روش جدید تبدیل فاضلاب صنعتی به آب در ایران

احمد بهراد، کارشناسی ارشد مهندسی محیط زیست گرایش آب و فاضلاب مجری طرح «تصفیه فاضلاب به روش الکتروکئوگولاسیون» گفت: این روش را برای تصفیه فاضلاب صنعتی به کار گرفتیم تا از این طریق بتوانیم آب غیر قابل شرب جهت آبیاری باغ و باغچه و خیلی مصارف دیگر تولید کنیم.

وی با بیان اینکه این روش جدیدی است که با ترکیب چند فرایند در یک راکتور، با راندمان بالا می تواند برای تصفیه فاضلاب صنعتی به کار رود، افزود: به دلیل اینکه فاضلاب صنعتی به روش های معمولی قابل تصفیه نیستند، از روش الکتروکئوگولاسیون که دارای سه فرایند است به تصفیه فاضلاب صنعتی کارخانجات پرداختیم.

کارشناس ارشد مهندسی محیط زیست گرایش آب و فاضلاب با بیان اینکه این روش با جریان برق با دو الکترود و یون آلومینیوم انجام می گیرد، گفت: به دلیل وجود الکترودهای آهن و آلومینیوم در سیستم تصفیه کننده، فرایند انعقاد و لخته سازی فاضلاب رخ می دهد و فاضلاب ته نشین می شود که با ته نشین شدن مواد سنگین و با تجزیه فاضلاب، گازهای هیدروژن و اکسیژن تولید و سبب شناور سازی و حذف الاینده ها از فاضلاب می شود.

بهراد افزود: در مرحله بعد به دلیل تولید انواع اکساینده ها در فرایند تصفیه، ترکیبات کلر، رادیکال هیدروکسیل، پراکسید هیدروژن و ازن از ترکیب پراکسید هیدروژن و ازن فرایند اکسیداسیون پیشرفته تشکیل می شود و بعد از آن گندزدایی فاضلاب انجام می شود.

این محقق ایرانی اظهار کرد: بعد از این روش های تصفیه فاضلاب، آب غیر قابل شربی به وجود می آید که می توان از آن برای آبیاری باغ و باغچه و مصارف دیگر استفاده کرد.

وی در خصوص مزایای این روش، گفت: راندمان بالای تصفیه فاضلاب، کاهش هزینه های تصفیه فاضلاب  صنعتی بسیار آلوده، عدم نیاز به مواد شیمیایی، قابلیت بهره برداری به صورت ناپیوسته از مزایای استفاده از روش الکتروکئوگولاسیون به شمار می رود.

بهراد افزود: این روش به صورت پایلوت در دو کارخانه لبنی و کاغذ سازی انجام گرفته که نتایج آن مفید و موثر بوده است. همچنین این روش راندمان بالایی دارد در حالیکه چند فرایند را در یک راکتور انجام می دهد.

سپتیک تانک

در مناطقی که زمین آنها آبکش نبوده و یا قابلیت جذب آن کم باشد، ساده‌ترین سیستم بهداشتی دفع فاضلاب استفاده از «سپتیک تانک» می‌باشد که عبارت است از یک مخزن بتونی که در زیر کف زمین قرار می‌گیرد و مواد فاضلاب در آن جمع می‌شود. ظرفیت سپتیکبه‌گونه‌ای تعیین می‌شود که فاضلاب چندین روز را در خود جای دهد.

