بهینه سازی فعالیت میکروارگانیسمها در تصفیه  آب و فاضلاب

نگاه کلی

فاضلاب یاپالایشگاه نفتدارای زیادی روغن و چربی بهصورت ذرات معلق ،هیدروکربن‌هایسبک و سنگین ،فنل و مواد آلی حل شده دیگراست که اگر بدونتصفیهدر محیط تخلیه شود، خطر آلودگیمحیطزیست را در پی خواهد داشت. برای تصفیه این فاضلابها ، ابتدا از یک بخش جداکننده روغن و به دنبال آن ، از یک فرایند تصفیه بیولوژیکی برای حذف کامل مواد آلیباقیمانده ، استفاده می‌کنند که شامل دو بخش است:
مخزن هوادهی:که در این مخزن ، فاضلاب ورودی با هوا و توده‌ای ازمیکروارگانیسم‌های هوازی برای مدتی که می‌تواند از 4 تا بیش از 24 ساعت متغیر باشد،در تماس قرار می‌گیرد. عمل هوادهی برای تامین اکسیژن کافی مورد نیاز فعالیت تودهمیکروبی (لجن فعال) توسط هم‌زن دائم انجام می‌گیرد.

1.     مخزن ته نشینی:که مایع و ذرات جامد لجن فعال را از هم جدا می‌کند.

عوامل بازدارنده

اصولا هر عاملی که حالت سمی برای میکروارگانیسم‌ها داشتهباشد یا به هر دلیل عملکرد آنها را دچار توقف نماید، «عامل بازدارنده»نامدارد. مسمومیتباکتریها ممکن است بدلیل یکی از عوامل زیر باشد:
وجود مواد آلی نظیر فنل ، فورفورال ، هیدروکربنها ، H₂S وموادآروماتیک

·         حضور ترکیبات فلزات سنگین مثل یونهایسرب ،نیکل وکروم.

·         غلظت خیلی زیاد مواد معدنی محلول
بعضی از این مواد خاصیت تسریع کنندگیروی عملکرد لجن فعال دارند و بازدهی آن را بالا می‌برند. در نتیجه سرعت تصفیهفاضلاب ، افزایش یافته ، زمان ماند فاضلاب در حوضچه هوادهی کاهش می‌یابد.

مواد و روشها

ابتدا برای مطالعه اثر عامل بازدارنده فنل ، آزمایشها بهترتیب زیر صورت گرفت:
در شش ارلن ، هر کدام 100 میلی‌لیتر از لجن فعال گرفته شده از تصفیه‌خانهپالایشگاه و 150ml از فاضلاب ورودی به سیستم بیولوژیکی همان تصفیه‌خانه ، ریخته شد. به ارلن‌ها به‌ترتیب 0 ، 10 ، 20 ، 50 ، 100 ، 200 پی‌پی‌ام (ppm) فنل اضافه کردند و عمل هوادهیتوسط همزدن در شٍیکر (shaker) با 270 دور در دقیقه به مدت 6.5 ساعت انجام شد و دمایآزمایشگاه در حدود 18 تا 20 درجه سانتی‌گراد بود. سپس فاضلاب به مدت 19 ساعت درحالت سکون باقی ماند و پس از ته‌نشینی میزان COD و کدورت طبق روشهای استانداردتعیین گردید. مقدار COD فاضلاب همراه با غلظت مشخص فنل ، قبل و بعد از تصفیه ،اندازه‌گیری و با هم مقایسه گردید.

·         در قسمت دوم ، اثرگلیسیرین، به‌عنوان یک ماده تسریع کننده ،مورد آزمایش قرار گرفت. در شش ارلن 100 میلی‌لیتر از لجن فعال و 150 میلی‌لیتر ازفاضلاب ورودی به سیستم هوازی بیولوژیکی ریخته شد و به هر ارلن ، مقدار مشخص بین 0تا 400 ppm گلیسیرین اضافه گردید و عمل هوازدهی توسط شِیکر در مدت زمان 48 ساعت ،در دمای 18 تا 20 درجه سانتی‌گراد انجام گرفت. سپس عمل ته‌نشینی به مدت 2 ساعت صورتگرفت و مقادیر COD بعد از تصفیه و کدورتها اندازه‌گیری شد. COD فاضلاب اولیه همراهمقادیر متفاوت گلیسیرین نیز قبلا اندازه‌گیری شده بود. بنابراین اعداد بدست آمده درمورد COD قبل از تصفیه ، با COD بعد از تصفیه مربوط به غلظت مشخص گلیسیرین با هممورد ارزیابی قرار گرفتند.

·         در سری سوم آزمایشها ، اثر یک عامل تسریع کننده ، یعنیمالتوز، روی عملکرد سیستم لجن فعال ارزیابیشد. آزمایش مطابق روش انجام شده برای گلیسیرین و فنل انجام شد. غلظتهای متفاوت ازمالتوز بین 0 تا 400 ppm بکار رفت. شرایط شامل دمای 18 تا 20 درجه سانتی‌گراد وزمان هوادهی 48 ساعت و دور شِیکر 225 دور و زمان ته‌نشینی 2 ساعت بود، در انتهامقادیر COD و کدورت بعد از تصفیه اندازه‌گیری شد و با مقادیر COD فاضلاب اولیههمراه با غلظت مشخص مالتوز مقایسه گردید.

