پکیج تصفیه فاضلاب
پکیج تصفیه فاضلاب
استفاده از پکیج تصفیه فاضلاب با توجه به کمبود و بحران تامین آب و همچنین سالم نگهداشتن آب و محیط زیست در کشورمان و همچنین سایر جوامع در سالهای اخیر رونق یافته. لذا به منظور جلوگیری از آلودگی آب و محیط زیست و سپس استفاده بهینه از پساب خروجی حاصل از تصفیه باعث گردیده همگان به اهمیت تصفیه فاضلاب پی ببرند.
پکیج تصفیه فاضلاب خانگی
با استفاده از فن‌آوری روز پکیج تصفیه فاضلاب در احداث تصفیه خانه های فاضلاب شهرها، روستاها و مناطق صنعتی و تفریحی و… قدم برداشته و با راه اندازی تصفیه خانه ها، با استفاده بهینه و مجدد از پساب آن و جلوگیری از آلوده شدن آب های زیرزمینی و جاری و حفظ محیط زیست قدم بردارند. فاضلاب خروجی در شهرها، روستاها و مناطق صنعتی و تفریحی و… توسط شبکه جمع آوری به یک محل منتقل میگردد و با توجه به حجم فاضلاب جمع آوری شده که از چند لیتر تا چندین میلیون مترمکعب در شبانه روز متغیر باشد را می توان توسط طراحی یک سیستم تصفیه فاضلاب پالایش و تصفیه نمود.
برای حجم های پایین، استفاده از پکیج تصفیه فاضلاب پیش ساخته پلی اتیلن و قابل حمل بسیار متداول می باشد و با توجه به شرایط پروژه به روش های مختلف طراحی و اجرا میگردد.
در این راستا شرکت پارس پلیمر صفاهان، پکیج های تصفیه فاضلاب را به دو شکل طراحی و تولید میکند:
1- پکیج تصفیه فاضلاب با استفاده از مخازن با مقاطع دایرهای شکل
2- پکیج تصفیه فاضلاب با مقاطع مربع یا مستطیل با استفاده از مخازن ( مکعبی / باکسی )
مقدمه ای بر سيستمهاي پکیج تصفیه فاضلاب خانگی پیش ساخته
سيستمهاي پکیج تصفیه فاضلاب خانگی پيش ساخته اي كه به شكل تجاري در دسترس هستند و با عنـوان PLANTS PACKAGE شـناخته ميشوند. اغلب براي تصفيه فاضلاب املاك شخصي و جوامع كوچك مورد استفاده قرار ميگيرند. اگرچـه سيسـتم هـاي پکیج تصفیه فاضلاب براي ظرفيت هاي بيش از 1ميليون گالن در روز (3800مترمكعب در روز) نيز قابـل اسـتفاده اسـت ولـي عمومـا بـراي جريـان فاضلاب در محدوده 001/0 تا 2/0 ميليون گالن در روز (8/3 تا760 مترمكعب در روز) به كار مي روند. سيستم پکیج تصفیه فاضلاب كوچـك براي استفاده در خانه هاي شخصي توسعه يافته است.
حجم مناسب
مناسب بودن مقادير طراحي ( احجام)، نحوه ي بهره برداري و نگهـداري اين سيستم معمولا شرايط رضايت بخشي از فرآيند تصفيه براي دبي هاي پايين فاضلاب فراهم مـي كنـد. از زمـاني كـه بـراي اولين بار پكيج ها به منظور تصفيه بيولوژيكي فاضلاب به كار گرفته شدند اين اعتقاد وجود داشت كه با اعمـال هـوادهي كامـل هيچ لجن مازادي نبايد توليد شود. درحالي كه بر خلاف اين فرضيه ي نادرست در عمل مقاديري لجن پيش بيني نشده بوجـود آمده و بهره بردار مجبور به تخليه ي دوره اي آنها از سيستم بود.
فرایند تخلیه
فرآيند تخليه (burping )زماني در سيستم هاي پکیج تصفیه فاضلاب رخ مي دهد كه نحوه ي بهره برداري از آن صحيح نباشد.
در اين مقاله پس از معرفي سيستم پكـيج، ضـوابط بهـره بـرداري مناسـب از سيستم پكيج تصفيه فاضلاب بيان شده و سپس ملزومات پيشنهادي جهت طراحي آنها مورد بررسي قرار مي گيرد.