1- ساختمان سپتیک تانک
سپتیک تانک از یک مخزن سرپوشیده که از بتن مسلح ساخته شده، تشکیل می‌شود که جهت جلوگیری از نوسانات جریان فاضلاب آن را از دو یا سه انباره مستطیل شکل می‌سازند. این انباره باید بدون منفذ بوده و از مصالحی ساخته شود که امکان زنگ‌زدگی، پوسیدگی و یا فرسایش نداشته باشند. از جمله این مصالح می‌توان به بتن، کاشی لعابی و آجر جوشی اشاره نمود.
طول انباره‌ها معمولاً دو تا چهار برابر عرض سپتیک انتخاب می‌شوند. عمق انباره‌ها نیز در ظرفیت‌های پایین 2/1 متر و در ظرفیت‌های بالاتر تا سه متر است. همچنین سطح فاضلابتا سقف انباره نباید از 30 سانتی‌متر کمتر شود. ورود و خروج فاضلاب از یک انباره به انباره‌ای دیگر توسط سوراخ‌های پیش‌بینی شده در دیوارهای جداکننده آنها و در عمق 30 تا 45 سانتی‌متری در زیر سطح فاضلاب انجام می‌شود تا مواد شناور از انباره خارج نشوند.
به منظور تهویه و خروج گازهای ایجاد شده از تجزیه فاضلاب در فضای سپتیک تانک نیز از لوله‌ای به قطر چهار اینچ استفاده می‌شود و برای آنکه ساکنان ساختمان از بوی نامطبوع خروجی از این لوله تهویه ناراحت نشوند، این لوله را از قسمتی از ساختمان که پنجره نداشته باشد عبور داده و تا ارتفاع 5/1 متر بالاتر از بام ساختمان ادامه می‌دهند. سپس با نصب دو زانوی 90 درجه امتداد دهانه خروجی لوله تهویه به طرف زمین برگردانده می‌شود. شکل 1 نمایی از مشخصات و ابعاد سپتیک تانک‌ها را ارائه داده است.

2- طرز کار سپتیک تانک
طرز کار سپتیک تانک بدین‌صورت است که فاضلاب از یک طرف به آن وارد شده و پس از توقف در آن تجزیه شده و پسآب تولید می‌شود. سپس این پسآب از لوله خروجی سپتیک تانک خارج شده و مقدار کمی از فاضلاب در ته سپتیک باقی می‌ماند. زمانی که ارتفاع لجن موجود در ته محفظه به حدود نصف عمق مخزن برسد، می‌توان آن را تخلیه و تمیز کرد.
3- انتخاب محل سپتیک تانک
در انتخاب محل سپتیک تانک نکات زیر باید رعایت شوند:
- انباره سپتیک تانک باید در محلی قرار گیرد که موجب آلودگی چاه آب، چشمه و یا هر منبع دیگر آب نشود.
- زمان آبکشی خاک نباید از 60 دقیقه در 5/2 سانتی‌متر بیشتر باشد.
- محل سپتیک تانک نباید در محل‌های باتلاقی و یا در معرض سیل باشد.
- طول انباره‌های سپتیک تانک معمولاً سه برابر عرض آن انتخاب می‌شود. عمق مؤثر انباره‌های آن نیز معمولاً 2/1 تا 3 متر است. در هر صورت سطح فاضلاب تا سقف انباره نباید از 30 سانتی‌متر کمتر شود.
- برای خروج گازهای متعفن تولید شده از فعل و انفعالات باکتری‌ها در سپتیک تانک، نصب لوله‌های تهویه به قطر 4 اینچ که تا سقف ساختمان‌های مجاور امتداد یافته ضرورت دارد.

4- نکاتی که در ساختن سپتیک تانک‌ها باید در نظر گرفت
- ساختمان سپتیک تانک: در ساختمان سپتیک تانک باید از مصالح زنگ‌نزن و فاسد نشدنی و ضمناً غیرقابل نفوذ استفاده شود. بدین جهت مصالحی از قبیل بتن، لوله‌های سفالی به قطر بزرگ و فلزاتی که کاملاً احتیاطات لازم درباره آنها شده باشد به کار می‌روند.
- تهویه سپتیک تانک: در سپتیک تانک‌ها به منظور خارج ساختن گازهای حاصل از عمل تصفیه باید وسایل تهویه طبیعی در نظر گرفت. البته منافذی که در محل ورود و خروجسپتیک تانک موجودند شاید منظور فوق را تأمین کنند. با این حال معمولاً لوله تهویه‌ای به قطر 10 سانتی‌متر در نظر گرفته می‌شود. ضمناً برای جلوگیری از افتادن جانوران و یا هر نوع مواد خارجی به داخل تانک روی دهانه لوله توری می‌پیچند.
- آدم‌رو (Manholes): ساختن آدم‌رو از نظر بازدید و تمیز کردن داخل تانک حتماً لازم است.
- مانع تنظیم: به منظور کم کردن سرعت سطحی فاضلاب در قسمت ورودی و همچنین جلوگیری تجزیه و هضم می‌گردند.
- خروج مواد: مواد جامد صعودی ممکن است در ضمن جریان فاضلاب از سپتیک تانک خارج شود. این درست دو عیبی است که موارد استعمال سپتیک تانک را محدود می‌کند.

