مرجع تخصصی آب و فاضلاب

استخر های تثبیت فاصلاب:

استخر های تثبیت فاضلاب در ساده ترین شکل خود حوضچه های عریض و کم عمقی هستند که در آن فاضلاب خام بوسیله روش های کاملا طبیعی در اثر واکنش جلبک ها و باکتری ها تصفیه می گردد. هزینه های ساختمانی ٬ میزان سرمایه گذاری اولیه و تعمیرات مورد نیاز آن ها پایین و بهره برداری و نگهداری از آن ها بسیار آسان و کم هزینه است.

کاهش کلیروفرم های مدفوعی نیز نسبت به سایر روش های تصفیه فاضلاب بیشتر می باشد.

استخر های تثبیت فاضلاب بدون شک در مناطق گرمسیری و جایی که زمین کافی در اختیار باشد یکی از موثر ترین روش های تصفیه فاضلاب است . بایستی متذکر شد که استفاده از این استخر ها منحصر به مناطق گرمسیری نمی باشد و در اکثر شرایط آب و هوایی ٬ حتی مناطق سردسیری مانند آلاسکا . راندمان مناسبی داشته است. در تصفیه فاضلاب های صنعتی نیز استخر های تثبیت فاضلاب کارایی چشمگیری از خود نشان دادند. در کشور های صنعتی نیز علیرغم وجود تکنولوژی مدرن و پیشرفته امروزی سهم موثری به استخر های تثبیت فاضلاب واگذار گردیده است. به طور مثال یک سوم از کل تصفیه خانه های فاضلاب شهری در امریکا از نوع استخرهای تثبیت می باشند.

این استخر ها به طور کلی بر اساس ماهیت واکنش ها بیولوژیکی درون آن ها به سه دسته اساسی زیر تقسیم بندی می شوند:

 1. استخر های هوازی          Aerobic ponds                           

2.استخر های بی هوازی        Anaerobic ponds        

3.استخر های هوازی و بی هوازی ( اختیاری)  Facultative ponds

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

کلیات:

برای تصفیه فاضلاب شهری روش های مختلفی وجود دارد،که از جمله می توان به روش برکه های تثبیت اشاره کرد. استخرهای تثبیت فاضلاب در ساده ترین شکل خود حوضچه های عریض و کم عمقی هستند که در آن فاضلاب به روش های کاملا طبیعی در اثر واکنش جلبک ها و باکتریها تصفیه می گردند. هزینه های ساختمانی، میزان سرمایه گذاری های اولیه و تعمیرات مورد نیاز آنها پایین و بهره بردای و نگهداری از آنها بسیار آسان و کم هزینه می باشد. استخرهای تثبیت فاضلاب بدون شک در مناطق گرمسیری و جایی که زمین کافی در دسترس باشد یکی از موثرترین روشهای تصفیه فاضلاب می باشد. البته استفاده از استخرهای تثبیت فاضلاب منحصر به مناطق گرمسیری نمیباشد  و در اکثر شرایط آب و هوایی حتی مناطق سردسیری مثل آلاسکا راندمان مناسبی داشته است. در تصفیه فاضلابهی صنعتی نیز استخرهای تثبیت فاضلاب کارایی چشمگیری از خود نشان داده است.در کشورهای صنعتی نیز علی رغم وجود تکنولوژی مدرن و پیشرفته امروزی استخرهای تثبیت سهم موثری دارند.(1)

برکه های تثبیت فاضلاب از قسمت های مختلفی تشکیل شده که عبارتند از:

1-شبکه های آشغالگیر مکانیکی و دستی

3-استخر بیهوازی

4-استخرهای اختیاری

تاریخچه توسعه استخرهای تثبیت فاضلاب :

برای ذخیره سازی و تصفیه فاضلاب وفضولات حیوانی قرن های متمادی از استخرهای تثبیت استفاده شده است و بخصوص در چهل سال اخیر روشهای طراحی بر اساس نیاز جمعی- میزان بار آلی وزمان ماند فاضلاب در استخر، توسعه داده شده اند. در سال 1901 در شهر سن آنتونیوی تگزاس محوطه ای به اندازه ی 275 هکتار و به عمق 104 متر ساخته شد که این استخر هنوز هم با نام دریاچه میشل مورد استفاده قرار میگیرد. بدنبال این تجربه شهرهای تگزاس، کالیفرنیا، داکوتای شمالی و جاهای دیگر آمریکا از این استخرها بعنوان یک روش تصفیه فاضلاب استفاده کردند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

الف) دریاچه های تصفیه  هوازی:

