بررسي اثر بستر قلوه سنگي در كارائي بركه هاي تثبيت

نويسنده: علي قيصري
استاد راهنما: عليرضا مصداقي نيا
استاد مشاور: محمود شريعت، امير حسين محوي
تاريخ دفاع: 1377/04/13
مدرك: Ph.D مهندسي بهداشت محيط
دانشگاه: دانشگاه علوم پزشكي تهران، دانشكده بهداشت، گروه مهندسي بهداشت محيط
چكيده: در سالهاي اخير تحقيقات زيادي براي تصفيه فاضلاب به كمك تكنولوژي پيشرفته و همچنين استفاده از روشهاي ساده و كم هزينه و با بهره برداري و نگهداري آسان در كشورهاي پيشرفته و در حال توسعه انجام شده است. بركه هاي تثبيت فاضلاب (WSP) با طراحي خوب را مي توان فرايندي مطمئن، كارآمد، اقتصادي، امكان پذير و آسان جهت تصفيه فاضلاب شهري در نظر گرفت. بي دليل نيست بيش از يك سوم تصفيه خانه هاي فاضلاب در آمريكا WSPمي باشد و تا سال 1983 بيش از 7000 واحد WSP در آمريكا احداث شده و در كشورهاي فرانسه و آلمان به ترتيب بيش از 2000 و 1000 WSP و در چين بيش از 10000 WSP در مناطق شهري و روستايي در حال بهره برداري مي باشد. در حال حاضر اكثراً كشورهاي جهان حتي آندسته از كشورهائيكه زمستان طولاني دارند توجه خاصي به اين سيستم تصفيه دارند. برخي از محققين مخصوصاً (Oswald) عقيده بر اين دارند كه در قرن آينده با توجه به مسائل زيست محيطي، كاهش منابع انرژي و تامين غذا گزينه اي كه بيشتر بايد براي تصفيه فاضلاب مورد توجه قرار گيرد WSP مي باشد.
از آنجائيكه بركه هاي تثبيت نياز به زمين نسبتاً زيادي دارند. (بزرگترين عيب آن) كه علاوه بر افزايش هزينه خريد و احداث، مقداري آب هم از طريق نفوذ و تبخير از دست مي رود و باعث محدوديت كاربرد آن مي گردد. بنابراين هر طرح و تحقيقي كه بتواند اين عيب را كاهش دهد مي تواند كاربرد اين فرايند را افزايش دهد.
در اين مطالعه با اضافه كردن يك بستر قلوه سنگي و ايجاد يك محيط رشد چسبيده (Attached-growth media) در بركه هاي تثبيت (AGWSP) و تشكيل بيوفيلم روي سطح محيط (Rock) كاهش مواد آلي و ساير آلوده كننده ها افزايش يافته و در نتيجه زمين مورد نياز هم كمتر خواهد شد. در گذشته اظهار نظرهاي محدودي در مورد تاثير رشد چسبيده در عملكرد بركه هاي تثبيت شده است. تاثير تشكيل بيوفيلم بر روي موانع (baffles) موجود در بركه ها توسط (oqunrombi , kilani, 1984) و همچنين اظهار نظر تاثير رشد چسبيده بر روي سطح مد يا توسط shin )(Qingliang Zhao and Baozhe Wang, and Polprasert, 1987 and 1988; Baskaran et al, 1992)1955 در كاهش مواد آلوده كننده شده است. تاثير رشد چسبيده در افزايش راندمان بركه هاي تثبيت قطعي است ولي اين روش مدرن و مفيد نياز به تحقيقات بيشتري دارد تا بتوان دقيقاً در مورد ميزان تاثير آن اظهار نظر نمود.
