تصفیهٔ گنداب با روش نوین

کارخانه‌هاى نوين تصفيهٔ گنداب بر پايهٔ اصول زيست‌شناختى تصفيهٔ گنداب قرار دارند، و در آنها عمل تصفيه در اثر عمل ميکروب‌هاى هوازى و بى‌هوازى انجام مى‌گيرد. شکل زير کردار جريان کار در کارخانه‌هاى تصفيهٔ گنداب را نشان مى‌دهد. کار تصفيهٔ گنداب را مى‌توان در دو بخش دانست: تصفيهٔ اوليه و تصفيهٔ ثانويه. در مرحلهٔ اول مواد جامد گنداب، بخشى با غربال کردن و بخشى با ته‌نشين کردن از آن جدا شده و در معرض هضم بى‌هوازى قرار مى‌گيرند. اين کار نخستين مرحلهٔ تصفيه است. در مرحلهٔ دوم آب سرريز گنداب مورد اکسايش هوازى قرار گرفته و دومين مرحلهٔ تصفيه انجام مى‌گيرد.

الف- تصفيهٔ اوليه:

۱. غربال کردن: براى غربال کردن گنداب رسيده براى کار دفع، نخست گنداب از يک تورى فلزى عبور داده مى‌شود. با اين کار اشياى شناور بزرگ مانند قطعات چوبي، کهنه پاره، لاشهٔ جانوران و پس‌مانده‌هاى خوراک گير مى‌افتند. برداشتن اين اشياء براى جلوگيرى از گرفته شدن کارخانهٔ تصفيه لازم است. غربال از ميله‌هاى عمودى و افقى فولادى به فاصله‌هاى پنج سانتى‌مترى درست شده است. در بعضى کارخانه‌هاى تصفيه غربال‌ها از نوع ثابت هستند در حالى که بعضى ديگر غربال‌هاى متحرک دارند. اجسام غربال شده گاه به گاه به‌وسيلهٔ دست يا به‌طور مکانيکى برداشته شده در گودال ريخته يا دفن مى‌شود.

۲. حوضچهٔ شن‌گير (Grit Chamber): سپس گنداب از راهروى تنگى به‌نام حوضچهٔ شن‌گير يا حوضچهٔ نخاله‌ها مى‌گذرد. اين راهرو نزديک به ۱۰ يا ۲۰ متر درازا دارد و طورى طراحى شده که سرعت ثابتى نزديک يک فوت در ثانيه و در هر سى ثانيه يا يک دقيقه يک مرحلهٔ توقف دارد. کار اين راهرو ته‌نشست مواد جامد سنگين‌تر مانند شن و سنگ‌ريزه است در حالى‌که مواد آلى مى‌توانند از آن بگذرند. نخاله‌هاى گرد‌آورى شده در کف راهرو به تناوب يا به‌صورت پيوسته برداشته مى‌شوند و در گودال يا سطح هوازى دفع مى‌شوند.

۳. ته‌نشين‌سازى اوليه: اکنون گنداب در يک جايگاه بزرگ به نام حوضچهٔ ته‌نشين‌سازى اوليه ريخته مى‌شود . اين جايگاه منبع بسيار بزرگى است که يک چهارم تا يک سوم جريان فاضلاب در مواقع غيرباراني را در خود جاى مى‌دهد و در طرح‌هاى مختلف مى‌تواند باشد ولى از همه بيشتر نوع مستطيلى آن است. در اين منبع گنداب با سرعتى بسيار ناچيز يک تا دو فوت در دقيقه جريان دارد و درست شش تا هشت ساعت را در آن مى‌گذارند و در اين شرايط نسبتاً راکد مقدار زيادى از کارهاى تصفيه در آن روى مى‌دهد که به‌طور عمده به علت ته‌نشين مواد معلق است. به‌علت نيروى جاذبهٔ زمين نزديک به پنجاه تا هفتاد درصد مواد معلق ته‌نشين مى‌شوند و تعداد کليفرم‌هاى موجود در آن سى تا چهل درصد کاهش مى‌يابد. مواد آلى ته‌نشين شده را لجن مى‌نامند که با اسباب‌هاى مکانيکى و بدون ايجاد اختلال در عمليات حوضچه برداشته مى‌شود. ضمن انجام اين عمليات مقدار کمى هم عمليات زيست‌شناختى در حوضچه روى مى‌دهد که در طى آن خرده‌زيست‌مندهاى موجود در گنداب بر مواد جامد آلى حمله کرده و آنها را مى‌شکنند و به‌صورت مواد ساده‌تر و محلول و آمونياک در مى‌آورند. از کف و پس‌ماندهٔ گنداب مقدار معينى روغن و چربى به سطح آب مى‌آيد که گاه به‌گاه برداشته و دفع مى‌شود. هرگاه گنداب داراى زباله‌هاى تجارتى آلى باشد با مواد شيميائى مانند آهک، سولفات آلومينيوم و سولفات آهن تصفيه مى‌شود. افزايش اين ماده شيميائى مواد پروتئينى جانورى را به‌سرعت ته‌نشين مى‌کند.

