انواع روش های تصفیه فاضلاب

تصفیه آب صنعتی فرایندی است که آلاینده‌های ناشی از فعالیت‌های صنعتی را از فاضلاب حذف می‌کند. پساب صنعتی می‌تواند حاوی آلاینده های مختلفی از جمله مواد شیمیایی، فلزات سنگین، مواد آلی و جامدات معلق باشد که در صورت عدم تصفیه مناسب می‌تواند برای محیط زیست و سلامت عمومی مضر باشد. در این مقاله قصد داریم به بررسی انواع روش‌های تصفیه فاضلاب صنعتی که شامل تصفیه فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی می‌باشد، بپردازیم و عوامل موثر در انتخاب روش مناسب برای تصفیه فاضلاب را مورد بررسی قرار دهیم.

همچنین ببینید: دوره های آموزشی تصفیه آب و فاضلاب

تصفیه فیزیکی

تصفیه فیزیکی یکی از روش‌های تصفیه آب صنعتی است که از فرآیندهای فیزیکی برای جداسازی ذرات جامد و آلاینده‌های موجود در آب استفاده می‌کند. تصفیه فیزیکی معمولاً شامل مراحل زیر می‌شود:

ته‌نشینی

ته‌نشینی یک فرآیند تصفیه فاضلاب است که با رسوب‌گذاری جامدات معلق در آب، درون مخازن ته نشینی انجام می‌شود. این جامدات به شکل لجن در کف مخزن ته نشین می‌شوند.

فیلتراسیون

سیستم‌های فیلتراسیون مواد جامد معلق آلی و معدنی، ذرات شن و ماسه را از فاضلاب حذف می‌کنند. فیلترهای شنی، مدیا فیلتر‌ها، فیلترهای پارچه‌ای و آشغال‌گیر درام (drum screen) اغلب به عنوان سیستم‌های فیلتراسیون در تصفیه آب و فاضلاب استفاده می‌شوند.

فیلتراسیون غشایی

فرا‌یندهای غشایی یکی دیگر از فرآیندهای جداسازی مکانیکی است که در آن غشا به عنوان فیلتر عمل می‌کند. این روش معمولاً برای جداسازی ذرات بسیار ریز استفاده می‌شود، که البته با توجه به انواع مختلف این سیستم‌ها دامنه گسترده‌ای از ذرات با اندازه‌های مختلف را می‌توان هدف قرار داد و از جریان فاضلاب جدا کرد.

فناوری‌های بر پایه ممبران تصفیه آب صنعتی، از جمله اسمز معکوس (RO) و نانوفیلتراسیون (NF)، به طور گسترده برای جداسازی جامدات محلول استفاده می‌شوند، در حالی که سیستم تصفیه آب اولترافیلتر (UF) و میکروفیلتراسیون (MF) آلاینده‌ها و ذرات جامد معلق را از فاضلاب حذف می‌کنند. در سیستم‌ RO از یک غشای نیمه تراوا برای حذف نمک‌ها و ناخالصی‌ها استفاده می‌شود، در حالی که ممبران‌های UF به طور موثر ذرات، باکتری‌ها و ماکرومولکول‌ها را حذف می‌کنند. سیستم‌های غشایی برای تصفیه آب، بازیافت آب و به ویژه استفاده مجدد از پساب و فاضلاب مفید هستند.

همچنین بخوانید: تعویض ممبران تصفیه آب

شناورسازی

در فرایند شناورسازی، مواد آلاینده پراکنده یا معلق در فاضلاب با استفاده از هوادهی و تشکیل حباب‌های بسیار ریز گاز، که از پایین به بالا درحال حرکت هستند، به سطح آب منتقل می‌شوند تا از آب جدا شوند. سپس این مواد و حباب‌ها توسط تیغه‌هایی از سطح آب حذف می‌شوند. در تصفیه فاضلاب، فرآیندهای شناورسازی برای جداسازی روغن‌ها، چربی‌ها و جامدات و ذرات معلق ریز استفاده می‌شود.

هرچه میکرو حباب‌ها کوچکتر باشند، تجمع ذرات بهتر انجام می‌شود. برای این منظور، در تصفیه فاضلاب اغلب از فرایند شناورسازی با هوای محلول (DAF) استفاده می‌شود، روشی که از نظر اقتصادی کارآمد است. علاوه بر این، با استفاده از عوامل کمکی مانند کلکتورها، کف سازها، کنترل‌کننده‌ها و هل‌دهنده‌ها (Pushers) راندمان فرآیندهای شناورسازی را افزایش می‌دهند.

تصفیه شیمیایی

یکی دیگر از روش‌های تصفیه فاضلاب، تصفیه شیمیایی است که از واکنش دهنده‌های شیمیایی برای تجزیه آلاینده‌ها استفاده می‌کند. این روش برای پساب حاوی مواد سمی شیمیایی با دوز بالا، مانند تصفیه فاضلاب نساجی، شرکت‌های تولید مواد شیمیایی یا دارویی، کارخانه‌های صنایع نفت و گاز و پتروشیمی و آزمایشگاه‌ها استفاده می‌شود. همچنین برای حذف فلزات سنگین موجود در فاضلاب معادن بسیار مناسب است. در ادامه به برخی مراحل تصفیه شیمیایی اشاره می‌کنیم:

انعقاد و لخته سازی

انعقاد در تصفیه فاضلاب شیمیایی به معنای افزودن مواد شیمیایی است که با ذرات آلاینده کوچکتر ترکیب می‌شوند و ذرات بزرگتر و سنگین‌تر را تشکیل می‌دهند. منعقد‌کننده‌های شیمیایی اغلب موادی بر پایه آلومینیوم مانند آلوم و پلی‌آلومینیوم کلراید هستند. لخته‌سازی زمانی اتفاق می‌افتد که ذرات معلق کوچکتر از حالت معلق خارج شده و توده‌های بزرگ و جامدی را تشکیل می‌دهند که در واحد‌های دیگر سیستم تصفیه آب صنعتی به راحتی می‌توانند حذف شوند.

اکسیداسیون

اکسیداسیون شامل استفاده از عوامل اکسید‌کننده در تصفیه فاضلاب برای اکسید‌کردن آلاینده‌های آلی و شیمیایی است. در فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته (AOPs) اکسیدان‌های قوی مانند ازن، پراکسید هیدروژن و اشعه ماوراء بنفش (UV) باعث تخریب ترکیبات آلی پایدار و سایر آلاینده‌ها در فاضلاب می‌شوند. AOP‌ها رادیکال‌های هیدروکسیل با واکنش پذیری بالا تولید می‌کنند که مولکول‌های آلی پیچیده را به مولکول‌های کوچک‌تر و ساده‌تر و زیست تخریب پذیرتر تجزیه می‌کنند. این فرآیندها در تصفیه فاضلاب یا پسماندهای دارویی موثر هستند.

سیستم‌های تبادل یونی (حدف یون‌های خاص)

برای حذف یون‌های خاص مانند یون‌های فلزی سنگین از آب، از فرآیندهایی مانند تبادل یونی و تصفیه با ممبران یون‌انتخابی استفاده می‌شود. در فرایند تبادل یونی، سیستم‌های تصفیه آب صنعتی از رزین‌های تبادل یونی برای جایگزینی یون‌های بی‌ضرر با یون‌های سمی موجود در فاضلاب استفاده می‌کنند. در تصفیه شیمیایی آب، تبادل یونی یک مرحله رایج برای فرآیندهایی است که برای تولید آب خالص مانند آب آشامیدنی یا آب برای فرآیندهای صنعتی، در نظر گرفته می‌شود.

همچنین بخوانید: رزین تصفیه آب چیست

تصفیه بیولوژیکی

در تصفیه بیولوژیکی به جای استفاده از مواد شیمیایی برای تجزیه آلاینده‌ها، از میکروارگانیسم های تصفیه فاضلاب صنعتی برای تجزیه زیستی مواد آلاینده استفاده می‌کنند. در ادامه به چند روش از تصفیه بیولوژیکی فاضلاب اشاره می‌کنیم:

لجن فعال

لجن فعال متداول‌ترین فرآیند تصفیه بیولوژیکی است که در تصفیه خانه‌های بزرگ استفاده می‌شود، اما در سایر محیط‌های صنعتی نیز کاربرد دارد. در این روش، ابتدا فاضلاب وارد یک مخزن هوادهی می‌شود، که در آنجا اکسیژن به داخل آب تزریق می‌شود تا باکتری‌های آزاد شناور و سایر میکروارگانیسم‌ها را تغذیه کند. سپس این موجودات، مواد آلی را به جامدات بیولوژیکی تبدیل کرده و توده‌هایی به نام لخته (فلوک) را تشکیل می‌دهند. پس از آن لخته‌ها را می‌توان از طریق فرآیند ته‌نشینی از فاضلاب حذف کرد. عیب فرآیندهای لجن فعال این است که به فضای زیادی نیاز دارند و مقادیر زیادی لجن تولید می‌کنند. اما جنبه مثبت این روش این است که ساخت و نگهداری آنها در مقایسه با سایر روش‌ها ارزان است.

تصفیه هوازی

تصفیه هوازی در حضور اکسیژن انجام می‌شود؛ زیرا میکروارگانیسم‌های مورد استفاده در این فرایند، برای تجزیه و هضم آلاینده‌ها به اکسیژن نیاز دارند. در این روش تصفیه، معمولاً از تجهیزاتی مانند سیستم‌های هوادهی یا دیفیوزرها برای تزریق هوا به ستون آب و تسهیل انتقال اکسیژن استفاده می‌شود. لخته سازی، انعقاد، بازگشت لجن فعال و فرآیندهای بیوفیلمی مانند استفاده از بایوراکتور غشایی (MBR) یا راکتور بیوفیلمی با بستر متحرک (MBBR) از انواع روش‌های تصفیه هوازی هستند.