 این دریاچه ها به گودی کم یعنی حداقل  3/0 و حداکثر 5/1 متر ساخته می شوند. در چنین دریاچه هائی باکتریهای هوازی امکان فعالیت داشته و نور خورشید به اندازه ی کافی به کف  دریاچه رسیده موجب رشد گیاهان آبزی می گردد. که نتیجه آن تولید  اکسیژن  و کمک به باکتریهای هوازی می باشد تنها در لایه نازکی از لجن که کف دریاچه جمع می شود ممکن است باکتریهای بی هوازی فعالیت نمایند. در این گونه دریاچه ها کوشش می شود هر چه بیشتر از فعالیت  باکتریهای بی هوازی جلوگیری شود لذا در صورت بهره برداری درست از این نوع دریاچه ها ایجاد بوی ناخوشایند به کمترین حالت خود می رسد . در مقابل رشد و تولید گیاهان آبزی در اینگونه  دریاچه ها زیاد  است. برای تماس کافی هوا با سطح دریاچه ، رسیدن نور خورشید  به کف  آن باید این گیاهان  مرتباً چیده شوند. به علاوه نچیدن گیاهان نامبرده  موجب می شود که در اثر مرگ و نابود آنها محیط دریاچه  دوباره با مواد الی گیاهی  ناپایدار الوده شود. مقدار اکسیژن  محلول در فاضلاب  در این  دریاچه بهتر است  به اندازه ی باشد که حیوانهای آبزی نیز بتوانند در آن زندگی نمایند. حداقل این مقدار در این مورد معمولاً 3 میلی گرم در لیتر انتخاب می شود . فاصله ی این دریاچه ها  برابر استانداردهای بین المللی  تا محدوده ی شهر باید حداقل 500 متر باشد ولی در ایران به علت نارسائی های احتمالی در چگونگی بهره برداری از این دریاچه ها پیشنهاد می شود  حداقل فاصله ای در حدود 5/1 کیلومتر  در نظر گرفته شود. دریاچه های پربار معمولی و کم بار تقسیم می کنند. گرمایی مناسب برای دریاچه های هوازی 20 درجه و تولیدات آن گاز کربنیک ، گیاهان  آبزی و باکتری می باشد در نوع کم بار دریاچه  عمل نیترات  سازی نیز انجام می گیرد و لذا نیتراتها نیز به تولیدات دریاچه افزوده می شوند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مقايسه بركه اختياري اوليه و بي هوازي اوليه

و

مباني طراحي بركه هاي تثبيت هوازي فاضلاب

جداول در ادامه مطلب.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

فاكتورهاي شيميايي:
مهمترين فاكتورهاي شيميايي موثر بر روي عملكرد بركه ها عبارت است از:
-    PH
-    مواد سمي
-    اكسيژن محلول
PH:
-    هر دو نوع بركه هاي بي هوازي و اختياري تحت شرايط قليايي جزئي داراي بهترين عملكرد مي باشند. تخليه فاضلاب هاي صنعتي به فاضلابروهاي شهري تاثير زيادي بر روي نوسانات PH در فاضلاب خام ورودي دارد. بنابراين، كنترل فاضلاب هاي صنعتي و در نتيجه كنترل PH در محل ورود فاضلاب به بركه ها خواهد بود. در شرايط آب و هوايي گرم در بركه هاي بي هوازي با زمان ماند 5-3 روز شرايط PH از نظر تصفيه فاضلاب مهيا بوده و مشكلي بوجود نمي آيد و در چني شرايط تخمير متاني در توازن با تخمير اسيدي است . در بركه هاي اختياري اگر رنگ فاضلاب در بركه سبز تيره باشد، نشانه اي از احتمال وجود  PH اسيدي است . در بركه هاي تثبيت نوسانات وسيعي در PH فاضلاب وجود دارد بطوري كه در اوايل صبح به دليل وجود بيش از حد    CO2توليدي بواسطه تنفس سلولي باكتري ها PH پايين بوده و در بعد از ظهرها به واسطه جذب عمده جذب CO2 از فاضلاب توسط جلبك ها در فعاليت فتوسنتز، PH افزايش مي يابد كه در چنين مواقعي حتي PH به بالاي 9 نيز مي رسد كه علت آن اين است كه در مواقع فتوسنتز شديد براي جبران كمبود CO2 مورد نياز جلبك ها، كربنات ها و بي كربنات ها طبق معادلات 5-2 و 6-2 شروع به تجزيه شدن مي نمايند (18و17و16).

