وبلاگ

فاضلاب صنعتی
خواص فاضلاب‌های صنعتی و پساب کارخانه‌ها کاملاً بستگی به نوع فرآورده‌های کارخانه دارد، بعضی از آن‌ ها دارای خاصیت قلیایی با اسیدی زیادی هستند، دسته‌ای از آنها خاصیت خورندگی و برخی دارای مواد سمی هستند‌‌‌‌. در فاضلاب برخی از کارخانه‌ها مانند کارخانه‌های بهره‌برداری از معادن‌‌‌‌، کارخانه‌های فولادسازی و کارخانه‌های شیمیایی بیشتر مواد خارجی را مواد معدنی تشکیل می‌دهند در صورتی که در برخی دیگر از کارخانه‌ها مانند کارخانه‌های تهیه مواد غذایی و کارخانه‌های نشاسته سازی بیشتر مواد خارجی در فاضلاب مواد آلی است درجه آلودگی این فاضلاب‌ها ‌می‌تواند گاهی چندین برابر آلودگی فاضلاب‌های خانگی باشد‌‌‌‌.

فاضلاب‌های سطحی
این فاضلاب‌ها ناشی از بارندگی و ذوب ‌‌یخ‌ها و برف‌های نقاط مرتفع هستند و به علت جریان در سطح زمین، مقداری مواد آلی و معدنی در آن‌ ها وجود دارد. بیشترین قسمت مواد خارجی در این فاضلاب‌ها مواد معدنی مانند ماسه و شن می‌باشد، به علاوه پس مانده ذرات گیاهی و حیوانی و مواد نفتی و دوده قسمت دیگری از مواد خارجی موجود در آب‌های سطحی را تشکیل می دهند]۷[.

شبکه‌های جمع‌ آوری فاضلاب و انواع آن
جریان فاضلاب از منابع آب مصرفی جوامع تولید می‌شود و معمولا رواناب حاصل از بارندگی در سطح شهر نیز به شبکه جمع‌ آوری هدایت و برای تصفیه و دفع، منتقل می‌شوند. سیستم مورد استفاده برای رسیدن به این هدف، تحت عنوان ‌‌یک شبکه فاضلاب‌رو ‌‌یا ‌‌یک سیستم جمع‌ آوری فاضلاب شناخته می‌شود که شامل لوله‌های منفرد ( خطوط فاضلاب‌رو) و تجهیزاتی برای تسهیل جمع‌ آوری و انتقال مانند سازه‌های ورودی و پمپ است. در ساخت شبکه جمع‌ آوری، کارآیی ایمنی و صرفه اقتصادی معیارهای کلیدی هستند. در جمع‌ آوری فاضلاب ایمنی بدان معناست که بهداشت عمومی، رفاه و حفاظت از محیط زیست دارای اولویت بالایی هستند]۸[.

تقاضا برای راه حلی به سمت مدیریت آب پایدار در شهرستان‌ها‌‌ یک چالش جدید است. شبکه‌های فاضلاب در طول دوره‌های مختلف، تغییرات زیادی دارند. در طول دوره‌های بدون بارندگی، نرخ جریان از رفتار جامعه تاثیر می‌پذیرد و معمولا در طول شبانه روز تغییرات‌‌ یک تا ده برابر دارد.
در طول دوره‌های بارندگی و در لوله‌های فاضلابی که فاضلاب شهری و رواناب سطحی را دریافت می‌کنند ( به عنوان مثال شبکه‌های مرکب)، نرخ جریان در طول بارندگی‌های شدید معمولا افزایش ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ برابر در مقایسه با شرایط خشک آب و هوا دارد. در این زمینه تلاش‌های زیادی هم به صورت عملی و هم در تحقیقات علمی برای توسعه سیستم‌ها و روش‌های طراحی و بهره‌برداری از شبکه فاضلاب انجام شده است.
در ۲۰ تا ۳۰ سال گذشته، تلاش‌های زیادی در زمینه زهکشی جریان شبکه فاضلاب و پیدا کردن راه حلی جامع برای بهبود عملکرد تاسیسات تصفیه‌خانه و اثرات بارندگی در طول دوره‌های بارندگی انجام شده است. زهکشی شهری هم در تحقیقات علمی و هم در عمل به عنوان مهم‌‌‌ترین مسئله بوده است. به دلیل الزامات اساسی جمع‌ آوری و انتقال، شبکه‌های فاضلاب از نقطه نظر فیزیکی با پدیده‌هایی مانند هیدرولیک و انتقال مواد جامد فاضلاب سر و کار دارند. از این نقطه نظر، طراحی جدید و اصول عملیاتی تا حد زیادی با روش‌های عددی و کاربرد کامپیوترها توسعه‌‌ یافته‌‌‌‌اند]۸[.
نحوه طراحی و ‌بهره‌برداری از شبکه روی فرآیندهای شبکه جمع‌ آوری بسیار تاثیرگذار است بنابراین هنگام طراحی شبکه‌های جمع‌ آوری فاضلاب باید در مورد فرآیندهایی که در این شبکه‌ها رخ می‌دهد آگاهی کامل داشت. به عنوان مثال تهویه شبکه می‌تواند روی تجمع و پراکندگی مواد بودار سمی که توسط فرآیندهای بیولوژیکی تولید می‌شوند تاثیرگذار باشد.
شبکه‌های جمع‌ آوری فاضلاب به سه دسته اصلی تقسم می‌شوند: شبکه‌های بهداشتی فاضلاب (شبکه‌های مجزا)، شبکه‌های جمع‌ آوری آب باران و شبکه‌های مرکب که هر کدام از این شبکه‌ها از نقطه نظر فرآیندی دارای ویژگی‌های خاص می‌باشد که در ادامه به شرح این خصوصیات پرداخته می‌شود.

