راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه های فاضلاب

توضیحات

راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه های فاضلاب

مقدمه
در هیدرولیک تصفیهخانه فاضلاب تعیین و کنترل سطح آب از اهمیت زیادی برخوردار است و در این نشریه محاسبه افت ارتفاع
و در نهایت تعیین نیمرخ هیدرولیکی 1در طول تصفیهخانه مد نظر میباشد. لذا باید افت ارتفاع در تک تک واحدهای موجود در
تصفیهخانه فاضلاب همراه با افت در مسیرهای بین واحدها محاسبه و در نهایت نیمرخ هیدرولیکی ترسیم گردد. زیاد بودن افت
ارتفاع منجر به افزایش هزینهها به علت نیاز به تلمبه خانه یا نیاز به خاکبرداری بیشتر و افزایش هزینههای ساختمانی میشود.
علاوه بر این، طراحی هیدرولیکی هر سامانه با کمترین نیاز به تلمبهزنی و بر مبنای استفاده از شیب طبیعی زمین و حرکت ثقلی
جریان مزایای فراوانی دارد.
این استاندارد مشتمل بر چهارده فصل است که در آن پس از بیان مبانی فرآیند و معرفی واحدها در فصل اول، در فصل دوم
تعاریف و روابط پایه هیدرولیک در کانالهای باز و مجاری بسته آورده شده است. در ادامه فصلهای سوم تا دوازدهم به طراحی
هیدرولیکی واحدها اختصاص دارد. در نهایت در فصل سیزدهم جانمایی واحدها و در فصل چهاردهم نحوه تعیین نیمرخ
هیدرولیکی کل در طول تصفیهخانه فاضلاب ارائه شده است. لازم به ذکر است در فصل چهاردهم بر مبنای نتایج بدست آمده
در سایر فصلها، نیمرخ سطح آب در طول کل تصفیهخانه توضیح داده شده است. در پیوست این نشریه نیز یک مثال طراحی
جهت تعیین عمق جریان در هر واحد و رسم نیمرخ هیدرولیکی در یک تصفیه خانه فاضلاب با اعداد واقعی آمده است.
در بیان روابط هیدرولیکی سعی بر این بوده تا از روابطی استفاده شود که علاوه بر دقت بالا و عمومیت کاربرد، تا حد
امکان ساده و قابل استفاده باشند و اغلب با ارائه منحنی از بیان روابط پیچیده پرهیز شده است. روابط مورد استفاده در این
استاندارد بر اساس سیستم ابعاد 2SIمیباشد و لازم است در استفاده از این روابط کمیات را با ابعاد مناسب بکار برد.
در تهیه این استاندارد سعی گردیده تا از تکرار مباحث مشابهی که در سایر استانداردهای مورد تایید دفتر استاندارد وزارت
نیرو وجود دارد، پرهیز شود و در قسمتهای مرتبط در صورت نیاز به این استانداردها ارجاع شده است. به علاوه چون هدف از
تهیه این استاندارد، بررسی هیدرولیک تصفیهخانه فاضلاب و در نهایت محاسبه افت ارتفاع و ترسیم نیمرخ هیدرولیکی میباشد،
لذا به موضوعاتی نظیر طراحی فرآیندی واحدها و یا مسائل سازهای پرداخته نشده است. بنابراین در این نوشتار تنها متغیرهای
هیدرولیکی جریان و تعیین افت ارتفاع مورد توجه میباشد و سایر موارد به عنوان مفروضات مسئله در نظر گرفته میشود و
علاقهمندان میتوانند در این زمینهها به مراجع مربوط رجوع نمایند.

