استخرهای تثبیت فاضلاب

به حوضچه های عریض و کم عمقی که در آن فاضلاب خام به روشهای کاملاً طبیعی و در اثر واکنش جلبکها و باکتری ها تصفیه می گردد ، استخرهای تثبیت فاضلاب گفته می شود که بدون شک استفاده از استخرهای تثبیت فاضلاب در مناطق گرمسیری و جایی که زمین کافی در اختیار باشد یکی از مؤثرترین روش های تصفیه فاضلاب است.

بایستی متذکر شد که استفاده از این استخرها منحصر به مناطق گرمسیر نمی‌باشد و در اکثر شرایط آب و هوایی حتی مناطق سردسیری مانند آلاسکا راندمان مناسبی داشته است.

در کشورهای صنعتی نیز علیرغم وجود تکنولوژی مدرن و پیشرفته امروزی سهم عمده‌ای به استخرهای تثبیت فاضلاب واگذار گردیده است. به طور مثال یک سوم از کل تصفیه خانه های فاضلاب شهری در آمریکا از نوع استخرهای تثبیت می باشند.

بر اساس ماهیت واکنش­های بیولوژیکی استخرهای تثبیت فاضلاب به سه دسته اساسی تقسیم می شوند عبارتند از :

1. استخر های هوازی (Aerobic ponds)
2. استخر های بی هوازی (Anaerobic ponds)
3. استخر های هوازی و بی هوازی یا اختیاری (Facultative ponds)

استخرهای هوازی

یک استخر هوازی شامل باکتری ها و جلبک های در حال تعلیق بوده که در عمق آن نیز شرایط هوازی غالب باشد. در این برکه ها اکثر اکسیژن مورد نیاز میکروارگانیسم ها توسط عمل فتوسنتز جلبک ها و مقداری هم توسط عمل هوادهی طبیعی که در استخر صورت می­گیرد تأمین می شود. صرف­نظر از وجود جلبک ها در محیط بیولوژیکی موجود، استخرهای تثبیت هوازی شبیه یک سیستم لجن فعال می باشد اکسیژن  تولید شده از جلبک ها در طول عمل فتوسنتز توسط باکتریها هنگام تجزیه هوازی مواد آلی مصرف می گردد و در عوض مواد غذایی غیر آلی ( نظیر فسفر و ازت )  و دی اکسید کربن که در اثر این تجزیه آزاد می شوند توسط جلبک ها مصرف می گردند.

میکروارگانیسم های دیگری نظیر روتیفرها و پروتوزوئرها نیز در این استخرها وجود دارند که وظیفه آنها بیشتر جلادهی پساب می باشد.

استخرهای بی هوازی

این استخرها در مواقعی مورد استفاده قرار می‌گیرند که بار آلی فاضلاب بسیار بالا بوده و مواد جامد فرار فراوانی نیز در آن وجود داشته و فاضلاب کاملاً عاری از اکسیژن محلول باشد. در این استخرها شرایط بیهوازی در سراسر عمق به جز لایه رویی حاکم است.

در اینجا اکسیژن آزاد مولکولی وجود ندارد و باکتری­های بی­هوازی اکسیژن مورد نیاز خود را از تجزیه مواد آلی و غیر آلی فاضلاب به دست می آورند، بدین صورت که مواد آلی را به CO2,CH4 و سایر محصولات گازی شکل، اسیدهای آلی و بافت­های سلولی تبدیل می‌کنند.

مواد جامد در کف برکه، محلی که این مواد به صورت بی هوازی هضم می­گردند ته­نشین می شود، فاضلابی که مواد جامد آن ته­نشین شده است، جهت تصفیه کامل­تر به استخر اختیاری  ( Facultative Ponds)  هدایت می گردد.

تصفیه رضایت­بخش در برکه های بی هوازی بستگی به رفتار متقابل باکتری­های مولد اسید و  باکتری های مولد گاز دارد. بنابراین لازم است که درجه حرارت برکه بیشتر از 15 درجه سانتی گراد و pH آن بیش از 6 باشد. تحت چنین شرایطی است که تولید و تجمع لجن به حداقل خود خواهد رسید. تخلیه لجن هنگامی خواهد بود یک دوم ظرفیت (حجم مفید) استخر از لجن پر شده باشد. این استخرها در قدیم به علت بوی شدید طرفدار چندانی نداشته‌اند ولی در حال حاضر رابطه بین تولید بو و بار آلی با دلایل کافی و روشن به خوبی درک شده و بنابراین رفع این مشکل معمولاً با یک طراحی صحیح  امکان پذیر می باشد.

استخرهای هوازی و بی هوازی (اختیاری)

در این استخرها تثبیت آلوده کننده ها به وسیله مجموعه‌ای از باکتری های هوازی، بی‌هوازی و اختیاری صورت می گیرد. یک استخ تثبیت اختیاری از 3 ناحیه تشکیل شده است.

