مرجع تخصصی آب و فاضلاب

تصفیه و ضدعفونی آب و فاضلاب

مقدمه :
امروزه حفظ منابع آب ، یعنی حیاتی ترین ماده ای که بشر به آن نیاز دارد بطور فزاینده ای مورد توجه مجامع مختلف بین المللی قرار گرفته است . رشد روز افزون جمعیت و در نتیجه بهره برداری بیش از حد از منابع محدود آب از یک طرف و آلوده شدن آنها بسبب فعالیتهای گوناگون زیستی ، کشاورزی و صنعتی بشر از طرف دیگر همگی دست به دست همدیگر داده و زنگ خطر بحران آب را در سالهای آینده به صدا در آورده است .
بنابراین حفظ کیفیت فیزیکی و شیمیایی و بیولوژیکی منابع آب سرلوحه فعالیت بسیاری از سازمانهایی است که به نحوی با این منابع سرو کار دارند .
این مهم از دو جنبه کلی قابل توجه است :
1- افزایش کیفیت آبی که باید به مصارف گوناگون برسد که خود تحت تاثیر سه عامل عمده می باشد :
افزایش آلاینده ها در منابع طبیعی آب
آزمایشهای کیفی آب و فاضلاب با دقت بالا
افزایش سطح استاندارد آب آشامیدنی

تحولاتی که در چند سال اخیر موجب پیشرفت تکنولوژی تصفیه آب و افزایش کیفیت آب آشامیدنی شده است بشرح ذیل می باشد :
حذف مرحله کلر زنی در ابتدای تصفیه خانه (استفاده از کلر فقط در آخرین مرحله تصفیه برای بهره برداری از کلر باقی مانده در شبکه )
استفاده از ازن و پرتودهی فرابنفش در مراحل مختلف تصفیه
استفاده بیشتر از سیستم ازن ، بویژه استفاده از اکسیژن برای تغذیه دستگاه و بهره گیری از برق با فرکانس متوسط ، باعث شده تا غلظت ازن بالا رفته و در نتیجه طراحی دستگاههای تولید ازن کوچکتر شود که نهایتا منجر به کاهش سرمایه گذاری اولیه برای تصفیه به روش ازن می گردد.

22- افزایش کیفیت فاضلاب تصفیه شده گوناگون شهری ، روستایی ، کشاورزی و صنعتی پر واضح است که اهمیت این جنبه زیاد بوده و اگر تمام توجه به آن معطوف می شد هیچگاه بشر با بحران کم آبی روبرو نمی شد .

1- فاضلاب چیست ؟
همه جوامع ، هم به صورت جامد و هم به صورت مایع ، فضولات تولید می کنند . بخش مایع این فضولات یا فاضلاب ، اساساً همان آب مصرفی جامعه است که در نتیجه کاربردهای مختلف آلوده شده است . از نظر منابع تولید ، فاضلاب را می توان ترکیبی از مایع با فضولاتی دانست که توسط آب از مناطق مسکونی ، اداری و تاسیسات تجاری و صنعتی حمل شده و بر حسب مورد ، با آبهای زیر زمینی ، آبهای سطحی و سیلابها آمیخته است .

اگر فاضلاب تصفیه نشده انباشته شود ، تجزیه موادآلی آن ممکن است منجر به تولید مقدار زیادی گازهای بدبو شود . علاوه بر آن ، فاضلاب تصفیه نشده معمولاً حاوی میکروارگانیسمهای بیماری زای فراوانی است که در دستگاه گوارش انسان زندگی می کنند و یا در برخی فضولات صنعتی موجودند . فاضلاب ، شامل برخی مواد مغذی نیز هست که می تواند سبب تحریک رشد گیاهان آبزی شود و ممکن است سمیت نیز داشته باشد ، بنا به این دلایل انتقال سریع و بدون دردسر فاضلاب از منابع تولید و سپس تصفیه و دفع آن نه فقط مطلوب ، بلکه در جوامع صنعتی ضروری بوده و جنبه اقتصادی و تولید در آمد نیز دارد .

تصفیه آب و فاضلاب شاخه ای از مهندسی محیط زیست است که اصول بنیادی علوم و مهندسی را در مسائل کنترل آلودگی آب به خدمت می گیرد . هدف نهایی مدیریت فاضلاب حفاظت محیط زیست است به نحوی که با اصول بهداشت عمومی و مسائل اقتصادی ، اجتماعی و سیاسی هماهنگ باشد .

2- تصفیه فاضلاب
فاضلاب جمع آوری شده چه از مراکز جمعیتی یا کارخانجات نهایتاً باید به منابع آب و یا خاک باز گردانده شود . در هر مورد باید به این سوال پیچیده پاسخ دادکه : برای حفظ محیط زیست کدام یک از آلاینده های فاضلاب ، و تا چه حد باید حذف شوند ؟ پاسخ به این سوال مستلزم بررسی شرایط و نیازهای محلی همراه با کاربرد دانش علمی ، قضاوتهای مهندسی متکی به تجربه و رعایت شرایط و مقررات کشوری می شود.

گرچه جمع آوری آبهای سطحی و زهکشی از زمانهای قدیم شروع شده است ، ولی پیدایش نظریه میکروبی توسط کخ و پاستور در نیمه دوم قرن نوزدهم آغاز گر عصر جدیدی در زمینه بهداشت عمومی شد. قبل از آن زمان رابطه آلودگی و بیماری فقط به صورت مبهم شناخته شده و از علم نوپای باکتری شناسی نیز برای تصفیه فاضلاب استفاده نشده بود .

روشهای تصفیه که در آنها کاربرد نیروهای فیزیکی عامل مهمتری است با عنوان عملیات واحد تصفیه شناخته شده اند . روشهای تصفیه که درآن حذف آلاینده ها از طریق واکنشهای شیمیایی و زیست شناسی صورت می گیرد با عنوان فرآینده های واحد تصفیه معروف اند .

در حال حاضر ، عملیات و فرآیند های واحد تصفیه در هم ادغام شده و آنچه را که امروزه مراحل اولیه ، و نهایی تصفیه نامیده می شود را تشکیل داده اند . مراحل اولیه شامل جدا کردن مواد شناور و قابل ته نشینی موجود در فاضلاب می باشد که در تصفیه ثانویه از فرایندهای شیمیایی و زیست شناختی استفاده می شود تا قسمت اعظم مواد آلی از فاضلاب جدا شود ، در تصفیه نهایی از واحد های اضافی عملیات و فرآوری استفاده می شود ، تا سایر آلاینده ها مانند 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 شده اند ، مجموعه ای از مکانیسم های تصفیه فیزیکی ، شیمیایی و زیست شناسی را به خدمت گرفته و آب را با کیفیتی مشابه آبی که از تصفیه نهایی فاضلاب حاصل شود تولید می کنند .

در طول 20 تا 30 سال گذشته تعداد مراکز صنعتی که فضولات خود را به شبکه های فاضلاب شهری تخلیه می کنند افزایش چشمگیری یافته است . با عنایت به اثرات سمی ناشی از حضور این فضولات ، حتی با غلظت بسیار کم ، در بسیاری از جوامع آمیختن فاضلاب خانگی با فاضلابهای صنعتی ، که به طور کامل یا ناقص تصفیه اولیه شده اند ، مورد ارزیابی مجدد قرار گرفته است . پیش بینی می شود که در آینده این کارخانجات ملزم به تصفیه
جدول ١- مقايسه زيست محيطي دستگاه فرابنفش با دستگاه کلرزن
ازن کلر فرابنفش شرح
شيميايي شيميايي فيزيکي روش ضدعفوني
٦٠٠ ثانيه ١٢٠٠ ثانيه ٥ ثانيه زمان عملکرد
دارد دارد ندارد تغييرات در ترکيب آب
ندارد دارد ندارد مواد شيمايي زائد
ندارد دارد ندارد پيدايش ترکيب آلي و اکسيد هاي خطرناک
ندارد دارد ندارد تخريب محيط زيست
ندارد دارد ندارد خطر انفجار و نشت گاز به محيط
قدرت کشتن ميکرو ارگانيسم هاي مختلف
دارد دارد دارد باکتريها
دارد ندارد دارد ويروسها
دارد دارد دارد قارچها

این فضولات تا سطوح بالاتر تصفیه شوند تا بی ضرر بودن آنها قبل از تخلیه به شبکه های شهری تضمین شود. در حال حاضر بر روی اغلب عملیات و فرآیند های واحد مورد استفاده در تصفیه فاضلاب تحقیقات وسیع و پیوسته ای ، از دیدگاه کاربرد و اجرا ، صورت می گیرد . در نتیجه تغییرات فراوان در فرآیند صورت گرفته و فرآیندها و عملیات جدیدی ابداع و به کار گرفته شده است . به منظور ارتقاء شرایط زیست محیطی آبهای سطحی و رودخانه ها روشهای تصفیه معمول باید بهبود یابد و سیستمهای تصفیه و تکنولوژی نوین دیگری به خدمت گرفته شوند . اگر قرار باشد پیشرفت مهمی در تحلیل و کاربرد فرآیند های موجود و جدید حاصل شود باید روشهای پیشرفته تری برای شناسایی مشخصه های مورد نظر بکار گرفته شود . گرچه اغلب مواد آلی حاضر در فاضلابهای انسانی را می شود تصفیه کرد ولی فاضلاب صنعتی با بهره گیری از فرآیندهای معمول حاضر ، قابل تصفیه نیستند و یا فقط کمی تصفیه می شوند ، به علاوه در بسیاری از موارد ، از آثار دراز مدت زیست محیطی حضور اینگونه مواد اطلاعاتی در دسترس نیست و یا اطلاعات موجود ناچیز است . در بعضی از موارد ممکن است برای حفظ اینگونه آلاینده ها ، قبل از تخلیه به داخل شبکه جمع آوری و کنترل بیشتری در منبع تولید ضروری باشد .

3- روشهای گند زدایی منابع آب :
یکی از آلودگیهای بسیار عمده و خطر ناک منابع آب ، آلودگی بیولوژیکی است .
آب میتواند به انواع میکرو ارگانیسم ها اعم از انواع باکتریها ، انگلها ، قارچها و ویروسها آلوده شود . آلودگی عمده و شایع آب ، آلودگیهای باکتریای شامل کلی فرمها (باکتریهای روده ای ) انگلی می باشد که به طرق مختلف این باکتریها را از بین می برند .

روشهای گوناگونی برای گندزدایی منابع آب وجود دارد که بطور کلی به دو دسته شیمیایی و فیزیکی تقسیم می شوند . از روشهای رایج شیمیایی : کلرزنی و استفاده از گاز ازن و از روشهای رایج فیزیکی : حرارت ، فیلتراسیون و پرتودهی را می توان نام برد .
شرایط یک ضدعفونی کننده ایده آل در جدول شماره یک ارائه شده است .

همانگونه که دیده می شود ، ضدعفونی کننده ایده آل باید طیف گسترده ای از مشخصه های مختلف داشته باشد . این نکته نیز مهم است که حمل و کاربرد ماده ضدعفونی کننده بی خطر باشد و بتوان غلظت آن را در آبهای تصفیه شده اندازه گیری کرد . ضدعفونی را اغلب با استفاده از عوامل شیمیایی ، عوامل فیزیکی ، ابزارهای مکانیکی و تابش انجام می دهند .
1-3- گند زدایی به روش کلر:
کلر زنی اگرچه بسیار رایج است اما نیاز به تجهیزات متعدد و جاگیر و از همه مهمتر نقل و انتقال و کاربرد گاز خطر ناک کلر دارد ایمنی کامل در طراحی سیستمهای ذخیره و نگهداری کلر بایستی رعایت گردد بدلیل آنکه گاز کلر بسیار سمی و خورنده است . در کاربرد کلر به عنوان ضدعفونی کننده رعایت موارد زیر الزامی است . * کلریناسیون روزمره بایستی نزدیک نقطه کاربرد صورت گیرد .

ذخیره کلر و تجهیزات کلریناتور بایستی در اتاقهای جداگانه صورت گیرد .
تهویه بایستی کف اتاق تعبیه گردد بدلیل اینکه گاز کلر سنگینتر از هوا می باشد .
ذخیره کلر باید جدا از تغذیه کننده های کلر صورت گیرد .
اتاق کلریناتور باید از نظر حرارت کنترل گردد . حداقل دمای 21 درجه سانتیگراد پیشنهاد می شود .
از تابش خورشید بطور مستقیم روی سیلندر های گاز کلر جلوگیری به عمل آید و هرگز حرارت بطور مستقیم در تماس با سیلندرها نباشد .

کلر گازی است سمی و چنانچه در کاربرد آن رعایت نکات ایمنی نشود ممکن است باعث انفجار و مسمومیت گردد . به علاوه مانند تمام روشهای شیمیایی ماده ای به آب افزوده شده و طعم آن را تغییر می دهد و هزاران ترکیب خطرناک و بعضاً سرطان زا پدید می آورد . امروزه مشخص شده که کلر با مواد آلی درون آب ترکیب و واکنش نشان داده و با تشکیل تری هالومتانهای گوناگون (THMS) چیزی حدود 850 ترکیب کارسینوژن (سرطان زا) پدید می آورد .

اثرات زیست محیطی ناشی از گاز کلر در منابع آبی بدین صورت است که مقدار بیشتر از 5/1 میلی گرم در لیتر باعث مرگ و میر آبزیان مخصوصاً ماهی می گردد .

بنابراین استفاده از پرتودهی فرابنفش و گاز ازن بطور روزافزون مورد توجه قرارگرفته و جایگزین کلر می شوند .

2-3- گند زدایی به روش ازن:
ازن چیست ؟
ازن گازی است تقریباً بی رنگ با بوی ترش با قدرت اکسیداسیون بالا ، مولکول ازن پایدار نبوده و در نتیجه نمی توان آن را انبار یا حمل نمود . این امر باعث می گردد که تولید ازن همواره در محل انجام گیرد . لذا مرحله حمل و انبار مواد شیمیایی در این روش حذف می شود .

بطور کلی دلایل استفاده از گاز ازن بشرح زیر است :
اکسیداسیون جزیی یا کلی مواد محلول در آب.
ته نشینی مواد محلول.
لخته سازی مواد آلی.
ناپایدار ساختن اجسام کلوئیدی.
ضدعفونی و از بین بردن باکتریها، انگلها و قارچها و ... .

بر خلاف کلر و مواد شیمیایی دیگر ، اکسید اسیون بوسیله ازن ، هیچگونه مواد سمی یا مضر در آب بجای نمی گذارد و نیاز به پالایش مجدد آب ندارد . تجربه نشان داده است که ازن سریعاً اجزای محلول در محیط را اکسید می نماید و حاصل این اکسیداسیون تنها اکسید اجزاء و اکسیژن می باشد لذا برای استفاده در مواردی که عناصر باقی مانده دیگر ممکن است مشکلات جنبی دیگر بوجود آورند مناسب می باشد ملکول پایدار اکسیژن می گردد .

منابع تولید ازن
گاز ازن بطور طبیعی در زمان رعد و برق یا بوسیله اشعه U.V.Vacume موجود در نور خورشید بوجود می آید . اما بطور مصنوعی تولید ازن به دو طریق لامپهای U.V. و یا تخلیه الکتریکی بر روی دو قطب انجام می پذیرد که بنام Silent Electrical Discharge(SED) شناخته شده است: تولید کننده های ازن با استفاده از این روش با بهره برداری از الکترودهایی با ولتاژ بالا که به فاصله معین از هم قرار گرفته اند کار می کنند . در دستگاههای جدید تولید ازن ، اکسیژن در بین این فاصله جریان می یابد و با استفاده از تخلیه الکتریکی ازن تولید می شود .

3-3- گند زدایی به روش پرتودهی :
در میان روشهای فیزیکی ، پرتودهی از دیر باز مورد توجه بوده است . پرتوهای مورد استفاده در این روش به دو دسته پرتو یونیزان (شامل پرتوایکس ، گاما ، بتا ، آلفا) و پرتو فرابنفش تقسیم می شوند . پرتو یونیزان به دلایل گوناگون از جمله عدم دسترسی عموم به منابع تولید آنها (عمدتاً ایزوتوپهای رادیو اکتیو )، خطر کاربرد آنها توسط عموم مردم در نتیجه نیاز به تخصصهای بالا و همچنین قدرت کم نفوذ برخی از آنها کمتر مورد استفاده قرار می گیرند . اما کاربرد پرتوفرابنفش چیزی نزدیک به حدود یک قرن است که مورد توجه قرار گرفته است گند زدایی بوسیله این پرتو را می توان استفاده از یک روش طبیعی پنداشت چرا که در طبیعت و در نور خورشید نیز گند زدایی بطور طبیعی انجام می شود .

بر گرفته از نشريه الكتونيكي باران (دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي گرگان)انجمن علمي مهندسي آب

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

درحال مشاهده: مرجع تخصصی آب و فاضلاب | هفته اوّل شهریور ۱۳۸۹

بیماریهای ناشی از آب

مهندسی فاضلاب یا پزشک میکروارگانیزمها

رودخانه ها

آزمايشي آسان براي تشخيص وجود آرسنيك در آب

اثرات فاضلاب بر محیط

حوضه آبریز

اصول کلی تصفیه فاضلاب

تصفیه و ضدعفونی آب و فاضلاب

لیست مطالب

آرشیو موضوعی

برچسب ها

صفحات مهم

لینک دوستان

پیوندها

نویسندگان

آخرین مطالب

آرشیو