تالابهای مصنوعی و سیستمهای تصفیه فاضلاب در محیط آبی
انواع و کاربرد تالابها و سیستمهای آبی
تالابها و سیستمهای آبی تصفیه، فرایندهایی هستند که در آنها از گیاهان و یا جانوران آبی برای تصفیه فاضلابهای شهری و صنعتی استفاده میگردد. سیستمهای تصفیه در محیط آبی طیف گستردهای از روشهای تصفیه شامل: تالابها، گیاهان آبزی شناور و سیستمهای ترکیبی را در بر میگیرد.
انواع اصلی تالابها و سیستمهای تصفیه در محیط آبی عبارتند از :
- – تالابهای مصنوعی دارای سطح آزاد [(F.W.S) free-water-surface]
- – تالابهای مصنوعی دارای جریان زیر سطحی [Subsurface-flow(S.F)]
- – سیستمهای دارای گیاهان آبزی شناور
- – سیستمهای ترکیبی
تالابهای مصنوعی دارای سطح آزاد
در این گونه تالابها که بطور معمول از مخازن و کانالهایی که با پوششهای طبیعی یا مصنوعی آب بند شده، تشکیل گردیدهاند گیاهان آبزی در عمق بین 100 تا 450 میلیمتر مستغرق میگردند. گیاهان متداولی که در این سیستم مورد استفاده قرار میگیرند عبارتند از:
– Cattails
– Reads
– Sedges
-Rushes
فاضلاب در حین عبور از میان گیاهان توسط باکتریهای متصل به آنها و متصل به آنها و فرایندهای فیزیکو شیمیایی تصفیه میگردد.
تالابهای مصنوعی دارای جریان زیر سطحی
در این گونه تالابها فاضلاب حین عبور از میان بستر متخلخل تشکیل شده از قلوه سنگ درشت تا ماسههای ریز، تصفیه میگردد. گیاهان مورد نظر نیز در این بستر کشت گردیدهاند. عمق بستر بین 45/0 تا یک متر و شیب آن بین صفر تا 5/0 درصد میباشد.
سیستم گیاهان آبزی شناور
دو نوع اصلی سیستم تصفیه فاضلاب با استفاده از گیاهان آبزی، سیستمهای Water hyacinth و duck weed میباشد. در سیستم اول ریشه گیاهان آبزی بلند و دارای طول بین 6/0 تا 2/1متر هستن که به اعماق برکه حاوی آنها نفوذ کرده و بعنوان بستری برای رشد باکتریها عمل مینماید. ریشهی گیاهان نوع دوم کوتاه (معمولاً کمتر از 10 میلی متر) بوده و منحصر به سطح برکه میباشد.
سیستمهای ترکیبی
به منظور دستیابی به استانداردهای کیفی پساب خروجی میتوان از ترکیبی از تالاب و سیستم گیاهان آبزی شناور به صورت سری استفاده نمود.
کاربردهای تالابهای مصنوعی و سیستمهای آبی
تالابهای مصنوعی و سیستمهای آبی برای تصفیه انواع فاضلابها با کیفیتهای متفاوت به کار گرفته شدهاند. اصلیترین استفادههایی که تا کنون از این سیستمها شده، در جدول زیر گزارش گردیده است. همانگونه که در جدول مذکور نشان داده شده است، از تالابهای مصنوعی میتوان برای تصفیه فاضلابهای مختلف استفاده نمود. همچنین از این سیستمها برای بهبود و توسعه زیستگاهها و منابع و ذخایر طبیعی نیز استفاده میگردد.
| جدول – کاربردهای مختلف تالابهای مصنوعی و سیستمهای تصفیه در محیط آبی | |
| کاربرد | ترکیب حذف شده یا هدف حذف |
| زهابهای اسیدی معدن | فلزات و السیدیته |
| تصفیه پیشرفته (تکمیلی) | ازت و فسفر |
| تصفیه پیشرفته (تکمیلی) | فلزات سنگین و مواد آلی مقاوم (دیر تجزیه پذیر) |
| ترکیبی از تصفیه ثانویه و پیشرفته | مواد آلی (حذف BOD5)، جامدات معلق کل (TSS) میکروارگانیسمهای بیماریزا، ازت و فسفر |
| بازیافت زهاب کشاورزی | ازت و فسفر |
| شیرابه محل دفن زباله | مواد آلی |
| استفاده مجدد و تفریحی از پساب | مواد آلیف جامدات معلق کل (TSS) و عوامل بیماریزا تا دستیابی به استانداردهای مربوطه (کدورت کمتر از 2 ان – تی – یو، مواد معلق کمتر از 5 میلی گرم در لیتر و کل کلی فرمها کمتر از 3/2 در 100 میلی لیتر) |
| تصفیه ثانویه | مواد آلی (BOD5)، کل جامدات معلق (TSS)، عوامل بیماریزا |
| تصفیه لجن سپتیک تانکها | مواد آلی (BOD5)، کل جامدات معلق (TSS)، عوامل بیماریزا ازت و فسفر |
| تصفیه روانابها (Storm water) | مواد آلی (BOD5)، کل جامدات معلق (TSS)، عوامل بیماریزا نیتروژن، فسفر، فلزات سنگین و مواد آلی مقاوم |
کاربرد های صافی
صافیهای ماسهای دارای دامنه کاربرد وسیعی از تصفیه فاضلاب منازل مسکونی مجزا تا مکانهای تجاری بزرگ و حتی جوامع کوچک میباشد. از این صافیها برای تصفیه و پیش تصفیه فاضلاب قبل از ورود آن به ناحیه جذب در مناطقی که عمق ناحیه جذب کافی نیست و یا سنگ بستر خیلی بالاست استفاده میگردد. از این صافیها یرای تصفیه فاضلاب تا دستیابی به استانداردهای تخلیه پساب به آبهای سطحی نیز استفاده میگردد. از صافیها علاوه بر تصفیه فاضلابهای خانگی برای تصفیه فاضلابهای حاوی غلظت بالای مواد آلی مانند فاضلاب رستورانها نیز استفاده میشود. از صافیهای بدون برگشت پساب برای تصفیه فاضلاب با دبی کم و جاهائیکه حذف نیتروژن دارای اهمیت نیست، استفاده میگردد.