نتایج و بحث

با افزایش غلظت فنل از 0 تا 100 ppm ، مقدار حذف COD افزایشمی‌یابد. این افزایش از 40% به 59% است، ولی از این غلظت به بعد ، میزان حذف COD کاهش می‌یابد، بطوری‌که در 200ppm به 46% می‌رسد. این مطلب نشان می‌دهد که باافزایش غلظت فنل تا 100ppm یا به عبارتی افزایش COD اولیه درصد حذف توسطمیکروارگانیسم‌ها بالا می‌رود، اما در غلظتهای بالاتر بدلیل تاثیر سمیّت فنل رویفعالیت توده میکروبی ، درصد حذف COD کاهش می‌یابد. این نتایج ، نشانگر این است کهفاضلابهای آلوده به فنل تا غلظت 100ppm در زمانهای کوتاه ماند ، تغییر زیادی رویروند تصفیه بیولوژیکی ایجاد نمی‌کنند، ولی از این غلظت بیشتر درصد حذف COD کممی‌شود.
با افزایش غلظت فنل از 20ppm ، کدورت فاضلاب تصفیه شده به‌شدتافزایش می‌یابد. علت این امر این است که افزایش غلظت فنل باعث جلوگیری از عملانعقاد و لخته‌سازی ذرات معلق و میکروارگانیسم‌ها شده است و ذرات معلق همراه بافاضلاب تصفیه شده خارج می‌شوند و کدورت را افزایش می‌دهند. اثر کدورت از غلظت 50ppm به بالا تقریبا ثابت می‌ماند.
با افزایش غلظت 100 تا 200 ppm گلیسرین ، COD فاضلاب تصفیه شده حدود 12% افزایش می‌یابد، اما درصد حذف COD نیز به شدت افزایشمی‌یابد، بطوریکه درصد حذف COD از 57% در غلظت صفر به 79% در غلظت 200ppm می‌رسد کهنشانگر افزایش راندمان حذف COD با افزایش مقدار بار آلودگی است.
کدورتفاضلاب خروجی از غلظت 0 تا 400 ppmگلیسرین ، پیوسته در حال کاهش است، بطوری که درغلظت 200ppm به حدود 0.32NTU می‌رسد که در مقایسه با غلظت صفر که دارای 0.75NTU می‌باشد، حدود 50% کاهش نشان می‌دهد. جالب آنکه در همین زمان کدورت آب لوله کشی (آبچاه) 0.6NTV و کدورتآب مقطر 0.2NTU بدست آمده که نشان می‌دهد کدورت آب فاضلاب تصفیه شده ، کمتر از ذرات معلق آبچاه می‌باشد. بنابراین اضافه کردن گلیسرین به فاضلاب باعث حذف مواد جامد معلقگردیده است.
با افزایش غلظت مالتوز درصد حذف COD تا غلظت 200ppm پیوستهافزایش می‌یابد. با وجودیکه بدلیل افزوده شدن مالتوز به فاضلاب اولیه ، COD فاضلاببالا می‌رود، لیکن COD فاضلاب تصفیه شده تا غلظت 200ppm یک مقدار ثابت است و درصدحذف COD از 48.7% به 74% در 200ppm افزایش می‌یابد.
بیشترین کاهش کدورت درغلظت 20ppm اتفاق می‌افتد، اما بطور کلی تا غلظت 200ppm کدورت نسبت به مقدار کدورتدر غلظت عنصر کاهش چشمگیری دارد. بنابراین می‌توان با توجه به درصد حذف COD درغلظتهای متفاوت حدود 0 تا 100 ppm و به ویژه 20ppm را«غلظت بهینه»برایاضافه کردن مالتوز به فاضلاب اولیه دانست.

بهینه سازی میکروارگانیسم‌ها در تصفیه بیولوژیکی فاضلابهایصنعتی

نگاه کلی

فاضلابپالایشگاه نفتدارای مقدار زیادیروغن وچربی به‌صورت ذرات معلق،هیدروکربنهایسبک و سنگین ،فنل و مواد آلی حل شده دیگراست که اگر بدون تصفیه به محیط تخلیه شود، خطرآلودگیمحیط زیست را در پی خواهد داشت. برای تصفیه این فاضلابها ابتدا از یک بخش جداکنندهروغن وچربی و به دنبال آن ،یک فرایند تصفیه بیولوژیکی برای حذف کامل مواد آلی باقیمانده استفاده می‌کنند کهشامل دو بخش زیر است.

مخزن هوا دهی

در این مخزن ، فاضلاب ورودی با هوا و توده‌ای ازمیکروارگانیسم‌های هوازی برای مدتی که می‌تواند از 4 تا بش از 24 ساعت متغیر باشد،در تماس قرار می‌گیرند. عمل هوادهی برای تامیناکسیژن کافی ، مورد نیاز فعالیت توده میکروبی ( لجن فعال ) توسط همزن دائم انجام می‌گیرد.

