بخشی از مقاله
چکیده
در ایران بخش عمده ای از فاضلاب تولیدی بدون هیچگونه تصفیهای از طریق چاههای جذبی وارد خاک شده که آلودگی خاک و در مواردی آلودگی آبهای زیرزمینی را در پی دارد. آبهای خاکستری سهم قابل توجهی از فاضلاب را به خود اختصاص میدهد که در صورت تصفیه و استفاده مجدد از آن تأثیر قابل توجهی در صرفهجویی در مصرف آب دارد. یکی از انواع سیستمهای غیر متمرکز تصفیه آبهای خاکستری بیوفیلترهای با جریان برگشتی - RBFs - هستند که در بسیاری از کشورها از جمله آمریکا سالهاست در جوامع کوچک و خانهها مورد استفاده قرار گرفته است.
RBFs به عنوان سیستم تصفیه ثانویه، خروجی از سپتیک تانک را با استفاده از مجموعه عملیات و فرایندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژی تصفیه میکند. راندمان بالای حذف انواع آلایندهها به ویژه نیتروژن و فسفر از فاضلاب و سهولت بهره برداری از این سیستم باعث مقبولیت استفاده از این سیستم شدهاست.
مقدمه
آبهای خاکستری که شامل فاضلابهای دستشویی، حمام، آشپزخانه و ماشین لباسشویی است - Eriksson et al., 2002 - ، حدود50 تا80 درصد از کل فاضلاب خانگی را شامل میشود که در صورت جمعآوری، تصفیه و استفاده مجدد از آن تأثیر قابل توجهی در حفاظت از منابع آب شیرین دارد. مطالعات انجام شده نشان دادهاست که استفاده از آبهای خاکستری جهت مصارف غیر شرب مثل فلاش تانک، آبیاری فضای سبز و ... حدود %30 در مصرف آب صرفهجویی میکن . - Negahban Azar, 2012 -
مزیت آبهای خاکستری نسبت به سایر فاضلابها در این است که معمولاً آبهای خاکستری در مقایسه با آب سیاه - فاضلاب توالت - نیتروژن کمتری دارد، عوامل بیماریزا - انواع ویروسها و باکتریها - در آن کم است و تجزیه مواد آلی موجود در آبهای خاکستری سریعتر از آبهای سیاه میباشد . - Rodda et al., 2011 - بنابراین با توجه به حجم قابل توجه آبهای خاکستری و کیفیت بهتر آنها در مقایسه با سایر فاضلابها، استفاده از آبهای خاکستری میتواند گزینه مناسبی برای جبران کمبود آب در بخشهای غیر شرب باشد.
استفاده مجدد از آبهای خاکستری برای مقاصد غیر شرب مثل کشاورزی، سالهاست که در کشورهایی مثل آمریکا، انگلیس، استرالیا، المان و ژاپن برای صرفهجویی در مصرف آب شرب و کاهش هزینهها مورد توجه قرار گرفته است . - EPA, 2012 - در برخی از ایالات آمریکا مثل کالیفرنیا و فلوریدا، تحقیقات به اندازهای پیشرفت نموده که حتی استانداردهای طراحی و نصب سیستم تصفیه آب خاکستری تدوین شدهاست. روش اسمز معکوس، فیلترهای تحتفشار و گندزدایی با امواج ماوراء بنفش در دانشگاهها، هتلها و خوابگاهها، از جمله سیستمهای تصفیه آب خاکستری در امریکا می باشند
در ژاپن، تصفیه آبهای خاکستری با استفاده از فیلترهای ممبران به صورت بیهوازی و گندزدایی پساب خروجی از فیلتر از مرسومترین روشهای تصفیه محسوب میشود که به دلیل پرهزینه بودن سیستم فقط در ساختمانهای تجاری و مجتمعهای بزرگ صرفه اقتصادی دارد. پساب خروجی از این سیستم برای آبیاری گیاهان زینتی و فضای سبز و همچنین برای فلاش تانک توالت قابل استفاده است و استاندارد کیفی پساب مرکز ترویج تصفیه پساب توکیو را تامین میکند