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

فاكتورهاي فيزيكي:
-ارتفاع فاضلاب:
بركه هاي تثبيت معمولا در عمق ثابت فاضلاب بهره برداري مي شوند، كاهش ناگهاني ارتفاع آب در بركه ها به واسطه نشت يا تبخير و يا برداشت اضطراري مي تواند سبب بروز مسائلي شود. اگر ارتفاع آب به حد6/0 متر كاهش يابد گياهان آبزي شروع به رشد كرده بطوري كه سطح آب از اين گياهان پوشيده خواهد شدو در اين صورت نفوذ نور خورشيد به داخل فاضلاب كاهش يافته و راندمان نيز به زير حد نرمال افت خواهد نمود. همچنين در چنين مواقعي حشرات در بركه ها شروع به رشد و تكثر مي نمايند. چنين شرايط مشابهي در اوايل شروع بهره برداري از بركه ها كه هنوز به طور كامل از فاضلاب پر نشده اند نيز بوجود خواهد آنمد و به همين دليل در شروع بهره برداري قبل از ورود فاضلاب بايستي تا حد مورد نظر آنها را از آب پر نمود. از طرف ديگر اگر ارتفاع فاضلاب در بركه ها بيش از 2 متر باشد نفوذ نور خورشيد به لايه هاي تحتاني به سختي صورت گرفته و فعاليت فتوسنتز كاهش مي يابد بطوري كه در لايه هاي تحتاني شرايط بي هوازي بوجود آمده و در فرايند تصفيه تداخل ايجاد مي كند. عمق مناسب براي بركه هاي اختياري 5/1 متر است. براي جلوگيري از رشد علف هاي هرز و گياهان آبزي ارتفاع فاضلاب در بركه ها به كمتر از 1 متر نبايد كاهش يابد (16).

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

فاكتورهاي موثر در تصفيه در بركه هاي تثبيت:
فاكتورهايي وجود دارد كه مي تواند داراي اثرات مثبت و منفي بر روي شرايط هيدروليكي و بيولوژيكي بركه ها داشته باشد. بعضي از اين فاكتورها را در مراحل طراحي و ساخت و بعضي ديگر را در مراحل راهبري بايستي به آنها توجه نمود.
با در نظر گرفتن اين فاكتورها اثرات مغاير آنها را بر روي عملكرد بركه ها مي توان به حداقل ممكن كاهش داد.
2-5-1- فاكتورهاي طبيعي:
فاكتورهاي طبيعي توسط انسان قابل كنترل نيست و اين فاكتورها عمدتا شامل شرايط اقليمي همچون باد، درجه حرارت، بارندگي، نور خورشيد و تبخير است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

رنگ فاضلاب در بركه هاي اختياري به رنگ سبز ديده مي شود. در بعضي مواقع رنگ فاضلاب دربركه ها به صورت قرمز و يا صورتي رنگ در مي آيد به ويژه زماني كه بار مواد آلي ورودي به آنها بالا باشد كه علت اين تغيير شكل وجود باكتري هاي اكسيد كننده سولفيد مي باشد. غلظت جلبك ها در پساب بركه هاي اختياري با توجه به ميزان بارگذاري و درجه حرارت معمولا در محدوده 2000-500 ميكروگرم كلروفيل a در هر ليتر قرار دارد.
به طور كلي در حين عبور فاضلاب از بركه هاي اختياري تغييرات زير در فاضلاب مشاهده مي شود:
-    جامدات معلق فاضلاب در كف بركه ته نشين شده و تشكيل لايه لجن را مي دهد كه در اين لايه لجن فعاليت هاي بيولوژيكي بي هوازي اتفاق مي افتد.
-    قسمتي از باكتري ها،‌ ويروس ها،‌ پارازيت ها و تخم انگل ها در اين بركه ها از فاضلاب زدايش مي شود.
-    مواد آلي محلول و كلوئيدي فاضلاب توسط باكتري هاي هوازي و اختياري در حضور اكسيژن محلول تثبيت شده و در نهايت مواد بي اثر آن به صورت لجن در كف بركه تجمع مي يابد. تثبيت مواد آلي دربركه ها از طريق باكتري هاي هتروتروف همچون پسودوموناس ،‌فلاووباكتريم، ‌اكرموباكتر و آلكاليژنس صورت مي گيرد. در شكل 2-5 انواع مختلف الگوي جريان فاضلاب در بركه هاي اختياري نشان داده شده است.
سيستم بركه هاي تثبيت فاضلاب از يك يا چند سري موازي بركه هاي بي هوازي، اختياري و چندين بركه تكميلي تشكيل شده است. بركه هاي بي هوازي و اختياري در اصل به منظور حذف BOD طراحي شده اند و بركه هاي تكميلي براي حذف پاتوژن ها، با اين حال در بركه هاي تكميلي نيز مقداري حذف BOD و در بركه هاي بي هوازي و اختياري نيز مقداري حذف پاتوژن ها صورت مي گيرد. كيفيت نهائي فاضلاب خورجي عمدتا بستگي به اندازه و تعداد بركه هاي تكميلي دارد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب