فاضلاب یا پساب آبهای آلوده یا آبهای استفاده شده است که جهت کاربری و مصرف قبلی , غیر قابل استفاده میشود. فاضلاب شهری شامل فاضلاب‌های خانگی ( دستشویی ، توالت ، حمام ، ماشین لباس شویی و ظرف شویی ) , فاضلاب انواع مغازه‌ها , فروشگاها و رستورانها , مراکز درمانی و بیمارستانها , آب باران و آبهای سطحی است. فاضلاب شهری غالبا شامل فاضلاب خاکستری است که به آسانی قابل بازیافت بوده و میتوان از آن در چرخه مصرف مجددا استفده کرد. به عنوان مثال تمامی فاضلابها به غیر از آب سرویس‌های بهداشتی و فاضلاب بیمارستانها را میتوان با روشی ساده تصفیه نمود. جهت تصفیه فاضلاب بیمارستانها باید از پکیج تصفیه فاضلاب متناسبی استفاده نمود که هنگام دفع فاضلاب، فاضلاب از ویروس‌ها و عفونتهای خطرناک عاری باشد و برای جامعه تهدیدی نباشد. جهت تصفیه فاضلاب رستورانها با یک چربی گیر ساده و یک عدد سپتیک تانک میتوان فاضلاب را تصفیه نمود و مجددا از آن برای آبیاری فضای سبز ,آب سیفونها و آب برج‌های خنک کننده استفاده نمود. فاضلاب شهری در ایران آبهای سطحی را نیز شامل میشود که در جوی‌های خیابانها جاری است , در شهرهای ایران هر مجتمع و خانه به سیستم تصفیه فاضلاب مجهز نیستند و حتی رستورانها و مراکز تجاری بزرگ نیز سیستم تصفیه فاضلاب و حتی یک سپتیک تانک ساده را ندارند و تنها شاید مراکز درمانی دارای سیستم‌‌های تصفیه فاضلاب باشند آنهم در مراکز بسیار مدرن و مجهز تازه تاسیس در ایران هم دفع فاضلاب بر اساس سطح آب زیرزمینی و یا نفوذپذیری زمین انجام می شد . بدین صورت که در مناطقی که سطح آب زیرزمین پایین بوده ، برای جذب فاضلاب از حفر چاههای جذبی استفاده می گردید . در مناطقی که سطح آب زیرزمینی بالا بوده یا زمین ضریب نفوذپذیری مناسبی نداشت ، زمین را طوری زهکشی می کردند که فاضلاب بدون تصفیه بر روی رودخانه ای انتقال می یافت. متأسفانه در حال حاضر اکثر شهرهایی که در کنار رودخانه واقع شده اند از این شیوه استفاده می کنند که خطر بسیار جدی بر محیط زیست و بستر دریاست . شهرهایی همچون اهواز ، بوشهر و حتی شهرهای شمالی نیز از این روش برای دفع فاضلاب استفاده می کنند . در مکان هایی که امکان زهکشی مناسب وجود نداشت و یا چنانچه شیب شهر مساعد این سیستم نبود ، غالباً در منازل چاه فاضلاب حفر می گشت. فاضلاب شهری در ایران ( شهر تهران ) به وسیله شبکه جمع‌آوری فاضلاب سراسری ( سیستم اگو ) به تصفیخانه مرکزی فاضلاب در مناطق جنوبی تهران منتقل میشوند و در آنجا تصفیه و دفع میشوند و یا برای مقاصد جدیدی بکار برده میشود. تصفیه فاضلاب شهری در ایران به دلیل اینکه تا حال وارداتی بوده است بسیار پرهزینه و مقرون بصرفه نبوده است و افراد برای ساختمانها و مراکزشان آنرا نادیده میگرفتند . با پیشرفت تکنولوژی و پشتکار مهندسان ایرانی , در زمینه تولید پیکج تصفیه فاضلاب خانگی و صنعتی به خودکفایی رسیدیم و این مجموعه به صورت کاملا بومی تولید می‌شود. قسمت عمده فاضلابهای تصفیه شده باید دفع شوند. دریافت کننده های نهایی فاضلابهای تصفیه شده آبهای سطحی و بسترهای آب زیرزمینی سطح زمین و در برخی موارد اتمسفر محل های دفع یا تجهیزات مورد استفاده مجدد باید در فاصله مناسبی نسبت به واحد تصفیه فاضلاب قرار داشته باشند. به هرحال آنچه مسلم است این می باشد که هنوز سیستم فاضلاب شهری ( اگو ) در همه شهرهای این به کار بسته نشده و ۹۸ درصد شهرهاى ایران سیستم جمع آورى فاضلاب ندارد و فاضلاب شهرى به آب هاى سطحى رودخانه ها و آب آشامیدنى مردم وارد می شود . به امید آنکه تمامی شهرهای کشور عزیزمون از این شریان حیاتی شهری بهره مند گردند.

مشخصات فاضلاب شهری

خصوصیات فیزیکی فاضلاب شهری

عمده ترین خصوصیات فاضلاب شهری شامل کدورت، رنگ، بو، کل مواد جامد (معلق و محلول) و درجه حرارت است.

کدورت فاضلاب عمدتاً در اثر مواد جامد آلی معلق می‌باشد که سوسپانسیون های کلوییدی تا مواد درشت را در بر می‌گیرد.حدود 99.95 درصد از فاضلاب شهری را آب تشکیل می‌دهد. رنگ فاضلاب شهری تازه که کمتر از 2 تا 6 ساعت سن دارد، قهوه‌ای روشن است. فاضلاب با عمر بیش از 6 ساعت معمولا به رنگ خاکستری درمی‌آید. فاضلاب بیش از حد کهنه خاکستری تیره یا سیاه است. بوی فاضلاب شهری تازه مانند بوی صابونی یا روغنی و معمولاً آزاردهنده نیست اما فاضلاب مانده در اثر تجزیه بیش از حد باکتری‌های بیهوازی ترکیباتی مانند سولفید هیدروژن که علت اصلی ایجاد کننده‌ی بو است، تولید می‌کند و بوی فاضلاب مشابه بوی تخم مرغ گندیده می‌گردد. کل جامدات فاضلاب شهری، شامل مواد جامد محلول و معلق است. مواد جامد معلق موادی هستند که پس از صاف کردن نمونه و خشک نمودن توزین می‌شوند. مواد جامد محلول، شامل مواد باقیمانده پس از تبخیر نمونه صاف شده می‌باشد.مواد جامد (معلق و محلول) خود به دو دسته مواد جامد فرار و مواد جامد ثابت تقسیم کمی شوند.بخش عمده مواد جامد فرار را مواد آلی تشکیل می‌دهند، چرا که بیشتر مواد آلی به تغییرات دما و حرارت حساس هستند.عمده ترین مواد آلی موجود در فاضلاب شهری پروتئین‌ها، کربوهیدرات‌ها، چربی‌ها (یا گریس‌ها)، محصولات حاصل از تجزیه آنها و سلول‌های میکروبی می‌باشند.قسمت اعظم مواد جامد ثابت شامل مواد معدنی و نمک‌های موجود درمنبع آبی به علاوه نمک‌های افزوده شده در خلال مصرف مانند آماده‌سازی و و خوردن غذا است. برای فاضلاب شهری در حالت نرمال تقریبا پنجاه درصد کل مواد جامد معلق است و حدود شصت و پنج درصد از این مواد جامد معلق قابل ته‌نشینی هستند. درجه حرارت فاضلاب معمولاً بیشتر از دمای آب است زیرا در مصارف شهری مانند شستشو و حمام آب گرم می‌شود. دمای فاضلاب موضوع مهمی است چرا که فرایندهای بیولوژیکی در تصفیه فاضلاب به دما بستگی دارد.

خصوصیات شیمیایی فاضلاب شهری

مهمترین مشخصات شیمیایی فاضلاب شهری اکسیژن مورد نیاز شیمیایی (COD)، کربن آلی کل (TOC)، اشکال گوناگون نیتروژن و فسفر، یون کلرید، یون سولفات، قلیائیت، pH، یون فلزات سنگین، عناصر کمیاب و آلاینده‌های مقدم هستند. اکسیژن مورد نیاز شیمیایی (COD) معیاری از میزان مواد آلی موجود در فاضلاب بر حسب اکسیژن مورد نیاز برای اکسید نمودن شیمیایی مواد آلی است. این میزان از طریق جوشاندن و واگردانی متعدد نمونه به داخل ماده اکسید کننده‌ی قوی و تعیین میزان ماده‌ی اکسیدکننده مصرف شده اندازه‌گیری می‌شود.