1. ناحیه هوازی :

این ناحیه در سطح استخر قرار دارد و باکتری های هوازی و جلبک­ها دارای یک رابطه‌ی همزیستی می باشند مقدار اکسیژن مورد نیاز برای حفظ شرایط هوازی طبقات فوقانی از طریق تماس سطح فاضلاب با هوای آزاد کسب می‌گردد ولی بخش اعظم اکسیژن مورد نیاز توسط فعالیت فتوسنتز جلبک ها تأمین می شود. این جلبک ها به طور طبیعی در استخرها و مکانی که مقادیر قابل ملاحظه ای از مواد غذایی حاصل از تابش نور خورشید وجود دارند رشد می‌کنند. رنگ سبز استخرها به علت وجود همین جلبک­هاست.

باکتری­های موجود دراستخر از اکسیژن تولید شده توسط جلبک­ها استفاده نموده و مواد آلی موجود در فاضلاب را اکسیده می‌نمایند.

یکی از محصولات نهایی متابولیسم باکتری ها گاز کربنیک است که توسط جلبک­ها در واکنش فتوسنتز مورد استفاده قرار می­گیرد زیرا نیاز جلبک ها به گاز کربنیک از مقداری که از هوا تأمین می شود بیشتر است. بنابراین یک هم زیستی متقابل و مشترک بین باکتری­ها و جلبکها در استخر وجود دارد از آنجایی که واکنش فتوسنتز جلبک یک فعالیت وابسته به نور می باشد در مقدار و غلظت اکسیژن محلول موجود در استخر در طول روز تغـییراتی حاصل می­گردد.

مقدار pH آب استخر نیز در طول روز متناسب با عمل فتوسنتز افزایش و حتی ممکن است به 10 نیز برسد. علت این افزایش آن است که مقدار گاز کربنیکی که توسط جلبـکها مـصرف می شود از میزان تولید آن توسط باکتریها بیشتر بوده و در نتیجه یون­های بی­کربنات موجود نه تنها جهت جبران کمبود گاز کربنیک بلکه برای تشکیل یون هیدروکسیل قلیایی تجزیه می شوند که باعث افزایش pH   می گردند.

2. ناحیه بینابینی :

که ناحیه هوازی  بیهوازی بوده وتجزیه مواد آلی توسط باکتری های هوازی  بی هوازی صورت می پذیرد.

3. ناحیه بی هوازی :

این ناحیه در قسمت تحتانی استخر قرار دارد و مواد جامد (لجن) ته نشین شده توسط باکتری های بی‌هوازی تجزیه می‌شوند.

در تصفیه فاضلاب شهری از این نوع استخرها بیشتر استفاده می شود. عمق این استخرها نباید کمتر از 9/0 متر و بیشتر از 2 متر باشد تا جلبک ها قادر به رشد و نمو باشند.

مزایای استخرهای تثبیت فاضلاب :

• هزینه‌های پایین ساختمانی، میزان سرمایه گذاری اولیه و تعمیرات مورد نیاز آن
• بهره برداری و نگهداری از آنها بسیار آسان و کم هزینه است
• در این روش کاهش کلیفرم­های مدفوعی نسبت به سایر روش های تصفیه فاضلاب بیشتر می‌باشد.

معایب استخرهای تثبیت فاضلاب :

• میزان تبخیر آب از سطح لاگونها در اکثر نقاط کشور ما که با مشکل کم آبی مواجه میباشیم ، قابل ملاحظه است .
• درسیستم تصفیه لاگونی عملکرد سیستم تحت کنترل نبوده وتابع شرایط محیطی است.
• زمین برای سیستم تصفیه لاگونی یا سیستم تثبیت فاضلاب باید زیاد باشد.
• مشکل انتشار بو وتولید پشه البته درصورت عدم نگهداری وبهره برداری صحیح در سیستمهای لاگونی (استخرهای تثبیت فاضلاب) وجود دارد.
• براساس ضوابط زیست محیطی موجود، فاصله مجاز سیستمهای تصفیه لاگونی ازمناطق مسکونی بیشتر ازفاصله مجاز سیستمهای تصفیه مکانیکی میباشد که این امر در افزایش طول کلکتور اصلی ودر نهایت اضافه شدن هزینه های اولیه و سرمایه ای بی تاثیر نمی باشد.
• درروزهای ابری بدلیل عدم انجام عمل فتو سنتز جلبکها، متابو لیسم میکروارگانیسمهای هوازی متوقف گشته و راندمان سیستم برای حذف بار آلی کاهش می یابد.

شرکت مهندسی آب نیک پویان البرز این امکان را فراهم کرده است که ضمن دستیابی به استاندارد محیط زیست، قیمت های رقابتی مناسب را در اختیار مشتریان خود در پروژه های مختلف تصفیه آب و تصفیه فاضلاب قراردهد.