چرا باید از سيستم پکیج تصفیه فاضلاب خانگی استفاده کرد؟
رشد روز افزون جمعيت، ارتقاء سطح زندگي، توسعه صنايع و كشاورزي از جمله عواملي هستند كه باعث افزايش مصـرف آب و توليد فاضلاب شده و موجب آلودگي محيط زيست ميگردند. بوي بد ناشي از مواد آلي تجزيه شده توسط باكتري هاي هـوازي، مناظر زشت و ناخوشايند و رشد و تكثير حشرات و انتقال بيماري ها از آثار مخرب فاضلاب محسـوب مـي شـوند. لـذا سـرمايه گذاري جهت جمع آوري، انتقال وتصفيه آنها بمنظور رسيدن به اهداف و استانداردهاي مطلوب الزامي اسـت.
هـر متـر مكعب از فاضلاب تصفيه نشده ميتواند 40 تا 60 متر مكعب آب سالم را آلوده كند. به خصوص اثرات زيست محيطي نامطلوبي كه فاضلاب هاي صنعتي داشته اند سبب شده تا اجراي طرح هاي فاضلاب در منـاطق شـهري و شـهرك هـاي صـنعتي امـري ضروري تلقي گردد.
مهمترین اهداف احداث سپتیک تانک
مهم ترين اهداف احداث تصفيه خانه هاي فاضـلاب، حـذف آثـار مخـرب، كـاهش هزينـه هـاي درمـاني و جلوگيري از آلودگي منابع آب (جنبه زيست محيطي و بهداشت عمومي) و همچنين جبران نياز آبي و استفاده مجدد از پسابدر بخش كشاورزي و صنعت ( جنبه اقتصادي) است. هرچند تاسيس تصفيه خانه ها به تنهايي نگراني هاي زيست محيطي را برطرف نمي كند بلكه براي رسيدن به استاندارد مطلوب نياز به بازرسي مداوم عملكرد آنها مـي باشـد.
امـروزه تكنولـوژي پكيج ( plants Package ) بعنوان جايگزيني بر تصفيه خانه هاي مرسوم معرفي مي شوند. پکیج تصفیه فاضلاب خيلـي متفـاوت از سـاير فرايند هاي تصفيه نيست اگر چه برخي از مدل هاي سيستم پكيج شامل اجزايي جديد و نوآورانه همچون زلال سازهاي جـذب سطحي (clarifiers) (adsorptive )هستند. با اين حال، تفاوت اصلي بين سيستم پكيج و ساير سيستم هاي مرسوم اين است كـه اجزاي پكيج در كارخانه مونتاژ شده، توسط ماشين تا محل مورد نظر حمل و در آنجا نصب مي گردد.
دلایل بکار گیری پکیج ها
به طور كلـي سـه دليل به كارگيري پكيج ها كمبود منابع مالي، تاكيد بر توسعه تصفيه خانه هاي غير متمركز به منظور جلوگيري از انتقال پساب به خارج از حوزه و افزايش واحدهاي متقاضي اتصال به شبكه پس از اجراي خطوط فاضلاب مي باشـد.ابعـاد كوچـك، كـاهش قابل توجه هزينه ها، سهولت نسبي بهره برداري از مزاياي عمده ي سيستم پكيج مي باشد.
چنانچه پکیج تصفیه فاضلاب توسط اپراتورهـاي متخصص بهره برداري گردند، به طور موثري قادر به حذف كدورت و باكتري هاي فاضلاب ورودي مطابق با اسـتانداردهاي لازم الاجرا خواهند بود. همچنين سيستم پكيج قادر به حذف مواد محلول، از جمله مواد رنـگ زا و پـيش سـازهاي تـري هالومتـان (مواد آلي كه واكنش آنها با كلر خطرناك مي باشد) هستند. از آنجا كه كيفيت پساب خروجي بسيار متغير است نياز بـه سـطح بالايي از مهارت بهره بردار و بازرسي هاي مستمر خواهد بود، اين موضوع مزاياي سيستم مربوط به هزينـه پـايين و اتوماسـيون بودن بهره برداري را كاهش مي دهد.