کربن آلی کل (TOC) معیاری از میزان کربن موجود در مواد آلی فاضلاب می‌باشد. این پارامتر از طریق حذف دی‌اکسید‌کربن موجود، احتراق نمونه و اندازه‌گیری مقدار کربن موجود در دی اکسید کربن متصاعد شده اندازه گیری می‌گردد.
نیتروژن آلی عبارت است از میزان نیتروژن موجود در ترکیبات آلی از قبیل پروتئین‌ها، اوره و مواد ناشی از تجزیه باکتریایی آنها. نیتروژن موجود بصورت یون آمونیوم، یون نیترات، یون نیتریت در فاضلاب شهری ظاهر می شود.
فسفر آلی عبارت است از میزان فسفر موجود در پروتئین ها و محصولات جانبی حاصل از تجزیه آنها. فسفر غیرآلی عبارت است از فسفر موجود در ترکیباتی نظیر یون فسفات و همچنین فسفر غیر آلی ناشی از تجزیه باکتریایی ترکیبات فسفر آلی.
آزمایشاتی نظیر تعیین یون کلراید، یون سولفات، قلیاییت، و pH عمدتاً به منظور ارزیابی قابلیت استفاده مجدد فاضلاب تصفیه شده می‌باشند. دانستن قلیائیت و pH، غالباً در کنترل برخی از فرآیندهای تصفیه مفید هستند. اگر فرایند مورد نظر برای تصفیه فاضلاب بیولوژیکی باشد باید pH بین 6.5 و 9 باشد زیرا برای این فرآیندها دامنه محدودی از pH الزامی است.
میزان گریس، در کنترل برخی از فرآیندهای زیستی بکاربرده می‌شود زیرا گریس بیش از 5 تا 7 درصد وزن خشک لجن فعال، لخته‌های لجن فعال را پوشانده و در انتقال مناسب اکسیژن مداخله خواهد نمود.
مقادیر یون فلزات سنگین مانند جیوه، آرسنیک، سرب و… در برآورد میزان تصفیه پذیری فاضلاب حائز اهمیت است، زیرا غلظت‌های مشخص از آنها فرآیندهای بیولوژیکی را محدود می‌کند.
عناصر کمیاب مانند روی، مس، کبالت و آهن که اکثرشان فلزات سنگین هستند به ندرت در فاضلاب شهری آنالیز می‌شوند اما برای فرآیندهای بیولوژیکی ضروری هستند و غلظت آنها در فاضلاب شهری برای تصفیه کافی هستند.

آلاینده های مقدم (اعم از آلی و غیر آلی) موجود در فاضلاب شهری یا صنعتی در تعیین اینکه این آلاینده‌ها باید در خروجی تصفیه‌خانه پایش شوند، حائز اهمیت هستند. اگر این آلاینده ها در خروجی بیش از مقدار مجاز باشند باید کاهش یابند که این کار معمولاً در منشا، تولید انجام می‌گیرد. غلظت COD و TOC فاضلاب‌های صنعتی آلی، معمولاً خیلی بیشتر از فاضلاب‌های شهری است. مقادیر نیتروژن آلی، نیتتروژن آمونیاکی، نیتروژن نیتریتی، نیتروژن نیتراتی، فسفر آلی، فسفر غیرآلی، یون فلزات سنگین، میزان گریس و pH بسته به منشا، فاضلاب متغیر است.