شبکه‌های بهداشتی فاضلاب
این شبکه‌ها اغلب تحت عنوان شبکه‌های مجزا شناخته می‌شوند و جهت جمع‌ آوری فاضلاب از مناطق مسکونی، تجاری و صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. فاضلابی که در این شبکه‌ها جریان دارد، معمولا دارای غلظت نسبتا بالای مواد آلی ‌‌‌‌تجزیه‌پذیر است و در نتیجه از نظر بیولوژیکی فعال می‌باشد. این فاضلاب از نقطه نظر فرآیندی ‌‌‌ترکیبی از بایومس (به خصوص باکتری‌های هتروتروفیک) و مواد مغذی(سوبسترا) می‌باشد. این گونه شبکه‌ها در عمل ممکن است تا حدی رواناب سطحی را نیز دریافت کنند]۸[.
جریان در فاضلاب‌رو مجزا ممکن است توسط نیروی ثقل(شبکه ثقلی)‌‌ یا فشار(شبکه‌های تحت فشار) کنترل ‌شود. در فاضلاب‌روهای ثقلی نیمه‌پر، انتقال اکسیژن از سطح تماس آب-هوا امکان پذیر است و امکان فعالیت باکتری‌های هتروتروفیک هوازی وجود دارد. در مقابل جریان در شبکه‌های تحت فشار کاملا به صورت پر بوده و امکان انتقال اکسیژن وجود ندارد. در این نوع فاضلاب‌روها، فرایند غالب فرایند بی‌هوازی است و درجه تبدیلات بیولوژیکی به مدت زمان جریان فاضلاب داخل شبکه (زمان ماند) بستگی دارد. زمان ماند فاضلاب در شبکه وابسته به ‌‌‌‌اندازه حوضه آبریز و ویژگی‌های فاضلاب‌رو مانند شیب و طول است که این زمان در شبکه‌های تحت فشار، به خصوص در ساعات شبانه، نسبتا بالاست]۸[.

شبکه‌های جمع‌ آوری آب‌های سطحی
این شبکه‌ها برای جمع‌ آوری و انتقال فاضلاب‌های سطحی (آب باران) که از سطوح غیر قابل نفوذ مانند خیابان‌ها، بزرگراه‌ها و پارکینگ‌ها نشات می‌گیرند، بکار برده می‌شوند. آب‌های سطحی معمولا از طریق سازه ورودی که در زهکش خیابان‌ها قرار دارد، وارد این شبکه‌ها می‌شوند. این شبکه‌ها فقط در شرایط بارندگی عمل می‌کنند و معمولا آب حاصل از بارندگی را بدون ‌هیچ‌گونه تصفیه و یا با تصفیه جزئی به محیط پذیرنده منتقل می‌کنند. در این شبکه‌های جمع‌ آوری فرآیندهای میکروبی و شیمیایی به ندرت رخ می‌دهد و تاثیر چندانی ندارد. از سوی دیگر، در سازه‌هایی مانند استخرهای نگهداری آب، به عنوان بخش‌هایی از این شبکه، فرآیندهای تصفیه شیمیایی و بیولوژیکی رخ می‌دهد.

