کلرزن اتوماتیک

 کلرزنی یا استفاده از کلر به شکل های مختلف یکی از رایج ترین فناوری های گندزدایی فاضلاب است. کلر علاوه بر گندزدایی می تواند به منظور کنترل بوها، بالجینگ لجن و عوامل مزاحم(مثل پشه های ریز) نیز مورد استفاده قرار بگیرد.

در سال 1979، بیشتر از 95 درصد تصفیه خانه های فاضلاب از سیستم کلرزنی برای گندزدایی پساب خود استفاده می کردند. در سال 1979، تقریبا 90 درصد از تصفیه خانه های بررسی شده از گاز کلر به منظور گندزدایی استفاده می کردند ولی در سال 2003 این میزان به 41 درصد کاهش پیدا کرد. بیشتر تصفیه خانه هایی که از گاز کلر استفاده می کردند به استفاده از هیپو کلریت تغییر فناوری داده و مابقی از فناوری ازن استفاده کردند.

از بین تصفیه خانه هایی که از گاز کلر استفاده می کردند، بیش از 50 درصد آن ها طوری طراحی شده اند که تا قبل از سال 2013 به فرآیند گندزدایی دیگری تغییر داده شوند. از بین این تصفیه خانه های طراحی شده جهت تغییر به فناوری ازن و مابقی جهت تغییر به فناوری هیپو کلریت طراحی شده اند. تولید در محل هیپو کلریت هنوز هم یک فناوری در حال رشد و ظهور محسوب شده و تنها 2 درصد از POTWsهای بررسی شده توسط WEF از آن استفاده می کنند.

گاز کلر و هیپو کلریت سدیم مایع، مهمترین ترکیبات کلر هستند که در تصفیه خانه های فاضلاب مورد استفاده قرار می گیرند. از هیپوکلریت کلسیم جامد به ندرت و آن هم در سیستم های خیلی کوچک استفاده می شود. ترکیبات شیمیایی کلر معمولا از منابع تامین خارجی خریداری می شوند ولی هیپوکلریت سدیم می تواند در محل نیز تولید شود.

کیفیت آب رودخانه ها

رودخانه ها همواره جز اصلی ترین منابع تامین آب اجتماعات بشری بوده اند. از این رو، کیفیت آب رودخانه ها به طور وسیع مورد مطالعه قرار گرفته اند.

آب های سطحی به دو گروه :
آب ساکن
آب جاری
تقسیم می شوند.
رودخانه ها و نهرها را آب های جاری و دریاچه ها، مخازن و برکه ها را آب های ساکن می نامند. نهرها، کانال های طبیعی هستند که رواناب های سطحی و تراوش آب های زیرزمینی حوضه آبریز را جمع آوری می کنند.
در هیدرولوژی، نهرها برمبنای تعداد ریزابه های تشکیل دهنده آنها طبقه بندی می شوند. نهر مرتبه یک، اولین و کوچک ترین ریزابه است که بالادست نهر مرتبه دو قرار دارد. از ادغام حداقل دو نهر مرتبه یک، نهر مرتبه دو تشکیل می شود. نهر مرتبه سه نیز از ادغام حداقل دو نهر مرتبه دو تشکیل می شود. بهمین ترتیب، نهر مرتبه n از ترکیب حداقل دو نهر مرتبه n-1 به وجود می آید. معمولا به نهرهای مرتبه هفت و بزرگ‌تر، رودخانه گفته می شود. رودخانه آمازون، بزرگترین رودخانه جهان،یک نهر مرتبه دوازده است

دبی هر رودخانه در طول سال متغیر است، به طوری که حداکثر آن در مدت پربارش و حداقل آن در مدت هوای خشک جاری است. رودخانه ای که همیشه در آن آب جریان دارد را رودخانه دائمی می نامند و دبی پایه چنین رودخانه ای ممکن است رواناب سطحی یا ذوب برف نباشد، بلکه از تراوش آب زیرزمینی و پساب تصفیه خانه فاضلاب باشد.
رودخانه ای که در مدت هوای خشک بدون آب باشد را رودخانه موقتی ( فصلی ) می نامند. سرعت های نوعی جریان آب در رودخانه ها بین 0/1 و 1/5 m/s، مرتبط با گسترده شیب بستر 0/02 تا 10 درصد است.

