28 واقعیت ضروری تصفیه فاضلاب برای متخصصان و مهندسان

در عصر افزایش کمبود آب و مقررات سختگیرانه زیست محیطی، تصفیه فاضلاب دیگر فقط یک نگرانی مهندسی نیست - بلکه بخش مهمی از دستیابی به عملیات پایدار و سازگار است. از سیستم های شهری گرفته تا کارخانه های صنعتی، درک اصول فاضلاب می تواند به کاهش هزینه ها، بهبود عملکرد سیستم و اطمینان از حفاظت از محیط زیست کمک کند.

این مقاله گردآوری می کند 28 واقعیت ضروری تصفیه فاضلاب که هر مدیر تاسیسات، مهندس فرآیند یا افسر پایداری باید بداند. چه در حال کار با یک سیستم تصفیه در مقیاس کامل باشید و چه فقط اصول اولیه را یاد بگیرید، این بینش ها شما را از طریق مفاهیم، روش ها و فناوری های کلیدی که استفاده مجدد موثر از آب و کنترل آلودگی را هدایت می کنند، راهنمایی می کند.

آشنایی با انواع و منابع فاضلاب

فاضلاب هر آبی است که تحت تأثیر استفاده انسان قرار گرفته است. معمولا حاوی آلاینده های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی است که آن را برای تخلیه مستقیم به محیط بدون درمان نامناسب می کند. بسته به منبع، فاضلاب می تواند از نظر ترکیب و نیازهای تصفیه به طور قابل توجهی متفاوت باشد.

1. فاضلاب صنعتی

فاضلاب صنعتی در طی عملیات تولید، فرآوری یا تمیز کردن در کارخانه ها تولید می شود. اغلب حاوی غلظت بالایی از مواد شیمیایی، فلزات سنگین، روغن ها و بقایای فرآیند است. فاضلاب صنعتی به دلیل ماهیت پیچیده و متغیر خود معمولا به سیستم های تصفیه سفارشی برای حذف آلاینده های مضر قبل از تخلیه یا استفاده مجدد نیاز دارد.

2. فاضلاب خانگی (شهری)

همچنین به عنوان شناخته می شود فاضلاب، فاضلاب خانگی شامل آب خانوارها، ادارات و ساختمان های تجاری است. این دسته زباله های آشپزخانه، لباسشویی، آب حمام و زباله های انسانی را پوشش می دهد. اگرچه در مقایسه با پساب های صنعتی نسبتا رقیق است، اما حاوی مواد آلی، نیتروژن، فسفر و میکروارگانیسم های بیماری زا است که باید قبل از بازگشت به طبیعت تصفیه شوند.

3. رواناب کشاورزی

فاضلاب کشاورزی از جریان های برگشتی آبیاری، عملیات دامداری و زهکشی زمین های حاصلخیز به وجود می آید. ممکن است حاوی آفت کش ها، علف کش ها، فضولات حیوانی و رسوبات باشد. در حالی که سمی تر از ترشحات صنعتی است، به آلودگی مواد مغذی کمک می کند و اگر به درستی مدیریت نشود، می تواند منجر به اوتریفیکاسیون شود.

سه روش اصلی تصفیه فاضلاب

موثر تصفیه فاضلاب برای حذف آلاینده ها و حفاظت از محیط زیست به ترکیبی از روش های علمی متکی است. این روش ها به طور کلی به سه نوع فیزیکی، بیولوژیکی و شیمیایی طبقه بندی می شوند. هر کدام بسته به نوع آلاینده های درگیر، مجموعه ای از فناوری ها، کاربردها و مزایای خاص خود را دارند.

1. روش های درمان فیزیکی

درمان فیزیکی شامل حذف مکانیکی مواد جامد و مواد معلق بدون تغییر ترکیب شیمیایی آنها است. فرآیندهای رایج شامل غربالگری، رسوب، فیلتراسیون و شناور سازی است. این مراحل اغلب اولین مرحله در هر سیستم تصفیه است که برای کاهش بار در فرآیندهای پایین دست طراحی شده است.

