزان ۱۰۰ درصد جدا می‌شود.
تصفیه بیولوژیکی
تصفیه فاضلاب بیولوژیکی شامل هوادهی، گندزایی و ته‌نشینی ثانویه است. در تصفیه بیولوژیکی از جامدات معلق به میزان ۹۵ درصد، از کلیفرم ۹۵ تا ۹۹ درصد، از فسفر ۳۰ تا ۴۰ درصد، از نیتروژن ۳۰ تا ۵۰ درصد و از BOD به میزان ۸۵ تا ۹۵ درصد جدا می‌شود.
بیشتر بخوانید: تصفیه فاضلاب صنعتی
اجزای تصفیه خانه فاضلاب
اجزا مختلف تصفیه خانه شامل آشغال گیر، دانه‌گیری فاضلاب، واحد متعادل ساز، ایستگاه پمپاژ، هوادهی، واحد ته‌نشینی، واحد گندزدایی، واحد ذخیره و گندزدایی لجن است. در ادامه دیگر اجزای تصفیه خانه فاضلاب را به طور مختصر، توضیح می‌دهیم.
- آشغال گیر: دستگاهی است که مواد درشت موجود در فاضلاب را که منشأ معدنی یا آلی دارند، جدا می‌سازد. این ذرات درشت، اگر حذف نشوند به تجهیزات تصفیه خانه مخصوصاً الکتروپمپ‌ها خسارت وارد می‌کنند.
- دانه‌گیری فاضلاب: در فاضلاب مواد جامد معدنی مثل شن، ماسه، شیشه، قطعات فلزی، شن ریزه و… وجود دارند که در سیستم تصفیه، به عنوان دانه، شناخته می‌شوند. این مواد در فاضلاب به تجهیزات و پمپ‌های تصفیه خانه، آسیب می‌زنند.
- واحد متعادل ساز: واحد متعادل ساز به منظور یکنواختی و ایجاد تعادل در کیفیت و کمیت فاضلاب ورودی در نظر گرفته می‌شود؛ چرا که میزان و حجم آلودگی‌های فاضلاب ورودی، در زمان‌های مختلف، یکسان نیست.
- ایستگاه پمپاژ: از این واحد برای هدایت فاضلاب به واحد بعدی تصفیه خانه، استفاده می‌شود. در ایستگاه پمپاژ، فاضلاب به وسیله الکتروپمپ‌های مستغرق به قسمت هوادهی منتقل می‌شود. الکتروپمپ‌های موجود در ایستگاه پمپاژ، توسط فلومتر کنترل می‌شوند.
- هوادهی تصفیه خانه: بعد از اینکه فاضلاب به قسمت استخر هوادهی وارد شد با لجن فاضلاب مخلوط و ترکیبی از آب، لجن و مواد جامد را تشکیل می‌دهد. این لجن حاوی میکروارگانیسم‌های مفیدی است که به آن‌ها در اصطلاح، کارگران تصفیه خانه گفته می‌شود.
- واحد ته‌نشینی: از این واحد برای جداسازی مواد فعال از مخلوط هوادهی شده، استفاده می‌شود. در واقع هدف از ته‌نشینی نهایی، ته‌نشین کردن مواد بسیار ریزی است که به صورت معلق در فاضلاب وجود دارند.
- واحد گندزدایی: فاضلاب معمولاً حاوی ارگانیسم‌های روده انسان است که مرتبط با بیماری‌های منتقله از آب مانند هپاتیت عفونی و ویروس فلج اطفال هستند. یکی از متداول‌ترین روش‌ها برای نابودکردن این ارگانیسم‌ها، گندزایی مرتب است.
- واحد نگهداری و ذخیره لجن: لجن مازاد واحد هوادهی از واحد دانه‌گیری، به قسمت نگهداری و ذخیره لجن فرستاده می‌شود. در این واحد، لجن‌های تثبیت شده، آبگیری می‌شوند. این آب حاوی فسفر و نیتروژن بوده و برای تکثیر باکتری‌ها مفید است و به صورت ثقلی از لوله تعبیه شده به مخازن هوازی برگشت داده می‌شود.
مراحل ساخت تصفیه خانه فاضلاب
به طور کلی مراحل ساخت تصفیه خانه فاضلاب شامل چندین مرحله کلیدی و مهم است که هر کدام از آن‌ها برای تضمین کیفیت عملکرد، ضروری هستند. مراحل تصفیه خانه فاضلاب شامل برنامه‌ریزی و طراحی، آماده‌سازی محل احداث، ساخت و ساز فوندانسیون، ساخت سازه، نصب لوله و اتصالات و… است که در ادامه هر کدام از آن‌ها را به طور مختصر توضیح می‌دهیم.
- برنامه‌ریزی و طراحی: برای احداث تصفیه خانه به دو طرح اولیه و تفصیلی نیاز است. طراحی اولیه شامل برنامه‌ای برای ظرفیت و مکان احداث است و طرح تفصیلی طرح‌های مکانیک، سازه، معماری و برق را شامل می‌شود.
- آماده‌سازی محل احداث: با تسطیح زمین و حذف پوشش گیاهی و همچنین نصب تأسیسات، راه‌های دسترسی و زیرساخت‌های لازم، آماده‌سازی محل احداث انجام می‌شود.