مشخصات و ویژگی های حوضه آبریز هر رودخانه تاثیر قابل ملاحظه ای روی دبی و کیفیت آب رودخانه دارد. معمولا در تابستان، با دمای زیاد و دبی کم، شرایط رودخانه بحرانی است و ظرفیت آلاینده پذیری آن به حداقل مقدار می رسد. ظرفیت آلاینده پذیری هر رودخانه، مقدار آلاینده ای است که می تواند بپذیرد، بی آنکه آثار سو بر آبزیان و انسان داشته باشد.

مهم ترین آلاینده های رودخانه ها را پاتوژن ها، مواد معلق، مواد اکسیژن خواه ( عمدتا مواد آلی زیست تخریب پذیر ) و مواد مغذی تشکیل می دهند.
پاتوژن های آب سطحی باعث مشکلات سلامت، از قبیل بیماری های پوستی و دستگاه گوارش می شوند. منشا پاتوژن های آب های سطحی عبارتند از : فاضلاب ها و پساب های تصفیه خانه ها، رواناب های شهری، زه آب های کشاورزی و فضولات حیوانی.

حضور مواد اکسیژن خواه در رودخانه باعث کاهش سطح اکسیژن محلول در پایین دست رودخانه می شود و عمدتا از طریق فاضلاب ها و پساب تصفیه خانه ها، رواناب های شهری و زه آب های کشاورزی وارد رودخانه ها می شود

ورود مواد مغذی، به خصوص نیتروژن و فسفر، در رودخانه ها منجر به رشد فراوان گیاهان آبزی، کاهش Do، کاهش جمعیت ماهیان مطلوب و نهایتا وقوع فرآیند بیش پرورش ( یوتروفیکاسیون ) می شود. تخلیه فاضلاب ها، پساب های تصفیه خانه ها، رواناب های شهری و زه آب های کشاورزی در رودخانه ها و نیز توسعه کشاورزی، جنگل داری و پارک در حریم رودخانه ها، باعث افزایش سطح مواد مغذی در آب می شود.

گسترده غلظت TDS در آب رودخانه های بزرگ بین 59 و 182 میلی گرم در لیتر و میانگین جهانی 120 میلی گرم در لیتر است.
در حالیکه در رودخانه های کوچک غلظت TDS ممکن است از کمتر از 50 میلی گرم در لیتر تا حدود 4000 میلی گرم در لیتر متغیر باشد.

پاتوژن ها در آب

پاتوژن ها ( میکروب های بیماری زا ) پس از ورود به بدن میزبان، با تهاجم و تکثیر در بافت های بدن، ممکن است به بیماری منجر شوند. از نظر بهداشتی، حضور پاتوژن ها در آب آشامیدنی موجب نگرانی انسان است. هر بیماری که پاتوژن عامل آن، از طریق آب آلوده وارد بدن شود را بیماری آب زاد می نامند.
وقتی شبکه آب آشامیدنی شهری به پاتوژنی آلوده شود، ممکن است تعداد زیادی از سکنه شهر را به طور همزمان مبتلا به بیماری کند.

پاتوژن ها در آب، جز گروه میکروب های دگرجازاد به شمار می روند، زیرا در دستگاه گوارش انسان و حیوانات خون گرم فراوان اند و معمولا از طریق فاضلاب ها وارد آب می شوند. وبا،حصبه، اسهال و اسهال خونی از بیماری های آب زاد متداولی اند که هنوز گاهی در کشورهای کمتر توسعه یافته،از طریق آب آشامیدنی آلوده، وقوع آنها همه گیر می شود.

برخی از تک یاختگان نیز جز پاتوژن در آب هستند که عمدتا موجب عفونت روده ای و ناراحتی های گوارشی می شوند. انگل موجودی است که به طور اجباری یا اختیاری در درون یا بر سطح موجود زنده دیگری زندگی می کند و برای ادامه زندگی به میزبان نیاز دارد.
انگل های آب،به طرق مختلف، همچون آشامیدن آب آلوده، خوردن سبزی های آلوده، تماس بدن با آب های کشاورزی و تماس بدن با لجن و خاک آلوده، به انسان منتقل می شوند. هر چند تقریبا بیماری های آب زاد انگلی در کشورهای توسعه یافته مشاهده نمی شوند، ولی هنوز در بسیاری از کشورهای توسعه یافته وجود دارند.
برای نمونه می توان از بیماری های آسکاریوزیس و شیستوزومازیس نام برد، که موجب عفونت های داخلی می شوند.

