اصول کلی تصفیه فاضلاب (بخش دوم)

در طبیعت بین نمکهای معدنی نظیر نیترات ها ، فسفات ها ، سولفات ها ...... و ترکیبات آلی مانند پروتئین ، انواع اسیدهای آلی ، الکل و غیره سیکل بسته ای به صورت زیر وجود دارد . در یک تصفیه خانه فاضلاب هرگاه تصفیه مکانیکی برای کاهش آلودگی فاضلاب کافی نباشد از کار موجودات زنده ای به نام باکتریهای هوازی و یا بی هوازی برای ادامه ی تصفیه فاضلاب یاری می گیرند. کار یگان های تصفیه زیستی در تصفیه خانه همانا تشدید عملی است که به طور خود به خودی در طبیعت رخ می دهد یعنی با ایجاد محیطی مناسب برای رشد و افزایش تعداد باکتری های نامبرده مدت زمان تصفیه طبیعی را که ممکن است به چندین روز برسد به چند ساعت کاهش می دهند. دو گروه باکتری های هوازی و بی هوازی جزو گروه باکتریهای ساپروفیت هستند که مواد غذایی خود را بر خلاف باکتری های انگلی از اجساد پسمانده ی موجودات زنده تامین می کنند و به همین دلیل این دسته از باکتریها کارگران تصفیه خانه ی فاضلاب نامیده می شوند. سلول باکتری های مورد گفتگو به بزرگی حدود یک تا پنج میکرون بوده از یک هسته و پلاسما که بوسیله سلولزی احاطه شده تشکیل می شود روی پوسته نامبرده را پوسته ای لزج می پوشاند. حدود 0.8 بدن باکتری از آن و بقیه آن از مواد آلی و معدنی تشکیل شده است. همانند سایر میکرو اُرگانیسم ها درجه گرما و درجه اسیدی PH فاضلاب و نیز مقدار اکسیژنی که به صورت مولکولی و محلول و یا به صورت اتمی در ترکیبات گوناگون موجود در فاضلاب یافت می شوند، در مرگ و زندگی و شدت فعالیت این باکتریها نقش اساسی را ایفا می کنند. با افزایش درجه گرما ، فعالیت باکتریها فزونی یافته و به ازای هر ده درجه ی سانتیگراد این فعالیت تقریباً دو برابر میگردد. باکتریها محیط اسیدی پایین تراز pH=4 و محیط قلیایی بالاتر از  pH=5.9 را نمی توانند تحمل کنند. مناسبترین درجه اسیدی برای زندگی و رشد باکتری ها بین 6.5 تا 7.5 درجه است. در هر صورت تغییر ناگهانی درجه اسیدی فاضلاب در کاهش فعالیت و حتی مردن باکتریها اثری چشم گیر دارد. با توجه به آنچه گفته شد برای بررسی بیشتر در تصفیه زیستی باید نخست آنرا به دو نوع زیر تقسیم نمود:

 

اساس کار این روش تصفیه ، رسانیدن اکسیژن به فاضلاب است. با اکسیژن محلول در فاضلاب تکثیر مثل باکتریهای هوازی شدت یافته و این باکتریها بر اطراف ذرات و قطعات کوچک تشکیل شده از مواد آلی موجود در فاضلاب نشسته و تولید لخته هائی را می نماید. این لخته ها که هزاران باکتری هوازی را با خود حمل می کند در روش های گوناگون تصفیه زیستی نقش مهمی را ایفا می کنند. لخته های نامبرده یا به صورت معلق و شناور در فاضلاب می ماند و یا بر قطعات قلوه سنگ می نشینند. در صورت هوارسانی کامل و رسیدن اکسیژن کافی به فاضلاب تکثیر مثل و افزایش تعداد این باکتریها تا حدی فزونی می یابد که مواد آلی موجود در فاضلاب کفاف تغذیه آنها را نداده ، مرگ و میر در آنها بروز کرده و تعداد آنها بسته به مقدار مواد آلی در فاضلاب تقریباً ثابت مانده و یک نوع حالت تعادلی بوجود می آید برای اینکه تمام مواد آلی موجود در فاضلاب به مصرف تغذیه ی باکتریها رسیده و تعداد آنها به حداکثر ممکن برسد لازم است که کمبود اکسیژن محلول در فاضلاب مرتباً برطرف شده و بازیابی اکسیژن توسط فاضلاب در مدتی کوتاه امکان پذیر باشد. برای رسیدن به این هدف باید سطح تماس فاضلاب با هوا افزایش یابد. این کار ممکن است با کمک دمیدن هوا در فاضلاب و یا ایجاد تلاطم در سطح آن رخ دهند. این گونه هوا دهی در استخرهای هوارسانی انجام می گیرد یا اینکه با چکانیدن فاضلاب روی قلوه سنگها طبیعی و یا مصنوعی آنرا در مجاورت هوا قرار داد این روش در صافی چکنده مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین می توان فاضلاب را به صورت لایه های نازک روی بسترهای ماسه ای (مانند صافی های ماسه ای) و یا زمینهای غیر کشاورزی و یا کشاورزی پخش نمود. در یگان های تصفیه زیستی نمی توان از تمام اکسیژن موجود در یک متر مکعب هوای داده شده به فاضلاب استفاده نمود و مقدار اکسیژن قابل استفاده در روشهای گوناگون تفاوت می کند. مقدار اکسیژن که از یک متر مکعب هوا می تواند جذب فاضلاب شود تابعی است از مقدار کمبود اکسیژن فاضلاب نسبت به حالت اشباع آن و ضریب جذب اکسیژن سیستم.

