تصفیه فیزیکی فاضلاب

تصفیه آب صنعتی به سه روش اصلی، تصفیه فیزیکی، تصفیه شیمیایی و تصفیه بیولوژیکی انجام می‌شود. فرایند تصفیه فیزیکی فاضلاب به جداسازی ذرات جامد معلق از پساب‌های صنعتی اشاره دارد. این روش معمولاً به عنوان اولین مرحله در تصفیه پساب صنعتی قبل از فرایندهای پیشرفته‌تر نظیر اسمز معکوس (RO) به کار می رود و علاوه بر افزایش راندمان مراحل بعدی تصفیه، از آسیب دیدن تجهیزات مورد استفاده در فرایندهای تصفیه شیمیایی و بیولوژیکی جلوگیری می‌کند. در این مقاله، به بررسی انواع روش‌های تصفیه فیزیکی فاضلاب و مزایا و معایب آن خواهیم پرداخت. 

انواع آلودگی‌های فیزیکی آب

آلودگی فیزیکی آب به ورود آلاینده‌های فیزیکی به داخل منابع آبی اطلاق می‌شود که منجر به تغییر در ویژگی‌های طبیعی آب مانند دما، رنگ، کدورت، مواد جامد معلق و… می‌شود. این آلودگی‌ها می‌توانند منشأ طبیعی یا انسانی داشته و بر اساس خطرات مختلفی که ایجاد می‌کنند، نیازمند تصفیه می‌باشند.

در ادامه به برخی از انواع آلودگی‌های فیزیکی رایج که بر کیفیت آب تأثیر می‌گذارند، اشاره شده است:

رسوب‌گذاری

رسوب‌گذاری شامل رسوب ذرات جامد مانند شن، رس و خاک در منابع آب است. رسوب بیش از حد باعث کدورت آب می‌شود. درنتیجه، زیستگاه‌های آبزیان را تحت تأثیر قرار داده و نفوذ نور را که برای فتوسنتز ضروری است، کاهش می‌دهد.

کدورت

کدورت بالا با نفوذ نور خورشید به آب تداخل کرده و رشد گیاهان آبزی را تحت تأثیر قرار می‌دهد. بنابراین، اکوسیستم‌ را مختل می‌کند.

فرسایش

فرسایش خاک، که اغلب به دلیل فعالیت‌های انسانی مانند جنگل‌زدایی و ساخت و ساز ایجاد می‌شود، می‌تواند منجر به حمل ذرات خاک به داخل منابع آبی شود. این امر باعث رسوب شده و بر اکوسیستم‌های آبی تأثیر منفی می‌گذارد.

پسماند شناور

پسماند شناور شامل موادی مانند پلاستیک، پلی اتیلن و سایر اشیاء سبک است که روی سطح آب شناور می‌شوند. این مواد می‌توانند به زندگی آبزیان آسیب بزنند و باعث کاهش کیفیت آب شوند.

تغییرات دما

تغییرات دمای آب، اغلب ناشی از دفع پساب‌های صنعتی گرم یا جنگل‌زدایی است که می‌تواند بر اکوسیستم‌ آبزیان تأثیر منفی بگذارد. تغییرات ناگهانی دما می‌تواند باعث ایجاد تنش یا آسیب به موجودات آبزی شود.

اسیدی شدن

اسیدی شدن زمانی رخ می‌دهد که منابع آبی به دلیل دفع اسیدها از پساب‌های صنعتی یا رسوبات جوی اسیدی‌تر ‌شوند. آب اسیدی می‌تواند به زندگی آبزیان آسیب برساند و شیمی اکوسیستم‌ها را تغییر دهد.

بارگذاری مواد مغذی

ورود بیش از حد مواد مغذی مانند نیتروژن و فسفر به منابع آبی می‌تواند  منجر به اوتریفیکاسیون (eutrophication) شود. این فرآیند باعث افزایش رشد جلبک‌ها، کاهش اکسیژن و آسیب احتمالی زندگی آبزیان می‌شود.

نشت نفت و مواد شیمیایی

انتشار تصادفی یا عمدی نفت و مواد شیمیایی خطرناک به منابع آب می‌تواند پیامدهای شدیدی داشته باشد. این مواد می‌توانند آبزیان را پوشانده، زنجیره غذایی را مختل کنند و منجر به به آسیب طولانی مدت به محیط زیست شوند.

دفع زباله

دفع نامناسب پسماند جامد از جمله دفع زباله داخل و اطراف منابع آب، باعث ورود آلاینده‌های فیزیکی مانند بطری‌های پلاستیک، مواد بسته‌بندی و سایر زباله‌ها در آب می‌شود. این اقدام نه تنها بر جلوه ظاهری محیط تأثیر می‌گذارد بلکه تهدیدی برای زندگی آبزیان نیز می‌باشد.

همچنین ببینید: انواع روش های تصفیه فاضلاب

انواع روش‌های تصفیه فیزیکی

آشغال‌گیری

آشغال‌گیری اولین مرحله‌ در هر سیستم تصفیه فاضلاب است. این فرآیند اساساً شامل حذف جامدات معلق و بزرگ زیست تجزیه ناپذیر مانند پارچه، کاغذ، پلاستیک، فلزات و چوب است که اغلب وارد فاضلاب‌ها می‌شوند. حذف موثر این اجزاء، دستگاه و تجهیزات پایین دستی را از هرگونه آسیب احتمالی و انسداد لوله محافظت می‌کند.

حوض دانه‌گیری

حوض دانه‌گیری یک حوضچه ته‌نشینی است که در جلوی سیستم فاضلاب قرار می‌گیرد تا شن و ماسه و سایر مواد تجزیه ناپذیر را حذف کند؛ این مواد ممکن است کانال‌ها را مسدود کنند یا باعث سایش شدید پمپ‌ها و سایر دستگاه‌ها شوند. در برخی از سیستم‌های بزرگتر، فاضلاب از یک مخزن کوچک عبور کرده و کفگیرهای موجود در مخزن، چربی شناور روی سطح فاضلاب را جمع آوری می‌کنند؛ بدین ترتیب چربی و گریس از فاضلاب حذف می‌شود.

ته‌نشینی

کلاریفایر فاضلاب یا مخزن ته‌نشینی نقش مهمی در فرآیندهای تصفیه فاضلاب ایفا می‌کند. این تانک پس از یا پیش از مراحل تصفیه بیولوژیکی، برای حذف جامدات لجن سنگین‌تر از طریق ته‌نشینی و جداسازی از فاز مایع استفاده می‌شود. هنگامی که پیش از تصفیه بیولوژیکی استفاده می‌شود، مزیت اصلی آن این است که به کاهش قابل توجه سطح BOD کمک کرده و بنابراین، مقدار زیادی از مواد جامد وارد حوضچه هوادهی نمی‌شود. این نوع مخازن ته نشینی اولیه برای مقابله با بارگذاری‌های زیاد طراحی شده‌اند و زمان ماند آب کوتاهتری دارند.

شناورسازی

شناورسازی یک روش جداسازی است که از حباب‌های گاز برای انتقال ذرات معلق به سمت سطح محلول آبی استفاده می‌کند. این روش از دو تکنیک متداول شناورسازی هوای پراکنده (شناور‌سازی کف) و شناورسازی با هوای محلول (DAF) برای تشکیل حباب استفاده می‌کند. 

در فرآیند شناورسازی، حباب‌ها به ذرات معلقی که آبگریز هستند یا به شکلی آبگریز شده‌اند، متصل شده و آنها را در جهت مخالف گرانش به سمت سطح آب حرکت می‌دهند. 

این فرایند که در تصفیه خانه‌های فاضلاب صنعتی تحت عنوان واحدهای شناورسازی با هوای محلول (DAF) نامیده می‌شود، به طور گسترده جهت حذف چربی، روغن، گریس و مواد جامد معلق از فاضلاب استفاده می‌شود. واحدهای شناورسازی با هوای محلول (DAF) به خصوص در حذف نفت از پساب‌های نفتی، پتروشیمی، فرآوری گاز طبیعی و صنایع مشابه به کار می‌روند.