2. روش های درمان بیولوژیکی

روش های بیولوژیکی از میکروارگانیسم ها برای تجزیه مواد آلی موجود در فاضلاب استفاده می کنند. این اغلب از طریق هضم هوازی یا بی هوازی به دست می آید. درمان بیولوژیکی برای از بین بردن آلاینده های زیست تخریب پذیر مانند چربی ها، روغن ها، پروتئین ها و کربوهیدرات ها ایده آل است. سیستم های بیولوژیکی محبوب شامل لجن فعال، راکتورهای دسته ای توالی یابی (SBR) و بیوراکتورهای غشایی (MBR) هستند.

3. روش های تصفیه شیمیایی

درمان شیمیایی شامل افزودن موادی است که با آلاینده ها واکنش نشان می دهند تا آنها را خنثی یا به اشکال متحرک تبدیل کنند. این شامل انعقاد، لخته سازی، بارش و اکسیداسیون است. این ماده به ویژه برای از بین بردن فلزات سنگین، فسفات ها و عوامل بیماری زا موثر است و اغلب به عنوان مرحله پرداخت یا ضد عفونی در گیاهان مدرن استفاده می شود.

اجزای اصلی یک سیستم تصفیه فاضلاب

یک تصفیه خانه فاضلاب موثر چیزی بیش از یک سیستم فیلتراسیون است. این ترکیبی از اجزای تخصصی است که با هم کار می کنند تا آلاینده ها را مرحله به مرحله جدا کنند، خنثی کنند و از بین ببرند. در زیر چندین واحد ضروری که معمولا در مراکز درمانی مدرن یافت می شوند آورده شده است.

1. واحدهای غربالگری (گریت)

اولین دفاع در هر سیستم درمانی، صفحه نمایش یا توری مواد جامد بزرگ و زباله های شناور را از فاضلاب ورودی حذف کنید. اینها از آسیب و گرفتگی تجهیزات پایین دستی جلوگیری می کنند. تأسیسات معمولا از صفحه نمایش های درشت و به دنبال آن صفحه نمایش های ظریف برای اطمینان از حداکثر محافظت استفاده می کنند.

2. مخزن یکسان سازی

یک مخزن یکسان سازی به تنظیم جریان و غلظت فاضلاب ورودی به فرآیند تصفیه کمک می کند. نوسانات ناگهانی حجم، دما و pH آب را جذب می کند و ورودی ثابتی را برای مراحل بیولوژیکی یا شیمیایی فراهم می کند. این امر کارایی درمان را بهبود می بخشد و از واحدهای حساس در برابر بارهای ضربه محافظت می کند.

3. شناور هوای محلول (DAF)

سیستم های DAF واحدهای جداسازی فیزیکی پیشرفته ای هستند که حباب های ریز هوا را به فاضلاب تزریق می کنند و باعث می شوند مواد جامد و روغن معلق روی سطح شناور شوند. سپس اینها به عنوان لجن حذف می شوند. DAF به ویژه در تصفیه فاضلاب های صنعتی با محتوای چربی یا روغن بالا، مانند صنایع فرآوری مواد غذایی یا صنایع پتروشیمی مفید است.

4. مخزن ته نشینی ثانویه (شفاف کننده)

همچنین به عنوان شفاف کننده ثانویه، این واحد اجازه می دهد تا لخته های بیولوژیکی تشکیل شده در مرحله هوادهی از آب تصفیه شده ته نشین شوند. سپس آب شفاف تخلیه یا صیقل داده می شود، در حالی که لجن ته نشین شده یا دوباره به گردش در می آید یا حذف می شود. این یک مرحله بحرانی در سیستم های لجن فعال و A2/O است.

تصفیه فاضلاب بیولوژیکی: لجن فعال و فرآیندهای پیشرفته

درمان بیولوژیکی از میکروارگانیسم ها برای تخریب و تثبیت آلاینده های آلی استفاده می کند. این یکی از پرکاربردترین و سازگار با محیط زیست در تصفیه فاضلاب شهری و صنعتی است. در این میان، فرآیند لجن فعال پایه و اساس بسیاری از سیستم های بیولوژیکی مدرن است.

1. فرآیند لجن فعال

این سیستم از یک مخزن هوادهی تشکیل شده است که در آن فاضلاب با لجن غنی از میکروبی در شرایط اکسیژن دار مخلوط می شود و به دنبال آن یک مخزن ته نشینی برای جداسازی زیست توده قرار می گیرد. این فرآیند در حذف مواد آلی بسیار موثر است و با شرایط بار مختلف سازگار است.