ویروس ها از ساختار ساده تری نسبت به دیگر موجودات زنده برخوردارند و همه آنها دارای زندگی انگلی بوده و برای حیات به میزبان نیاز دارند.
ویروس ها در خارج از بدن میزبان دارای فعالیت متابولیسمی نیستند، ولی می توانند برای مدتی زنده بمانند.

از ویروس های متداول موجود در فاضلاب، قادر به تولید عفونت داخلی، می توان از گونه های Enteroviruse, calicivirus, rotavirus, adenovirus, hepatitis a virus و hepatitis E virus نام برد.
هپاتیت از بیماری های آب زاد شناخته شده ای است که عوامل آن ویروس های هپاتیت هستند.

ازن نسبت به کلر و پرتو فرابنفش مزیت هایی دارد:

مثلا اینکه قادر است ترکیبات مختل کننده ی متابولیسم و سایر آلاینده های جزیی مانند فرآورده های دارویی مراقبتی را حذف کند و باعث افزایش اکسیژن محلول در پساب شود.

از میان سه فناوری تثبیت شده، ازن در تصفیه ی فاضلاب کمتر به کار رفته است . در نتیجه در برخی زمینه ها مانند بازدهی گندزدایی، اثر ازن بر پارامترهای کیفی پساب و راهبری آن خلا اطلاعاتی وجود دارد.

• موثر بودن ازن در غیرفعال نمودن برخی از پاتوژن های خاص موجود در پساب ( مانند کیست تک یاخته و نماتودها )
• تاثیر کیفیت پساب بر بازدهی گندزدایی وطراحی
• پارامترهای مهم در غیرفعال نمودن پاتوژن ها و کنترل فرآیند ( غلظت ازن، زمان تماس و دز ازن منتقل شده)
• احتمال رشد مجدد پاتوژن ها بعد از ازناسیون
• مکانیسم واکنش و سرنوشت ترکیبات واسطه و فرآورده های جانبی گندزدایی
• سمیت نسبی ترکیبات ناشی از ازناسیون فاضلاب

مزیت استفاده از ازن بجای کلر

• صرفه جویی در هزینه ها
• حذف کارکرد کربن فعال
• حذف کاربرد پرمنگنات پتاسیم
• کاهش 29 درصد در مصرف کلر
• بهبود در انعقاد و ته نشینی با مصرف زاج
• بهبود در کیفیت آب صافی ها
• کاهش در مصرف آب شستشوی صافی ها

تصفیه شیمیایی فاضلاب ( انعقاد شیمیایی فاضلاب )

اساس کار در تصفیه شیمیایی فاضلاب بر کاربرد مواد شیمیایی در تصفیه فاضلاب است. در تصفیه خانه های فاضلاب مواد شیمیایی مانند کلروفریک و انواع مختلف پلیمرها را برای تاثیر گذاشتن روی مواد خارجی نامحلول و کلوییدی و یا مواد محلول در فاضلاب به کار می برند.

در روش های شیمیایی فرآیند جداسازی یا تبدیل مواد آلاینده با افزودن مواد شیمیایی انجام می شود. پیچیدگی در این فرآیندها به مراتب بیش از روش های فیزیکی است. همین پیچیدگی سبب دشواری نسبی در بهره برداری از روش های شیمیایی می شود, از این رو تا حد امکان سعی می شود که کمتر از روش های شیمیایی در سیستم تصفیه استفاده شود.

بعلاوه هزینه ی خرید و نگهداری مواد شیمیایی مورد نیاز در برخی موارد, مانع بزرگی در کاربرد فرآیندهای شیمیایی است.

مهم ترین روش های شیمیایی

•  تبادل یون
• تنظیم PH
• گندزدایی با کلر و ترکیبات آن

تصفیه شیمیایی فاضلاب ها در طی چند دهه ی اخیر, مورد توجه قرار گرفت ولی به دلیل هزینه ی زیاد, استفاده ی چندانی از آن نشد, ولی با پیشرفت و تکامل بیشتر و تعیین شاخص های بالاتر در حوزه ی استاندار فاضلاب خروجی, در بیشتر موارد تصفیه شیمیایی ضروری بنظر می رسد.

بطور کلی, به استثنای ضدعفونی کردن, در تصفیه شیمیایی فاضلاب ها از منغقدکننده هایی مانند آهک, آلومینیوم, نمک های فریک یا پلی الکترولیت های مصنوعی استفاده می شود که باعث ایجاد شرایطی مناسب برای چسبیدن ذرات, بزرگ تر شدن آن ها و به آسانی ته نشین شدنشان می شود.

در این روش, ترکیبات آهک, آلومینیوم و نمک های فریک به میزان بسیار زیادی به کار می رود. همچنین از گاز کلر برای تبدیل نیتروژن آمونیاکی به گاز نیتروژن استفاده می شود که غیر محلول است و از آب خارج می شود.

فرآیندهای شیمیایی

1. خنثی سازی

   خنثی سازی در برخی از قسمت های تصفیه خانه کاربرد دارد. از جمله قبل از تخلیه ی آب تصفیه شده به محیط زیست, چرا که حیات موجودات آبزی به شدت نسبت به هر گونه تغییر PH ( هر چند ناچیز ) محیط, چه بالاتر و چه پایین تر از عدد 7 وابسته است. همچنین قبل از شروع تصفیه بیولوژیکی, میزان PH محیط بین 6/5-8/5 تنظیم می شود تا حیات بیولوژیکی محتویات فاضلاب را تضمین کند. در این روش عمل خنثی سازی را با افزودن اسید یا باز به جریان قلیایی یا اسیدی فاضلاب می توان انجام داد.

2. اکسیداسیون

   در برخی موارد برای تجزیه و یا تغییر فرم شیمیایی مواد به کار برده می شود. از مثال های بسیار معروف در این مورد, اکسیداسیون سیانور ( با هدف تجزیه ی سیانور ) است که کاربرد وسیعی در تصفیه فاضلاب های آبکاری دارد. اکسیداسیون سیانور در شرایط قلیایی و با استفاده از مواد اکسید کننده ی قوی مثل کلر و یا ازن انجام می شود و در این واکنش, سیانور تبدیل به سیانات شده و در مرحله ی بعد سیانات نیز تجزیه و به طور کامل حذف می شود. این فرآیند به طور معمول در پساب های سیانوری کاربرد زیادی دارد.

3. احیا

   برای تبدیل کروم شش ظرفیتی به کروم سه ظرفیتی به کار برده می شود. در صنایع فلزی از اسید کرومیک و یا ترکیبات دیگر کروم برای حفاظت از فلز در برابر خوردگی استفاده می شود. برای جداسازی کروم شش ظرفیتی باید ابتدا آن را تبدیل به کروم سه ظرفیتی کرد. این عمل با افزودن مواد احیا کننده ی قوی مانند اکسید گوگرد و یا احیا کننده هایی مثل بی سولفیت سدیم در شرایط اسیدی انجام می گیرد.

4. تعویض یون

   فرآیند تبادل یونی یکی از شکل های پدیده ی جذب سطحی است که در آن فاضلاب در تماس با جاذب قرار می گیرد. طی این تماس برخی از اجزای موجود در فاضلاب جذب جاذب شده و از پساب جدا می شوند. فرآیند تبادل یونی, فرآیندی برگشت پذیر است که طی آن یون های خارجی موجود در آب جذب گروه های عاملی قرار گرفته و روی شبکه پلیمری ( جاذب ) می چرخند و بدین ترتیب هر گونه ناخلصی یونی آب برطرف می شود. پس از اشباع شدن گروه های عاملی, سیستم تحت عملیات بازیابی و شست و شوی شیمیایی قرار می گیرد و مجددا از آن استفاده می شود. از سیستم های تبادل یونی به دو منظور سختی گیری و همچنین تولید آب با خلوص بالاتر استفاده می شود.