هدف
هدف از تهیه این نشریه هیدرولیک جریان در واحدهای تصفیهخانه فاضلاب میباشد که شامل بررسی سرعت، ظرفیت و نهایتاً
افت ارتفاع در هر واحد و تعیین نیمرخ هیدرولیکی سطح فاضلاب است.
-2دامنه کاربرد
محدوده کار در این استاندارد جریان فاضلاب از ورودی )واحد آشغالگیر( تا انتهای واحد گندزدایی میباشد.
-3آشنایی با فرآیندهای تصفیه فاضلاب
با توجه به اینکه در فصلهای بعدی این راهنما، هیدرولیک واحدهای تصفیهخانه فاضلاب آمده است، در این فصل هر یک از
عملیات و فرآیندهای مختلف تصفیه فاضلاب ذکر شده است. به خوانندگانی که علاقه مند به مطالعه کاملتر و یا آشنایی با نحوه
عملکرد این واحدها هستند، پیشنهاد میشود به مراجع ] [19] ،[16] ،[11و ] [22مراجعه نمایند.
1-3روشهای تصفیه فاضلاب
هدف از تصفیه فاضلاب، جداسازی موادی از آن است که آن را برای مصارف بعدی قابل استفاده نماید و یا رهاسازی آن به
منابع آب و یا محیط زیست صدمهای وارد نسازد. موادی که معمولاً باید از فاضلاب جدا شوند شامل:
• مواد معلق و شناور
• مواد کلوئیدی
• مواد محلول
می باشد. برای جداسازی این مواد از :
• عملیات فیزیکی
• فرآیندهای شیمیایی
• فرآیندهای زیستی
استفاده میشود. معمولاً عملیات فیزیکی برای جداسازی مواد شناور و معلق و عملیات شیمیایی و زیستی برای جداسازی
مواد کلوئیدی و محلول بکار گرفته میشوند. فاضلابها را به دو نوع فاضلاب شهری و فاضلابهای صنعتی تقسیم میکنند.
منظور از فاضلاب شهری )که بعضاً فاضلاب خانگی و یا فاضلاب انسانی نیز گفته میشود( کلیه پسابهایی است که در اثر
فعالیت افراد در یک مجتمع مسکونی و یا در کاربرد وسیع تر در یک شهر بوجود میآید. در یک فاضلاب شهری علاوه بر
فاضلاب واحدهای مسکونی، فاضلاب واحدهای اداری، تجاری، بیمارستانی و واحدهای کوچک صنعتی )بویژه صنایع غذایی( نیز
وارد میشود. چنین فاضلابی در نقاط مختلف دنیا دارای ترکیب نسبتاً مشخص بوده و عملیات تصفیه مربوط به آن نیز تقریباً
مشابه است.

