انواع مختلفی از دستگاه ها و تجهیزات مورد استفاده در تصفیه فاضلاب برای حذف آلاینده ها و آلاینده ها از فاضلاب وجود دارد. برخی از رایج ترین دستگاه ها عبارتند از:
صفحه نمایش ها:
صفحه نمایش ها جزء مهم بسیاری از سیستم های تصفیه فاضلاب هستند، زیرا به حذف مواد جامد بزرگ، زباله ها و سایر مواد از فاضلاب قبل از ورود به سایر فرآیندهای تصفیه کمک می کنند. صفحه ها را می توان بر اساس اندازه دهانه های صفحه طبقه بندی کرد که اندازه ذرات قابل حذف را تعیین می کند. برخی از انواع متداول صفحه نمایش مورد استفاده در تصفیه فاضلاب عبارتند از:
صفحات میله ای: صفحات میله ای شامل مجموعه ای از میله ها هستند که از هم فاصله دارند تا آب از آن عبور کند، اما بقایای بزرگ و جامدات را جذب کند. میله ها را می توان به صورت دستی یا مکانیکی تمیز کرد تا مواد گرفته شده از بین برود.
صفحات ریز: صفحه نمایش های ظریف از یک صفحه مشبک یا سوراخ دار برای حذف ذرات کوچکتر از فاضلاب استفاده می کنند. برای حذف موادی مانند مو، کاغذ و پلاستیک می توان از صفحه نمایش های ظریف استفاده کرد.
نمایشگرهای میکرو: میکرواسکرینها شبیه به صفحهنمایشهای ظریف هستند، اما از شبکه یا اندازه منافذ ظریفتری برای حذف ذرات کوچکتر از جمله باکتریها و سایر میکروارگانیسمها استفاده میکنند.
صفحه نمایش درام: صفحه نمایش درام از یک درام چرخان با سطح مشبک یا سوراخ دار برای جذب زباله و مواد جامد استفاده می کند. سپس مواد گرفته شده از سطح درام خراشیده شده و خارج می شود.
صفحههای دیسکی: صفحههای دیسکی از دیسکهای چرخان با سوراخهایی برای گرفتن زباله و جامدات استفاده میکنند. سپس مواد گرفته شده توسط یک خراش یا برس جدا می شود.
انتخاب نوع صفحه نمایش به اندازه و ویژگی های ذراتی که باید حذف شوند و همچنین طراحی سیستم کلی تصفیه بستگی دارد. علاوه بر حذف مواد جامد، صفحه نمایش همچنین می تواند به محافظت از تجهیزات پایین دستی مانند پمپ ها و شیرها در برابر آسیب های ناشی از زباله های بزرگ یا سایر مواد کمک کند.
اتاقک های شن:
محفظه های سنگ ریزه نوعی تصفیه اولیه هستند که در تصفیه خانه های فاضلاب برای حذف جامدات معدنی سنگین مانند ماسه، شن و سایر مواد سنگ ریزه که خیلی سنگین هستند و به تنهایی با ته نشینی حذف نمی شوند، استفاده می شود. این مواد می توانند در فرآیند تصفیه به تجهیزاتی مانند پمپ ها و شیرها آسیب وارد کنند و همچنین می توانند در طی تصفیه اولیه در لجن تجمع کنند.
محفظه های شن با کند کردن جریان فاضلاب و اجازه دادن به مواد سنگین در ته نشین شدن کار می کنند. محفظه شن معمولاً یک مخزن طولانی و باریک با نسبت عرض به طول تقریباً 1:4 است تا اطمینان حاصل شود که فاضلاب برای مدت زمان کافی در محفظه باقی می ماند. با جریان یافتن فاضلاب به داخل محفظه، سرعت آن کاهش مییابد و باعث میشود که مواد سنگین به پایین ته نشین شوند.
سپس شن ته نشین شده با استفاده از یک سیستم حذف شن، که ممکن است شامل پمپ های شن، طبقه بندی کننده های شن، یا نوار نقاله های سنگ ریزه باشد، از پایین محفظه خارج می شود. سپس شن حذف شده به محل دفن زباله یا محل دفع مناسب دیگر فرستاده می شود.