مخزن ته نشینی

مخزن ته نشینیمایع و ذرات جامد ، لجنفعال را از هم جدا می‌کند.

عوامل بازدارنده

اصولا هر عاملی که حالت سمی برای میکرو ارگانیسم‌ها داشتهباشد یا به هر دلیلی عملکرد آنها را دچار توقف نماید، عامل بازدارنده نام دارد. مسمومیتباکتریها ممکن است به دلیل یکی از عوامل زیر باشد:
وجود مواد آلی نظیرفنل ، فورفورال ،هیدروکربنها ، H₂S و مواد آروماتیک.

• حضور ترکیبات فلزات سنگین مثل Cr⁺³ ، Ni⁺² و یا pb⁺²
• غلظت خیلی زیاد مواد معدنی محلول.

بعضی از این مواد خاصیتتسریع کنندگی روی عملکرد لجن فعال داشته و بازدهی آن را بالا می‌برند. در نتیجهسرعت تصفیه فاضلاب افزایش یافته ، زمان ماندن فاضلاب در حوضچه هوادهی کاهش می‌یابد.

مواد و روشها

ابتدا برای مطالعه اثر عامل بازدارنده فنل ، آزمایشها بهترتیب زیر صورت گرفت:
در شش ارلن ، هر کدام 100 میلی لیتر از لجن فعال گرفتهشده از تصفیه خانه پالایشگاه و 150 میلی‌لیتر فاضلاب ورودی به سیستم بیولوژیکی همانتصفیه خانه ریخته ، به ارلن‌ها به ترتیب 200 , 100 , 50 , 20 , 10 , 0 پی‌پی‌ام (ppm) فنل اضافه می‌کنند و عمل هوا دهی توسط همزدن در شِیکِر با 270 دور در دقیقهبه مدت 6.5 ساعت انجام می‌شود و دمای آزمایشگاه در حدود 18-20 درجه سانتی‌گراد است. سپس فاضلاب به مدت 19 ساعت در حالت سکون باقی می‌ماند و پس از ته نشینی میزان CoD فاضلاب همراه با غلظت مشخص فنل ، قبل و بعد از تصفیه اندازه گیری و با هم مقایسهمی‌گردد.

در قسمت دوم ، اثرگلیسیرینبه‌عنوان یک ماده تسریع کننده موردآزمایش قرار می‌گیرد. در شش ارلن 100 میلی‌لیتری از لجن فعال و 150 میلی‌لیتر ازفاضلاب ورودی به سیستم هوازی بیولوژیکی ریخته شده ، به هر ارلن مقدار مشخص بین 0الی 400PPM گلیسیرین اضافه می‌گردد و عمل هوادهی توسط شِیکِر درمدت زمان 48 ساعت دردمای 18-20سانتی گراد انجام می‌گیرد. پس عمل ته نشینی به مدت 2 ساعت صورت می‌گیرد ومقادیر CoD بعد از تصفیه و کدورتها اندازه گیری می‌شود. CoD فاضلاب اولیه همراهمقادیر متفاوت گلیسیرین نیز قبلا اندازه گیری می‌شود. بنابراین اعداد بدست آمده درمورد CoD قبل از تصفیه با CoD بعد از تصفیه مربوط بهغلظتمشخص گلیسیرین باهم مورد ارزیابی قرارمی‌گیرند.
در سری سوم آزمایشها ، اثر یک عامل تسریع کننده یعنیمالتوز روی عملکرد سیستم لجن فعال ارزیابی می‌گردد. آزمایش مطابق روش انجام شده برایگلیسیرین وفنل انجام می‌گردد. غلظتهایمتفاوت از مالتوز بین 0 الی 400 PPM بکار می‌رود. شرایطی شامل دمای 18-20 درجهسانتی گراد و زمان هوادهی 48 ساعت و دور شیکر 225 دور و زمان ته نشینی دو ساعت درانتها مقادیر CoD و کدورت بعد از تصفیه اندازه گیری شده با مقادیر CoD فاضلاب اولیههمراه با غلظت مشخص مالتوز مقایسه می‌گردد.

تصفیه آب در داخل زمین

دید کلی

آب که بر زمین می‌ریزد و در آن نفوذ می‌کند، از طرفی با تولیدنیترات در فرایندهای زیست شناختی و از طرف دیگر بدلیل صاف شدت طبیعی در اثر دخالتپدیده‌های فیزیکی و مکانیکی در داخل زمین مورد تصفیه قرار می‌گیرد.

