تصفیه فاضلاب
آنچه که می خوانیم
Add a header to begin generating the table of contents
مقدمه ای بر تصفیه فاضلاب
همه جوامع، هم بهصورت جامد و هم بهصورت مایع، فضولات تولید میکنند. بخش مایع این فضولات، یا فاضلاب اساساً همان آب مصرفی جامعه است که درنتیجه کاربردهای مختلف آلودهشده است. ازنظر منابع تولید، فاضلاب را میتوان ترکیبی از مایع یا فضولاتی دانست که توسط آب از مناطق مسکونی، اداری و تأسیسات تجاری و صنعتی حمل شده و برحسب 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 معمولاً حاوی میکرواورگانیزمهای بیماریزای فراوانی است که در دستگاه گوارش انسان زندگی میکنند و یا در برخی فضولات صنعتی موجودند. فاضلاب، شامل مواد مغذی نیز هست که میتواند 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 و سپس تصفیه و دفع آن، نهفقط مطلوب، بلکه در جوامع صنعتی ضروری است. در ایالاتمتحده آمریکا، هماکنون این مسئله بر اساس قوانین متعدد ایالتی و کشوری الزام عملی پیدا کرده است.
مهندسی فاضلاب شاخهای از مهندسی محیطزیست است که اصول بنیادی علوم مهندسی را در مسائل کنترل آلودگی آب به خدمت میگیرد. هدف نهایی مدیریت فاضلاب حفاظت محیطزیست است بهنحویکه با اصول بهداشت عمومی و مسائل اقتصادی، اجتماعی و سیاسی هماهنگ باشد.
فاضلاب جمعآوریشده از جوامع روستایی و شهری نهایتاً باید به منابع آب یا خاک بازگردانده شود. در هر مورد باید به این سؤال پیچیده پاسخ داد که: برای حفظ محیطزیست، کدامیک از آلایندههای فاضلاب و تا چه حد باید حذف شوند؟ پاسخ به این سؤال مستلزم بررسی شرایط و نیازهای محلی، همراه با کاربرد دانش عملی، قضاوتهای مهندسی متکی به تجربه و رعایت شرایط و مقررات ایالتی و کشوری است.
تاریخچه تصفیه فاضلاب
گرچه جمعآوری آبهای سطحی و زهکشی از زمانهای قدیم شروع شده است، آثار جمعآوری فاضلاب را میتوان در اوایل قرن نوزدهم جستجو کرد. به دنبال آن تصفیه اسلوبمند فاضلاب در اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم صورت گرفت. پیدایش نظریه میکروبی توسط کخ و پاستور در نیمه دوم قرن نوزدهم آغازگر عصر جدیدی درزمینه بهداشت عمومی شد. قبل از آن زمان رابطه آلودگی و بیماری فقط بهصورت مبهم شناختهشده بود و از علم نوپای باکتریشناسی نیز برای تصفیه فاضلاب استفاده نشده بود.
در ایالاتمتحده آمریکا، به دلیل وجود مشکلاتی ناشی از دفع فاضلاب تصفیه نشده به داخل مقادیر نسبتاً زیاد آب و همچنین وجود زمینهای وسیع مناسب برای دفع تا اواخر قرن نوزدهم به تصفیه و دفع فاضلاب چندان توجه نشد؛ اما در اوایل قرن بیستم، شرایط بهداشتی سبب شد تقاضا برای اعمال روشهای کارآمدتر در کنترل فاضلاب رشد فزایندهای پیدا کند. عدم امکان فراهم آوردن سطوح وسیع و کافی برای دفع زمینی فاضلاب تصفیه نشده، بهخصوص برای شهرهای بزرگ، منجر به استفاده از روشهای مؤثرتری در تصفیه شد.
وضع موجود
روشهای تصفیه که در آنها کاربرد نیروهای فیزیکی عامل مهمتری است با عنوان عملیات واحد تصفیه شناختهشدهاند. روشهای تصفیه که در آنها حذف آلایندهها از طریق واکنشهای شیمیایی و زیستشناختی صورت میگیرد با عنوان فرآیندهای واحد تصفیه معروفاند. در حال حاضر، عملیات و فرآیندهای واحد تصفیه در هم ادغامشده و آنچه را که امروزه مراحل اولیه، ثانویه و نهایی تصفیه نامیده میشود تشکیل دادهاند. در تصفیه اولیه از عملیات فیزیکی تصفیه همچون آشغالگیری و تهنشینی برای جدا کردن مواد شناور و قابل تهنشینی موجود در فاضلاب بهره گرفته میشود. در تصفیه ثانویه از فرآیندهای شیمیایی و زیستشناختی استفاده میشود تا قسمت اعظم مواد آلی از فاضلاب جدا شود.
در تصفیه نهایی از واحدهای اضافی عملیات و فراوری استفاده میشود تا سایر آلایندهها چون 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 شدهاند، مجموعهای از مکانیسمهای تصفیه فیزیکی، شیمیایی و زیستشناختی را به خدمت گرفته و آب را با کیفیتی مشابه یا بهتر از آبی که از تصفیه نهایی فاضلاب حاصل شود تولید میکنند.