از صافیهای با برگشت پساب برای فاضلابهای با دبی کم و زیاد در جاهائیکه حذف نیتروژن اهمیت دارد، استفاده میشود. باکتریهای نیتراتساز آمونیاک و نیتروژن آلی را در صافی به نیترات ( ) تبدیل میکنند. اگر مخزن برگشت پساب غیرهوازی باشد و یا از یک راکتور غیر هوازی قبل از مخزن استفاده شود دنیتریفیکاسیون یا تبدیل به گاز ازت ( ) اتفاق میافتد. بدین منظور به منبع کربن آلی نیاز میباشد که توسط فاضلاب (پساب) خروجی از سپتیک تأمین میشود. حذف نیتروژن در این فرایند بیش از ۷۰ تا ۸۰ درصد خواهد بود.
انواع مصالح بستر
انواع مختلفی از مصالح بعنوان بستر صافی قابل استفاده است. از این میان ماسه شسته دانهبندی شده بیشتری کاربرد را دارد. سایر مصالح قابل استفاده عبارتند از: گراول، آنتراسیت، شیشه خرده، شیلی منبسط شده و خاکستر نیروگاههای ذغال سنگی. سوانسون و دیکس کاربرد خاکستر زغال سنگ را با موفقیت آزمودهاند. شیشه خرده نیز دارای عملکرد مشابه ماسه هم سایز خود میباشد. (Emericketal.1997 and Darby et al, 1996) شیل منبسط شده نیز بطور موفقیت آمیزی مورد آزمایش قرار گرفته است لیکن هنوز آزمایشها روی عملکرد طولانی مدت آن کامل نشده است.
عملکرد صافیها
مصالح مورد استفاده در بستر ماسه و گراول میباشد. غلظت BOD و TSS در پساب تصفیه شده معمولاً کمتر از ۱۰ میلیگرم در لیتر و حذف نیتروژن حدود ۵۰ درصد میباشد. حذف کلی فرمهای مدفوعی بین log 2 تا log 4 و غلظات مواد معلق در پساب خروجی بسیار کم میباشد.
نیزار یا مردابهای مصنوعی (WETLAND)
استفاده از نیزارها جزء روشهای بسیار قدیمی تصفیه فاضلاب میباشد. در این مناطق که معمولاً در اراضی فاقد زهکشی مناسب و یا در حاشیه مسیرهای آبی بصورت طبیعی وجود دارند. فاضلاب تحت شرایط کاملاً طبیعی تصفیه میگردد. در سالهای اخیر بمنظور استفاده بهینه و افزایش راندمان تصفیه با استفاده از نیهائی چون نی قلمی، نی حصیری و نی لوئی، نیزارهای مصنوعی ایجاد و از آنها برای تصفیه فاضلاب استفاده گردیده است.
نیزارهای مصنوعی به دو گروه سطح آزاد و با جریان زیر سطحی تقسیم میگردند. در نیزارهای با سطح و قابل مشاهده است در حالیکه در نوع دوم فاضلاب از داخل بستر عبور نموده و قابل مشاهده نیست. وظیفه اصلی نیها تأمین اکسیژن مورد نیاز برای میکروارگانیسمهای موجود در بستر و اطراف ریشهها که فاضلاب را تصفیه میکنند، میباشد. البته به جز فرایندهای بیولوژیک فرایندهائی چون فیلتراسیون و تهنشینی نیز در نیزارها اتفاق میافتد. بمنظور زیباسازی معمولاً در اطراف نیزارها از گلها و گیاهان زینتی استفاده میگردد.