هدف از تصفیه فاضلاب، حذف آلاینده‌ها از آن می‌باشد، مهمترین این آلاینده‌ها عبارتند از:

- جامدات معلق Supended solids

- آلاینده‌های مصرف کننده اکسیژن Oxygen demanding Pollutants (عمدتاً مواد آلی و نیتروژن آمونیاکی)

- مواد مغذی Nutrients (نیتروژن و فسفر)

- آلاینده‌های سمی Toxic Pollutants (عمدتاً آلی)

شرایط محیط بیوشیمیایی فاضلاب به سه دسته تقسیم می‌شود.

گیرنده نهائی الکترون

محیط بیوشیمیایی

NOX

O2

×

 

Aerobic OXIC

×

×

Anaerobic

 

×

Anoxic

 

از دیدگاه مهندسی در شرایط هوازی اکسیژن محول O2 در محیط به عنوان گیرنده نهایی الکترون وجود دارد. اکسیژن باند شده با نیتروژن به شکل نیترات وNO و نیتریت NO2 نیز می‌تواند وجود داشته باشد ولی وارد واکنش نمی‌شود. در شرایط بی‌هوازی نه اکسیژن محلول O2 و نه نیتروژن تیتراتی وجود ندارد. و در محیط غیر هوازی ANOXIC اکسیژن باند شده NOX در محیط وجود دارد ولی اکسیژن محلول وجود ندارد.

اگر باکتری نیاز به انرژی زیاد داشته باشد، خیلی زود ضعیف می‌شود. بنابراین تلاش می‌کند انرژی کمتری مصرف کند. به منظور کاهش مصرف انرژی، باکتری‌ها تمایل بیشتری به استفاده از ذرات غذایی ریزتر دارند. زیرا باکتری‌ها برای جذب مواد غذایی به مصرف انرژی نیاز دارند و هر چه ذرات ریزتر باشند، جذب آن‌ها با انرژی کمتری امکان‌پذیر است. بنابراین باکتری‌ها ابتدا سراغ مولکول‌های ریزتر می‌روند که راحت‌تر می‌تواند از غشاء سیتوپلاسمی آن‌ها عبور کنند. به این مواد که ریز، محلول و قابل تجزیه توسط میکروارگانیسم‌ها هستند، مواد راحت تجزیه‌پذیر Readily Biodegradable بیولوژیکی می‌گوئیم. ولی این مواد بخش کوچکی از مواد غذایی موجود در فاضلاب را تشکیل می‌دهند و نمی‌توانند نیاز غذایی باکتری‌ها را به طور کامل تأمین نمائید. لذا پس از این مواد به سراغ مولکول‌ها و ذرات درشت‌تر می‌روند. برای جذب این مواد باکتری‌ها می‌باید ابتدا آن‌ها را به موارد ریزتر تجزیه کنند. به همین منظور شروع به تولید آنزیم می‌نمایند. با ترشح آنزیم این مواد درشت که مواد کند تجزیه‌پذیر (Slowly Biodegradable (SB-COD نامیده می‌شوند به مواد راحت تجزیه‌پذیر تبدیل و سپس جذب می‌شوند.

آنزیم‌های برون سلولی (Extra Cellular Enzymes) عمدتاً توسط غشاء سیتوپلاسمی تولید و وارد آب محیط اطراف بدون باکتری می‌گردند. این آنزیم‌ها مواد بزرگ مولکول را خرد می‌کنند. به عنوان مثال کربوهیدرات‌ها را به گلوکز و منوساکاراید، لیپدیدها را به اسیدهای چرب و پروتئین‌ها را آمینواسیدهای سازنده پروتئین تبدیل می‌کنند. به این فرایند هیدرولیز Hydrolysis می‌گوئیم. همانگونه که بیان شد جذب مواد راحت تجزیه‌پذیر خیلی سریع و راحت خواهد بود. این بخش که حدود 20% COD فاضلاب را به خود اختصاص می‌دهد. در مدت چند دقیقه قابل جذب می‌باشد. بخشی دیگر مواد کند تجزیه‌پذیر (SB-COD) هستند که با ترشح آنزیم در مدت چند دقیقه تا چند ساعت به مواد قابل جذب تیدیل و لذا در مدت زمان بیشتری جذب و مصرف خواهند شد. و حدود ۶۰% مواد آلی را تشکیل می‌دهند. علاوه بر این دو بخشی، گروه دیگری از مواد آلی در موقع تصفیه فاضلاب در مدت زمان متداول قابل تجزیه نیستند و به ماه‌ها زمان برای تجزیه نیاز دارند. این بخش را مواد غیر قابل تجزیه بیولوژیکی (Non-BD-COD) می‌گوئیم که حدود ۲۰% مواد آلی را تشکیل می‌دهند.

