تصفیه فاضلاب صنعتی-قسمت اول

تصفیه فاضلاب صنعت دامداری و دامپروری

مانند هر صنعت دیگری، تولید محصولات سبب به وجود آمدن مواد زائدی می‌گردد که دفع صحیح آن به نحوی که با استانداردهای سازمان محیط زیست ایران همخوانی داشته باشد، در زمره دغدغه‌های یک تولیدکننده محسوب می‌گردد.
یکی از این زائدات، فاضلاب تولید شده در دامداری است. برای طراحی یک سیستم تصفیه فاضلاب کارآمد، ابتدا بایستی محل مصرف آب و تولید فاضلاب در هر بخش بررسی گردیده و سپس با توجه به کمیت و کیفیت فاضلاب تولیدی و درجه تصفیه مورد نیاز، طرح نهایی تصفیه خانه تهیه می‌شود.

1. حجم فاضلاب

حجم فاضلاب دامپروری‌ها معمولاً بستگی مستقیمی به مقدار نوع دام، روش نگهداری، سیستم شیردوشی و سطح بهداشت دارد. البته بهترین معیار برآورد مقدار فاضلاب، میزان آب مصرفی است که پس از مصرف به فاضلاب تبدیل می‌شود. چنانچه اطلاعات کافی در خصوص مقدار آب مصرفی که -مستقیماً به فاضلاب تبدیل می‌شود- در دسترس نباشد، حجم فاضلاب تولیدی را می‌توان با در نظرگرفتن سرانة تولید فاضلاب برای ازای هر رأس دام محاسبه نمود.
در جدول 1 سرانه تولید فاضلاب در شرایط مختلف آمده است. برای محاسبه حجم فاضلاب روزانه کافی است تعداد دام‌ها را در مقدار سرانه تولید فاضلاب ضرب نمود.

2. کیفیت فاضلاب

مواد خارجی که طی فعالیت‌های یک دامپروری وارد آب میشوند عمدتاً شامل فضولات دام، شیر و مواد معدنی معلق مانند خاک و مواد معدنی محلول مانند نمک و مواد شوینده (دترجنت‌ها) می‌باشند. نمونه ای از آنالیز کیفیت فاضلاب دامپروری در جدول 2 آمده است.

3. فرآیند تصفیه فاضلاب

انتخاب فرآیند تصفیه یکی از مهمترین بخش‌های طراحی یک سیستم تصفیه فاضلاب می‌باشد که هرگونه اشتباه در آن باعث هدررفت هزینه‌های مالی و زمانی انجام شده می‌شود. مهمترین عوامل موثر در انتخاب فرآیند تصفیه عبارتند از:
1. حجم فاضلاب
2. غلظت هریک از آلاینده‌ها به خصوص دو شاخص مهم BOD5و COD
3. نسبت BOD5به COD
4. راندمان مورد نیاز جهت تصفیه
5. سهولت راهبری و بهره برداری از سیستم
6. نوسانات کیفی و کمی در تولید فاضلاب
7. هزینه ساخت، راهبری و بهره برداری از سیستم

محل مصرف آب و تولید فاضلاب

• دامداری‌هایی که کود آن‌ها به صورت خشک جمع آوری می‌شود:
شرب دام
شستشوی شیردوش
اسپری مرطوب
شستشوی گوساله‌ دان و زایشگاه

• دامداری‌هایی که کود آن‌ها به وسیله شستشو جمع آوری می‌شود:
شرب دام
شستشوی شیردوش
اسپری مرطوب
شستشوی گوساله‌ دان و زایشگاه
شستشوی محل استراحت دام با استفاده از سیستم washing

ملاحظه می‌‌گردد در برخی از مصارف آب به فاضلاب تبدیل نشده و در صورت تبدیل نیز به تصفیه‌ خانه وارد نمی‌گردد (ادرار دام و مازاد آبشخور) و در برخی از مصارف مانند شیردوش، شستشوی گوساله‌ دان و زایشگاه و محل استراحت دام عمده آب مصرفی به فاضلاب تبدیل و به تصفیه‌ خانه منتقل می‌‌گردد.

