اصول کلی تصفیه فاضلاب (بخش سوم)

لجن تازه از نظر حجمی حدود یک درصد کل فاضلاب را در بر می گیرد ولی تصفیه آن بسیار پرهزینه و پیچیده است . هزینه تاسیسات هضم لجن گاهی حدود نصف تمام هزینه ی یک تصفیه خانه را دربر می گیرد. غلیظ نمودن لجن و گرفتن آب اضافی آن کار تصفیه را آسان می سازد . هضم لجن در اثر تعفن و کار باکتریهای بی هوازی است در دو مرحله ی تخمیر اسیدی و تخمیر متانی انجام می گیرد.

 

در مرحله ی اول لجن تازه که دارای رنگی زرد مایل به خاکستری از نظر درجه اسیدی تقریباً حالت خنثی دارد شروع به تعفن نموده درجه اسیدی آن به 5 و حتی 4 می رسد و محیط آن به شدت اسیدی می شود انجام دهنده این کنش و واکنشها گروهی از باکتریهای بی هوازی هستند که به نام باکتریهای بی هوازی اسیدی نامیده می شوند. در این مرحله بیشتر ترکیبات آلی کربن دار مورد تجزیه قرار می گیرند و به مواد آلی ازت دار کمتر تاثیر گذارده می شود لذا از این نظر شباهتی بین این دو مرحله با دو مرحله تصفیه زیستی با کمک باکتریهای هوازی موجود است. همچنین در ضمن این فعل و انفعال برخی مواد پروتئینی تبدیل به اسیدهای آلی و گاز H2Sمی شوند. لجن حاصل از این مرحله بسیار بدبو و چسبنده است به سختی ته نشین می شود و به سختی آب خود را از دست می دهد . اگر این لجن به حال خود گذارده شود. در گرمایی 15 درجه مدت 6 ماه طول می کشد تا مرحله دوم هضم لجن شروع شود. افزایش درجه گرما مدت زمان نامبرده را بشدت کاهش می دهد.

 

این مرحله با فعالیت گروه دیگری از باکتریهای بی هوازی که به نام باکتریهای بی هوازی متانی نامیده میشوند شروع می گردد لجن در این مرحله حالت خنثی تا کمی قلیایی با درجه اسیدی 7 تا 7.5 بخود می گیرد . و این محیطی است که باکتریهای تولیدکننده گاز متان به خوبی در آن زندگی می کنند . در مرحله دوم هضم لجن علاوه بر ترکیبهای آلی کربن دار ترکیبهای آلی ازت دار نیز تجزیه می شوند و مقدار زیادی گاز متان ، گاز کربنیک و کمی ازت تولید می گردد. نسبت گاز متان بدست آمده از هضم لجن فاضلاب شهری 65 تا 70 درصد گاز کربنیک 35 تا 30 درصد کل گاز تولید شده می باشد. باکتریهای بی هوازی که درفرایند هضم لجن فعالیت دارند از نقطه نظر گرمایی مناسب جهت زندگی آنها به دو گروه تقسیم می شوند. باکتریهای گرما دوست که درجه گرمایی 40 تا 60 درجه برای زندگی آنها مناسب است و باکتریهای معمولی که در گرمایی 20 تا 40 درجه بهتر زندگی می کنند . در تکنیک هضم لجن کوشش می شود که مرحله ی اسیدی زود گذر باشد و فرایند هضم لجن بیشتر به صورت متانی و در حالت قلیایی انجام می گیرد. برای این کار باید به لجن خام وارد مقداری لجن هضم شده اضافه نمود. باکتریهای متانی خیلی در برابر تغییر ناگهانی درجه گرما حساس اند. در صورت کاهش ناگهانی گرمای منبع هضم لجن احتمال برگشت حالت متانی به حالت اسیدی و کاهش مقدار گاز تولیدی زیاد است. همچنین وجود مواد سمی ناشی از نمکهای برخی فلزها، تمرکز آمونیاک و یا منیزیم در لجن نیز ممکن است موجب برگشت به حالت اسیدی می شود.گاز متان بدست آمده از هضم لجن دارای خاصیت سوزندگی زیاد و حتی کمی بیشتر از قدرت سوزندگی گاز طبیعی ویژه سوخت در شبکه های پخش گاز شهری می باشد، لذا از این گاز در تصفیه خانه های کوچک و متوسط برای گرمایش تصفیه خانه و به ویژه گرم نمودن منبع های هضم لجن استفاده می شود. لجنی که مرحله ی هضم متانی آن انجام شده باشد دارای رنگ قهوه ای مایل به سیاه است بوئی شبیه بوی خاک مربوط را می دهد و لذا تولید ناراحتی نمی کند به خوبی آب خود را از دست می دهد و حجم آن به صورت چشم گیری کم گشته و خاصیت چسبندگی آن ناچیز و مقدار موجودات زنده در آن کاسته شده است.

 

همانطور که در شناسائی BOD بیان شد، اکسیداسیون مواد آلی فاضلاب در حالت هوازی در دو مرحله انجام می گیرد. مرحله ی اول مربوط به اکسیداسیون مواد آلی کربن دار بوده که از نخستین لحظه ی قرار گرفتن فاضلاب در مجاورت اکسیژن شروع و تا روز بیستم ادامه دارد. و مرحله دوم به اکسیداسیون مواد آلی ازت دار است که از حدود روز دهم شروع شده و مدتها (حدود سه ماه) ادامه خواهد یافت. نتیجه کار باکتریها در مرحله دوم اکسیداسیون تولید نمکهای معدنی نیتراتها می باشند و لذا این مرحله به نام نیترات سازی نامیده می شود. باکتریهائی که در مرحله دوم مواد آلی ازت دار تاثیر میکنند یک خانواده ی ویژه ای از باکتری های بی هوازی می باشند. وجود  ترکیبات نیتراتها در فاضلاب تصفیه شده که چه به علت پایدار بودن آنها دلیل آلودگی فاضلاب تصفیه شده نمی باشند ولی به علت اینکه خاصیت غذایی زیادی دارند موجب میشوند که ورود آنها دیگر با کمک نور خورشید و عمل فتوسنتز و فعالیت میکروار گانیسم های مختلف ، مواد معدنی نامبرده دوباره تبدیل به مواد آلی گیاهی می گردند. مرگ و نابودی این گیاهان آبزی موجب آلودگی دوباره ی منبع های طبیعی آب میشود. لذا در تصفیه خانه های فاضلاب شهری نباید تنها به تبدیل مواد آلی ازت دار به مواد معدنی اکتفا نمود بلکه باید به گونه ای این ترکیبات ازت دار را از فاضلاب دور ساخت این کار به نام نیترات زدائی نامیده میشود. در تصفیه خانه های فاضلاب که به روش هوادهی کار میکند معمولاً حدود 5 تا 10 درصد از کل ترکیبات ازت دار موجود در فاضلاب توسط لجنی که از استخر ته نشینی نخستین برداشت میشود و حدود 10 تا 20 درصد توسط لجن بدست آمده از استخرهای ته نشینی نهایی کاسته می شود. در صورتی که وجود ترکیبات ازتی باقی مانده در فاضلاب از نظر حساسیت منبع های طبیعی آب زیان بخش تشخیص داده میشود. با توجه به محلول بودن آنها باید با کمک استخرهای ویژه ای کار نیترات زدائی انجام گیرد. در این استخرها با کمک خانواده ی ویژه ای از باکتریهای بی هوازی و با احیاهای پی در پی نخست نیترات به نیتریت و سپس به گاز ازت تبدیل شده از حوزه ی عمل بیرون می رود. این فرایند ممکن است گاهی در استخرهای ته نشینی نهائی که مدت زمان توقف فاضلاب در آنها زیاد انتخاب شده باشد نیز خود به خود رخ دهد. دراین صورت بیرون آمدن گاز ازت موجب بالا آمدن دوباره ی لخته های لجن به سطح استخر شده ، عمل ته نشینی را مختل می سازد.

 

اساس کار در تصفیه شیمیایی برکاربرد مواد شیمیایی در تصفیه ی فاضلاب قرار دارد. در تصفیه خانه های فاضلاب مواد شیمیایی را می توان برای تاثیر گذاردن روی مواد خارجی نامحلول و کلوئیدی و یا مواد محلول در فاضلاب بکار برد علاوه بر این می توان از مواد شیمیایی برای گندزدایی و کشتن میکروبهای موجود در فاضلاب استفاده نمود. مهمترین مواردی که از مواد شیمیایی برای تاثیر روی مواد خارجی محلول در فاضلاب استفاده می شود عبارتند از :

 

درجه اسیدی فاضلاب در میزان فعالیت باکتریها اثر چشم گیر دارد. در صورتی که فاضلاب در موقع ورود به تصفیه خانه درجه ی اسیدی کمتر از 6.5 و یا بیشتر از 8.5 داشته باید نخست با افزودن اسید یا باز ، به فاضلاب حالت خنثی تغییر دهند. فاضلابهای شهری برخلاف فاضلابهای صنعتی به علت اینکه حالتی تقریباً خنثی دارند به عمل خنثی سازی نیاز ندارند.

 

گاهی از مواد شیمیایی اکسید کننده برای پایدار نمودن و جداسازی مواد خارجی محلول در فاضلاب استفاده می شود. در تصفیه خانه های فاضلاب شهری معمولاً این کار بر عهده ی باکتریهای هوازی گذارده می شود. تنها در مورد کاربرد کلر از آن برای جداسازی ازت نیز استفاده می شود.

 

برای تجزیه ی مواد خارجی محلول در فاضلاب مانند آنچه در قسمت نیترات زدائی گفته شد می توان از مواد شیمیایی و روش تعویض بجای باکتریها برای احیا و جداسازی آن مواد و ته نشینی کمک گرفت .