فرآیند های تصفیه آب و فاضلاب

جداکردن فنل و مشتقات بوسیله روشهای میکروبیولوژی از فاضلاب یکی از مهمترین کاربردهای فرآیند بیولوژیکی است . تصفیه ی فنل که برای میکروارگانیسم ها سم دار هستند با استفاده از این روش بسیار جالب است . فنل تأثیر بازدارنده ی بر مواد غذایی را بر روی میکرو ارگانیسم ها میگذارد . بنابراین تصفیه ی فنل بر طبق بازدارنده جنبشی مورد بررسی قرار می گیرد . یک روش مناسب برای فاضلابها با تراکم متوسط فنل لجن اکتیو شده است . اگر فاضلابها حاوی فنل بسیار متراکم که به سیستم وارد شده باشند بارگیری ناگهانی رخ خواهد داد و میکروارگانیسم ها فعالیتشان را از دست خواهند داد . راکتورهای چند مرحله ای زیستی یا راکتورهایی با لایه های زیستی برای این نوع از فاضلابها مناسبترند ( مولین و نیلسون 1984 ) در این راکتورها تغییر مرحله به مرحله ای دیگر رخ میدهد ، بنابراین میکرو ارگانیسم ها به رسانگر خومی گیرند  و تأثیر شوک از بین میرود بطور کلی انواع سودوموناس ها در جداسازی فنل استفاده میشوند . کشت ترکیبی نیز میتواند استفاده شود ، دیگر انواع میکروارگانیسم ها ،باکتریها ، قارچها و rotifer ها هستند . انواع سودوموناسها میتوانند یا بشکل آزاد یا بی جنبش شده در مطالعات تصفیه ی فنل مورد استفاده قرار بگیرند ( بتمن 1984 ، گورل و بیوکگونور 2004 یوستان و بویوکگوندر 2007 )

فرآیند های تصفیه آب و فاضلاب...

جذب گونه های فلزی و غیر فلزی بوسیله ی تود ه های زیستی ، چه زنده و چه تقلیب شده ، عموماٌ جذب زیستی نامیده میشود . این تکنیک میتواند برای امکانات رایج تصفیه ی فاضلاب چاره ساز باشد ( یورتزورو سنگیل 2009 )
جذب زیستی ، مکانیزم فیزیکی – شیمیایی را با گونه های فلزی ، نولکئودپرتوها و غیره ای را شامل میشود که بوسیله ی توده های زیستی میکروبی یا محصولات آنان از محلول ها جدا شده اند . ( گاد ، 2000 ) بسیاری از انواع توده های زیستی و میکرو نشان داده شده است که ظرفیت جذبی خوبی دارند و بسیاری از آنها بعنوان پایه های تصفیه فاضلاب های حاول فلز پیشنهاد میشود. ( بویوکگونور 1996 ؛ اوهان 2006 ) در مقایسه با تکنیک هایی مانند رسوب و تبادل یونی جذب زیستی بعنوان یک فرایند صاف کننده و کمکی ، فواید زیادی از جمله ، هزینه اندک ، بازدهی مناسب و عدم تولید لجن ناشی از فلزات سنگین دارد ( پینو 2006 ) در فرایند جذب زیستی نه تنها برای از بین بردن فلزات موجود در پس ماندها بلکه برای اهداف دیگری نیز مورد استفاده قرار می گیرد .

فرآیند های تصفیه آب و فاضلاب...

تصفیه ی بی هوازی
فرایند بی هوازی شامل یک سری مراحل متکی به یکدیگر است . اجزای ارگانیکی که ابتداً پیچیده هستند مانند لیپیدها و کربوهیدرات ها به ارگانیزم های ساده تری هیدرولیز میشوند. آنها بوسیله ی اسید وژن ها به اسیدهای چرب فرار (VFAها ) تخمیر میشوند .
رایج ترین این اسیدهای چرب اتانویک اسید است . با این حال ، پروپانویک ، بوتانویک و پنتانویک اسیدها ، ممکن است با مقدارهای متفاوت به نسبت میزان دوام فرایند مشاهده میشوند . با بدست آمدن محصولی که با استفاده از این فرایند از اسیدها بدست می آید ، این سیستم باید چنان ساخته و پرداخته شده باشد که کاهش PH در آن اتفاق نیوفتد چرا که این اتفاق ممکن است منجر به بوجود آمدن نقص هایی در فرایند پیشرفته این روش شود . اسیدوژن ها هم شامل باکتری های بی هوازی facultative  و هم   obligeteمیشود تا اینجا مسئله اصلی در این فرایند این است که مقدار کلی مواد ارگانیکی موجود در فاضلاب به طور کامل ، توسط نوع و پیچیدگی اجزای ارگانیکی که قابل تغییراند ، قابل تغییر نیستند . گاز تولید شده از واکنش های اسیدوژن کربن دی اکسید است . بدنبال یک مرحله ی اسیدوژنی یک مرحله ی متانوژنیک است . متاژونیک ها بی هوازی هایی obligate  هستند و اسیدهای چرب را از اسیدوژن به متان و کربن دی اکسید تبدیل می کنند . نتیجه ، کاهش چشمگیر مقدار ارگانیک فاضلاب است . متان تولید شده راهی را برای جبران انرژی پیشنهاد می دهد .
فرایند بی هوازی پیجیده ای است و فرصت مهمی برای این فرایند است تا ناپایدار و حتی ناموفق باشد . در میان شرایط مهم محیطی که باید ارائه شوند ، عیب اکسیژن یکی از آنها ست . این فرایند علی الخصوص فرایند پرسرعتی است . چنین سیستم های بی هوازی باید با راکتورهایی که فشار مثبتی در مجرا دارند و جریان و هوا متوقف میکنند طراحی میشوند . نشانه ی احتمال وقوع خرابی در فرایند بی هوازی کاهش PH است .