درکانادا حدود 25 تا 33 درصد از خانهها و مراکز اداری از سیستمهای غیر متمرکز تصفیه فاضلاب استفاده می-کنند . - Frank & Bright, 2001 - برطبق اداره آمارآمریکا تقریباً 23 درصد از 115 هزار خانه مسکونی آمریکا از سیستم غیر متمرکز فاضلاب استفاده میکنند. بیشتر ازیک سوم خانهها در ایالات جنوب شرقی از سیستم فیلتر با جریان برگشتی استفاده میکنندکه شامل %48 در کارولینای شمالی و%40 در کنتاکی و کارولینای جنوبی میباشد
بیوفیلترهای با جریان برگشتی
بیوفیلترهای با جریان برگشتی RBFs، یک سیستم ابتکاری است که در چند سال اخیر برای تصفیهی فاضلاب به صورت غیرمتمرکز در جوامع کوچک یا خانهها رواج گسترده یافتهاست. RBFs توسعه یافته فیلترهای ماسهای لایهای بوده که اولین بار درسال 1970 میلادی درایالت ایلی نویز آمریکا رواج یافت
RBF ها برای محدوده گستردهای از کاربردها شامل تصفیه فاضلابهای خانگی، تصفیه فاضلاب با جوامع کوچک و مراکز تجاری بزرگ کاربرد دارد. شکل - 1 - این سیستم را به صورت شماتیک نشان میدهد. فاضلاب ابتدا وارد تانک سپتیک میشود. در این بخش، روغن و چربی از فاضلاب گرفته میشود و ذرات جامد معلق نیز تهنشین میشوند. فرایند پیش تصفیه به صورت بیهوازی میباشد. بنابراین زمان ماند فاضلاب در این قسمت نباید بیشتر از 24 ساعت باشد. مدت زمان ماند
بیش از 24 ساعت باعث افزایش فعالیت میکروبی و تولید بوی و کاهش اکسیژن محلول در فاضلاب میشود. کیفیت فاضلاب خروجی از این واحد برای آبیاری زیر سطحی فضای سبز را میتوان با آزمایش کیفی بررسی نمود. فاضلاب خروجی از واحد پیش تصفیه وارد حوضچه برگشت جریان میشود. در این قسمت، فاضلاب خروجی از سپتیک با بخشی از پساب تصفیه شده توسط فیلتر مخلوط میشود و توسط پمپ بر روی سطح فیلتر پمپاژ میشود. در واقع این بخش مانع از ایجاد شرایط بیهوازی در فیلتر شده و از تولید بوی بد در بستر فیلتر جلوگیری میکند. فرایند اصلی تصفیه آب خاکستری در بخش فیلتر انجام میشود.
با توجه به کیفیت فاضلاب ورودی، جنس بستر، اندازه دانهها، تخلخل، دانهبندی، عمق فیلتر و نسبت جریان برگشتی برای تولید پساب خروجی با کیفیت مناسب برای کاربری خاص تعیین میشود . - EPA , 2002 - مصالح فیلتر میتواند خردهسنگ، شن و ماسه با ابعاد مختلف، آکنههای پلاستیکی و یا هر ماده دیگری باشد که سطحی را برای رشد بیولوژیکی ایجاد کند
نوع مصالح فیلتر تأثیر بسیار زیادی بر کیفیت پساب خروجی دارد و با مقایسه نتایج به دست آمده از فیلترهای با مصالح مختلف، فیلتر مناسب به لحاظ راندمان و هزینه انتخاب میشود. اندازه دانهها تأثیر زیادی بر زمان گرفتگی فیلتر، نرخ جریان عبوری از فیلتر و عمر فیلتر دارد. امکان استفاده از پساب خروجی فیلتر برای آبیاری فضای سبز به صورت بارانی و قطره ای و همچنین برای فلاش تانک با مقاسیه پارامترهای کیفی پساب با مقادیر استاندارد قابل بررسی میباشد.
شکل -1 شماتیک سیستم بیوفیلتر با جریان برگشتی در تصفیه فاضلاب