تصفیه آب های سطحی با سپتیک تانک
بسياري از جوامع در حال حاضر از پکیج تصفیه فاضلاب براي تصفيه آبهاي سطحي و زيرزمينـي استفاده مي كنند، اما اطلاعات كمي در مورد عملكرد و راندمان طولاني مدت آنها جمع آوري شده است در انواع سيستمهاي پكيج تصفيه فاضلاب پارامترهاي كيفي فاضلاب ورودي يكي از مهمترين عوامل در تعيين مشخصات مورد نياز اين سيستم مي باشد. در اين خصوص ممكن است از قبل لازم باشد آزمايش هايي در مقياس كوچك جهت ارزيابي فرآيند تصفيه و بهره برداري به منظـور دسـتيابي به معيارهاي عملكرد انجام گيرد. در انتخاب يك سيستم پكيج براي دبي بالا و زمان ماند كوتاه، طراحي هاي جديد تـري بـراي واحدهاي فرآيند لازم و ضروري است .
در جوامعي كـه تغييـرات قابـل ملاحظـه جمعيـت در زمانهـاي مختلـف ( همچـون تغييرات فصلي جمعيت) وجود دارد مي بايست براي سيستمهاي پكيج مخازني به عنوان متعادل ساز پيش بيني گردد. عمومي ترين روش تصفيه بيولوژيكي در سيستم هاي پكيج براي دبي هاي در رنج 001/0 تـا 2/0 ميليـون گـالن در روز (8/3 تا760 مترمكعب در روز) روش فرآيند لجن فعال هوازي است.به علاوه اينكه استفاده از سيستم هاي متعدد هيبريـدي شـامل هر دو فرآيند هوازي و بي هوازي نيز گسترش يافته است.
انواع سیستم
الف- بركه هاي تثبيت فاضلاب (WSP)
ب- لجن فعال هوادهي گسترده همراه با رشد چسبيده با نرخ بالاrate High Aeration Extended
ج- راكتورهاي تخليه تناوبي (Aeration Extended Cycle Intermittent )
د – سيستم لجن فعال همراه با رشد چسبيده (IFAS )
و- لاگونهاي هوادهي (Lagoon Aerated )
هـ- سيستم لجن فعال متعاقب فيلتر چكنده (Sludge Activated- filter Trickily ) از آنجا كه در اين مقاله فرآيند هدف، هوادهي گسترده است لذا در ادامه توضيحات بيشتري از اين روش ارائه مي شود.
فرآیند هوادهی
فرآيند هوادهي گسترده فرآيند هوادهي گسترده (Aeration Extended )از جمله پركاربردترين اصلاحات فرآيند لجن فعال مي باشـد كـه بـراي تصـفيه فاضلاب بهداشتي جوامع كوچك تا متوسط و فاضلاب هاي صنعتي كاربرد دارد. فرق اين روش با لجن فعال متعارف حذف مخزن ته نشيني اوليه و افزايش حجم مخزن هوادهي مي باشد.
اساس كار اين فرآيند هضم هوازي بـار آلـي موجـود در فاضـلاب توسط ميكرواورگانيسمها مي باشد.
با افزايش زمان ماند و كاستن از مقدار بارگذاري آلي سيستم، مقدار لجن توليدي به صـورت قابل ملاحظه اي كاهش مي يابد. اين تغيير باعث مي شود كه حجم مخزن هوادهي حدود 2 تا 4 برابـر بيشـتر از فرآينـد لجـن فعال متعارف باشد كه بدين سبب مقاومت سيستم نسبت به تغييرات كيفي و كمي فاضلاب ورودي افزايش مي يابد.همچنـين زمان ماند بالا در اين فرآيند باعث مي شود كه حجم لجن توليدي به مقدار قابل ملاحظه اي از فرآيند لجن فعال متعارف كمتر باشد. در شكل زير فرآيند لجن فعال با هوادهي گسترده نشان داده شده است. [9 ] از مزاياي فرآيند لجن فعال با هوادهي گسترده نسبت به لجن فعال متعارف مي توان موارد زير را بيان كرد:
مزاياي فرآيند لجن فعال
به علت بالا بودن سن لجن و نسبت M/F پايين، لجن بسيار كمتري توليد مي شود چون در اين فرآيند حجم مخزن هوادهي بزرگتر مي شود، تغييرات و نوسانات كيفيت فاضـلاب ورودي تـأثير كمتـري بـر روي سيستم داشته و مقاومت سيستم نسبت به اين تغييرات بيشتر خواهد بود. به دليل مقاومت بيشتر در برابر تغييرات ناگهاني در كيفيـت و مقـدار فاضـلاب ورودي بـراي اسـتفاده از جوامـع و ظرفيتهـاي كوچك به خصوص پكيج هاي تصفيه بسيار مناسب است. در اين فرآيند عمليات هضم لجن نيز به انجام رسيده و مانند فرآيند لجن فعال متعارف نيازي به تأسيسات اضافي بـراي هضـم جداگانه لجن وجود ندارد.