ب- تصفيهٔ ثانوى:

آب سرريز حوضچهٔ ته‌نشين‌سازى اوليه هنوز هم داراى مقدارى مواد آلى به‌صورت محلول يا کلوئيدى است و شمار بسيارى خرده‌زيست‌مند دارد. اين آب مقدار زيادى اکسيژن نياز دارد و مى‌تواند آب و خاک را آلوده سازد. از اين‌رو به يکى از روش‌هاى زير در معرض تصفيهٔ بيشتر و با اکسايش هوازى قرار داده مى‌شود

۱. روشهای تصفیه ثانوی

الف- روش پالايش قطره‌اي: روش پالايش قطره‌اى يا صافى شامل بسترى از سنگ‌هاى خرد شده به بلندى يک تا دو متر و قطر دو تا سه متر، که ابعاد اين بستر بر حسب تعداد جمعيت متفاوت است. آب سرريز حوضچهٔ ته‌نشين‌سازى اوليه به‌طور يکنواخت بر سطح اين بستر، به‌وسيلهٔ يک اسباب شوينده پاشيده مى‌شود. اسباب‌شوينده شامل تعدادى لوله‌هاى سوراخ‌دار است که هر يک از آنها يک رديف سوراخ دارند، لوله‌ها با گردش خود آب سرريز را به‌صورت لايه‌اى نازک بر سطح پالايه مى‌پاشند. بر روى پالايه و پس از آن در خود پالايه، مجموعهٔ پيچيده‌اى از موجودات زيست‌شناختى شامل جلبک‌ها، قارچ‌ها، تک‌ياخته‌ها و ميکروب‌هاى مختلف رشد مى‌کنند. اين لايه را به‌نام لايهٔ لجن لزج مى‌نامند. ضمن صاف شدن آب سرريز در پالايه، به‌وسيلهٔ فلور ميکروب‌هاى لايهٔ لجن لزج اکسايش مى‌يابد. با اين ترتيب عمل پالايش يک عمل زيست‌شناختى ناب است و نه آن‌طور که از نام آن برمى‌آيد صاف شدن ساده. واژهٔ پالايه اسم نادرستى است. براى تصفيهٔ گنداب پالايه‌هاى قطره‌اى کارسازى بسيار دارند. اين پالايه‌ها به فاصلهٔ استراحتى نياز ندارند زيرا بادى که آزادانه در بين بستر مى‌وزد اکسيژن مورد نياز براى فلور ميکروبى لايهٔ لجن لزج را تأمين مى‌کند. رشد زيست‌شناختى يا لايهٔ لجن لزج مراحل زندگي، رشد و مرگ را مى‌گذراند، مواد مرده را سوا کرده و مى‌شکنند و پالايه را مى‌شويند. اين مواد مرده به رنگ سبز روشن شامل مواد منعقد شده و به نام هوموس يا گياخاک ‌Humus است. اکنون گنداب اکسايش يافته آمادهٔ ورود به حوضچه‌هاى ته‌نشين‌سازى ثانوى يا منبع‌هاى گياخاک است.