تولید نیترات

مواد آلی که بوسیله آب حمل می‌شوند، بتدریج که در زمین نفوذمی‌کنند، در اثرکاهشو اکسایش پی در پی متلاشی می‌شوند. مجموع پدیده‌هایی که طی آنها مواد آلی اولیهبه نیترات‌های حل پذیر و مستقیما قابل جذب برای گیاه تبدیل می‌شوند، تولید نیتراتاست. نقش تفکیکمولکول آلبومینوئیدمربوط به میکروب‌های هوازی و ناهوازی‌ ای است که در خاک ، زندگیو در اولین مرحله این مولکول را به سوی تبدیل به نمکهای آمونیاکی هدایتمی‌کنند.
سپس تحت تاثیر باکتری‌های ویژه ، این نمکها ابتدا به نیتریت و بعدبه نیترات تبدیل می‌شوند. بنابراین ، نیتروژن به شکل نیترات بوسیله گیاهان جذبمی‌شود. گیاهان نیز مانند فرایند تولید نیترات به شرایطی ماننددما ، رطوبت و اکسایش نیازدارند، اما حضورآهک نیز بسیار مهم است. بهاین دلیل است که توانایی تولید نیترات در سازنده‌های رخنه‌دار و سنگ آهک زیاد است،در حالی‌که در زمینهای سیلیسی و از لحاظ آهک ، فقیر این توانایی اندکاست.
بطور خلاصه ، تولید نیترات عبارت است از نقطه پایان تبدیل محیط آبی بهمحیط معدنی شده ای که در آن ، میکروبهایی که احتمالا از ابتدا در ماده آلی گفته شدهوجود داشته اند، دیگر چندان زنده نمانند. به‌علاوه ، این میکروبها با گونه‌هایدیگری که با محیط کاملا سازش یافته‌اند، رقابت حیاتی پیدا می‌کنند و در این مبارزهبیشتر گونه‌های بیماری‌زا از بین می‌روند.

صاف شدن طبیعی

از طریق صاف شدن طبیعی ، میکروبهایی که بوسیله مواد آلی حملمی‌شوند، بدلیلی مکانیکی که نتیجه در هم بر هم بودن دانه‌های تشکیل دهنده سازندتراواست، متوقف می‌شوند. مبنای این فرایند تصفیه ، پدیده جذب سطحی است. منظور ازپدیده جذب سطحی ، خاصیت بعضی اجسام جامد است که می‌توانند اجسام محلول ،معلق یاکلوئیدی را در سطح خود نگهدارند. پدیده جذب سطحی ، پدیده ای کاملا فیزیکی دارای ماهیتالکتروستاتیکاست.
از طرفی ، چون در خاکهای ماسه‌ای ، این دیواره جذبکننده از سطح گسترده دانه‌های ماسه تشکیل می‌شود، فوق العاده وسیع است. بنابراین ،تصفیه در مسافت که متغیری تابع قطر و نظم دانه‌ها و نیز نحوه آرایش درونی لایه است،انجام می‌شود.
یادآور می‌شویم که صاف شدن طبیعی در زمینهایی که نمونه بزرگآنها تراواست، نیز بر اساس پدیده جذب سطحی امکان‌پذیر است، مشروط بر اینکه رخنه‌هایسنگهای تشکیل دهنده این زمینها بسیار باریک باشند یا رخنه‌های پهن آنها با مواد ریزپر شده باشند. در این زمینها ، مدت تماس با جداره‌ها نقش عمده ای دارد. بنابراین ،عمل صاف شدن آبهایی که از گل سفید یا سنگ آهک سرچشمه می‌گیرند، در صورتی خوب انجاممی‌شود که آب در آنها به آرامی حرکتند.
همچنین اگر رگه آبدار دارای زمینهایپوششی با ضخامت کافی باشد، اطمینان بیشتر خواهد بود.

سرعت گردش آب در زمین

بعلت متغیر بودن سرعت گردش آب در زمین ، فقط ارقامتقریبی می‌توان ذکر کرد. سرعت نفوذ در زمینهای رخنه‌دار در سنگ آهکها 40m و دردیگران 10km در 24 ساعت اندازه‌گیری شده است.
"دینر" (Diener) اطلاعات زیر را برای آبرفتهای منطقهوال دولوارارائه داده است:
نزدیک تپه در حوالی منطقه دخول آبهای سطحی:بطور متوسط ، 0,04 متر درساعت یا یک متر در 24 ساعت.

·         نزدیک رود:بطور متوسط 0,2 متر یا 5 متر در 24ساعت.

در جریان پمپاژها ، سرعت زیاد می‌شود و بین 5 متر تا 20 متردر 24 ساعت تغییر می‌کند. در آبرفتهای ریزتر ، سرعت کمتر است. در فرانکفورت ،سرعتهایی در حدود 0,02 متر در ساعت یا 0,5 متر در 24 ساعت دیده شده است.

تصفیه آبهای سطحی

دید کلی

آب رودخانه‌ها را نیز نمی‌توان نظیر آب سدهای مخزنی یا دریاچه‌هامستقیما برای مصرف عموم بکار برد. در این مقاله به بررسی روشهای صحیحی قابل شربکردن چنین آبهایی نیز می‌پردازیم. برای استفاده از هر آب سطحی لازم است قبل ازبرداشت ، مطالعه دقیقی در مواقع مختالف سال روی آن انجام گیرد. ترکیب آب بویژه ازلحاظ تیرگی ، قدرت رسوبگذاری و درجههیدروتیمتری،PH،مقدارماده آلیومقدار اشریشیاکولیباید بدقت مورد بررسی قرارگیرد.
این مطالعات باید روی ریزابه‌های بالا دست که رودخانه ، سد یا دریاچهاز آن تغذیه می‌کنند، نیز انجام شود. مطالعه باید حداقل در یک دوره اقلیمی کامل وهمچنین برای سالهای زیاد انجام شود. این مشاهدات برای تعیین صحیح روش تصفیه‌ای کهباید انجام شود، لازم است. در آخر ، این مطالعات باید با بررسی دبی‌ها ، ارتفاعهایحداکثر آب رودخانه در مواقع طغیان ، طبیعت مناطق بهره برداری صنعتی بالا دست و خطرآلودگی از پسابهای صنعتی در داخل رودخانه و غیره تکمیل شود. آلودگی‌های آبادی‌ها وصنایع ساحلی با فاصله 10 کیلومتری بالا دست آبگیر مورد بررسی قرار خواهد گرفت. مسائلی که در زلال کردن آبها مطرح می‌شود، در این مقاله بررسی می‌شوند.