تعیین کمیت و کیفیت فاضلاب تولیدی در دامداری‌ها

کمیت:

میزان فاضلاب تولیدی، احجام مورد نیاز جهت هر واحد تصفیه خانه را تعیین می‌کند. جهت تعیین کمیت فاضلاب تولیدی در یک دامداری، توجه به محل مصرف آب در بخش هایی از سایت که تبدیل آب به فاضلاب وجود دارد، ضروری است. همانطور که قبلا ذکر شد عمده فاضلاب تولیدی در دامداری ناشی از شستشوی شیردوش، گوساله‌دانی و زایشگاه می‌باشد. عامل تاثیرگذار بعدی تواتر تخلیه فاضلاب به شبکه است.
* در دامداری‌هایی که از سیستم شستشو جهت جمع آوری کود استفاده می‌شود، میزان تولید فاضلاب بیشتر از دامداری‌هایی است که کود به صورت خشک جمع آوری می‌شود.

کیفیت:

میزان آلاینده‌های موجود در فاضلاب، مشخص کننده نوع فرایند تصفیه با توجه به استانداردهای مورد نیاز می‌باشد. با توجه به اینکه عمده فاضلاب دامداری‌ها در نتیجه شستشو حاصل می‌شود، لذا آلودگی فاضلاب ناشی ورود شیر و خون به آب شستشو بوده که منجر به ایجاد BOD5 و TSSدر فاضلاب می‌شود.
* در دامداری‌هایی که از روش شستشو جهت حمل کود استفاده می‌نمایند، میزان بار آلی و مواد جامد معلق بسیار بالاتر از دامداری‌هایی است که کود به صورت خشک جمع‌آوری می‌شود.
لازم به ذکر است که به علت استفاده معمول از اسیدها (اغلب اسید کلریدریک) و قلیاها (اغلب سود) جهت شستشوی دستگاه شیردوش، بایستی هنگام طراحی فرایند تصفیه به وجود این مواد در فاضلاب توجه نمود.

طراحی فرایند تصفیه

تجربیات کارشناسان این مجموعه در زمینه فاضلاب تولیدی در صنایع مختلف حاکی از آن است که فاضلاب دامداری‌ها در زمره فاضلاب‌های قوی از نظر مواد آلی تقسیم بندی می‌شود. واحدهای فرایندی جهت این دسته از فاضلاب‌ها به طور کلی به صورت ذیل می‌باشد:
1. آشغالگیر (دستی و مکانیکی)
2. دانه گیر و چربی گیر
3. متعادل ساز
4. ته نشینی اولیه
5. تصفیه بی هوازی
(بسته به خصوصیات فاضلاب می‌توان از لاگون بی هوازی، UASB, UABR و یا سایر سیستم‌های بی هوازی استفاده نمود)
6. تصفیه هوازی
(بسته به خصوصیات فاضلاب می‌توان از سیستم های رشد معلق (لجن فعال) و یا رشد چسبیده (MBBR,MBR) بهره گرفت)
7. ته نشینی ثانویه
8. لاگون زلال ساز
9. راک فیلتر
10. کلرزنی
11. مخزن ذخیره پساب