محفظه های شن می توانند از نوع گردابی یا ریزگرد باشند. در یک محفظه سنگ ریزه از نوع گردابی، فاضلاب به صورت مماس به محفظه وارد می شود و یک حرکت چرخشی ایجاد می کند که به جداسازی شن از فاضلاب کمک می کند. در یک محفظه سنگ ریزه از نوع ریزه، فاضلاب با سرعت کم وارد می شود و اجازه می دهد شن در کف محفظه ته نشین شود.
محفظه های شن معمولاً در ابتدای فرآیند تصفیه، قبل از ته نشینی اولیه قرار می گیرند تا اطمینان حاصل شود که مواد سنگین قبل از ایجاد آسیب یا تداخل در فرآیندهای تصفیه بعدی، حذف می شوند.
مخازن ته نشینی:
مخازن ته نشینی که به عنوان زلال ساز نیز شناخته می شوند، نوعی تصفیه اولیه هستند که در تصفیه خانه های فاضلاب برای حذف جامدات معلق و مواد آلی از فاضلاب استفاده می شود. این مخازن با اجازه دادن به فاضلاب ته نشین شدن کار می کنند، که باعث می شود جامدات سنگین تر به پایین مخزن فرو بروند در حالی که جامدات سبک تر به سمت بالا شناور می شوند و لایه ای از کف را تشکیل می دهند. سپس آب شفاف شده از وسط مخزن خارج می شود.
مخازن ته نشینی معمولاً مستطیلی یا دایره ای شکل هستند و به گونه ای طراحی شده اند که جریان فاضلاب را کاهش دهند تا مواد جامد زمان کافی برای ته نشین شدن داشته باشند. مخازن ممکن است مجهز به تجهیزات مکانیکی مانند خراش ها، کفگیرها یا چنگک ها باشند که به حذف مواد جامد ته نشین شده از کف مخزن و لایه های کف از سطح کمک می کند.
مخازن ته نشینی را می توان به عنوان زلال سازهای اولیه طراحی کرد که اکثر مواد جامد معلق و مواد آلی را حذف می کند و یا زلال سازهای ثانویه که پس از تصفیه بیولوژیکی برای حذف جامدات و میکروارگانیسم های باقی مانده استفاده می شوند.
اثربخشی مخازن ته نشینی به عوامل متعددی از جمله زمان نگهداری، سرعت ته نشینی مواد جامد و طراحی مخزن بستگی دارد. زمان نگهداری مقدار زمانی است که فاضلاب در مخزن باقی می ماند و معمولاً با اندازه و سرعت جریان مخزن تعیین می شود. سرعت ته نشینی جامدات به اندازه، شکل و چگالی آنها بستگی دارد و می تواند تحت تأثیر افزودن مواد شیمیایی مانند منعقد کننده ها قرار گیرد که به تجمع جامدات کمک می کند.
به طور کلی، مخازن ته نشینی جزء مهمی از تصفیه فاضلاب هستند، زیرا به حذف اکثر مواد جامد و آلی قبل از تصفیه بیشتر فاضلاب با استفاده از فرآیندهای بیولوژیکی یا پیشرفته کمک می کنند.
مخازن هوادهی:
مخازن هوادهی جزء ضروری فرآیند تصفیه بیولوژیکی در تصفیه خانه های فاضلاب هستند. وظیفه اصلی این مخازن فراهم کردن محیطی است که میکروارگانیسم ها بتوانند در آن رشد کنند و مواد آلی موجود در فاضلاب را تجزیه کنند.
در یک فرآیند لجن فعال معمولی، مخزن هوادهی یک حوضه یا مخزن بزرگ است که در آن فاضلاب با یک کشت میکروبی یا لجن مخلوط می شود. لجن حاوی مخلوطی از میکروارگانیسم ها از جمله باکتری ها، تک یاخته ها و قارچ ها است که مواد آلی موجود در فاضلاب را از طریق فرآیند تنفس هوازی تجزیه می کنند.