ترکیب فیزیکی آب خام

ترکیب فیزیکی آب بر حسب جنس زمین‌هایی که از آنهاعبور می‌کند و فصلهای سال ، متغیر است. املاح آبی که از مناطق گرانیتی یا شیستیسرچشمه می‌گیرد، از املاح آبی که از مناطق سنگ آهک عبور می‌کند، کمتر است. طغیان ،موجب افزایش تیرگی آب می‌شود. گاهی پلانکتون‌ها واردآْبمی‌شوند و ترکیب آن را کاملا تغییرمی‌دهند. اجسام موجود در آب را می‌توان به‌صورت زیر طبقه‌بندی کرد:
اجسام محلول

·         اجسام کلوئیدی

·         اجسام معلق

هدف تصفیه

در تصفیه یک آب خام ، دو هدف دنبال می‌شود:
زلال کردن آب

·         خالص کردن آب از باکتری و آلوده کننده‌های ریز

در عمل زلالکردن ، سعی بر این است که ذراتکلوئیدی ومعلق از اّن حذف شود. برای این کار ، آب خاک پس از تصفیه مناسب از یک توده صاف کنندهعبور داده می‌شود. به منظور خالص کردن آب از لحاظ باکتریولوژی ، آب بوسیله اکسیدکننده هایی نظیرکلر واوزون به کمکدستگاههایی ،سترون می‌شود. در آخر ، برای حذف آلوده کننده‌های ریز که در گروه اجسام محلول قرارمی‌گیرند، تصفیه ای به نامتلطیفیاگواراکردنانجام می‌شود. در نتیجه ، تصفیه ، شامل مراحل زیر است:

·         زلال کردن

·         سترون کردن

·         تلطیف یا گوارا کردن در آخر

مشکلات نگهداری بعضی ذرات: انعقاد ، هماوری

پس از عبور آب از توده شنی ،مواد معلق آن براحتی متوقف می‌شوند. اما در مورد ذرات کلوئیدی چنین نیست. با اینحال ، اگر آبی که با ضخامت معین در بالای توده شنی پخش شده است، با سرعت کم از شنعبور کند، تحت تاثیر دیاستازهایی که میکروارگانیسم‌ها تشریح می‌کنند، یک انعقادزیستی در سطح شن انجام می‌شود و به این ترتیب ، ذرات کلوئیدی با جذب سطحی متوقفمی‌شوند.
این پدیده با تشکیل پوسته ای به نامغشای زیستیدر اطرافدانه‌های شن مشخص می‌شود. ولی به محض اینکه سرعت عبور آب از میزان معینی تجاوز کند،عمل زیست شناختی به صفر می‌رسد و لازم است برای حذف مواد کلوئیدی ، آب ، تحت عملیاتآماده‌سازی مقدماتی قرار گیرد. این عمیات ، شامل وارد کردن یک عامل شیمیایی به ناممنعقد کنندهدر آب است.
در نتیجه آزاد کردن یونهای فلزی دارای بارالکتریکی مثبت ، حالت کلوئیدی از بین می‌رود. در حقیقت ، بار الکتریکی در حالتکلوئیدی منفی است. با وارد کردن منعقد کننده ، این بار خنثی و رسوب ته‌نشین شوندهای تشکیل می‌شود. این عمل ، تقریبا فوری انجام می‌شود و از علایم آن ، شکیلفولکولهای بسیار ریز است که ذرات کلوئیدی آزاد شده و اجسام معلق در آب را با عملجذب سطحی در سطح خود جمع می‌کنند.
با انعقاد ، رنگ آب که ناشی از مواد آلی ،محلولیکلوئیدی است و همچنینی تعداد زیادی از آلوده کننده‌ها از بین می‌روند. اتصالاین فولیکول‌ها به یکدیگر و تشکیل تلهای بزرگتری که به علت حجم و چگالی خود به‌سرعتسقوط می‌کنند، عملیات را کامل می‌کنند. به تلهای تشکیل شده ،فلوکگفتهمی‌شود. تشکیل فلوک برخلاف تشکیل فلکول‌ها به‌آرامی انجام می‌شود و حدود 20 تا 40دقیقه طول می‌کشد. این عمل ،هماوردینامیده می‌شود.