فرآیندها و عملیات تصفیه فاضلاب را به چهار مرحله تصفیه فیزیکی )تصفیه اولیه(، تصفیه شیمیایی، تصفیه زیستی )تصفیه
ثانویه( و تصفیه تکمیلی تقسیم بندی میکنند. در تصفیه اولیه بیشتر با روشهای فیزیکی مواد همراه با فاضلاب از آن جدا
میگردد. تصفیه شیمیایی در تصفیه فاضلاب به معنای افزودن مواد شیمیایی برای تغییر حالت فیزیکی مواد جامد محلول یا
معلق و تسهیل جداسازی آنها از طریق تشکیل رسوب میباشد. در تصفیه شیمیایی از مواد منعقد کننده نظیر آلوم، املاح آهن و
برخی پلی الکترولیتها استفاده میشود. از معایب این روش میتوان به زیاد بودن حجم لجن تولیدی و گران بودن مواد شیمیایی
اشاره کرد. به همین سبب در تصفیه فاضلاب شهری کمتر از این روش استفاده میشود. در تصفیهخانههایی که عملیات
فیزیکی جوابگوی ضوابط تعیین شده برای خروجی نباشد، لازم است که علاوه بر تصفیه فیزیکی از تصفیه زیستی نیز برای
رسیدن به استانداردهای تخلیه پساب استفاده شود.
در تصفیه زیستی فاضلاب، حسب نوع و نحوه استقرار میگروارگانیسمها در واحدهای تصفیه، نوع جریان و سایر عوامل نظیر
نحوه هوادهی، زمان ماند هیدرولیکی و زمان ماند موجودات ذره بینی، مقدار جریان برگشتی، روشهای متعددی مطرح است. هر
یک از این روشها نیز حسب نوع و مقدار فاضلاب، درجه تصفیه مورد نیاز و امکانات و شرایط محلی به انواع بیشتری تقسیم
میشوند. در تصفیه زیستی فاضلاب باید به خصوصیات روش انتخاب شده برای تصفیه و تطبیق آن با شرایط خاص طرح مورد
نظر، از جمله شرایط محلی، امکانات یا محدودیتهای زمین و توپوگرافی آن، امکانات و محدودیتهای اجرایی، تخصصهای مورد
نیاز برای بهرهبرداری و نگهداری، قابلیت انعطاف، نکات اقتصادی، توسعههای بعدی و سایر شرایط حاکم توجه خاص مبذول
گردد.
در اکثر موارد با تصفیه مقدماتی و زیستی میتوان به بسیاری از استانداردهای تعیین شده از طرف سازمانهای حفاظت از
محیط زیست دست یافت. اگرچه با اعمال این روشها مقدار نیتروژن و فسفر به حدود مجاز تعیین شده، تقلیل نمی یابد. بعلاوه
برای استفاده مجدد از پساب، بسته به نوع استفاده، لازم میشود که کیفیت پساب تصفیه شده )خروجی از تصفیه زیستی( از نظر
رنگ، بو و مواد معلق و شناور بهبود یابد. در این صورت از واحدهای تصفیه تکمیلی فاضلاب استفاده میشود.
در شکل ) (1-3فرآیندها و عملیات رایج در تصفیه فاضلاب شهری نشان داده شده است. در این شکل، عملیات تصفیه از
مرحله Aتا Bبه عنوان عملیات تصفیه فیزیکی، از مرحله B1تا Cبه عنوان تصفیه شیمیایی، از B2تا Cبه عنوان تصفیه
زیستی، از Cتا Dبه عنوان تصفیه تکمیلی و از مرحله Eتا Fبه عنوان عملیات فرآوری و تثبیت لجن متداول شده است.
لازم به ذکر است که فرآیندهای ذکر شده در عملیات B1Cدر تصفیه فاضلابهای شهری خیلی مرسوم نبوده ولی در تصفیه
فاضلابهای صنعتی بسیار متداول است. تقریباً در تمامی تصفیهخانههای فاضلاب شهری در کشور ما، تصفیه فاضلاب محدود
به عملیات B2C ،ABو EFمیباشد.
معمولاً برای ارتقای کیفیت فاضلاب تصفیه شده و یا استفاده مجدد از فاضلاب تصفیه شده میتوان از فرآیندهای CD
استفاده نمود. این فرآیندها هم میتواند بصورت ترکیبی با فرآیندهای BCو یا بطور مستقل انجام پذیرد. به عنوان مثال حذف
نیتروژن و یا فسفر میتواند در فرآیند تصفیه زیستی ادغام شود و یا برای حذف بیشتر مواد آلی از فرآیند جذب سطحی و یا
تصفیه زیستی تکمیلی بعد از اتمام عملیات BCبهره جست.

پس از تصفیه فاضلاب و قبل از وارد نمودن آن به منابع آب و یا استفاده مجدد، لازم است میکروارگانیسمهای بیماریزای
موجود در فاضلاب از بین بروند. حذف انتخابی میکروارگانیسمهای بیماریزا را گند زدایی مینامند. گندزدایی را میتوان با
استفاده از عوامل مکانیکی، فیزیکی، شیمیایی و یا تابش انجام داد. در استفاده از عوامل گندزدا، باید به عواملی نظیر زمان
تماس، غلظت و نوع عامل گندزدا، تعداد و نوع میکروارگانیسمها، مشخصات فاضلاب و دما توجه داشت.

3واحدهای متداول در تصفیه فاضلاب
واحدهایی که میتواند در یک تصفیهخانه فاضلاب مورد استفاده قرار گیرد، عبارتند از :
• آشغالگیر
• دانهگیر
• متعادل سازی

• تهنشینی اولیه
• انعقاد
• صافیها
• لختهسازی
• تصفیههای زیستی ]فرآیندهای لجن فعال )اختلاط کامل، جریان پیستونی و تثبیت تماسی( صافیهای چکهای، تماس
دهندههای بیولوژیکی چرخان، استخرهای تثبیت[
• تهنشینی ثانویه
• حذف نیتروژن )نیترات سازی و نیترات زدایی بطور مستقل و بطور ترکیبی با تصفیه زیستی مرحله ثانویه(
• حذف فسفر )روش شیمیایی، روش بیولوژیکی، بطور مستقل و یا بطور ترکیبی با تصفیه زیستی مرحله ثانویه(
• واحد گندزدایی
• استخرهای بلوغ
• تغلیظ لجن
• تثبیت لجن )فرآیندهای هوازی، بی هوازی و تثبیت شیمیایی(
• عملیات آبگیری از لجن )فیلتر پرس، سانتریفوژ، بسترهای خشک کن لجن و فیلترخلاء