فرآينـد لجـن فعـال هوا دهي گسترده
از جمله فرآيندهاي متعارفي كه جهت تصفيه فاضلابهاي بهداشتي در پكيج ها بـه كـار گرفتـه مـي شـود، فرآينـد لجـن فعـال هوادهي گسترده است. اين فرآيند شامل سيستم بيولوژيكي با رشد معلق، واحد كلرزني و واحد لجن ميباشد. جريان در ابتدا از آشغالگير عبور كرده و سپس به تانكهاي آنوكسيك و هوادهي فرستاده ميشود پس از حذف قسمت اعظم بار آلي و ازت پساب به مخزن ته نشيني هدايت ميشود. پساب خروجي از واحد ته نشيني به منظور گندزدايي به واحد كلرزني انتقال مييابـد و لجـن واحد ته نشيني به واحدهاي فرآوري لجن هدايت ميشود.
در اين سيستم فاضلاب ورودي بـه همـراه لجـن برگشـتي بـه مـدت طولاني هوادهي ميشوند سيستم در فاز خود تخريبي از منحني رشد ميكروارگانيسمها بهره برداري ميشود و لجن حاصله نيـاز به هاضمهاي لجن نداشته و ميتواند مستقيماً به واحد آبگيري لجن انتقال يابد. ضوابط طراحي و بهره برداري سيستمهاي پكيج تصفيه فاضلاب نكات مهمي از ضوابط كلي طراحي و بهره برداري كه در عملكرد سيستم پکیج تصفیه فاضلاب با روش تصفيه بيولوژيكي ( معمولا روش فرايند لجن فعال) موثر است، در زير بيان مي شود:
ضوابط طراحي و بهره برداري
بارهاي ناشي از شوك هيدروليكي كه به دليل تغييرات قابل توجه در مقدار جريان فاضلاب جوامع كوچك به واسطه ي استفاده از پمپ هاي بزرگ ايجاد مي شود. بسيار زياد در دبي و بار BOD دبي هاي بسيار كم كه تامين سرعت خودشويي در كانال ها و معابر را سخت ودشوار مي كند. برگشت لجن كافي، نيازمند تجهيزات يا مكانيزمي است تا حداكثر نرخ برگشت با نسبت 3 به 1 بـراي سيسـتم هـاي هـوادهي گسترده را كنترل نمايد. با اين نسبت تمامي شرايط طبيعي براي بهره برداري از فرآيند تامين خواهد شد.
مكانيزم مناسب براي حذف گريس وكفاب از زلال ساز نهايي.، دنيتريفيكاسيون در زلال ساز نهايي، حذف ناكافي و مكانيزم نامناسب براي برداشت ودفع لجن فاضلاب كنترل دقيق ميزان MLSS در مخزن هوادهي، كف زدايي كافي و مناسب تغييرات دمايي سريع و زياد، كنترل تامين هواي كافي ( بوزدايي) طراحي دقيق براي رسيدن به مقادير مناسبي از ميزان بار آلي و مواد معلق كه عدم بـرآورده شـدن آن نشـان دهنـده عملكـرد ضعيف سيستم بوده و ضمناً مشكل بو نيز ايجاد خواهد كرد.
بهبود عملکرد
بهبود عملكرد سيستم هاي پكيج عملكرد خيلي از سيستمهاي پكيج مي تواند با برآورد محافظ كارانه تري از احجام واحدهاي آن (به خصوص واحـد تـه نشـيني ثانويه) و همچنين با طراحي مكانيزمي مناسب براي كنترل و پمپاژ خطوط جريان جانبي بهبود يابد. با توجه به نامشخص بودن تمامي شرايط بهره برداري در عمل، توصيه مي شود كه ميزان جريان سرريز شونده در پيك ساعتي دبي به مقدار 600 تا 800 گالن در هر فوت مربع در روز ( 24 تا 33 متر مكعب در هر متر مربع در روز) محدود شود.
به منظور بازگشت لجن فاضلاب بـه واحد هوادهي مي بايست راهكار مناسبي ايجاد گردد. اگرچه پمپ هاي ايرليفت براي بازگشت لجن فاضلاب به كـار مـي رونـد، ليكن استفاده از آنها مطلوب نيست، زيرا نرخ بازگشت نمي تواند به راحتي يا به شكل مطمئني تنظيم شود. همچنين تانك تـهنشيني ثانويه بايد به تجهيزات جمع آوري كفاب و يك سيستم موثر براي حذف كفاب جمع آوري شده مجهز شود. پکیج تصفیه فاضلاب با راندمان تصفیه بسیار بالا، فاضلاب را به یک آب مناسب جهت تخلیه به محیط زیست یا استفاده مجدد جهت مصارف کشاورزی تبدیل می کنند.
حجم مناسب
این پکیج ها برای حجم های حدود 80 تا 150 مترمکعب بر شبانه روز به صورت پکیج یکپارچه و در حجمهای بالاتر بصورت مدولار قابل اجرا می باشد. عمر بسیار بالای پکیج تصفیه فاضلاب تصفیه به علت استفاده از مواد اولیه پلی اتیلن، این پکیج را به عنوان یکی از متداول ترین پکیج های تصفیه در دنیا تبدیل کرده است.
پکیج تصفیه فاضلاب بهداشتي سيستم‌هايي هستند كه براي تصفيه فاضلاب بهداشتي – انساني طراحي و ساخته شده‌اند.با توجه به اینکه پکیج تصفیه فاضلاب شامل تمامي قسمت ها و تجهيزات مورد نياز جهت تصفيه هستند، می توانند فاضلاب ورودی را به پساب خروجی مورد قبول استاندارد تبدیل نمایند و کلیه قطعات و تجهیزات بکار رفته در این نوع پکیج تصفیه از جنس پلي اتيلني طراحي وساخته می گردد.
مهمترين ویژگی های پيكج‌های تصفیه فاضلاب پلی اتیلنی:
• قابلیت طراحی پکیج تا ظرفیت 1000 متر مکعب در شبانه روز
• راندمان بسيار بالا در تصفيه فاضلاب
• قابليت حمل و جابجايي پكيج حتي پس از نصب و راه‌اندازي
• سرعت بالا در ساخت، نصب و راه‌اندازي
• هزینه پایین و عمر بالای پکیج پلی اتیلنی ( بیش از 50 سال )
• دارای تمامی قسمتها و تجهيزات موردنياز جهت تصفيه
• گارانتي يك ساله و 10 سال خدمات پس از فروش
• بهره‌برداري و نگهداري ساده – آسان و کم هزینه و عدم نیاز به انجام هزینه های سند بلاست و رنگ آمیزی دوره ایی در مقایسه با پکیج های فلزی
• بهترین انتخاب برای مناطق با شرایط محیطی مرطوب – خورنده
• امکان انتخاب مقطع پکیج بصورت دایره ای و یا مربع – مستطیل با توجه به نیاز طراحی پروژه و در نظر گرفتن محدودیتهای جانمایی پروژه
• سبک بودن وزن پکیج
موارد کاربرد پکیج تصفیه فاضلاب پلی اتیلنی:
باتوجه به نوع فاضلاب و پساب ورودی طراحی و اجرای پکیج تصفیه فاضلاب پلی اتیلن متفاوت بوده و در بعضی از موارد فرایند های تکمیلی در کنار پکیج ها مورد نیاز می باشد:
ا- تصفیه فاضلاب بهداشتی – انسانی شامل:
• واحدهاي مسكوني شهری و روستایی
• ساختمانهای اداری و نمایشگاهی
• ویلاها و مراکز تفریحی و هتل ها
• رستورانها و کمپ های اقامتی
2- تصفیه فاضلاب بهداشتی – صنعتی شامل:
• صنایع خودرو سازی
• صنایع شیمیایی – داروسازی
• صنایع غذایی و شیمیایی
• صنایع فولاد و ریسندگیپساب خروجي پكيج‌های تصفیه فاضلاب پلی اتیلنی با استانداردهاي سازمان حفاظت محيط زيست مطابقت داشته و مي‌توان از آن براي آبیاری كشاورزي و فضاي سبز يا تخليه به چاه جذبی و یا آبهاي سطحي هدایت نمود.