مشکلات ویژه ناشی از پلانکتونها

آبهای سطحی ، محل مناسبی برای انواعارگانیسم‌های شناور و بسیار کوچکی است کهپلانکتوننامیده می‌شوند. نمایندگان انواع گروههای جانوری و گیاهی در آب سطحی دیده می‌شوند. گروههای جانوریعبارتند از: آنلیدها(کرمهای حلقوی) ، سخت پوستان ، نرم‌تنان ، لاروهایمختلف ، تخمها و غیره (پلانکتون‌های جانوری). گروههای گیاهی ، عبارتند از: جلبک‌ها، دیاتومه‌ها و غیره (پلانکتون‌های گیاهی).
اگر بعضی شرایط محیطی (بویژهدما)در یک جا جمع شود،پلانکتون‌های زیاد تولید می‌شوند که یک یا چند گونه آنها غالبند وبا تکثیر ناگهانی، مشکلات جدی و زیادی در تاسیسات تصفیه بوجود می‌آورند.
دیاتومه‌ها ، بویژهبه‌سرعت یک غشای ژلاتینی روی شن صافی ایجاد و عملا عبور آب را متوقف می‌کنند. باوسایل مکانیکی می‌توان تا حدی قسمت عمده ای از پلانکتون‌های گیاهی را حذف کرد. برایاین کار ، می‌توان از توده صاف کننده که ذرات تشکیل دهنده آن ، درشت‌تر از ماسه ایاست که در صافی‌ها بکار می‌رود (اولین صافی در تاسیسات تصفیه آهسته) و یا ازاَلکلهای بسیاری ریزی کمک گرفت. این وسایل ، برای پلانکتون‌های جانوری کمترموثرند.
وسایل شیمیایی که با توجه به ترکیب شیمیایی آب انتخاب می‌شوند،نتیجه بهتری ارائه می‌دهند. به این ترتیب است کهپیش کلرزنیمربوط به تصفیهذرات ریز ، موجب از بین بردن کامل پلانکتون می‌شود و نابودی جلبکهایی که درحوضچه‌های روباز ظاهر می‌شوند، با استفاده از مس سولفاتی که به منعقد کننده افزودهمی‌شود امکانپذیر است. در هر حال ، دخالت آزمایشگاه برای بررسی این مساله ضروریاست.

مشکلات ناشی از آلوده کننده کوچک

آلوده کننده‌های کوچک ، اجسامی هستند کهمتاسفانه حضور آنها به حالت محلول در آبهای سطحی ، به‌علت ریختن زباله‌هایفعالیتهای مختلف خانگی ، کشاورزی و صنعتی فراوان شده است. این زباله‌ها را جهان نووارد چرخه طبیعی آبها کرده است و بعضی از آنها در دراز مدت برای انسان اثر سمیدارند.
از این آلوده کننده‌ها تمیز کننده ها ،فنل‌ها ،هیدروکربن ، زباله‌های صنایع شیمیایی و دارویی و تمام مشتقات آب کلردار ناشی از صنایعکلر ، حلالهای کلردار ، ساختو استفاده از آفت کشها ، علف کشها ، ساخت موادپلاستیکی ، روغن‌های جلا ،رنگها و غیره را می‌توان نام برد.
به‌علاوه ، گاهی ممکن است کهسترونکردن با کلر ، موجب ایجاد مشتقات آلی کلردار شود. چنین مشتقاتی هنگامی ظاهرمی‌شود که محل برداشت آب خام در رودخانه و در پایین‌دست ایستگاه تصفیه آبهای مستعملکه در آنجا عمل کلرزنی قبل از ریختن زباله‌ها صورت گرفته است، باشد.
طراحبهره بردار ، باید متوجه اهمیت آلوده کننده‌های کوچک باشند و تاسیسات لازم را برایمقابله با این اجسام ، در صورت مشاهده آنها ، در اختیار داشته باشند یا اگر احتمالظهور این آلوده کننده‌های کوچک در آینده وجود دارد، باید زمینه‌های لازم را برایتصفیه تکمیلی پیش‌بینی کند.

تصفیه پساب‌های صنعت آبکاری

نگاه کلی

محلولهایی که در صنعتآبکاری مورد استفاده قرار می‌گیرند با اندک تفاوتی مثل یکزهر خطرناکدر موردموجودات عمل می‌کنند. پساب‌های تولید شده در این کارگاه‌ها معمولاسمیهستند. آنها به قدری زهرآگین اند که تزریقمستقیم آنها داخل فاضلاب‌ها و کانال‌های شهری سبب صدمات جدی می‌شوند. بنابراین هدفاز تصفیه پساب‌ها این است که پساب طوری دور ریخته شود که زندگی حیوانات و یا گیاهانرا تحت تاثیر قرار ندهد و طبیعت حفظ شود بدین منظور باید بعد از استفاده از آب‌ها ،آنها را تصفیه نموده به طوری که تمام احتیاجات صنعتی و انسانی را رفع کند.

احیای کلی پسابها

اگر انجام کار به وجه مطلوب مورد نظر باشد، استفاده ازآب برای آبکشی قطعات به حداقل خود می‌رسد. به موازات صرفه جویی در آب و اقتصادی نمودنآن از هدر رفتن مقدارموادشیمیایی مهم جلوگیری می‌شود و بدین ترتیب مسمومیت زدایی نیز به عمل می‌آید. بهطرق زیر می‌توان مقدار پساب‌ها را در صنعت پوشش‌کاری کاهش داد:

• طولانی نمودن دوره سیکل
• استفاده از حمامهای آبکشی ساکن ، لوله کشی مدار بسته (پمپاژ آب در مدار بسته) واستفاده از آبکشی به طور آبشاری.
• استفاده از مونتاژهای صحیح
• استفاده از مواد ترکننده

روش های سم زدایی

سم زدایی به روش ناپیوسته (ایستا)

در این روش از طریق انبارکردن ، پساب‌ها مدت زمان کوتاهی (یک روز یا یک هفته)در منابع جمع می‌شود و در این توقفگاه ، عملیات سم زدایی انجام می‌گیرد. این روشبرای پساب‌هایی با مقادیر کوچک، روش کاملا مناسبی است و برای سم زدایی پساب‌هایغلیظ و رزین های مبادله کننده یونی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این روش را می‌توانبه صورت خودکار درآورد.

سم زدایی مستقیم

در این روشقطعاتی که از وان عملیات خارج می‌شوند ابتدا در حمام آبکشی ثابت (آبکشی- جمع آوری)وارد شده، سپس وارد یک وان حاوی محلول رفع سمیت می‌شوند. محاسن اصلی این روش سمزدایی حتی در مورد کمپلکس های سیانیدی می‌باشد که به سختی منهدم می‌شوند. زیرا زمانانجام واکنش عملا نامحدود است و می‌توان با مقدار زیادی هیپوکلریت که در این روش ازبین نرفته و در فرآیند باقی مانده استفاده نمود.

سم زدایی پیوسته

در این حالتکنترل (آنالیز) به روش الکترومتریک صورت می‌گیرد. تعیین مقدار اسیدیته و قلیایی ،همچنین تعیین مقدار سیانید و اسید کرومیک توسطالکترودهایمخصوص و به کمکپتانسیومتریصورت می‌گیرد. نتایج چنینعملیات اندازه گیری می‌تواند توسط یک سیستم چاپگر به طور پیوسته تعیین و همچنینمراقبت مداوم سم زدایی ، انجام گیرد. مراحل بعدی با استفاده از امپولسیون های برقیکه توسط دستگاههایی که جهت دور اثر مواد به کار گرفته شده اند، می‌باشد. در تماماین حالات قبل از دور ریختن آب ، تمام مراحل به طور اتوماتیک کنترل می‌شوند. درپایان هر مرحله ، در صورتی که محلول مورد نظر طبق استاندارد نباشد توسط آژیر خبرداده شده و جریان آب قطع می‌شود.

مسمومیت زدایی سیانیدها

بینموادسمی، سیانیدها خطرناک ترین آنها می‌باشند. برای از بین بردن و یا حذف آنها عملااز دو روش استفاده می‌شود:

• رسوب دادن آنها به شکل سیانید آهن (کمپلکس قابل حل سخت)
• از بین بردن به طریق اکسیداسیون.

اکسیداسیونتوسطکلر و یا هیپوکلریت(آب ژاول،کلرید آهک) صورت می‌گیرد. شرایط اساسی برای انجام اکسیداسیون مطلوب وجود محیطقلیایی قوی است که نباید pH زیر 9 باشد (ترجیحا باید بین 11-10 یا بیشتر باشد). بااستفاده از اکسید کننده های قوی ، سیانیدها سریعا به سیانات‌ها تبدیل می‌شوند. درصورتی که ماده اکسید کننده زیاد باشد، اکسیداسیون سیانات تا تشکیلاسیدکربنیکو ازت ادامه می‌یابد. با این روشاکسیداسیون کامل سبب مسمومیت زدایی کلی پساب‌ها می‌شود.

مسمومیت زدایی اکسید کروم (VI)

خنثی‌سازی ساده اکسیدکروم (VI) توسط مواد قلیایی کافی نیست، زیرا کرومات‌های قلیایی تشکیل یافته قابل حل در آببوده و مسمومیت کننده هستند، حتی به مقدار اندک نیز (محلول در آب) برای تندرستیخطرناک است بدین علت حتما لازم است که قبلا اکسید کروم (VI) را به اکسید کروم (III) تبدیل و سپس خنثی نمود. از احیا کننده هاییماننددی اکسید گوگرد،سولفیت سدیم،بی سولفیت سدیم،سولفات آهن (II)وکلرید آهن (II)برای احیای کروم (VI) به کروم (III) استفاده می‌شود.
پایان واکنش احیای اسید سولفورو در نتیجه تغییر رنگمحلول از اکسید کروم (VI) از رنگ زرد متمایل به قرمز به رنگ آبی آسمانی- سبز اکسیدکروم (III) تشخیص داده می‌شود. اگر واکنش احیا توسط سولفات آهن صورت گرفته باشد اینتغییررنگ با یک پوشش شدید رنگ زردسولفات آهن (II) که تشکیل می‌یابد، تشخیص داده می‌شود.

خنثی سازی و ترسیب فلزات سنگین

خنثی‌سازی از یک طرف pH را به یک مقداربی‌خطر برای پدیده های بیولوژیک تنظیم می‌کند و از طرف دیگر با خنثی‌سازی ،فلزات سنگینسمی در محلول به نمک های قلیاییو یا هیدروکسیدهایی باقابلیتانحلال کم تشکیل می‌یابند و در نتیجه این مواد از پساب‌ها جدا می‌شوند. سابقاتصور می‌شد که در منطقه pH خنثی ، یعنی pH=7 ، تمام فلزات بدون باقیمانده ته نشینمی‌شوند در حالی که بعدها به این واقعیت پی برده شد که تک‌تک فلزات در یک ناحیهمخصوص pH رسوب می‌نمایند. در pH خنثی آهن (III) ،آلومینیوم وکرومبه طور کلی عملارسوب می‌کنند. مس وروی تا نزدیکی های 5/8=pH ونیکل ،کادمیوم،سرب ونقره در pH های بالای 9 رسوب می‌نمایند. عموما برای رفع این محلولها در این شرایط pH مجاز نیستو باید بعد از فیلتر کردن نسبت به خنثی‌سازی محلول اقدام نمود. خنثی‌سازی پساب‌ها وته نشین نمودن فلزات سنگین توسطنیترات سودوشیره آهکصورت می‌گیرد. برای ترسیب کلی از شیره آهک در صورت وجود همزمانسولفات‌ها،فلوئورهاوفسفات‌هااستفاده می‌شود. واکنش های خنثی‌سازی تقریبابلافاصله صورت می‌گیرد ولی ترسیب هیدروکسیدهای فلزی وقت زیادی طلب می‌کند. در اکثراوقات سریع نمودن عملیات ترسیب و یا سدیمانتاسیون هیدروکسیدها ، با اضافه نمودنمواد راسب کننده (اغلب ذرات آلی کلوییدی) صورت می‌گیرد.

تصفیه لجن ها

بعد از سم زدایی و خنثی‌سازی پساب‌ها، یون های فلز که ابتدادر محلول موجود بودند بعدا به صورت لجن هیدروکسید در پساب‌ها دیده می‌شود. جداسازیاین لجن طبق مقررات دولتی اجباری است زیرا در صورت وارد کردن آن در کاتالیزاسیونممکن است در صورت تغییر احتمالی pH فلزات مربوطه که به صورت رسوب هستند دوباره واردآب شده و سبب مسمومیت شوند. جداسازی لجن ها منحصرا از طریق سدیمانتاسیون (صاف کردن)و سوسپانسیون صورت می‌گیرد.

• سدیمانتاسیون: برای سدیمانتاسیون آبهای حاوی لجن راکد، آنها را وارد یک مخزن بات ابعاد مناسب می‌کنند. هیدروکسیدهایسنگین در ته مخزن ته نشین شده و از سطح مخزن آب روشن گرفته می‌شود ذرات ریز لجن گاهبه گاه توسط پمپاژ در مخزنهای مخصوصی که برای لجن ساخته شده‌اند جمع آوری می‌شوند. بدین ترتیب این آبها 2-1% موادجامد در بردارند و 99-98% بقیه آب می‌باشد. این روش بهترین روش شناخته شده است.
• سوسپانسیون: تصفیه لجن‌های با دانهبندی ریز با گذشت زمان تکنیکی‌تر شده است. فیلتر پرس ها و انواع دیگر فیلترها دراین مورد مطمئن ترند با استفاده از این روش نه تنها لجن ضخیم از لجن های ریز دانهبه دست می‌آید، بلکه می‌توان مستقیما پساب‌ها را تصفیه کرد. این لجن های ضخیمتقریبا 80-50% آب در بردارند و به راحتی قابل حمل می‌باشند. اگر امکان حمل کردن لجنهای ضخیم به یک مرکز جمع آوری زباله و یا کوره ذوب وجود داشته باشد، این بهترین روشبرای حل مساله لجن ها خواهد بود.

مبادله کننده های یونی

یون‌های آلوده کننده ای که درمبادله کننده‌هاجمع می‌شوند، طبیعتاظرفیتشان نامحدود نیست در پایان واکنش ، مبادله به تدریج آهسته می‌شود تا بالاخرهمتوقف می‌گردد. برای احیایمبادله‌کننده ها کاتیونی، آنها را در اسیدهایقوی آبکشی می کنند. یون های فلزی بدین ترتیب وارد اسیدی می شوند وهیدروژنجای آنها را می گیرد. برای احیایمبادله‌کننده های آنیونی،آنها را باسودآبکشی می‌نمایند تا آنیون‌های جمع شدهدر آن جای خود را به یون‌های هیدروکسید بدهند. بدین ترتیب مبادله کننده ها دوبارهقابل استفاده می‌شوند.

منابع :

1-     سایت اطلاع رسانی دانشنامه رشد :

www.daneshnameh.roshd.ir

2-     سایت اطلاع رسانی آفتاب :

www.aftab.ir

3-     سایت اطلاع رسانی تبیان :

www.tebyan.net