تصفیه بی‌هوازی

در تصفیه بی‌هوازی از میکروارگانیسم‌های بی‌هوازی که برای فرآیندهای متابولیکی خود به اکسیژن نیاز ندارند، استفاده می‌شود. این فرایند در محفظه‌های بسته انجام می‌شود که از ورود اکسیژن جلوگیری می‌کند و برای فاضلاب با بار آلی شدید ایده آل است.

مهم ترین اهداف تصفیه فاضلاب

تصفیه فاضلاب با اهداف مختلفی انجام می‌شود که در ادامه به مهم‌ترین آن‌ها اشاره می‌کنیم:

1- حفاظت از سلامت عمومی
یکی از اهداف اصلی تصفیه فاضلاب، کاهش یا حذف عوامل بیماری‌زا و آلودگی‌های شیمیایی است که می‌توانند به سلامت عمومی آسیب برسانند. با تصفیه مناسب فاضلاب، خطر ابتلا به بیماری‌های ناشی از آب آلوده کاهش می‌یابد.

2- حفاظت از محیط زیست
تصفیه فاضلاب به منظور جلوگیری از آلودگی منابع آب و خاک انجام می‌شود. ورود فاضلاب تصفیه نشده به منابع آب می‌تواند اکوسیستم‌های آبی را تخریب کند، حیات آبزیان را به خطر بیندازد و کیفیت آب‌های سطحی و زیرزمینی را کاهش دهد.

3- بازیافت و استفاده مجدد از آب
یکی دیگر از اهداف تصفیه فاضلاب، بازیافت و استفاده مجدد از آب است. این فرآیند می‌تواند به کاهش مصرف منابع آب تازه کمک کند و در صنایعی که نیاز به آب زیاد دارند، از جمله کشاورزی و صنایع تولیدی، کاربرد داشته باشد.

4- حذف مواد سمی و خطرناک
تصفیه فاضلاب به منظور حذف مواد شیمیایی سمی و فلزات سنگین انجام می‌شود که می‌توانند به محیط زیست و سلامت انسان‌ها آسیب برسانند. این مواد باید به‌طور کامل از فاضلاب حذف شوند تا از انتشار آن‌ها در محیط جلوگیری شود.

5- حفاظت از زیرساخت‌های آبی
تصفیه فاضلاب به منظور حفاظت از زیرساخت‌های آبی مانند لوله‌ها و تجهیزات پمپاژ نیز اهمیت دارد. وجود مواد جامد و شیمیایی در فاضلاب می‌تواند به این تجهیزات آسیب برساند و هزینه‌های تعمیر و نگهداری را افزایش دهد.

6- رعایت مقررات و استانداردهای زیست‌محیطی
یکی دیگر از اهداف تصفیه فاضلاب، رعایت مقررات و استانداردهای زیست‌محیطی است که توسط دولت‌ها و سازمان‌های بین‌المللی تعیین می‌شوند. این مقررات به منظور کاهش آلودگی و حفاظت از منابع طبیعی وضع شده‌اند و تصفیه فاضلاب به تحقق این اهداف کمک می‌کند.

انتخاب روش مناسب برای تصفیه فاضلاب

در عمل، ترکیبی از انواع فرایند‌های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی را برای تصفیه فاضلاب صنعتی مشاهده می‌کنیم، به این معنی که هیچ‌گاه صرفا از یک روش به تنهایی استفاده نمی‌شود. در انتخاب فرایند‌های تصفیه فاضلاب صنعتی، نکات مهم زیر را  باید در‌نظر گرفت:

• نوع صنعت و آلاینده‌های تولیدی توسط فرایند باید در‌ نظر گرفته شود تا اطمینان حاصل شود که سیستم می‌تواند به طور موثر فاضلاب مورد نظر را تصفیه کند.
• مقررات زیست محیطی باید رعایت شود تا از هرگونه مشکلات قانونی جلوگیری شود.
• اهداف تصفیه باید مشخص شود، خواه رعایت استانداردهای تخلیه باشد یا کاهش حجم فاضلاب تولیدی.
• هزینه تصفیه باید در‌نظر گرفته شود؛ چون می‌تواند بر قابلیت اجرایی بودن سیستم تأثیر بگذارد.
• نیازهای عملیاتی و نگهداری باید ارزیابی شوند، همراه با نیازهای زیرساختی و فضا.
• سازگاری با همه‌ی سیستم‌های موجود باید ارزیابی شود تا اطمینان حاصل شود که سیستم تصفیه فاضلاب نهایی که ترکیبی از روش‌های مختلف است بدون مشکل کار ‌کند.

با در‌نظر گرفتن این نکات، می‌توان ترکیبی از روش‌های مختلف را برای ساخت سیستم تصفیه فاضلاب مورد نظر انتخاب کرد که نیازهای صنعت مشخصی را برآورده کرده و به نتایج تصفیه مطلوب دست یابد.