برای تقویت رشد و فعالیت میکروارگانیسمها، مخزن هوادهی مجهز به دستگاههای هوادهی مانند دیفیوزرها یا هوادههای مکانیکی است که اکسیژن فاضلاب را تامین میکنند. این اکسیژن لازم را که میکروارگانیسم ها برای انجام فرآیندهای متابولیکی خود به آن نیاز دارند، فراهم می کند.
فرآیند هوادهی معمولاً چندین ساعت طول می کشد و در این مدت میکروارگانیسم ها مواد آلی موجود در فاضلاب را مصرف می کنند و در تعداد آنها تکثیر می شوند. پس از تکمیل فرآیند هوادهی، فاضلاب به یک زلالساز ثانویه یا مخزن ته نشینی هدایت میشود، جایی که میکروارگانیسمها اجازه ته نشین شدن و تشکیل یک لایه لجن را میدهند. سپس آب شفاف شده حذف می شود و می توان آن را در فرآیندهای تصفیه ثالثی تصفیه کرد.
اثربخشی فرآیند هوادهی به عوامل متعددی از جمله غلظت میکروارگانیسمها در لجن، سطح اکسیژن محلول در مخزن هوادهی و میزان بارگذاری آلی فاضلاب بستگی دارد. این عوامل باید به دقت کنترل شوند تا اطمینان حاصل شود که میکروارگانیسم ها قادر به تجزیه موثر مواد آلی و تولید پساب با کیفیت بالا هستند.
سیستم های لجن فعال:
سیستم لجن فعال یک فرآیند تصفیه بیولوژیکی فاضلاب است که از میکروارگانیسم ها برای تجزیه مواد آلی موجود در فاضلاب استفاده می کند. این فرآیند شامل افزودن هوا به فاضلاب برای ترویج رشد میکروارگانیسمها است که سپس مواد آلی را مصرف کرده و به دی اکسید کربن، آب و سلولهای میکروبی جدید تبدیل میکنند.
در یک سیستم لجن فعال، فاضلاب ابتدا در یک مخزن هوادهی تصفیه می شود، جایی که هوا به طور مداوم برای ترویج رشد میکروارگانیسم ها تامین می شود. میکروارگانیسم ها مواد آلی موجود در فاضلاب را مصرف می کنند که انرژی و مواد مغذی مورد نیاز برای رشد را در اختیار آنها قرار می دهد. همانطور که میکروارگانیسم ها رشد می کنند، توده ها یا لخته هایی را تشکیل می دهند که می توانند خارج از فاضلاب ته نشین شوند.
پس از مخزن هوادهی، فاضلاب به یک زلالکننده ثانویه فرستاده میشود، جایی که لختهها از پساب ته نشین میشوند و به صورت لجن خارج میشوند. سپس فاضلاب تصفیه شده تخلیه می شود یا برای تصفیه بیشتر ارسال می شود.
استفاده از سیستم های لجن فعال برای تصفیه فاضلاب چندین مزیت دارد. به عنوان مثال، آنها می توانند به طور موثر مواد آلی، نیتروژن و فسفر را از فاضلاب حذف کنند، که می تواند به جلوگیری از اوتروفیکاسیون و سایر مشکلات کیفیت آب کمک کند. سیستمهای لجن فعال همچنین میتوانند پساب باکیفیت تولید کنند که میتواند به آبهای سطحی تخلیه شود یا برای آبیاری استفاده شود.
با این حال، برخی از چالشهای مرتبط با سیستمهای لجن فعال نیز وجود دارد. به عنوان مثال، سیستم نیاز به مدیریت دقیق برای حفظ تعادل مناسب میکروارگانیسمها و مواد مغذی دارد، زیرا مقدار زیاد یا خیلی کم هر یک میتواند باعث ایجاد مشکل شود. علاوه بر این، سیستم می تواند در برابر بارهای ضربه ای و سایر اختلالات حساس باشد که می تواند روند درمان را مختل کند. در نهایت، سیستمهای لجن فعال میتوانند حجم زیادی از لجن تولید کنند که باید به طور مناسب تصفیه و دفع شوند.