فرآیند های تصفیه آب و فاضلاب...

تکنولوژی های بیوراکتور غشا همچنان که از نامشان پیداست آن دسته از تکنولوژی هایی هستند که باعث ایجاد تصفیه ی بیولوژیکی با استفاده از جداسازی غشایی میشوند . این اصطلاح همچنین به فرایندی اطلاق میشود که در آن به جای استفاده متوالی از جداسازی غشایی در طی جریان فاضلاب در روش قدیمی تصفیه ی زیستی ، از اتصال این دو عنصر استفاده میشود . تصفیه ی موسوم muniPaL فاضلاب ( لجن ) معمولاً ازطریق یک فرایند 3 مرحله ای دنبال میشود: ته نشین سازی مواد جامد درشت موجود در آب وارد شده به سیستم که با تجزیه ی هوازی مواد ارگانیکی ادامه میابد و سپس ته نشین سازی ثانویه به منظور جدا کردن توده های زیستی انجام میشود یک سیستم MBR  میتواند 2 فرایند فیزیکی جداسازی را حذف و از فیلتر کردن توده های زیستی توسط یک غشا استفاده کند . نتیجه این میشود که کیفیت آب تولید شده بسیار بالاتر از زمانی است که از روش مرسوم تصفیه  استفاده می کنیم . زیرا دیگر نیازی به گندزدایی ثانویه نداریم . ( جود2008 )
2 نوع متداول غشا: غشای زیر آبی و غشای خارج آبی است ( روبرت 2000 ، المالک 2006 ) . در سیستم های MRB غشاهای زیر آبی به غشای خارجی آبی ترجیح داده میشوند. شرایط عملکردی متعددی برای غشای زیر آبی در جدول 1 آورده شده اند . ( ملین 2006 )

فرآیند های تصفیه آب و فاضلاب...

منابع تامين آب شرب

معمولا منابع را به دو دسته تقسیم می کنند :

1- آبهای سطحی

2- آبهای زیر زمینی ( چاه – چشمه – قنات )

تعريف آب آشاميدني

آب آشامیدنی ، آب گوارائی است که عوامل فیزیکی ، شیمیایی و بیولوژیکی آن در حد استانداردهای مصوب باشد و مصرف آن عارضه سوئی در کوتاه مدت یا دراز مدت در انسان ایجاد نکند.

آلودگی آب

خطر آلودگی آب را می توان به دو گروه اصلی تقسیم کرد:

1- خطر زیست شناختی

2- خطر شیمیایی
فرآیند های تصفیه آب و فاضلاب...

RBC یک سیستم تصفیه ی بیولوژیکی است و نیز نوع دیگری از ایده ی تکامل یافته ای از فیلتر ریز ( قطره چکان ) .
از آنجائیکه این کانتاکتورها موجب بهینه سازی قابل توجهی در میزان از بین بردن کربن و آمونیاک حل شده میشود و نیز انرژی کمتری نسبت به روش لجن اکتیو شده مصرف میکند به میزان گسترده ای در تصفیه ی فاضلاب مورد استفاده قرار می گیرند ( دی پالما و وردون 2009 ) این سیستم بر میکرو ارگانیسم هایی اتکا میکند که بر سطح رسانگر رشد میکنند و وسیله ای برای تصفیه ی بیولوژیکی است . فرایند بیولوژیکی اصلی در این سیستم شبیه به فرایندی است که در فیلتر ریز اتفاق می افتد . یک RBC شامل یک سری فواصل نزدیک به هم پیوسته (در کنار هم جاسازی شده اند ) و دیسک های پلاستیکی مدور ( ترکیبی از مواد مصنوعی ) است که معمولاً در حدود 5/3 میلی متر قطر دارند و به میله ای افقی که قابلیت چرخش دارد متصل اند . حدود 40% از هرکدام از دیسک ها در مخزنی که حاوی فاضلاب است فرو رفته است . هنگامی که  RBC می چرخد لایه ای چسبنده به دیسک که بر سطح دیسک رشد کرده همراه با چرخش به داخل فاضلاب می رود و خارج میشود. زمانی که وارد فاضلاب میشود میکرو ارگانیسم ها ، ارگانیک ها راجذب میکنند. زمانی که با چرخش از فاضلاب خارج میشوند اکسیژن لازم برای تجزیه ی هوازی را بدست می آورند و وقتی لایه ی چسبنده به سطح دوباره وارد فاضلاب میشود مواد جامد را به خود می گیرد ، و سپس پس مانده های بوجود آمده از وسیله جدا میشوند . این پس مانده ها همراه با جریان فاضلاب به مخزن ته نشینی هدایت میشوند تا از فاضلاب جدا شوند .

فرآیند های تصفیه آب و فاضلاب...

فیلتر های ریز از سال 1890 بمنظور تصفیه ی فاضلاب استفاده میشوند . این نام در واقع نام مناسبی نیست زیرا هیچ فیلترینگی انجام نمیشود . رشد بیولوژیکی بسیار فعال بر روی صخره ها اتفاق می افتد و این ارگانیسم ها منبع تغذیه شان از جریان پس ماندهایی که از بین صخره می چکند است (وینرو و متیو 2002 ) مشخص شده است که اگر فاضلاب ته نشین شده از روی سطح  صخره می گذشت همان طور که در بالا اشاره شد لجن روی صخره ها رشد میکرد . امروزه از این روش هنوز استفاده میشود اما در بسیاری از تأسیسات از رسانگرهای پلاستیکی به جای صخره ها استفاده میشود و دربسیاری از سیستم های تصفیه فاضلاب فیلتر ریز از تصفیه اولیه پیروی میکند و شامل ته نشینی ثانویه و یا شفاف سازی ثانویه میشود.
فیلترهای ریز در تصفیه پس ماندهای صنعتی و خانگی کاربرد زیادی دارند . این فرآیند یک روش تصفیه بیولوژیکی با استفاده از یک روش تصفیه ی بیولوژیکی با استفاده از یک لایه ی نازک ثابت است که برای از بین بردن BOD ( نیاز بیوشیمیایی  به اکسیژن ) و مواد جامد معلق طراحی شده است . یک فیلتر ریز شامل یک بازوی توزیع کننده چرخشی است که عمل اسپری کردن را انجام میدهد و مایع را بطور یکنواخت روی یک بستر چرخشی متعلق به صخره هایی با اندازه اولیه ، مواد زبر و یا رساناگری ساخته شده از مواد مصنوعی ، پخش میکند . فضای بین رسانگر به هوا اجازه میدهد تا به راحتی جریان پیدا کند  .بنابراین شرایط هوازی میتواند حفظ شود.

فرآیند های تصفیه آب و فاضلاب...

سیستم تصفیه لجن فاضلاب اکتیو شده دست کم چهار بخش دارد : یک مخزن هوادهی ، یک مخزن جهت ته نشینی ( شفاف ساز ) پمپی برگشت دهی لجن و سیستمی که اکسیژن  را به مخزن هوادهی هدایت میکند. فاضلابی که گاهی از پیش تصفیه شده است وارد مخزن هوادهی میشود و میکروبهای شناوری در حضور اکسیژن با فاضلاب ترکیب میشوند . به این ترکیب "افشره ترکیبی " میگویند. میکروبها آلوده کننده های ارگانیک موجود در فاضلاب را سوخت و ساز میکنند . پس از گذشت مدت زمانی ، این مدت زمان میتواند زمانی برابر مدت زمان باقی ماندن هیدرولیک در مخزن هوادهی باشد ، افشره ترکیبی به سمت شفاف ساز جریان پیدا میکند و در آنجا مواد جامد ( مواد شناور  MLVSS) از فاضلاب جدا و ته نشین میشود . اکنون فاضلاب صاف شده ای در سیستم داریم . مواد جامد ته نشین شده از کف شفاف ساز برداشته میشود و مقداری از آنها در حالی که از یاد آور  استفاده نمی کنیم به مخزن هوادهی بازگردانده میشوند . در نتیجه میتوان مدت زمان متوسط باقی ماندن میکروارگانیسم ها در رآکتور را کنترل کرد که به آن د.وره ی لجن ( SRT   ) یا مدت زمان نگه داری سلول (MCRT) میگویند. مواد جامد MLVSS   ( مواد جامد شناور در افشره ی ترکیبی)  به مخزن هوادهی باز گشته اند ،  میکروب هایی هستند که در شرایط سختی نگهداری میشوند و از فاضلابی دست نخورده جدا  میشوند و برای مدت زمان زیادی مورد استفاده قرار میگیرند 0بنابراین به آنها " اکتیو شده " میگویند . فرآیند برگرداندن میکروبها از شفاف ساز به مخزن هوادهی ، ایجاد چگالی سازی آنها را تا سطح بالایی ممکن میسازد ( mg/L 18000 تا 10000)  و بنابراین خود فرآیند اکتیو کردن لجن را تعریف میکند . (ودارد 2001 )

فرآیند های تصفیه آب و فاضلاب...

در میان تکنولوژی ها ی پیشرو فرایندهای بیولوژیکی که بسرعت در حال پیشرفت و توسعه هستند خود را در معرض توجه قرار دادند . در این فرایندها که مواد بیولوژیکی بعنوان تجزیه کننده استفاده  میشوند ، آلاینده های موجود در پس ماندهای اولیه یا خام از آنها جدا میشوند .
در مهندسی محیط زیست فرآیندهای بیوتکنولوژی برای بازیافت فاضلاب ، گاز و انهدام پس ماندهای جامع استفاده میشوند . این فرآیندها همچنین میتوانند بمنظور تولید بیوگاز و هیدروژن بعنوان منابع جدید انرژی استفاده شوند .

در مهندسی محیط زیست برای جلوگیری از آلودگی محیط زیست از فرآیند اکتیو کردن لجن ، فیلترهای ریز ، فیلترهای ریز زیستی ، حوضچه های اکسید اسیون ، بازیافت بی هوازی ، واحدهای ترکیبی و واکنشهای بیوگاز بطور گسترده ای در تکنولوژی های بازیافت پس ماند استفاده میشوند .

در میان تکنولوژی جدیدی که از دهه 1970 نمود پیدا کرده اند ، بیوتکنولوژی بیشترین توجه را به خود جلب کرده است و ثابت شده است که مستعد تولید عظیم ثروت و مؤثر در تمامی بخشهای اقتصادی است . پیش از این بیوتکنولوژی تأثیر بسزایی را در مراقبتهای بهداشتی داشته است که از آن جمله تولید و کنسرو کردن غذاها ، کشاورزی و جنگلداری ، حفظ محیط زیست و تولید مواد شیمیایی را میتوان نام برد . ( گاوریلسکو و چیستی2005 )
در بیوتکنولوژی یک ماده بیولوژیکی بمنظور بوجود آوردن یک محصول در دره شیمیایی استفاده میشود. در نتیجه افزایش علاقه مندی به این فرآیندهای بیوتکنولوژی ، مؤسسه و گروههای عملیاتی بسیاری بطور جداگانه بیوتکنولوژی را تعریف کرده اند . برخی تعاریف این فرآیند در ادامه آمده است (برمک 1989 )

فرآیند های تصفیه آب و فاضلاب...

بررسی روشهای تصفیه فاضلاب شهری:
انتخاب هریک از روش های تصفیه و درجه تصفیه فاضلاب بستگی به شرایط دفع پساب ، شرایط محیطی (از قبیل رطوبت و درجه حرارت) و روش دفع دارد.
الف) تصفیه هوازی : این روش شامل تصفیه فاضلاب به کمک لاگون های هوادهی ، لجن فعال ، صافی چکنده و دیسک چرخان می باشد.
ب) تصفیه بی هوازی : شامل تصفیه فاضلاب به کمک سپتیک تانک ، ایمهاف تانک و تصفیه توسط زمین می باشد. روشهای تصفیه بی هوازی برای شهر های بزرگ مفید نخواهد بود ، چراکه راندمان تصفیه در مورد این گونه روشها بسیار پایین می باشد ولی کاربرد این روشها برای تصفیه فاضلاب جوامع کوچک قابل مطالعه و قابل بررسی است .
 همچنین کاربرد لاگون های هوادهی یا برکه های تثبیت نیز به خاطر زیاد بودن مساحت زمینی که نیاز دارد و همچنین بخاطر اینکه مقدار زیادی از فاضلاب تبخیر شده و این مسئله در مناطق با آب و هوای خشک فاقد هرگونه توجیه اقتصادی است ولی در صورتیکه تصفیه فاضلاب برای یک شهرک یا یک روستای بزرگ مطرح باشد، در اینصورت میتوان تصفیه فاضلاب را به کمک برکه تثبیت مورد بررسی قرار داد. روش تصفیه فاضلاب به کمک دیسک چرخان نیز اغلب برای صنایع و یا جوامع کوچک کاربرد دارد.

فرآیند های تصفیه آب و فاضلاب...