در طول 40 سال گذشته، تعداد تصفیهخانهها در دست بهرهبرداری جوامع شهری و روستایی تقریباً سه برابر شده است. اجرای قانون کشوری آب تمیز در آمریکا (Clean Water Art) سبب تغییرات اساسی در کنترل آلودگی آب، بهمنظور تأمین آبهای ” قابل شنا و ماهیگیری” شد. بر اساس آمارگیری اخیر اداره حفاظت محیطزیست آمریکا در حال حاضر بیش از 15000 تصفیهخانه در دست بهرهبرداری است. بررسی دادههای مربوط به ابعاد تصفیهخانههای گزارششده نشان میدهد که در حدود 81% کل تصفیهخانههای بخش عمومی کمتر از 43.8 لیتر در ثانیه، 16% بین 43.8 تا 438.1 لیتر در ثانیه و 3% باقیمانده بیشتر از 438.1 لیتر در ثانیه ظرفیت دارند.
همچنین در حدود 9% از ظرفیت کل تصفیهخانههای بخش عمومی در واحدهایی با ظرفیت طراحی کمتر 43.8 لیتر در ثانیه، 25% در واحدهایی با ظرفیت طراحی بین 43.8 و 438.1 لیتر در ثانیه و 66% باقیمانده در واحدهایی با ظرفیت بیشتر از 438.1 لیتر در ثانیه متمرکز است. این اطلاعات مشابه یافتههایی است که درسال 1974گزارششده است.
روندها و برنامههای جدید
با تصویب اصلاحیه قانون کشوری کنترل آلودگی آب در سال 1973 کنگره آمریکا برنامه درازمدت کنترل آلودگی آبراهها را تصویب کرد. همچنین روندها و دلمشغولیهای جدیدی نیز در زمینه های مختلف تصفیه فاضلاب مشتمل بر موارد زیر است:
- ماهیت متغیر فاضلاب مورد تصفیه.
- مسئله فضولات صنعتی.
- اثر جریانهای سطحی و منابع آلاینده گسترده.
- جریانهای خروجی از شبکه درهم.
- مفاهیم، فرآیندها و عملیات تصفیه.
- دلمشغولیهای بهداشتی و زیستمحیطی.
- میزان تأثیر فرآیندهای تصفیه.
- سیستمهای کوچک تصفیه شامل سیستمهای منفرد درجا.
تصفیه فاضلاب
در حال حاضر بر روی اغلب عملیات و فرآیندهای واحد مورداستفاده در تصفیه فاضلاب تحقیقات وسیع و پیوستهای، از دیدگاه کاربرد و اجرا صورت میگیرد. درنتیجه، تغییرات فراوان در فرآیندها صورت گرفته و فرآیندها و عملیات جدیدی ابداع و به کار گرفتهشده است: بهمنظور ارضای محدودیتهای فزاینده و ارتقای شرایط زیستمحیطی آبراهها بیشتر از اینها باید کار کرد. علاوه بر بهبود روشهای تصفیه معمول، سیستمهای تصفیه و تکنولوژیهای دیگری، همانند روشهایی که از گیاهان آبزی بهره میگیرند، در حال ابداع است. اگر قرار باشد پیشرفت مهمی در تحلیل و کاربرد فرآیندهای موجود و جدید حاصل شود باید روشهای پیشرفتهتری برای شناسایی مشخصههای فاضلاب ابداع شود.
گرچه اغلب مواد آلی حاضر در فاضلابها را میتوان تصفیه کرد، تعداد موادی که با بهرهگیری از فرآیندهای معمول حاضر، قابل تصفیه نیستند و یا فقط کمی تصفیه میشوند رو به فزونی است، بهعلاوه در بسیاری از موارد از آثار درازمدت زیستمحیطی حضور اینگونه مواد اطلاعاتی در دسترس نیست و یا اطلاعات موجود ناچیز است. با درک روشنتر این آثار، انتظار میرود که بر تصفیه پیشرفته، بهمنظور حذف آلایندههای خاص، بیشتر تأکید شود. رهاسازی VOC و VTOC بهصورت تنظیمنشده از واحدهای تصفیه فاضلاب ممکن است لزوم پوشاندن سازههای سر آب تصفیهخانهها و تأسیسات تصفیه اولیه و همچنین احداث تأسیسات تصفیه خاص را بهمنظور تصفیه مواد رهاشده مطرح کند. در بعضی از موارد ممکن است برای حذف اینگونه آلایندهها، قبل از تخلیه به داخل شبکه جمعآوری، کنترل بیشتر در منبع تولید ضرورت پیدا کند.
امروزه به رابطه بین طراحی سیستمهای جمع آوری و تصفیه فاضلاب بسیار توجه میشود. همزمان با انتقال فاضلاب در شبکه جمعآوری، تغییرات زیستشناختی و شیمیایی در آن ایجاد میشود. ماهیت این تغییرات تا حد زیادی تابع انواع فضولات تخلیه نشده و طرح شبکه جمعآوری است. در آینده که اهمیت این تغییرات در تصفیه فاضلاب بهتر درک شود، پیشبینی میشود که طراح شبکههای جمعآوری و تصفیه فاضلاب بهمراتب هماهنگتر از گذشته شود.
دلمشغولیهای بهداشتی و زیستمحیطی بهمنظور رعایت ضوابط قانون آب تمیز (CWA) و اصلاحیههای آن، بهداشت عمومی و محیطزیست نقش مهم و فزایندهای در انتخاب و طراحی تأسیسات جمعآوری و تصفیه فاضلاب دارا می باشد.