خصوصیات بیولوژیکی فاضلاب شهری

عمده‌ی مشخصات بیولوژیکی فاضلاب شهری، عبارتند از اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی (معیاری از مواد آلی)، اکسیژن لازم برای نیتریفیکاسیون نیتروژن آلی و آمونیاکی و جمعیت میکروبی فاضلاب. اکسیژن مورد نیاز بیو شیمیایی (BOD)، عبارت است از میزان اکسیژن مورد نیاز باکتری‌ها برای تثبیت مواد آلی تحت شرایط هوازی. از آنجا که میزان اکسیژن، با طول زمان و درجه حرارت تغییر می‌کند، آزمایش استاندارد برای 5 روز در دمای 20 درجه سلسیوس می‌باشد و مقدار حاصله بصورت اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی پنج روزه (BOD5) بیان می‌شود. میزان اکسیژن مصرفی توسط باکتری‌های نیترات‌ساز، برای تبدیل نیتروژن آلی و آمونیاکی به نیترات‌ها، اکسیژن مورد نیاز نیتروژنی نامیده می‌شود. فاضلاب شهری حاوی جمعیت میکروب‌هایی همچون باکتری، پروتوزوا، قارچ، ویروس‌ها، جلبک، روتیفر می‌باشد. جمعیت باکتریایی نسبتاً زیاد بوده و ممکن است در محدوده‌ی صد هزار تا صد میلیون سلول در میلی‌لیتر باشد. بیشتر جمعیت باکتریایی، ارگانیسم‌های خاک هستند که از طریق نشتاب وارد شده و در فرآیندهای تصفیه بیولوژیکی حائز اهمیت می‌باشند. کلیفرم‌ها که عمدتاً اشرشیاکلی و ایروژنوس‌ایروباکتر هستند، در روده‌ی انسان‌ها و سایر حیوانات خونگرم و در خاک یافت شده و تعداد آنها زیاد است. پاتوژن ها یا ارگانیسم‌های بیماری زا که عمدتاً باکتری هستند نیز حضور دارند. آزمایش جمعیت یا تعداد کلیفرم‌ها، در برخی مواقع برای ارزیابی حذف کلیفرم توسط عملیات‌ها یا فرآیندهای تصفیه و برای تعیین مطلوب بودن تخلیه فاضلاب تصفیه شده به مجاری پذیرنده، آب‌های تفریحی، یا حوضچه‌های پرورش ماهی انجام می‌شوند. فاضلاب‌های صنعتی آلی معمولاً دارای غلظت BOD5 بیشتر از فاضلاب‌های شهری و جمعیت میکروبی کمی هستند. تقاضای نیتروژن، بسته به منشا، فاضلاب تغییر می‌کند. فاضلاب‌های صنعتی غیرآلی، از قبیل فاضلاب صنایع آبکاری فلزات معمولاً دارای غلظت BOD5 خیلی کم، مقادیر نیتروژن خیلی کم و جمعیت میکروبی ناچیز هستند.

تصفیه فاضلاب شهری

میزان و شیوه تصفیه فاضلاب به ویژگی‌های کیفی اولیه فاضلاب ورودی و الزامات موجود برای خروجی بستگی دارد. این خصوصیات بسته به ماهیت بصورت فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی دسته بندی می‌شوند. علاوه بر آلودگی‌های منابع آبی، فاضلاب شهری حاوی آلودگی‌هایی خواهد بود که در نتیجه‌ی مصارف خانگی، تجاری و صنعتی هستند.

تصفیه اولیه فاضلاب شهری

هدف جداسازی مواد جامد از فاضلاب ورودی و جدا کردن نخاله های بزرگ توسط غربالها و یا خرد کردن آنها با تجهیزات خرد کننده است.

مراحل تصفیه اولیه

غربال کردن یا آشغال گیری
خرد کردن
شن گیری یا حذف دانه
اندازه گیری جریان
ته نشین سازی مقدماتی

تصفیه ثانویه فاضلاب شهری

تبدیل بیولوژیکی مواد آلی کلوئیدی و محلول به جرم زنده که بعداً به وسیله ته نشین سازی جدا می شود. معمولاً تصفیه بیشتر لجن ثانوی توسط فرایندها بیولوژیکی بی هوازی صورت می‌گیرد.

مراحل تصفیه ثانویه

جریان خروجی از تصفیه اولیه هنوز دارای ۴۰ تا ۵۰ درصد از مواد جامدمعلق و تقریباً تمام مواد آلی و معدنی محلول اولیه می باشد. جهت حذف مواد آلی در تصفیه ثانویه از فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی و یا بیولوژیکی استفاده می‌شود

لجن فعال
هوادهی لجن فعال
برکه‌ها و لاگونها
گندزدایی جریانهای خروجی
تصفیه و دفع لجن
تغلیظ لجن
شناور سازی
هضم لجن
دفع لجن

تصفیه ثالت فاضلاب شهری

تصفیه ثالث یا تصفیه پیشرفته فاضلاب شهری شامل جداسازی بهتر مواد جامد معلق و حذف مواد مغذی است که در این مرحله از بین بردن ترکیبات فسفر و نیتروژن به وسیله مجموعه‌ای از فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی انجام می‌شود.