تصفیه فاضلاب فیزیکی چیست و مراحل آن کدام است
تصفیه فاضلاب یکی از مهم ترین مراحل در مدیریت منابع آب و حفظ محیط زیست است. در بین روش های مختلف تصفیه فاضلاب، تصفیه فیزیکی به عنوان اولین و ابتدایی ترین مرحله در فرآیند تصفیه شناخته می شود.
در این مقاله بررسی می کنیم که تصفیه فاضلاب فیزیکی چیست و مراحل آن کدام است، چرا اهمیت دارد، و در چه صنایعی مورد استفاده قرار می گیرد.
تصفیه فاضلاب فیزیکی چیست؟
تصفیه فاضلاب فیزیکی (Physical Wastewater Treatment) یکی از مراحل اولیه و اساسی در فرآیند تصفیه فاضلاب است. در این روش، با استفاده از فرآیندهای مکانیکی و فیزیکی، ذرات جامد معلق، مواد شناور و ناخالصی های درشت از جریان فاضلاب جدا می شوند.
در تصفیه فاضلاب فیزیکی هیچ گونه واکنش شیمیایی یا بیولوژیکی رخ نمی دهد. بلکه از نیروهای طبیعی مانند گرانش، فشار، ته نشینی و فیلتراسیون برای جداسازی ذرات استفاده می شود.
به زبان ساده، هدف از تصفیه فیزیکی فاضلاب این است که قبل از ورود به مراحل بعدی تصفیه (مانند تصفیه شیمیایی و بیولوژیکی)، بار آلودگی فاضلاب کاهش یابد و ذرات درشت و مواد معلق از آن حذف شوند.
این مرحله پایه و اساس فرآیند تصفیه به شمار می رود و در تمامی تصفیه خانه های شهری، صنعتی و کشاورزی نقش حیاتی ایفا می کند.
اهمیت تصفیه فاضلاب فیزیکی
قبل از آنکه فاضلاب وارد مراحل پیچیده تر تصفیه شود، باید از ذرات درشت، چربی ها و مواد جامد جدا گردد. انجام این کار چند هدف اصلی دارد:
- جلوگیری از آسیب به تجهیزات تصفیه خانه
ذرات درشت مانند پارچه، پلاستیک، سنگ و چوب ممکن است به پمپ ها و فیلترها آسیب بزنند. - افزایش بازدهی مراحل بعدی تصفیه
با کاهش ذرات معلق، راندمان مراحل بیولوژیکی و شیمیایی بالاتر می رود. - کاهش بو و مواد ته نشین پذیر
حذف مواد آلی و جامدات درشت باعث کاهش بوی نامطبوع و تشکیل لجن سنگین می شود. - پایه سازی برای تصفیه نهایی
بدون انجام مرحله فیزیکی، تصفیه شیمیایی یا بیولوژیکی اثربخشی لازم را نخواهد داشت.
مراحل تصفیه فاضلاب فیزیکی کدام است؟
فرآیند تصفیه فیزیکی شامل چند مرحله متوالی است که هر کدام وظیفه حذف نوع خاصی از مواد را بر عهده دارند. مراحل اصلی عبارت اند از:
۱. آشغال گیری (Screening)
اولین مرحله تصفیه فاضلاب فیزیکی، آشغال گیری است. در این مرحله با استفاده از توری ها، میله ها یا صفحات فلزی، مواد جامد درشت مانند دستمال، بطری، پلاستیک، چوب و برگ از فاضلاب جدا می شوند.
آشغال گیرها معمولاً در دو نوع دانه درشت و دانه ریز طراحی می شوند:
- آشغال گیر درشت: برای حذف اجسام بزرگ در ورودی فاضلاب.
- آشغال گیر ریز: برای جداسازی ذرات کوچک تر قبل از ورود به مخازن ته نشینی.
۲. دانه گیری (Grit Removal)
در این مرحله ذراتی مانند شن، ماسه و خاک از فاضلاب حذف می شوند. دانه گیری معمولاً در حوضچه های مخصوص با جریان آرام انجام می شود تا ذرات سنگین تر ته نشین شوند و از آسیب به پمپ ها جلوگیری شود.
این مرحله به ویژه در تصفیه خانه های شهری و صنعتی بسیار اهمیت دارد.
۳. ته نشینی (Sedimentation)
یکی از اصلی ترین مراحل تصفیه فیزیکی، ته نشینی اولیه است. در این فرآیند، فاضلاب به مدت مشخصی در حوضچه های بزرگ و آرام نگهداری می شود تا مواد معلق سنگین به کف حوض ته نشین شوند.
نتیجه این مرحله، تشکیل لجن اولیه (Primary Sludge) است که به واحدهای لجن گیری فرستاده می شود.
۴. شناورسازی (Flotation)
شناورسازی فرایندی است که در آن با تزریق هوا یا گاز، ذرات سبک و چربی ها به سطح آب آورده شده و سپس جمع آوری می شوند.
این مرحله برای حذف روغن، گریس و مواد سبک تر از آب کاربرد دارد و به ویژه در فاضلاب های صنعتی مؤثر است.
۵. صاف سازی یا فیلتراسیون (Filtration)
در آخرین مرحله، از فیلترهای مختلف مانند فیلتر شنی، فیلتر دیسکی یا الیافی برای حذف ذرات ریز باقیمانده استفاده می شود.
این مرحله، آب خروجی را برای ورود به تصفیه بیولوژیکی یا تخلیه در محیط آماده می کند.
تجهیزات مورد استفاده در تصفیه فاضلاب فیزیکی
در هر مرحله از تصفیه فیزیکی، تجهیزات متفاوتی به کار می رود. برخی از مهم ترین آنها عبارت اند از:
- آشغال گیر مکانیکی یا دستی
- حوض دانه گیر
- مخزن ته نشینی اولیه
- سیستم شناورسازی با هوای محلول (DAF)
- فیلترهای شنی و دیسکی
استفاده از تجهیزات باکیفیت و نگهداری منظم آنها باعث افزایش طول عمر سیستم تصفیه و کاهش هزینه های تعمیرات می شود.
مزایا و محدودیت های تصفیه فاضلاب فیزیکی
مزایا:
- سادگی طراحی و بهره برداری
- هزینه نصب و نگهداری پایین
- حذف مؤثر ذرات معلق و مواد درشت
- افزایش راندمان مراحل بعدی تصفیه
محدودیت ها:
- عدم توانایی در حذف مواد محلول و ترکیبات آلی
- نیاز به فضای زیاد برای حوضچه های ته نشینی
- تولید لجن اولیه که باید به صورت جداگانه تصفیه شود
مقایسه تصفیه فیزیکی با تصفیه شیمیایی و بیولوژیکی
در فرآیندهای مختلف تصفیه فاضلاب، سه روش اصلی یعنی تصفیه فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی به کار می رود. هر یک از این روش ها نقش خاصی در حذف آلاینده ها دارند و معمولاً در کنار هم استفاده می شوند تا خروجی آب تمیزتر و قابل استفاده تر باشد.
تصفیه فیزیکی عمدتاً برای حذف مواد معلق، ذرات درشت، چربی ها و اجسام سنگین به کار می رود. در این روش از هیچ ماده شیمیایی یا عامل زنده ای استفاده نمی شود و حذف آلاینده ها تنها از طریق فرآیندهای مکانیکی مانند ته نشینی، فیلتراسیون، آشغال گیری و شناورسازی انجام می گیرد.
در مقابل، تصفیه شیمیایی فاضلاب به منظور حذف مواد محلول، فلزات سنگین و ذرات ریزتر انجام می شود. این روش بر پایه ی واکنش های شیمیایی مانند انعقاد (Coagulation)، لخته سازی (Flocculation) و اکسیداسیون است. با افزودن مواد شیمیایی خاص، ذرات ریز به هم می چسبند و ته نشین می شوند.
اما در مرحله ی تصفیه بیولوژیکی، از میکروارگانیسم ها و باکتری های هوازی یا بی هوازی برای تجزیه ی مواد آلی محلول در فاضلاب استفاده می شود. این مرحله به کاهش چشمگیر BOD (اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی) و COD (اکسیژن مورد نیاز شیمیایی) کمک می کند و برای پاک سازی فاضلاب های شهری و صنعتی حیاتی است.
به طور خلاصه، می توان گفت:
- تصفیه فیزیکی: مرحله ی اولیه برای حذف مواد جامد و آماده سازی فاضلاب برای مراحل بعدی
- تصفیه شیمیایی: مرحله ی میانی برای حذف ترکیبات محلول و آلاینده های غیرآلی
- تصفیه بیولوژیکی: مرحله ی نهایی برای حذف مواد آلی و تجزیه آلاینده های میکروبی
بنابراین، تصفیه فیزیکی پایه و اساس تصفیه کامل فاضلاب محسوب می شود و دو روش دیگر در ادامه ی آن به تکمیل فرآیند تصفیه کمک می کنند.
جمع بندی
در پاسخ به سؤال «تصفیه فاضلاب فیزیکی چیست و مراحل آن کدام است» باید گفت:
تصفیه فیزیکی، اولین و ضروری ترین مرحله از فرآیند تصفیه فاضلاب است که به کمک روش های مکانیکی، مواد جامد و معلق را حذف می کند.
این فرآیند شامل مراحلی همچون آشغال گیری، دانه گیری، ته نشینی، شناورسازی و فیلتراسیون است.
انجام صحیح این مراحل باعث می شود فاضلاب آماده ورود به مراحل بعدی تصفیه شده و آلودگی محیط زیست به میزان چشمگیری کاهش یابد.