2. فرآیند AB (جذب - تجزیه زیستی)

این فرآیند AB درمان بیولوژیکی را به دو مرحله تقسیم می کند: یک مخزن جذب اولیه برای جذب مواد آلی، و به دنبال آن یک مخزن هوازی معمولی برای تجزیه بیولوژیکی. این طراحی دو مرحله ای به بهبود ته نشینی لجن کمک می کند و نیاز به اکسیژن را در مراحل بعدی کاهش می دهد.

3. راکتور دسته ای توالی یابی (SBR)

این سیستم SBR در چرخه های مبتنی بر زمان در یک مخزن واحد عمل می کند و به طور متوالی یکسان سازی، هوادهی، ته نشینی و تخلیه را انجام می دهد. این امر آن را برای تأسیسات کوچکتر، عملیات فصلی یا مناطقی با حجم جریان ورودی متغیر مناسب می کند.

4. فرآیند A2/O (بی هوازی-آنوکسیک-اکسیک)

طراحی شده برای حذف مواد مغذی، فرآیند A2/O دارای سه منطقه بیولوژیکی برای حذف موثر نیتروژن و فسفر است. این به طور گسترده در کارخانه های شهری که به دنبال رعایت مقررات سختگیرانه تخلیه هستند استفاده می شود.

5. خندق اکسیداسیون

یک خندق اکسیداسیون یک فرآیند لجن فعال اصلاح شده با استفاده از یک کانال حلقه پیوسته است که در آن فاضلاب گردش می کند و توسط روتورهای سطحی یا پخش کننده ها هوادهی می شود. این روش که به دلیل پایداری عملیاتی و نگهداری کم شناخته شده است، برای شهرهای کوچک و تأسیسات درمانی غیرمتمرکز ایده آل است.

تصفیه شیمیایی در فاضلاب: توضیح انعقاد و لخته سازی

در مدرن تصفیه فاضلاب، فرآیندهای شیمیایی اغلب برای حذف مواد جامد معلق ریز ، فلزات سنگین ، فسفر و ترکیبات آلی استفاده می شوند که نمی توانند به تنهایی با روش های فیزیکی یا بیولوژیکی به طور موثر اداره شوند. رایج ترین مراحل تصفیه شیمیایی عبارتند از انعقاد و لخته سازی.

1. انعقاد: خنثی کردن بارهای ذرات

انعقاد شامل افزودن مواد شیمیایی با بار مثبت (انعقاد کننده) مانند سولفات آلومینیوم یا کلرید آهن برای خنثی کردن بارهای سطحی منفی ذرات کلوئیدی. این باعث بی ثباتی ذرات می شود و به آنها اجازه می دهد تا به هم نزدیک شوند و میکروفلوک ها را تشکیل دهند.

2. لخته سازی: ساخت ذرات بزرگتر

لخته سازی فرآیند مخلوط کردن ملایم آب پس از انعقاد برای تشویق به تشکیل لخته های بزرگتر و قابل مشاهده است. اینها با کمک پلیمرهای با وزن مولکولی بالا ایجاد می شوند، مانند پلی آکریل آمید (PAM)، که به عنوان پل بین ذرات عمل می کنند.

3. سیستم های دوز شیمیایی

دقیق و خودکار دوز شیمیایی برای اطمینان از راندمان بهینه واکنش و جلوگیری از مصرف بیش از حد شیمیایی ضروری است. سیستم های دوز معمولا با سنسورهای بلادرنگ ادغام می شوند که کدورت، pH و سرعت جریان را کنترل می کنند تا تزریق معرف را به صورت پویا تنظیم کنند.

4. مواد شیمیایی رایج مورد استفاده در تصفیه فاضلاب

مواد شیمیایی معمولی مورد استفاده عبارتند از:

• اسیدهایاسید سولفوریک ، اسید کلریدریک (برای تنظیم pH) :
• عوامل قلیاییآهک ، هیدروکسید سدیم:
• منعقد کننده هاکلرید آهن، سولفات آلومینیوم:
• فلكّلنتسپلیمرهای آنیونی/کاتیونی (به عنوان مثال، PAM):
• اکسیدان هاپراکسید هیدروژن، هیپوکلریت سدیم:
• کف زدایی ها و شلاتور های فلزیبرای کاربردهای تخصصی:

در STARK، یکپارچه ما محلول های دوز شیمیایی به گونه ای طراحی شده اند که هم از دقت و هم دوام پشتیبانی کنند و کیفیت آب پایدار را در شرایط مختلف تضمین کنند. چه در حال دوز پلیمر برای ضخیم شدن لجن باشید و چه pH را برای حذف فلز تنظیم کنید، سیستم های ما برای عملکرد و ایمنی بهینه شده اند.

حفظ تعادل میکروبی در تصفیه فاضلاب بیولوژیکی

اثربخشی سیستم های تصفیه بیولوژیکی به شدت به فعالیت جمعیت های میکروبی بستگی دارد. برای حمایت از تخریب بهینه و حذف مواد مغذی، اپراتورها باید چندین پارامتر کلیدی محیطی و شیمیایی را در محدوده ایده آل کنترل کنند.

1. شاخص حجم لجن (SVI)

شاخص حجم لجن (SVI) معیاری است که نشان می دهد لجن فعال شده چقدر در یک شفاف کننده ته نشین می شود. با تقسیم حجم (بر حسب میلی لیتر) لجن ته نشین شده در 30 دقیقه بر جرم (بر حسب گرم) مواد جامد خشک محاسبه می شود. SVI سالم معمولا از 50 تا 300 میلی لیتر بر گرم متغیر است. مقادیر خارج از این محدوده ممکن است نشان دهنده رشد رشته ای، تشکیل لخته ضعیف یا حجیم شدن لجن باشد.

2. دما

بیشتر میکروب های تصفیه فاضلاب بین 16 درجه سانتی گراد و 30 درجه سانتی گراد. فعالیت بیولوژیکی به طور قابل توجهی زیر 10 درجه سانتیگراد کاهش می یابد و ممکن است بالاتر از 40 درجه سانتیگراد مهار شود. به ازای هر افزایش 10 درجه سانتیگراد در محدوده مطلوب، متابولیسم میکروبی - و در نتیجه حذف COD - تقریبا 10٪ افزایش می یابد.

3. محدوده pH

متابولیسم میکروبی به pH بسیار حساس است. در سیستم های هوازی، pH ایده آل از 6.5 تا 8.5. برای هضم بی هوازی، محدوده تنگ تری از 6.7 تا 7.4 ترجیح داده می شود. انحرافات می تواند فعالیت آنزیمی را مهار کند یا منجر به تکثیر موجودات نامطلوب شود (به عنوان مثال، قارچ های رشته ای تحت pH پایین).

4. تعادل مواد مغذی (نسبت BOD: N: P)

برای حفظ رشد زیست توده سالم، فاضلاب باید حاوی مواد مغذی کافی باشد. نسبت ایده آل مواد آلی زیست تخریب پذیر (BOD) به نیتروژن (N) و فسفر (P) تقریبا است 100:5:1. نسبت های نامتعادل ممکن است منجر به کارایی ضعیف درمان، تشکیل کف یا استرس کمبود مواد مغذی در جمعیت های میکروبی شود.

STARK در حال حاضر در حال توسعه است راه حل های نظارت هوشمند که به طور مداوم این پارامترها را در زمان واقعی تجزیه و تحلیل می کنند و امکان کنترل پیش بینی کننده و به حداقل رساندن ریسک عملیاتی را فراهم می کنند. هنگامی که ثبات میکروبی مهم است، تصمیم گیری مبتنی بر داده ها به بهترین متحد اپراتور تبدیل می شود.

مواد شیمیایی ضروری مورد استفاده در تصفیه فاضلاب

در حالی که سیستم های فیزیکی و بیولوژیکی بخش عمده ای از حذف آلاینده ها را انجام می دهند، عوامل شیمیایی نقش مهمی در تنظیم دقیق کیفیت آب، دستیابی به اهداف انطباق و رسیدگی به چالش های خاص تصفیه دارند. درک اینکه کدام یک مواد شیمیایی تصفیه برای حفظ عملیات موثر و اقتصادی ضروری است.

