با اجزای اصلی تصفیه فاضلاب آشنا شوید

در حالی که ممکن است بدانید که ما باید فاضلاب صنایع و شهرهای خود را تصفیه کنیم، آیا می دانید آب و فاضلاب از چه چیزی تشکیل شده است؟ برای درک اینکه چرا فاضلاب به عنوان یک محصول پسماند در نظر گرفته می شود، ابتدا باید اجزای تشکیل دهنده آن را شناسایی کنیم و چرا باید آنها را تصفیه کنیم. تصفیه فاضلاب یک تعادل نزدیک بین تصفیه های شیمیایی و بیولوژیکی است که در کنار هم برای حذف این ترکیبات کار می کند. در اینجا یک لیست کوتاه اما مهم از پارامترها و اصطلاحات وجود دارد که به شما امکان می دهد تا درک بهتری از آنچه آکواسان شما در طراحی یک تصفیه شیمیایی به آن دست یابد، داشته باشید.

pH

pH، یک پارامتر به ظاهر ساده برای کنترل، نیز جزء کیفی حیاتی سیستم است. pH اندازه گیری غلظت یون هیدروژن در آب است. محدوده غلظت برای اکثر واکنش های بیولوژیکی کاملاً باریک است و در محدوده pH 6-9 pH رخ می دهد. تصفیه فاضلاب خارج از این محدوده با روش های بیولوژیکی بسیار دشوار است و اگر غلظت آن قبل از رهاسازی در آبخوان تغییر نکند، غلظت آب طبیعی را تغییر داده و در نتیجه بر محیط طبیعی تأثیر می گذارد. علاوه بر این، pH نیز یک متغیر مهم در طراحی یک برنامه شیمیایی است زیرا برخی از منعقد کننده ها و پلیمرها به pH خاصی نیاز دارند. بنابراین، pH یکی از نگرانی های اولیه در مورد فاضلاب است، زیرا به طور مستقیم عملکرد سیستم بیولوژیکی یا سلامت آبخوانی را که فاضلاب در آن رها می شود، دیکته می کند.

قلیایی بودن

قلیاییت از حضور گروه های هیدروکسید [OH-]، کربنات ها [CO3 2-] و بی کربنات ها [HCO3-] حاصل می شود. اگرچه قلیایی بودن برای مقاومت در برابر تغییرات pH به دلیل افزودن ترکیبات اسیدی مهم است، اما جزء مهمی است که در آن از سیستم های تصفیه شیمیایی و بیولوژیکی استفاده می شود. قلیاییت برای حذف بیولوژیکی مواد مغذی مانند نیتروژن مصرف می شود و آن را به یک پارامتر مهم در هنگام برنامه ریزی حذف بیولوژیکی مواد مغذی تبدیل می کند.

نیتروژن

نیتروژن برای رشد میکروارگانیسم ها، گیاهان و حیوانات ضروری است و به عنوان یک بلوک ساختمانی ضروری برای سنتز پروتئین عمل می کند. ترکیبات نیتروژنی در بسیاری از سیستم‌های بیولوژیکی پیچیده، از جمله سیستم‌های فاضلاب، مواد مغذی هستند، به این معنی که هم کمبود و هم نیتروژن اضافی برای «قابلیت تصفیه» آب مضر است. نیتروژن، در اشکال مختلف آن، اغلب تجزیه و تحلیل و کمیت می شود تا اطمینان حاصل شود که حذف بیولوژیکی نیتروژن می تواند به حداکثر برسد، زیرا نیتروژن اضافی در پساب در نهایت می تواند منجر به اتروفیکاسیون اکوسیستم پایین دست شود.

 فسفر

فسفر همچنین یک ماده مغذی ضروری برای رشد موجودات زنده و به طور خاص برای رشد جلبک ها است. شکوفه های جلبکی یک هدف اولیه برای بسیاری از شهرداری ها و نهادهای نظارتی است، زیرا منجر به کاهش اکسیژن محلول در بدنه آب می شود و باعث اتروفیکاسیون می شود. فسفر همچنین هنگام طراحی یک برنامه شیمیایی تجزیه و تحلیل و کمی سازی می شود زیرا فسفر در اشکال خاصی می تواند به صورت بیولوژیکی تصفیه شود و برخلاف نیتروژن نیز می تواند با افزودن مواد منعقد کننده به صورت شیمیایی تصفیه شود.

ترکیبات آلی کل (BOD/COD/TOC)

ترکیبات آلی در فاضلاب معمولاً از پروتئین ها، کربوهیدرات ها و FOG ها (چربی ها، روغن ها و گریس ها) تشکیل شده اند، اما همچنین دارای تعدادی مولکول آلی مصنوعی مختلف هستند که از ساده تا بسیار پیچیده را شامل می شوند. ترکیبات آلی با پیچیدگی های مختلف نیز تمایلات مختلفی برای تجزیه در طول زمان دارند. اغلب ساده‌تر و دقیق‌تر است که به همه اجزای خاص به‌عنوان مجموع همه مواد آلی یا به‌عنوان ترکیبات آلی کل نگاه کنیم. این ترکیبات آلی باید در اکوسیستم طبیعی تجزیه شوند، اگر قبل از انتشار در محیط به آنها رسیدگی نشود. برای تجزیه این ترکیبات، موجودات زنده مواد آلی را در 3 مسیر مختلف مصرف می کنند: اکسیداسیون، سنتز و تنفس درون زا. عامل مشترک این سه مسیر مصرف خالص اکسیژن محلول است.