 

باکتریهای هوازی برای بدست آوردن انرژی لازم جهت ادامه زندگی خود علاوه بر اکسیژن و مواد آلی کربن دار که با BOD مشخص می شوند نیاز به مواد آلی ازت دار و فسفر دار نیز دارند . مقدار ازت و فسفر مورد نیاز باکتری ها به ترتیب حدود 5 و 1.6 درصد مقدار BOD می باشد. نیاز باکتریها به مواد دیگری مانند سدیم، کلسیم، پتاسیم و منیزیم کمتر بوده و مقدار آنها به ترتیب 0.4، 0.4، 0.3، 0.3، درصد مقدار BOD می باشد. در فاضلاب های شهری مقدار مواد آلی کربن دار از نسبتهای نامبرده بیشتر ولی غالباً در فاضلاب کارخانه ها برعکس مقدار ترکیبات ازت دار و فسفردار از نسبتهای نامبرده کمتر می باشند. لذا برای بالا بردن بازده یگان های تصفیه زیستی فاضلاب کارخانه ها ، افزودن مواد ازت دار و فسفردار و حتی گاهی مخلوط نمودن آنها با فاضلاب خانگی بسیار با فایده می باشد. اما این کار باید مبتنی بر نتایج آزمایشگاهی باشد. در اینجا لازم به تذکر است که هدف از تصفیه فاضلاب تنها تبدیل مواد آلی ناپایدار به مواد تثبیت شده ی معدنی نیست. بلکه باید این مواد را نیز از آن جدا نموده چنانچه خواهیم دید جدا نکردن موادی که خاصیت کودی دارند موجب می شود تا منابع طبیعی که فاضلاب تصفیه شده به آنها وارد می گردد، محل مناسبی برای رشد گیاهان آبزی مانند الکلها و جلبکها گردیده و دوباره آلوده گردند. با توجه به هر مرحله های  دوگانه اکسیداسیون ترکیبات آلی که در موقع شناسائی و غیره ) بیشتر در مرحله ی دوم رخ می دهد و لذا برای جداسازی آنها در تصفیه خانه ها لازم است لجن حاصل را حتی اگر تثبیت هم شده باشد از فاضلاب جدا نمود.

 

این روش ها براساس استفاده از قدرت تصفیه خود به خودی منابع طبیعی آب پایه گذاری شده و مهمترین آنها عبارتند از وارد نمودن فاضلاب تصفیه نشده به دریا یا دریاچه و رودخانه ها و سرانجام منابع آب زیرزمینی و این روش استفاده همزمان از تصفیه های فیزیکی و زیستی می باشد.

 

این روش ها که معمولاً جاگیری زیاد و مساحت بزرگی از زمین را جهت تصفیه زیستی لازم دارند، گسترش همان تصفیه طبیعی هستند. روش هایی را که می توان جزو این گروه دانست عبارتند از : پخش فاضلاب در زمین های کشاورزی ، پخش فاضلاب در زمین های نفوذ پذیر و ایجاد دریاچه های مصنوعی کم عمق که فاضلاب در اثر توقف در آنها و در مجاورت هوا کم کم مورد تصفیه طبیعی قرار می گیرد. حالت خاصی از این گونه دریاچه ها آنهائی هستند که برای تولید ماهی بکار می روند.

 

در این روشها با کمک وسایل مکانیکی و ایجاد ساختمانهای ویژه ای مقدار کافی هوا و اکسیژن در فاضلاب وارد می سازند . تصفیه زیستی فاضلاب عبارت است از : استفاده از استخرهای هوارسانی و یا تصفیه با کمک لجن فعال و کاربرد صافی های چکنده ، بسته به مقدار بارگذاری روی واحد حجم دستگاه و بازده سیستم تصفیه زیستی یعنی در حد کاهش آلودگی فاضلاب تمام روش های نامبرده در بند ب و ج می توانند بصورت تصفیه کامل یعنی یا بازدهی 80 تا 90 درصد کاهش BOD5 و یا بصورت تصفیه کامل یعنی با بازهی کمتر از 80 درصد کار کنند. استفاده از اکسیژن خالص ، یک روش مصنوعی تصفیه زیستی است که در آن به جای دمیدن هوا به فاضلاب ، مستقیماً اکسیژن خالص در آن دمیده می شود. استفاده از اکسیژن خالص بسیار موثرتر از هوا بوده از حجم سیستم کاسته و سرعت رشد کرده و اداره ی تصفیه خانه افراد ماهر بیشتری را نیاز دارد.

استفاده از باکتریهای بی هوازی برای تصفیه فاضلاب برای جلوگیری از آلوده شدن محیط زیست تصفیه خانه ها محدود است . مهترین کاربرد روش استفاده از باکتریهای بی هوازی در مخزن های سربسته ی هضم لجن می باشد و تنها در تصفیه خانه های بسیار کوچک مانند انبارهای تعفن ، از روش تعفن برای تصفیه ی فاضلاب هم استفاده می شود. گذشته از موارد نامبرده همیشه در تصفیه خانه ها کوشش می شود تا با رسیدن هوا و اکسیژن به فاضلاب مانع باکتریهای بی هوازی شوند. در تصفیه طبیعی که در چاه های فاضلاب خانگی رخ می دهد و نیز در لجن ته نشین شده در کف دریاچه ها نیز باکتری های بی هوازی فعالیت می کنند.