بیوراکتورهای غشایی:
بیوراکتور غشایی (MBR) نوعی سیستم تصفیه فاضلاب است که تصفیه بیولوژیکی را با فیلتراسیون غشایی ترکیب می کند. سیستم های MBR از یک فرآیند بیولوژیکی برای تجزیه مواد آلی موجود در فاضلاب استفاده می کنند و سپس از غشاها برای فیلتر کردن جامدات معلق، باکتری ها و سایر آلاینده ها استفاده می کنند.
در سیستم MBR، فاضلاب ابتدا در یک مخزن هوادهی تصفیه می شود، جایی که میکروارگانیسم ها مواد آلی را مصرف کرده و آن را به دی اکسید کربن و آب تبدیل می کنند. سپس مشروب مخلوط شده با استفاده از یک فیلتر غشایی از آب تصفیه شده جدا می شود، که به آب اجازه می دهد در حالی که مواد جامد و میکروارگانیسم ها را حفظ می کند، عبور کند. جامدات و میکروارگانیسم هایی که توسط غشاء به دام افتاده اند برای ادامه فرآیند تصفیه به مخزن هوادهی بازگردانده می شوند.
دو نوع اصلی از فیلترهای غشایی مورد استفاده در سیستم های MBR وجود دارد: فیبر توخالی و ورق تخت. غشاهای فیبر توخالی معمولاً در سیستمهای کوچکتر استفاده میشوند، در حالی که غشاهای ورقهای تخت در کاربردهای بزرگتر استفاده میشوند. هر دو نوع غشا دارای منافذ کوچکی هستند که باکتری ها، ویروس ها و سایر آلاینده ها را فیلتر می کنند.
سیستم های MBR نسبت به سیستم های تصفیه فاضلاب معمولی مزایای متعددی دارند. به عنوان مثال، سیستمهای MBR میتوانند پساب با کیفیت بالاتری نسبت به سیستمهای معمولی تولید کنند، زیرا غشاها یک مانع فیزیکی برای جامدات معلق، باکتریها و سایر آلایندهها ایجاد میکنند. سیستمهای MBR همچنین به فضای کمتری نسبت به سیستمهای معمولی نیاز دارند، زیرا فیلتراسیون غشایی میتواند جایگزین شفافکننده ثانویه شود. علاوه بر این، سیستمهای MBR میتوانند در غلظتهای زیست توده بالاتری کار کنند که میتواند منجر به راندمان بالاتر تصفیه و تولید لجن کمتر شود.
با این حال، سیستمهای MBR میتوانند پیچیدهتر و گرانتر از سیستمهای معمولی کار کنند، زیرا به غشاهای تخصصی و سیستمهای کنترل پیشرفتهتری نیاز دارند. تعمیر و نگهداری و تعویض غشاها نیز می تواند هزینه بر باشد. علیرغم این چالشها، سیستمهای MBR برای تصفیه فاضلاب شهری و صنعتی، بهویژه در مناطقی که فضا محدود است یا به پساب با کیفیت بالا نیاز است، به طور فزایندهای محبوب میشوند.
سیستم های ضد عفونی:
سیستم های ضد عفونی جزء مهم بسیاری از فرآیندهای تصفیه فاضلاب هستند، زیرا به کاهش سطح میکروارگانیسم های بیماری زا در پساب کمک می کنند. انواع مختلفی از سیستم های ضد عفونی وجود دارد که می توان از آنها استفاده کرد، از جمله:
کلرزنی: کلرزنی یک روش رایج ضد عفونی است که شامل افزودن کلر به فاضلاب تصفیه شده است. کلر می تواند بسیاری از انواع میکروارگانیسم ها از جمله باکتری ها و ویروس ها را از بین ببرد. با این حال، کلر زنی همچنین می تواند محصولات جانبی ضد عفونی مانند تری هالومتان ها را تولید کند که می تواند برای سلامت انسان مضر باشد.
اشعه ماوراء بنفش (UV): سیستم های ضد عفونی UV از لامپ های UV با شدت بالا برای از بین بردن میکروارگانیسم های موجود در فاضلاب استفاده می کنند. اشعه ماوراء بنفش به DNA میکروارگانیسم ها آسیب می رساند و از تکثیر آنها جلوگیری می کند. ضدعفونی با اشعه ماوراء بنفش یک روش بدون مواد شیمیایی است که محصولات جانبی ضد عفونی تولید نمی کند.