- ساخت و ساز فونداسیون: ساخت و ساز فونداسیون شامل حفاری برای تجهیزات مختلف و ریختن بتن برای ایجاد سازه‌ها مانند ساختمان‌ها و مخازن است.
- ساخت سازه: ساخت سازه شامل احداث ساختمان‌های اداری، نصب مخازن و نصب تجهیزات است.
- نصب لوله و اتصالات: نصب لوله و اتصالات شامل نصب و اتصال شبکه لوله‌ها و همچنین کابل‌کشی‌های برق مورد نیاز است.
- نصب تجهیزات فرایندی: نصب تجهیزات فرایندی راه‌اندازی سازه‌ها و تجهیزات مخصوص فرایندهای تصفیه مانند راکتورهای بیولوژیکی و سیستم‌های هوادهی است.
- PLC و ابزار دقیق: PLC و ابزار دقیق شامل نصب و کابل‌کشی سنسورها، تابلوهای کنترل، قطعات الکتریکی و مانیتورینگ تصفیه خانه می‌شوند.
- تست و راه‌اندازی: تست تجهیزات و انجام تنظیمات دقیق برای عملکرد بهتر تصفیه خانه یکی دیگر از مراحل ساخت تصفیه خانه فاضلاب است.
- راه‌اندازی و بهره‌برداری: در مرحله راه‌اندازی و بهره‌برداری به شروع عملیات تصفیه فاضلاب و آموزش کارکنان به منظور بهره‌برداری و نگهداری تصفیه خانه پرداخته می‌شود.
- تأییدیه‌های نظارتی: اخذ تأییدیه و مجوزهای لازم از مراجع نظارتی یکی از مراحل مهم ساخت تصفیه خانه فاضلاب است.
- انطباق با محیط‌زیست: اطمینان از رعایت کردن مقررات زیست‌محیطی و محافظت از اکوسیستم‌های اطراف تصفیه خانه یکی از موارد مهمی است که حتماً باید به دقت انجام شود.
- تعمیر و نگهداری منظم: ایجاد برنامه‌های تعمیر و نگهداری مداوم برای حفظ عملکرد بهتر تصفیه خانه نقش مهم و ضروری در کاهش هزینه‌ها دارد.
بیشتر بخوانید: فولینگ چیست
طراحی تصفیه خانه فاضلاب
فاضلاب‌های تولید شده در محیط‌های مسکونی و صنعتی هر کدام ویژگی‌های متفاوتی دارند؛ به همین دلیل باید از روش‌های مناسبی برای تصفیه آن‌ها استفاده کرد. یکی از مهم‌ترین گام‌هایی که باید زیر نظر افراد حرفه‌ای و متخصص در این حوزه انجام شود، طراحی تصفیه خانه فاضلاب است. این طراحی، پارامترهای زیر را شامل می‌شود:
- شرایط محیطی مکان تصفیه خانه شامل مساحت، دما، تماس با نور و…
- مواد آلی موجود در فاضلاب
- میزان فاضلاب ورودی در بازه‌های مشخص به تصفیه خانه
- کیفیت مورد نیاز فاضلاب خروجی
- آلاینده‌های موجود در فاضلاب
- هزینه و بودجه لازم برای راه‌اندازی تصفیه خانه
محاسبات طراحی تصفیه خانه فاضلاب
برای محاسبات طراحی تصفیه خانه فاضلاب می‌توان از فرمول سن لجن استفاده کرد. این فرمول بر طبق مدت زمانی که باکتری‌ها یا جامدات تحت هوادهی قرار می‌گیرند، محاسبه می‌شود. در واقع از فرمول سن لجن برای نگهداری مقدار لجن در تانک‌های هوادهی استفاده می‌شود. به این صورت که مقدار جامدات معلقی که درون تانک هوادهی قرار دارند و میزان جامدات معلقی که به صورت روزانه به آن وارد می‌شوند، بر حسب پوند محاسبه می‌شوند. در واقع فرمول سن لجن در تانک هوادهی، از طریق تقسیم پوند جامدات معلق موجود در تانک بر جامدات ورودی به آن محاسبه می‌شود.
جمع‌بندی
همان طور که در این مقاله توضیح دادیم، تصفیه خانه فاضلاب یکی از تأسیسات حیاتی برای حفظ منابع آبی و محیط‌زیست و کمک به سلامت عمومی افراد است که در تمام دنیا مورد استفاده قرار می‌گیرد. این سیستم با انجام یک سری فرایند مهم و اساسی، آلاینده‌ها و عوامل بیماری زای مختلف را از فاضلاب حذف و مطمئن می‌شود که آبی که به محیط برمی‌گردد، از نظر محیط زیستی ایمن و بی‌خطر است.
با استفاده از این روش نه تنها خطرات بالقوه تخلیه آلاینده‌ها و مواد غیربهداشتی را به حداقل می‌رساند، بلکه می‌توان منبع جدیدی از آب را برای مصارف غیرشرب فراهم کرده و بدین طریق از کمبود آب و تغییرات اقلیمی که باعث افزایش تنش آبی در تمام جهان شده است، جلوگیری کرد.