شرکت پارس پلیمر صفاهان براي طراحي و ساخت پکیج تصفیه فاضلاب بهداشتي- انساني خود روش لجن فعال با هوا دهي گسترده و یا SBR استفاده مي‌نماید که اساس کار بر استقرار واحدهاي اصلي می باشد:
• پمپاژ و آشغالگير
• هوادهي
• ته‌نشيني
• كلرزني
• هضم لجن
واحدهای مختلف پکیج های تصفیه فاضلاب :
1-ایستگاه پمپاژ و آشغالگیر
فاضلاب جمع آوری شده وارد یک ایستگاه پمپاژ گردیده و عملیات پمپاژ و انتقال فاضلاب به لوله ورودی پکیج را انجام می دهد. سپس در قسمت آشغالگیر ذرات درشت و آشغال ها از طریق دانه بندی فیزیکی حذف و پساب به واحد بعدی هدایت می گردد.
2-واحد هوادهی
در این قسمت به فاضلاب ورودی اکسیژن دهی و با استفاده از مدیاها کار گذاشته شده میکروارگانیسم ها رشد کرده و توده لجن تشکیل می گردد. توده لجن تولید شده از مواد غذایی فاضلاب استفاده کرده و باعث کاهش بار آلودگی پساب می گردد.
3-واحد ته نشینی
توده های لجن تشکیل شده به کمک پمپهای مناسب به واحد هوادهی بازگشت داده می شود لجن مازاد نیز به واحد هضم لجن منتقل می گردد.
4- واحد کلر زنی
پساب خروجی از واحد ته نشینی جهت استریل شدن و حذف میکروب های باقی مانده، کلر زنی یا ازن زنی و یا در تماس با اشعه UV قرار داده می شود تا آماده تخلیه به محیط زیست گردد. پساب خروجی از این پکیج ها در محدوده استانداردهای سازمان حفاظت محیط زیست است.
5- واحد هضم لجن
لجن های مازاد در واحد ته نشینی در این قسمت نگهداری می گردند نتيجه گيري در اين مقاله ابتدا به معرفي انواع سيستم هاي پكيج، مزايا و محدوديت آنها پرداخته شده است.
پس از آن به طور خاص جزئيات بيشتري در خصوص روش لجن فعال هوادهي گسترده ارائه گرديده است.
مراجع
[1] Metcalf & Eddy Wastewater Engineering: Treatment and Reuse. 4th ed. New York: McGraw-Hill; 2003.
[2] Qasim, S. R., Wastewater Treatment Plants: Planning, Design and Operation.2nd ed. New York: McGrawHill; 1991.
[3] Amann R, Lemmer H,Wagner M. Monitoring the community structure of wastewater treatment plants: a comparison of old and new techniques. FEMS Microbiology Ecology.1998;25(3):205-15.
[4] Cirja M, et al. Factors affecting the removal of organic micro pollutants from wastewater in conventional treatment plants (CTP) and membrane bioreactors (MBR). Reviews in Environmental Science and Bio/Technology, 2008, 7.1: 61-78.
[5] Technologies for Upgrading Existing or Designing New Drinking Water Treatment Facilities, EPA/625/4- 89/023
[6] Susan Campbell, Benjamin W. Lykins Jr., James Goodrich, Dallas Post,and Trudie Lay. “Package Plants for Small Systems: A Field Study” , AWWA Journal, Nov. 1995: 39–47
[7] Crites, Ron, and George Technobanoglous. Small and decentralized wastewater management systems. McGraw-Hill, 1998.
[8] Water Environment Federation (WEF),1998. Design of Municipal Wastewater Treatment Plants. Manual of Practice No. 8. 4th ed. vol. 2. WEF. Alexandria, Virginia.
[9] Sloan Equipment, Owings Mills, Maryland, 1999. Literature provided by distributor and manufacturer (Aeration Products, Inc.)