البته با وارد کردن مواد کلردار به مقدار محدودی در فاضلاب خام می‌توان تا حدودی دو عیب فوق را برطرف نمود. ولی چون مواد کلردار عمل هضم را کند می‌کند و بدین طریق از خارج شدن مواد جامد صعودی جلوگیری می‌نماید نباید در مصرف آن بی‌توجهی نشان داد.

تصفیه فاضلاب با سپتیک تانک

به دلیل وجود باکتریهای بی هوازی در فاضلاب و فعالیت آنها، ترکیبات خورنده و بدبویی نظیر گاز هیدروسولفور تشکیل می شود که وجود آنها لزوم یک طراحی دقیق مهندسی برای خطوط انتقال فاضلابرا موجب می شود. سپتیک تانک در شهرهای شمالی می تواند راه گریزی از معضل پیچیده دفع فاضلاب های مسکونی باشد و به همین دلیل با پیشرفت این سیستم می توانیم به شهری سالم تر و امروزی تر بیاندیشیم. از دستگاههای سپتیک تانک در پروژه های مختلف جهت تصفیه فاضلاب آپارتمانها و ساختمانهای مسکونی، ویلایی، هتلها، مراکز درمانی، بیمارستانها، کارخانجات، فاضلابهای شهری و روستایی، مراکز آموزشی، پادگانها، پایانه های باربری و مسافربری و . . . میتوان استفاده نمود.

سپتیک تانک مخزنی است که توسط حداقل یک دیواره به دو بخش نا مساوی تقسیم شده است. در بخش اول مواد و ذرات درشت ته نشین شده و در کف مخزن انباشته می شوند. چربی و روغن های شناور نیز بر روی سطح تجمع می یابند. لجن انباشته شده در کف سپتیک تانک به کمک باکتریهای بی هوازی بخشی از مواد آلاینده را تجزیه کرده و فاضلاب را تصفیه می نماید. ارتباط بین بخش اول و دوم به گونه ای است که امکان عبور مواد ته نشین شده و چربی های شناور شده از بخش اول به بخش دوم وجود ندارد و بدین صورت پساب زلال شده به بخش دوم منتقل می گردد. در نهایت پساب از طریق یک لوله خروجی از سپتیک تانک خارج می گردد. معمولاً از سپتیک تانک ها برای تصفیه مقدماتی فاضلاب، متعادل سازی در مقدار و کیفیت فاضلاب و جمع آوری فاضلاب از نقاط مختلف و پمپاژ آن استفاده می شود.

به طور کلی تصفیه فاضلاب در انباره های تعفن به طور ناقص انجام می گیرد و آنهم برای جمعیتی محدود. این تصفیه ناقص تنها موجب می شود که دفع فاضلاب به زمین آسانتر انجام گرفته و دفع آن به منابع طبیعی در روی زمین زیان کمتری را به محیط زیست وارد سازد ولی در هر صورت دارای معایب یک تصفیه ناقص می باشد. سپتیک تانک از نظر کار خود نیز دارای این عیب است که قسمتی از مواد ته نشین شده در کف انبار به علت تعفن و تولید گازها همراه این گاز به سطح فاضلاب در انباره آمده و موجب اختلال در کار سپتیک تانک می شود. همچنین ممکن است این مواد همراه فاضلاب بیرون آید.

از جمله مشکلاتی که در جمع آوری فاضلاب خام در سطح روستاها وجود دارد عدم جریان کافی فاضلاب در لوله ها می باشد. این مسأله باعث می شود سرعت کافی در لوله ها بوجود نیامده و به علت کم بودن سرعت، مواد معلق در لوله رسوب و سیستم از کار بیفتد. پیرو همین نقطه ضعف سیستم های جمع آوری فاضلاب متداول بوده که تصمیم به جمع آوری فاضلاب ته نشین شده از مخازنسپتیک گردید. پساب خروجی از مخزن که مواد معلق خود را در مخزن از دست داده است قادر خواهد بود با سرعت و شیب کمتری بدون مشکل در فاضلابروها جریان یابد.