از آنجائیکه بخشی از مواد آلاینده فاضلاب از قبیل فضولات دام و ذرات خاک و رس بصورت معلق بوده و قابلیت ته نشینی یا شناورشدن بر روی سطح را دارند، لذا به منظور کاهش بار وارده بر واحدهای بعدی تصفیه بهتر است که ابتدا از یک سپتیک تانک استفاده نمود. بدین ترتیب بخش عمده ای از ذرات معلق طی فرآیند ته نشینی و شناوری بصورت فیزیکی و با هزینه کمتر و سهولت بیشتر از فاضلاب جدا می‌شوند.
به علاوه حجم نسبتاً زیاد سپتیک تانک باعث می‌شود که عملیات یکنواخت سازی فاضلاب از لحاظ حجم و کیفیت به خوبی انجام شده و فاضلاب خروجی از سپتیک تانک با کیفیت و حجم نسبتاً ثابتی به واحدهای بعدی هدایت شود. به عبارت دیگر سپتیک تانک علاوه بر حذف ذرات معلق قابل ته نشینی و بخشی از ذرات درشت چربی و روغن، عملیات یکنواخت‌سازی فاضلاب را از لحاظ کیفیت و کمیت نیز به انجام می‌رساند.
همچنین وجود شرایط مناسب برای رشد برخی باکتری‌ها و میکروارگانیسم‌ها در لجن تجمع‌یافته و ته‌نشین شده در سپتیک تانک، باعث انجام برخی فرآیندهای بیولوژیکی در تصفیه فاضلاب شده بطوریکه راندمان سپتیک تانک در تصفیه فاضلاب‌های دامپروری برای شاخص‌های BOD5 و CODمعمولاً به 40-35 درصد و برای شاخص TSS به 60 درصد می‌رسد. در مواردی که واحدهای بعدی تصفیه در ارتفاع بالاتری نسبت به سپتیک تانک قرار گرفته از مخزن دوم سپتیک تانک می‌توان برای پمپاژ فاضلاب استفاده کرد.
در مرحله بعد با توجه به آنکه بخش عمده ای از آلاینده‌های فاضلاب‌های تولیدی دامپروری‌ها را موادآلی تشکیل می‌دهند که توسط میکروارگانیسم‌ها قابل تجزیه می‌باشند، لذا استفاده از فرآیندهای بیولوژیکی مطرح می‌گردد. چراکه تجربیات عملی و دانش تصفیه نشان داده است که وقتی نسبت BOD5به COD بیش از 0/50 باشد، استفاده از روش‌های بیولوژیکی تصفیة فاضلاب با توجه به کارایی بالای آن‌ها اولویت دارد. این درحالی است که این نسبت در فاضلاب‌های دامپروری‌ها در محدودة 0/60 –0/55 قراردارد که نشان می‌دهد که استفاده از روش‌های بیولوژیکی کارایی مطلوبی خواهد داشت.
اما چون غلظت BOD5 فاضلاب در این مرحله معمولاً کمتر از 1000 میلیگرم در لیتر است، استفاده از فرآیندهای بیهوازی که در غلظت‌های بالا کارایی دارند، تأثیر قابل توجهی در فرآیند تصفیه نداشته و بهتر است که برای دستیابی به یک سیستم تصفیه کارا و کم هزینه از فرآیندهای هوازی بیولوژیکی برای تصفیه این نوع فاضلاب‌ها استفاده نمود. البته اگر حجم فاضلاب روزانه بیش از 500 مترمکعب در شبانه روز باشد استفاده از روش‌های بیهوازی باعث کاهش هزینه‌های سیستم تصفیه فاضلاب خواهد گردید.

از میان روش‌های هوازی بیولوژیکی برای تصفیه فاضلاب دامپروری‌ها فرآیند لجن فعال با هوادهی گسترده پیشنهاد می‌شود. بدین ترتیب فاضلاب خروجی سپتیک تانک وارد مخزن هوادهی شده و در آنجا با انجام هوادهی، اکسیژن موردنیاز میکروارگانیسم‌ها و باکتری‌ها برای انجام فعالیت‌های بیولوژیکی تأمین می‌گردد. در مخزن هوادهی باکتری‌ها بخش عمده ای از مواد آلی را جذب خود کرده به کمک واکنش‌های بیوشیمیایی درون خود به سلول‌های جدید و انرژی تبدیل کرده و باعث تصفیه فاضلاب می‌شوند.
مخلوط فاضلاب و باکتری‌ها به مخزن ته نشینی (زلال سازی) هدایت شده و در آنجا با کمک نیروی ثقل، توده باکتری و میکروارگانیسم‌ها از آب جدا می‌شود. بخشی از این توده باکتری (لجن بیولوژیکی) برای ادامه فرآیندهای تصفیه بیولوژیکی به مخزن هوادهی برگشت داده می‌شود که به همین سبب به این روش لجن فعال می‌گویند. مازاد لجن نیز به هاضم لجن انتقال می‌یابد.
گاهی مقداری از باکتری‌ها به دلایل مختلف در مخزن ته نشینی ثانویه ته نشین نشده و از آن خارج شده و همراه با پساب از سیستم بیرون می‌روند. به منظور جلوگیری از بروز هرگونه مشکل ناشی از آن‌ها در اغلب موارد از یک سیستم گندزدایی (ضدعفونی) برای حذف آن‌ها استفاده می‌شود.