تصفیه فاضلاب شهری

نکته! علاوه بر راهبری، به دلیل اینکه در اغلب موارد سن لجن بیش از ۵ روز می‌باشد؟ براساسی BOD اشتباه است. بنابراین مقدار COD که اساس کار طراحی تصفیه‌خانه‌های فاضلاب از آن شروع می‌شود را می‌توان به دو گروه قابل تجزیه بیولوژیکی (BIODEGRADABLE) و غیرقابل تجزیه بیولوژیکی (Non biodegradable) تقسیم نمود، در عمل آنچه براساس آن بهره‌برداری از تصفیه‌خانه امکان‌پذیر است، مقدار COD می‌باشد و به همین علت در روش‌های طراحی جدید از این شاخص به جای شاخص‌هایی چون BOD استفاده می‌شود. همچنین در طراحی‌های سنتی، اغلب طراحان فقط یه مقدار BOD و یا COD اکتفا می‌نمودند و توجه زیادی به نوع اجزای تشکیل دهنده آن نداشتند، اصولاً در این شیوه تصفیه‌خانه به عنوان یک جعبه سیاه در نظر گفته می‌شود که دارای ورودی و خروجی‌هایی می‌باشد و توجهی به فعل و انفعالات بیوشیمیایی داخلی راکتورها نداریم. در سال‌های اخیر توجه زیادی به شفاف سازی آنچه درون فرآیندها اتفاق می‌افتد، معطوف گردیده است. به همین منظور در روش‌های جدید فقط به مقدار BOD و یا COD فاضلاب اکتفا نمی‌شود بلکه اجزاء آن نیز مورد توجه قرار می‌گیر د.

با روش‌های جدیدتصفیه فاضلاب، اولین قدم برای طراحی تصفیه‌خانه فاضلاب، تعیین دقیق ویژگی‌های فاضلاب خام ورودی می‌باشد. بدین منظور و برای کاهش احتمال خطا در تعیین ویژگی‌های فاضلاب پروتکل‌هایی توسط محققین مختلف تهیه شده است. بعنوان مثال در هلند پروتکل STOWA مورد استفاده قرار می‌گیرد که در آن از روش‌های ساده برای تعیین ویژگی‌ها استفاده می‌گردد. به دلیل اینکه اندازه‌گیری آزمایشگاهی همه پارامترهای و اجزاء امکان‌پذیر نیست در این پروتکل‌ها با استفاده از منابع مختلف می‌توان ویژگی‌ها را تعیین نمود. اهمیت استفاده از شیوه جدید طراحی تصفیه‌خانه‌های فاضلاب را می‌توان با مثال زیر درک نمود.

اگر مقدار COD ورودی به یک تصفیه‌خانه فاضلاب mg/l 500 و استاندارد COD خروجی mg/l 100 باشد. برای دستیابی به این میزان در پساب خروجی تصفیه‌خانه می‌بایست ۸۰% COD را حذف کند در صورتیکه مشخصات و ویژگی‌ها و اجزاء COD را ندانیم این راندمان دز نگاه اول قابل دستیابی به نظر می‌رسد. در حالیکه پس از مشخص شدن ویژگی‌های فاضلاب به این نتیجه برسیم که ۴۰% از COD فاضلاب غیر قابل تجزیه بیولوژیکی می‌باشد. علی رغم اینکه بخشی از این COD قابل ته‌نشینی و بخشی قابل جذب سطحی توسط باکتری‌هاست، دستیابی به غلظت ۱۰۰ میلی‌گرم در لیتر در پساب خروجی غیر ممکن به نظر می‌رسد. علی‌الخصوص در مناطقی که فاضلاب‌های صنعتی نیز با فاضلاب شهری مخلوط گردد. مقدار مواد غیرقابل تجزیه بیولوژیکی بیشتر خواهد بود. و اگر ما به تصفیه‌خانه به عنوان یک جعبه سیاه نگاه کنیم در عمل با مشکل مواجه خواهید شد. با چنین دیدی علت عدم کفایت شاخص BOD5 برای طراحی تصفیه‌خانه فاضلاب کاملاً مشخص می‌باشد. اولاً BOD5 فقط بخش قابل تجزیه بیولوژیک را نشان می‌دهد و ثانیاً BOD5 فقط بخشی از این مواد را شامل می‌گردد بطور تقریبی BOD5 به هیچ اطلاعاتی در خصوص 32/0 از مواد قابل تجزیه و کل مواد غیرقابل تجزیه بدست نمی‌آید.

هدف از تصفیه فاضلاب

در پساب خروجی BOD5 مهم می‌باشد. دنیا به سمت استفاده از COD پیش می‌رود. به جز COD و BOD از شاخص‌هایی مانند TOC و یا Thod نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. همانگونه که می‌دانید باکتری‌های هتروتروف از کربن، الی را، عنوان منبع کربن استفاده می‌کنند در تصفیه فاضلاب گروه‌های باکتری‌ها برای ما اهمیت دارند و نه گونه‌های آن‌ها

© 2017 Tamadon-Tasfie. All Rights Reserved | Design by Tamadon-Tasfie