شبکه‌های جمع‌ آوری مرکب
در این شبکه‌ها فاضلاب شهری و رواناب سطحی با هم جمع‌ آوری شده و به تصفیه‌خانه منتقل می‌شوند. در طول دوره‌های خشک آب و هوا، این سیستم از لحاظ فرآیندهای شیمیایی و بیولوژیکی، عموما مانند شبکه‌های جمع‌ آوری مجزا عمل می‌کند. با این حال، طراحی این شبکه‌ها در مقایسه با شبکه‌های مجزا، به دلیل توانایی این شبکه‌ها در جمع‌ آوری رواناب سطحی متفاوت است و شامل اجزایی مانند سازه‌های سرریز و حوض‌های آب می‌باشد که این سازه‌ها ممکن است جزییات فرآیندها را تحت تاثیر قرار دهند. علاوه بر این، فرآیندهای شبکه‌های مرکب به دلیل تغییرات منظم شرایط جریان نسبت به شبکه‌های مجزا تغییرات بیشتری دارند.
شبکه‌های جمع‌ آوری مرکب ممکن است به صورت ثقلی، تحت فشار و ‌‌یا اینکه به صورت‌‌‌ ترکیبی از این دو شرایط طراحی و ساخته شوند.
خصوصیات این سه نوع شبکه در شکل ۲-۱ توضیح داده شده است. علاوه بر شبکه‌های فوق، سیستم‌های شبکه جمع‌ آوری جایگزین مانند شبکه‌های تحت خلا و شبکه‌های قطر کوچک ثقلی که معمولا کوچک بوده و به صورت محلی مورد استفاده هستند نیز وجود دارد]۸[.
خصوصیات انواع مختلف شبکه‌های جمع‌ آوری فاضلاب ]۸[

شبکه‌های جمع‌ آوری جایگزین
سیستم‌های شبکه‌ جمع‌ آوری فاضلاب جایگزین، در مناطقی که اجرای شبکه‌های فاضلاب متعارف امکان‌پذیر نیست مورد استفاده قرار می‌گیرند. این شبکه‌ها از نظر اجرایی برای مکان‌هایی که پر از تپه و ‌‌یا کاملا تخت هستند بسیار مناسبند، زیرا در این مکان‌ها نیاز به حفاری‌های عمیق بوده و در نتیجه‌ی آن هزینه‌های اجرایی بسیار افزایش می‌یابند. شبکه‌های جایگزین انواع مختلفی دارند که در ادامه فقط به شبکه‌های جمع‌ آوری ثقلی با قطر کوچک اشاره می‌شود]۹[.

شبکه‌های جمع‌ آوری ثقلی با قطر کوچک
شبکه‌های جمع‌ آوری ثقلی با قطر کوچک ‌‌یکی از سیستم‌های جایگزین برای شبکه‌های متعارف هستند که پساب حاصل از سپتیک تانک را به صورت ثقلی به تصفیه‌خانه‌ها منتقل می‌کنند. در این نوع شبکه‌ها از لوله‌های پلاستیکی با قطر کوچک‌تر استفاده می‌شود و عمق کارگذاری لوله‌ها کم‌تر از شبکه‌های ثقلی متعارف است. این شبکه‌ها برای مناطقی که‌‌‌تراکم جمعیت کم بوده، مناطق روستایی و مکان‌هایی که جمعیت فصلی دارند مناسبند.
بار آلی منتقل شونده در این شبکه‌ها به نسبت پایین‌تر از شبکه‌های جمع‌ آوری فاضلاب متعارف است، زیرا قسمتی از مواد آلی معلق، در سپتیک تانک‌ها حذف می‌شوند. قطر متداول در این شبکه‌ها ۸۰ میلی‌متر ‌‌یا ۳ اینچ است، اما حداقل قطر لوله‌ها بهتر است که ۱۰۰ میلی‌متر انتخاب شود. در این سیستم‌ها نیاز به رعایت حداقل سرعت نیست زیرا ته‌نشینی مواد جزو پارامترهای طراحی آن‌ ها محسوب نمی‌شود]۹[.

انواع روش‌های مورد استفاده جهت بررسی فرآیندهای شبکه جمع‌ آوری فاضلاب
تورکیلد و همکارانش در این زمینه فعایت‌های زیادی داشته‌اند و در کتاب خود، تحت عنوان فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی در شبکه‌های جمع‌ آوری، نحوه صحیح انجام پژوهش‌ها را در این زمینه شرح داده‌اند. در این پژوهش از نکات کلیدی و مفاهیم اساسی این کتاب بسیار استفاده شده است. بنابراین ‌‌یکی از اصلی‌ترین منابع پایان نامه را می‌توان این کتاب ذکر کرد. در ادامه به روش‌های مختلف بررسی فرآیندهای شبکه جمع‌ آوری پرداخته شده است]۸[.
روش‌های مورد استفاده در مطالعات فرآیندهای شبکه جمع‌ آوری فاضلاب را در حالت کلی می‌توان به صورت زیر دسته‌بندی کرد:
۱- آنالیزهای آزمایشگاهی^[۱] در مقیاس کوچک تحت عنوان رآکتورهای آزمایشگاهی
۲- طرح‌های پایلوتی آزمایشگاهی^[۲]