ازن زنی: ازن زنی فرآیندی است که شامل افزودن ازن به فاضلاب تصفیه شده است. ازن یک اکسیدان قوی است که می تواند میکروارگانیسم ها را از بین ببرد و ترکیبات آلی را تجزیه کند. ازن زنی روشی بدون مواد شیمیایی است که محصولات جانبی ضد عفونی تولید نمی کند، اما ممکن است کار با آن گران باشد.
فیلتراسیون غشایی: برخی از انواع فیلترهای غشایی، مانند غشاهای اولترافیلتراسیون، می توانند باکتری ها و ویروس ها را از فاضلاب تصفیه شده حذف کنند. فیلتراسیون غشایی می تواند یک روش موثر ضد عفونی باشد، اما نصب و نگهداری آن می تواند هزینه بر باشد.
انتخاب سیستم ضد عفونی به عوامل مختلفی از جمله ویژگی های فاضلاب، سطح مورد نیاز گندزدایی و منابع موجود بستگی دارد. در بسیاری از موارد، ترکیبی از روش های ضد عفونی ممکن است برای دستیابی به سطح مطلوب درمان مورد استفاده قرار گیرد.
سیستم های تصفیه سوم:
سیستم های تصفیه سوم برای تصفیه بیشتر پساب هایی که قبلاً تحت فرآیندهای تصفیه اولیه و ثانویه قرار گرفته اند استفاده می شود. هدف از تصفیه سوم حذف ناخالصی ها و آلاینده های باقی مانده از آب برای تولید پساب مناسب برای استفاده مجدد یا تخلیه به محیط است. برخی از سیستم های متداول تصفیه ثالث عبارتند از:
فیلتراسیون: فیلتراسیون فرآیندی است که ذرات ریز، جامدات معلق و سایر ناخالصی ها را از فاضلاب حذف می کند. انواع رایج فیلترهای مورد استفاده در تصفیه ثالث شامل فیلترهای شنی، فیلترهای چند رسانه ای و فیلترهای غشایی هستند.
تصفیه شیمیایی: تصفیه شیمیایی شامل افزودن مواد شیمیایی به فاضلاب برای حذف مواد جامد محلول و ترکیبات آلی است. مواد شیمیایی رایج مورد استفاده در درمان سوم شامل منعقد کننده ها، لخته سازها و ضدعفونی کننده ها هستند.
حذف مواد مغذی: حذف مواد مغذی فرآیندی است که نیتروژن و فسفر اضافی را از فاضلاب حذف می کند. مواد مغذی اضافی می تواند به شکوفایی جلبک ها و سایر مشکلات زیست محیطی کمک کند. روش های متداول برای حذف مواد مغذی شامل حذف بیولوژیکی مواد مغذی (BNR) و رسوب شیمیایی است.
ضد عفونی کردن: گندزدایی فرآیندی است که میکروارگانیسم های بیماری زا را در فاضلاب از بین می برد. روش های رایج ضد عفونی شامل کلرزنی، اشعه ماوراء بنفش و تصفیه ازن است.
اسمز معکوس: اسمز معکوس فرآیندی است که از یک غشای نیمه تراوا برای حذف جامدات محلول، نمک ها و سایر ناخالصی ها از فاضلاب استفاده می کند. این فرآیند می تواند آب با کیفیتی تولید کند که برای استفاده مجدد در کاربردهای صنعتی یا کشاورزی مناسب است.
انتخاب سیستم تصفیه ثالث به آلاینده های خاصی که باید از فاضلاب حذف شوند، استفاده مورد نظر از پساب و منابع موجود بستگی دارد. در بسیاری از موارد، ترکیبی از روش های تصفیه ممکن است برای دستیابی به سطح مطلوب کیفیت آب مورد استفاده قرار گیرد.
به طور کلی، دستگاه های تصفیه فاضلاب برای حذف آلاینده ها و آلاینده ها از فاضلاب و اطمینان از اینکه آب تصفیه شده مطابق با استانداردهای زیست محیطی و بهداشت عمومی است، ضروری است.