قابل توجه است که فاضلاب روی ساختمان که عمل جمع آوری فاضلاب تولیدی و انتقال آن را تا مخزن سپتیک عهده دار است بر اساس فاضلابروهای متداول طراحی می شوند بنابراین لازم است که به مسأله حداقل سرعت و شیب در این فاضلابروها دقت شود. در صورتی که بتوان به حل این مسأله فائق شد و از طرفی بتوان موقعیت مخزن را طوری انتخاب نمود که چند خانه را با هم سرویس دهد می توان فاضلاب چند خانه را جمع آوری و به مخزن سپتیک انتقال داد.
مخزن سپتیک برای مناطقی که جنس زمین غیر قابل نفوذ باشد و نتوان از چاههای جاذب سود جست و برای منازل و مؤسساتی که در نواحی روستایی و یا دور از دسترس شبکه های جمع آوری فاضلاب قرار دارند، می تواند یک روش قابل قبول تصفیه فاضلاب باشد.

مخزن سپتیک در واقع یک مخزن ته نشینی کوچک می باشد که به دلیل زمان ماند طولانی، فاضلاب در آن تحت اثر باکتریهای غیر هوازی به حالت معلق در می آید. سرپوشیده نمودن آن به منظور جلوگیری از مزاحمت بوی نامطبوع می باشد.نظر به اهمیتی که مخزن سپتیک در کاهش آلودگی و مواد آلی فاضلاب دارد، اغلب به عنوان یک راه حل موقت دفع فاضلاب بکار می رود. در این روش کلیهفاضلاب منزل بوسیله فاضلاب رو ساختمان وارد مخزن می گردد. فعل و انفعالاتی که در مخزن سپتیک صورت می گیرد عبارتست از پالایش ابتدایی فاضلاب که همان ته نشینی است، حتماً موادی که در مخزن ته نشین و یا رونشین می شوند مراحلی از تصفیه را می گذرانند که درباره آن نیز مختصری گفتگو خواهد شد.

مخزن به نحوی طرح می شود که فاضلاب ورودی به آن تقریباًبین یک تا سه روز باقی می ماند در مدت مذکور مواد معلق بالنصبه سنگین فاضلاب به صورت لجن در کف مخزن ته نشین شده و بیشتر مواد معلق سبک و از جمله روغن و چربی به تدریج به شکل کف غلیظی در سطح مایع شناور می گردد. وقتی که مقدار فاضلاب وارد مخزن می شود به اندازه هم حجم آن پساب از لوله خروجی دفع می شود. لجن ته نشین شده در کف مخزن در اثر فعالیت باکتریهای غیر هوازی تجزیه گردیده ایجاد گاز می نماید. نتیجه فعل و انفعالات مزبور، کاهش قابل ملاحظه حجم لجن می باشد و به همین دلیل معمولاً تخلیه لجن مخزن هر ۲ تا ۴ سال یکبار بر حسب زمان ماند اولیه ضرورت می یابد. 

در پساب مخزنی که صحیح طرح و اجرا شده است مواد معلق و تیرگی کمی وجود خواهد داشت معذالک هنوز کاملاً صاف نیست و بوی مخصوص فاضلاب می دهد. بعلاوه پساب مزبور احتمالاً از نظر بهداشت به علت در برداشتن باکتریهای بیماری زا، کیست و تخم کرمهایی که کاملاً از بین نرفته اند مخاطره انگیز می باشد. همزمان و متناوب با تجزیه لجن در مخزن گاز تولید می شود که به صورت حبابهای ریز به سوی سطح مایع صعود می نماید. گازهای مزبور در حین برخورد به فاضلاب وارده مولکولهای آن را با موجودات ریز که عامل اصلی عملیات تجزیه اند جذب می کنند.

ذرات مزبور در سطح مایع تجمع یافته و به تدریج آن را سنگین و ضخیم می کند تا آنجه که کف مذکور در اثر افزایش وزن اندکی ریز سطح مایع قرار می گیرد. گسترش لایه های شناور گاهی به میزانی است که سطح زیرین آن حتی تا درون فاضلابروی اصلی نیز ادامه می یابد. پیدایش این وضع معمولاً همزمان با افزایش لجن در کف مخزن است و نتیجتاً گذرگاه فاضلاب در داخل مخزن آنقدر کوچک می شود که فرصت کافی برای ته نشین شدن مواد معلق فاضلاب تازه تخلیه شده باقی نمی ماند و در نتیجه در پساب مخزن مقدار قابل توجهی مواد شناور مشاهده خواهد شد. اشکال مزبور را می توان با تخلیه و تنظیف منظم مخزن مرتفع کرد.