3 روش آزمایشگاهی وجود دارد که معمولاً برای اندازه‌گیری تقاضای اکسیژن بیوشیمیایی ماده آلی ناخالص (BOD)، نیاز اکسیژن شیمیایی (COD) و کل کربن آلی (TOC) استفاده می‌شود.

BOD/BOD 5

حتی اگر تست BOD/BOD5 محدودیت‌های زیادی داشته باشد، باز هم به طور گسترده برای اندازه‌گیری تصفیه خانه‌های فاضلاب و همچنین برای تعیین انطباق این نیروگاه‌ها با مجوزهای تخلیه استفاده می‌شود و درک این اصطلاح و ارزش آن را ضروری می‌سازد. تعیین BOD 5 روزه (BOD5) شامل اندازه گیری اکسیژن محلول مصرف شده توسط میکروارگانیسم ها در اکسیداسیون بیوشیمیایی مواد آلی است. این مفهوم همچنین می تواند به این صورت ساده شود: اگر اکسیژن محلول کافی در دسترس باشد، تجزیه بیولوژیکی هوازی زباله های آلی تا زمانی که تمام زباله ها مصرف شوند ادامه خواهد یافت. برای پساب، غلظت پایین BOD نشان‌دهنده آلودگی کمتر آب است و در نتیجه غلظت اکسیژن کمتری کاهش می‌یابد زیرا موجودات زنده بقیه ترکیبات آلی را در آبخوان طبیعی تجزیه می‌کنند.

COD

COD یا تقاضای اکسیژن شیمیایی (COD)، آزمایشی است که اندازه‌گیری می‌کند که چه مقدار اکسیژن از مواد آلی موجود در فاضلاب را می‌توان با استفاده از محلول اسید و دی کرومات به صورت شیمیایی اکسید کرد. در حالی که این آزمایش بخش بزرگی از کل مواد آلی موجود (از نظر شیمیایی قابل اکسید شدن) است، اغلب به صورت عملیاتی برای تعیین مقدار مواد آلی موجود در فاضلاب به دلیل بازه زمانی کوتاه لازم برای دستیابی به این آزمایش استفاده می شود. برای مقایسه، آزمایش COD حدود 2.5 ساعت طول می کشد تا آزمایش شود، در حالی که تست BOD5 یک آزمایش 5 روزه است. معمولاً از آزمون COD به عنوان نسبتی برای تعیین سریع BOD5 بدون نیاز به 5 روز منتظر ماندن برای نتایج استفاده می شود. محدوده معمول BOD:COD برای پساب تصفیه نشده 0.3 تا 0.8 و برای فاضلابی که تحت تصفیه اولیه قرار گرفته است حدود 0.5 است.

TOC

TOC یا کربن آلی کل، آزمایشی است که اساساً کل کربن آلی یک محلول را با روش‌های متعددی مانند گرما، UV، اکسیژن، اکسیدان‌های شیمیایی یا ترکیبی از هر کدام به CO2 تبدیل می‌کند. سپس CO2 برای تعیین بار TOC تجزیه و تحلیل و کمی سازی شد. TOC همچنین از نظر عملیاتی محبوب است زیرا می توان آن را در عرض 10-15 دقیقه به دست آورد. با این حال، باید یک رابطه معتبر بین TOC و BOD ایجاد شود تا بتوان از نتایج آزمون TOC استفاده کرد. آزمایش TOC نباید در فاضلاب با تغییر سریع استفاده شود. محدوده معمول BOD:TOC برای پساب تصفیه نشده 1.2 تا 2.0 و برای فاضلابی که تحت تصفیه اولیه قرار گرفته است حدود 0.8 تا 1.2 است.

مه (چربی ها، روغن ها و گریس ها)

همانطور که از نام آن پیداست، FOG نشان دهنده بخش های چربی، روغن و گریس اجزای تشکیل دهنده فاضلاب است. سهم اصلی در FOG استفاده خانگی از چربی ها و روغن ها است. یکی دیگر از عوامل اصلی تبدیل صنعتی مواد غذایی است که در آن مقادیر زیادی چربی در یک حوضه متمرکز می شود. در نهایت، مشتقات نفت و قطران نیز در جریان آب از گاراژها، مغازه ها یا خیابان ها وجود دارد. اگر مه قبل از تخلیه به آبهای طبیعی از آب خارج نشود، لایه ای در بالای آبخوان ایجاد می کند و تبادلات لازم برای حفظ حیات بیولوژیکی را مختل می کند. حذف تمام مه آلود قبل از تخلیه بسیار مهم است زیرا مقدار ناچیز آن یک لایه نازک ایجاد می کند که برای زندگی بیولوژیکی مضر است. نرخ هایی به اندازه 0.

فلزات

مقادیر کمی از بسیاری از فلزات در فاضلاب وجود دارد و بسیاری از این فلزات برای رشد میکروارگانیسم ها ضروری هستند. با این حال، ما باید اطمینان حاصل کنیم که این فلزات به غلظت‌های سمی در جریان‌های پساب نمی‌رسند، زیرا برخی از فلزات تمایل به تجمع یا تجمع زیستی در اکوسیستم دارند. فلز باید در دو جریان مختلف تجزیه و تحلیل شود: آب و لجن. هنگامی که لجن را برای کمپوست آبگیری می کنیم و جامدات زیستی را روی زمین پخش می کنیم، باید به شدت مراقب تمایل برخی فلزات به تجمع و تمرکز در نقطه سمیت باشیم. اکثر نهادهای قانونگذار زیست محیطی الزامات سختگیرانه ای برای کاربرد جامدات زیستی در زمین دارند تا از تجمع فلزات در زمین های زراعی جلوگیری کنند.