1. مواد شیمیایی تنظیم pH

اسیدهای (به عنوان مثال، اسید سولفوریک، اسید کلریدر) و قلیایی ها (به عنوان مثال، آهک، هیدروکسید سدیم) برای تنظیم pH جریان های ورودی و فرآیندی برای بهینه سازی فعالیت میکروبی یا واکنش های شیمیایی استفاده می شود.

2. منعقد کننده ها و لخته سازها

همانطور که قبلا بحث شد، منعقد کننده ها (مانند سولفات آلومینیوم یا کلرید آهن) ذرات معلق را بی ثبات می کند، در حالی که فلكّلنتس (پلیمرهایی مانند PAM) آنها را برای حذف آسان تر جمع می کنند. این مرحله اغلب قبل از رسوب یا فیلتراسیون حیاتی است.

3. عوامل حذف مواد مغذی

معرف های تخصصی مانند عوامل حذف فسفر و مواد شیمیایی سلب آمونیاک به تأسیسات فاضلاب کمک کنید تا محدودیت های سختگیرانه پساب را برآورده کنند. این موارد به طور فزاینده ای تحت سیاست های کاهش مواد مغذی در بسیاری از کشورها مورد نیاز است.

4. پاک کننده های فلزی و ضد عفونی کننده ها

رسوب دهنده های فلزات سنگین و عوامل کیلیت یون های سمی مانند سرب، مس یا روی را ببندید و حذف کنید. اینها به ویژه برای آبکاری، معدن و فاضلاب الکترونیک مهم هستند.

5. مواد شیمیایی تخصصی

طیف وسیعی از افزودنی های تخصصی خدمت به نقش های طاقچه:

• کف زدا کف اضافی را در هنگام هوادهی سرکوب کنید
• ضد اسکالانت ها از غشاهای RO در برابر رسوب محافظت کنید
• دمولسیفایر ها کمک به شکستن امولسیون های روغن و آب
• عوامل حذف رنگ رنگ ها و تانن های هدف

در STARK، ما محلول های شیمیایی فرموله شده سفارشی با در نظر گرفتن عملکرد خاص برنامه توسعه یافته اند. چه در حال مقابله با حذف رنگ در پساب های نساجی باشید و چه در حال کاهش آمونیاک در یک کارخانه فرآوری مواد غذایی، سیستم های دوز و معرف های ما به گونه ای طراحی شده اند که نتایج قابل اندازه گیری را با حداقل اثرات زیست محیطی ارائه دهند.

از بینش تا عمل: ساخت یک سیستم تصفیه فاضلاب هوشمندتر

تسلط به اصول تصفیه فاضلاب اولین قدم در جهت طراحی و عملیاتی سیستم هایی است که نه تنها سازگار، بلکه مقرون به صرفه و مسئول محیط زیست هستند. از غربالگری و رسوب گرفته تا دوز شیمیایی و کنترل میکروبی، هر جزء نقشی حیاتی در تضمین کارایی و پایداری طولانی مدت ایفا می کند.

چه اپراتور کارخانه، مهندس محیط زیست یا برنامه ریز تاسیسات باشید، به روز ماندن در مورد فناوری های فرآیند و پارامترهای عملکرد بسیار مهم است. این 28 واقعیت ضروری تصفیه فاضلاب به عنوان یک مرجع عملی و پایه ای برای بهبود مداوم سیستم عمل می کند.

در STARK، ما در این زمینه تخصص داریم راه حل های فاضلاب سفارشی متناسب با خواسته های کاربردهای صنعتی، شهری و تخصصی. تیم مهندسان و کارشناسان فرآیند ما اینجا هستند تا به شما کمک کنند:

• سیستم های قدیمی یا ضعیف را ارتقا دهید
• مواد شیمیایی مناسب و استراتژی های دوز را انتخاب کنید
• نظارت و اتوماسیون هوشمند را برای موفقیت طولانی مدت پیاده سازی کنید

اگر در حال برنامه ریزی یک پروژه جدید هستید یا به دنبال بهبود زیرساخت های موجود هستید، با تیم ما در تماس باشید برای شروع ساختن راه حلی که برای عملیات، بودجه و محیط زیست شما کار می کند.