مزایا و معایب تصفیه فیزیکی فاضلاب

تصفیه فیزیکی فاضلاب شامل حذف ذرات جامد از فاضلاب از طریق فرآیندهای فیزیکی مختلف است. در اینجا برخی از مزایا و معایب تصفیه فیزیکی فاضلاب آورده شده است:

مزایا

حذف مؤثر ذرات معلق و آلودگی‌های فیزیکی

روش های تصفیه فیزیکی فاضلاب مانند آشغال‌گیری و ته‌نشینی در حذف ذرات جامد از فاضلاب بسیار موثر هستند. بنابراین، به کاهش مواد جامد معلق و بهبود کیفیت آب کمک می‌کنند.

راه اندازی و بهره‌برداری ساده و آسان

استفاده از تجهیزات ساده‌تر نسبت به روش‌های پیچیده‌تر، کاهش هزینه‌ها و افزایش کارایی را ممکن می‌سازد.

هزینه‌های عملیاتی کم

روش‌های تصفیه فیزیکی معمولاً در مقایسه با برخی از فرآیندهای تصفیه شیمیایی یا بیولوژیکی هزینه‌های عملیاتی کمتری دارند. آنها ممکن است به انرژی کمتر و مواد شیمیایی کمتری نیاز داشته باشند. به دلیل کمترین نیاز به تجهیزات پیچیده، هزینه‌های اجرایی و نگهداری تصفیه فیزیکی معمولاً کمتر از روش‌های دیگر است.

پیش تصفیه برای فرآیندهای بعدی

تصفیه فیزیکی به عنوان یک مرحله پیش تصفیه آب صنعتی ضروری برای سایر فرآیندهای تصفیه فاضلاب عمل می‌کند. به عنوان مثال، حذف جامدات بزرگ قبل از تصفیه بیولوژیکی، می‌تواند کارایی فرآیندهای بعدی را افزایش دهد.

انعطاف پذیری (تنوع عملکردی)

روش‌های تصفیه فیزیکی را می‌توان همراه با سایر فرآیندهای تصفیه به کار برد و یک رویکرد چند منظوره برای تصفیه فاضلاب ارائه کرد.

معایب

محدودیت در حذف مواد محلول

تصفیه فیزیکی در حذف مواد محلول مانند مواد مغذی، فلزات سنگین و برخی ترکیبات آلی موثر نیست. ممکن است برای از بین بردن این آلاینده‌ها، مراحل تصفیه اضافی مورد نیاز باشد.

نیاز به تجهیزات و فضاهای بزرگ

برخی از فرآیندهای تصفیه فیزیکی، مانند مخازن ته‌نشینی، ممکن است به فضای قابل توجهی نیاز داشته باشند. این می‌تواند یک محدودیت باشد، به ویژه در مناطق شهری پرجمعیت با زمین‌های محدود در دسترس.

چالش‌های تعمیر و نگهداری

تجهیزات مورد استفاده در فرآیندهای تصفیه فیزیکی، مانند آشغال‌گیرها و پمپ‌ها، برای جلوگیری از گرفتگی و اطمینان از عملکرد موثر، نیاز به تعمیر و نگهداری منظمی دارند.

مصرف انرژی

برخی از روش‌های تصفیه فیزیکی، مانند هوادهی در سیستم‌های لجن فعال، مقادیر قابل توجهی انرژی مصرف می‌کنند. درنتیجه منجر به افزایش هزینه‌های عملیاتی و تأثیرات زیست‌محیطی می‌شوند.

در عمل، ترکیبی از فرآیندهای تصفیه فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی اغلب برای دستیابی به تصفیه کامل فاضلاب استفاده می‌شود که طیف وسیعی از آلاینده‌ها را به طور موثر و مقرون‌به‌صرفه برطرف می‌کند.