ب- فرآيند تصفيه با روش لجن فعال: فرآيند تصفيه با روش لجن فعال روش نوين براى تصفيهٔ گنداب است، که به جاى روش پالايش قطره‌اى به‌کار مى‌رود. قلب اين فرآيند، منبع هوادهى آن است. آب سرريز حوضچهٔ ته‌نشين‌سازى اوليه با لجن کشيده شده از حوضچهٔ ته‌نشين‌سازى پايانى (که آن هم لجن فعال يا لجن برگشتى ناميده مى‌شود) مخلوط مى‌شود. لجن برگشتى يک کشت غنى از ميکروب‌هاى هوازى است. نسبت لجن فعال که به آب سرريز افزوده مى‌شود بيست تا سى درصد است. مخلوط حاصله در حوضچه‌ٔ هوادهى به مدت شش تا هشت ساعت در معرض هوا قرار داده مى‌شود. هوادهى يا باهم‌زدن مکانيکى و يا با هواى فشردهٔ پرفشار که به‌صورت پيوسته از پائين منبع هوادهى دميده مى‌شود، انجام مى‌گيرد. روش اخير را که هوادهى منتشر هم مى‌نامند، روش بهترى مى‌دانند. به‌هنگام فرآيند هوادهى مواد آلى گنداب اکسايش يافته و دى‌اکسيد کربن، نيترات‌ها و آب (با کمک ميکروب‌هاى هوازى موجود در لجن فعال) به‌دست مى‌آيد. ميکروب‌هاى وبا و حصبه به‌کلى از بين مى‌روند و شمار کليفرم‌ها به‌شدت کاهش مى‌يابد. کارخانه‌هاى فرآيند تصفيه به روش لجن فعال کم‌ جا مى‌گيرند و عمليات ماهرانه لازم دارند. يک کارگاه تصفيه به روش لجن فعال به مساحت يک آکر به اندازهٔ يک کارخانه با روش پالايش قطره‌اى به مساحت ده آکر کار مى‌کند. بنابر اين روش تصفيهٔ زيست‌شناختى با لجن فعال براى شهرهاى بزرگ و روش پالايش قطره‌اى براى شهرهاى کوچک مناسب است زيرا اين‌ها ارزان‌تر تمام مى‌شوند و کار کردن با اينها هم آسان‌تر است.

۲. ته‌نشين ثانوى:

گنداب اکسايش يافته در پالايهٔ قطره‌اى يا حوضچهٔ هوادهى به ته‌نشين‌سازى ثانوى هدايت شده و دو تا سه ساعت در آنجا مى‌ماند. لجن تشکيل شده در اين منبع دوم را لجن هوادهي يا لجن فعال مى‌نامند، که لجنى است کلفت و توده‌اى سياه‌رنگ داراى نود و پنج درصد آب و داراى بوى مشمئز‌کننده. براى دفع اين لجن چند روش موجود است:

الف- روش هضم لجن: کارخانهٔ نوين تصفيهٔ گنداب روش هضم لجن را به‌عنوان يک روش تصفيه به‌کار مى‌گيرند. اگر لجن در شرايط مناسب از نظر گرما و ‌pH قرار داده شود دست‌خوش هضم خود‌به‌خود به‌طريقهٔ بى‌هوازى مى‌شود که طى آن مواد پيچيده‌ٔ جامد شکسته شده و آب، دى‌اکسيد کربن، متان و آمونياک حاصل مى‌شود. حجم لجن هم تا اندازهٔ قابل ملاحظه‌اى کم مى‌شود. کامل شدن هضم لجن سه تا چهار هفته يا بيشتر به درازا مى‌کشد و باقى‌ماندهٔ آن يک گِل بدون بو، سفت و قيرى‌شکل است که به آسانى خشک مى‌شود و کودى بسيار خوب تشکيل مى‌دهد. هضم لجن در حوضچه‌هاى ويژه‌اى به نام حوضچهٔ هضم لجن انجام مى‌گيرد. گاز متان حاصله از هضم لجن را مى‌توان براى مقاصد گرمائى و روشنائى به‌کار گرفت.

ب- دفع در دريا: شهرهاى ساحلى مى‌توانند لجن حاصله را با تلمبه (پمپ کردن) به دريا بريزند.

ج- دفع در زمين: مى‌توان لجن را با زباله‌هاى شهرى به کود تبديل کرد.