واحد نمونه (پايلوت) تجربي كه در اين مطالعه مورد استفاده قرار گرفت براي تحقق اهداف طرح ابتدا يك انشعاب 4 از كانال اصلي فاضلاب ورودي به تصفيه خانه شمال اصفهان گرفته شد و فاضلاب خام پيوسته وارد لاگون بي هوازي (A2) با عمق 2/2 متر شده و خروجي اين واحد وارد دولاگون اختياري (F2,F1) با ابعاد 6/1×3/12×3/26 متر مي شد. يكي از اين دولاگون شامل فيلترهاي قلوه سنگي و ديگري ساده و بعنوان شاهد عمل مي كند بمنظور ايجاد يك سيستم رشد چسبيده در بركه (AGWSP) از قلوه سنگ هائي با قطر متوسط 15 سانتيمتر، با دانسيته cm3/g6/2، نسبت تخلخل 93 و درجه پوكي 48 درصد استفاده شد. سطح بستر قلوه سنگي(RF) حدود 13 متر مربع با حجم 26 متر مكعب كه نسبت حجم فيلتر قلوه سنگي به حجم كل بركه تثبيت تقريباً برابر10 درصد بود.
اين سيستم از شهريور ماه 1375 مورد بهره برداري قرار گرفت و حدود يكماه بطول انجاميد تا بركه هاي فعال گشته و رنگ سبز در آنها غالب شد. بعد از آن در دو مرحله ميزان فاضلاب ورودي به سيستم تغيير داده شد بنحويكه فاضلاب ورودي در هر دو مرحله مساوي ولي با مقادير مختلف بودند (QF1=QF2). در مرحله سوم تحقيق فاضلاب ورودي به بركه نمونه (RFWSP) به دو برابر افزايش پيدا كرد QF1=1.5QF2) ( و در نتيجه بار سطحي فيلتر دو برابر و زمان ماند درF1 نصف شد. در طي اين مراحل از نقاط مشخص شده نمونه برداري و آزمايشهاي PH, DO,SS,COD,BOD5 كل كليفرم و تيرگي بر اساس كتاب روشهاي استاندارد APHA چاپ هيجدهم انجام گرفت. ضمناً در طي اين مراحل اثر متوسط درجه حرارت هوا در فصول، مختلف بر عملكرد سيستم نيز مورد ارزيابي قرار گرفت.
منظور اصلي از ايجاد يك محيط رشد چسبيده در بركه تثبيت افزايش راندمان آن در حذف آلوده كننده هاي مهم نظير COD, BOD5 مي باشد. خوشبختانه با اطلاعات تجربي و نتايج آزمايشات بدست آمده مشخص شد كارايي سيستم AGWSP در حذف آلوده كننده هاي فوق الذكر رضايت بخش مي باشد.
متوسط كاهش COD, BOD5 براي مرحله اول و دوم تحقيق در F1 بترتيب 15/44 و 35/38 و در F2 32 و 5/16 درصد اندازه گيري شده كه نهايتاً متوسط افزايش راندمان F1 نسبت به F2 براي COD, BOD5 بترتيب حدود 3 ±17 و 4 ± 20 مي باشد. بنابراين مشاهده مي شود با اضافه كردن يك سيستم رشد چسبيده هوازي و بيهوازي مي توان راندمان بركه هاي تثبيت را بمقدار قابل ملاحظه اي افزايش داد. لازم به ذكر است كه اعداد و ارقام COD, BOD5 اعلام شده مربوط به پساب فيلتر نشده F1 و F2 مي باشد. نتايج تجربي نشان مي دهد پساب فيلتر شده ( حذف جلبك )راندماني به مراتب بيشتر از مقادير بالا حاصل خواهد شد. در شرايط آب و هوايي و همچنين بارآلي و هيدروليكي ( حداكثر 5/1 متر مكعب بر متر مربع در روز ) مناسب افزايش راندمان 45 درصد براي COD, BOD5 در اين طرح تحقيقاتي اندازه گيري شده است.
استفاده از لاگون بي هوازي در چنين سيستم هايي ضروري مي باشد. زيرا در صورتيكه مواد معلق و قابل ته نشيني به قسمت فيلتر قلوه سنگي وارد كردند امكان مسدود شدن آنها وجود دارد. بعلاوه رسوبات تشكيل شده در كف لاگون با تجزيه شدن و توليد مواد آلي جديد (Feedback) در سيستم هوازي و بيهوازي لاگون اختياري اختلال ايجكنند.
كلمات كليدي: