دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
این محصول در قالب ورد و قابل ویرایش در 130 صفحه می باشد.
چکیده
برکه های تثبیت فاضلاب گودال های خاکی هستنند که فاضلاب خانگی و دیگر فاضلاب ها برای مدت طولانی در آن ها نگهداری شده و با عمل ته نشینی و به کمک نور، حرارت، رشد جلبک ها و میکروارگانیسم ها مواد آلی موجود در فاضلاب تجزیه و تثبیت می گردند.
فرایند های طبیعی در تصفیه فاضلاب در برکه نقش اساسی داشته و برکه ها جزء روش های ارزان قیمت تصفیه فاضلاب هستند. مهمترین معایب برکه ها تولید بو، پرورش حشرات ، بالا بودن غلظت جامدات معلق در پساب، نیاز به زمین زیاد و اتلاف آب به علت تبخیر و نشت والودگی اب های زیر زمینی می باشد.
مقاله حاضر در ۲ فصل طراحی شده است.درفصل اول سیستم برکه های تثبیت فاضلاب ، برکه بیهوازی، برکه اختیاری ، جلبک ها ، تفاوت جلبکها و قارچها ، ضوابط ردهبندی جلبکها، طبقه بندی جلبکها، شاخههای جلبکها ،چرخه زندگی جلبکها ، میکروبیولوژی برکه های تثبیت ، نقش جلبکها در برکه تثبیت، جلبکهای موثر در تصفیه فاضلاب را توضیح می دهد.
جلبکها موجودات سادهای هستند که دارای کلروفیل میباشند و از خصوصیات مهم آنها نداشتن ریشه ، ساقه و برگ است. به چنین ساختار سادهای تال میگویند. سه تفاوت عمده بین جلبکها و گیاهان عالی وجود دارد. اولا جلبکها فاقد ریشه ، ساقه و برگ هستند. ثانیا در اطراف اندامها یا ساختارهای زایشی جلبکهای یاختههای محافظ وجود ندارد و ثالثا جنین در جلبکها دیده نمیشود. به منظور رده بندی جلبکها ، ویژگیهایی از قبیل ساختار تال ، شکل کلروپلاست ، انواع مواد ذخیرهای یاخته را در نظر میگیرند و آنها را به هشت شاخه تقسیم میکنند.
پروسه زندگی جلبکها اثرات قابل ملاحظه ای بر بیولوژی و شیمی استخرهای فاضلاب و نهرهائی که پسابهای خروجی دارای جلبک به آن میریزند دارد . استخرهای هوازی و اختیاری برای ثابت نگه داشتن میزان اکسیژن محلول نیاز به عمل فتوسنتز میباشد . انتقال اکسیژن از طریق سطح استخر به روش اختلاط طبیعی تزریق کافی نمیباشد . علاوه بر آن سیستم های جلبکی با مصرف گازکربنیک در روز PH استخر را بالا میبرد ،با مصرف شدن آمونیاک بوسیله جلبکها مقدار اکسیژن لازم جهت نیتریفیکاسیون باکتریائی آمونیاک به نیتریت و نیترات حذف میگردد . علاوه بر آن در کاهش سایر مواد غذائی گیاهی نقش موثری دارد . عمل فتوسنتز و تنفس به نوبت غالب بوده و باعث ذخیره در انرژی خواهند شد . نهایتا وجود باکتریهای هوازی بستگی به اکسیژن محلول که مقداری ازآن بوسیله جلبکها و مقداری بوسیله هوادهی سطحی تولید میگردد ،دارد .
اندازه جلبکها از ارگانیزمهائی که چند میکرون بوده تا گیاهان بزرگ متغیر است . به عنوان بک اصل جلبکهای سبز تک سلولی ریز بیشترین اثر را بر روی تهیه اکسیژن محلول در استخرهای تثبیت فاضلاب دارند . جلبکهای سبز متداول در استخرهای تثبیت فاضلاب عبارتند از : کلرلا ، سینی دسموسس ، کلامیدوموناس و اوگلنا . جلبکهای معمولی آبی – سبز عبارتند از : اوسیلاتوریا و آنابائنا .
در فصل دوم چون هدف عمده در مورد فاضلاب خانگی کاهش محتوای مواد آلی و در اکثر موارد مواد مغذی چون نیتروژن و فسفر است. روش کار آزمایش فسفات و روش کار آزمایش نیترات را توضیح و به تفسیر نتایج می پردازد.
واژه های کلیدی: سیستم برکه های تثبیت فاضلاب ، برکه بیهوازی، برکه اختیاری ، جلبک ها ، تصفیه فاضلاب، جلبک های سبز، جلبکهای قرمز، جلبک های قهوه ای، فسفر، نیتروژن
فهرست مطالب
مقدمه ۶
سیستم برکه های تثبیت فاضلاب ۸
برکه بیهوازی ۱۲
حذف نوترنیت ها ۱۲
برکه اختیاری ۱۵
حذف جلبک ها از خروجی برکه اختیاری ۱۷
عوامل موثر بر تصفیه در برکه ها ۲۰
مشکلات برکه های اختیاری و تکمیلی ۲۴
جلبک شناسی ۲۹
تفاوت جلبکها و قارچها ۲۹
تاژهبندی ۳۲
انواع تاژکهای متداول ۳۲
طبقه بندی جلبکها ۳۳
شاخههای جلبکها ۳۴
اهمیت جلبکها ۳۶
چرخه زندگی جلبکها ۳۷
انواع چرخه زندگی ۳۸
رده بندی جلبکها ۳۸
جلبک سبز ۴۰
ویژگیهای جلبکهای سبز ۴۱
نمونه هایی از جلبکهای سبز ۴۲
جلبک قرمز ۴۴
رده بندی جلبکها ۴۵
ویژگیهای جلبکهای قرمز ۴۵
زیستگاه جلبکهای قرمز ۴۵
تال در جلبکهای قرمز ۴۶
تولید مثل در جلبکهای قرمز ۴۶
اهمیت اقتصادی جلبکهای قرمز ۴۷
جلبک قهوهای ۴۷
ویژگیهای جلبکهای قهوهای ۴۸
پراکندگی جلبکهای قهوهای ۴۸
ساختار تال در جلبکهای قهوهای ۴۸
تولید مثل در جلبکهای قهوهای ۴۹
چرخه زندگی ۴۹
زیستگاههای جلبک ۵۱
میکروبیولوژی برکه های تثبیت ۵۴
جلبک ها ۵۵
تغییرات فصلی فیتوپلانکتونها ۵۶
فاکتورهای کنترل کننده رشد جلبکها ۵۷
علل وقوع سولفوباکترها در برکه ۵۸
انواع سولفوباکترها ۵۹
معرفی تعدادی از جلبکهای مهم ۵۹
شاخه سیانوکلروفتا ۶۰
جلبکهای سبز ۶۱
جلبکهای قهوه ای PHAEOPHYCOPHYTA ۶۶
جلبکهای قرمز RHODOPHYCOPHYTA ۶۶
نقش جلبکها در برکه تثبیت ۶۷
نوررسانی ILLUMINATION ۶۸
سرنوشت جلبکها ۷۰
تشخیص وضعیت استخر از روی رنگ ۷۲
جلبکهای موثر در تصفیه فاضلاب ۷۳
فتوسنتز جلبکی ۷۴
عوامل موثر بر اکوسیستم های برکه ۷۵
مواد غذایی جلبک ها ۷۶
زمان شسته شدن جلبک ها ۷۷
رشد جلبکی و تولید اکسیژن ۷۷
تولید سولفید در برکه ها ۷۸
کنترل جلبک ها ۸۲
شرایط محیطی ۸۵
ارتباط رشد آلگ ها و باکتری ها ۸۷
مروری بر مطالعات گذشته ۸۸
روش کار آزمایش فسفات ۹۵
روش کار آزمایش نیترات ۹۵
نتایج ۹۵
تفسیر نتایج پارامترهای اندازه گیری شده ۹۸
نتایج انواع گونه های میکروارگانیسم ها در برکه ۱۰۲
آشنایی با میکروسکوپ ۱۰۳
روش انجام مشاهدات ۱۰۴
بررسی گونه های مشاهده شده ۱۰۷
تفسیر نتایج به دست آمده ۱۰۸
بحث و نتیجه گیری ۱۰۹
پیوست ۱۱۳
منابع وماخذ ۱۲۵
مقدمه:
برکه های تثبیت فاضلاب گودال های خاکی هستنند که فاضلاب خانگی و دیگر فاضلاب ها برای مدت طولانی در آن ها نگهداری شده و با عمل ته نشینی و به کمک نور، حرارت، رشد جلبک ها و میکروارگانیسم ها مواد آلی موجود در فاضلاب تجزیه و تثبیت می گردند.
فرایند های طبیعی در تصفیه فاضلاب در برکه نقش اساسی داشته و برکه ها جزء روش های ارزان قیمت تصفیه فاضلاب هستند. مهمترین معایب برکه ها تولید بو، پرورش حشرات ، بالا بودن غلظت جامدات معلق در پساب، نیاز به زمین زیاد و اتلاف آب به علت تبخیر و نشت والودگی اب های زیر زمینی
می باشد.
متداولترین نوع برکه ها برکه های اختیاری تثبیت فاضلاب هستند. که در آنها همزیستی میان جلبک ها و باکتری ها در جریان است. برکه های اختیاری دو نوع می باشند یکی برکه های اختیاری اولیه که فاضلاب خام را دریافت می کنندو دیگری برکه های اختیاری ثانویه که فاضلاب ته نشین شده یا پساب برکه بی هوازی را دریافت میکنند و برکه تثبیت اختیاری مورد بررسی ما از نوع دوم است.
رنگ فاضلاب در برکه های اختیاری به رنگ سبز دیده می شود. غلظت جلبک ها در پساب برکه های اختیاری با توجه به میزان بار گذاری و درجه حرارت معمولا در محدوده ۲۰۰۰- .۵۰۰ میکروگرم کلروفیل a در هر لیتر قرار دارد .گاهی رنگ برکه به صورت قرمز یا صورتی در می آید به ویژه زمانی که بار آلی ورودی به آنها بالاست و به سبب وجود باکتری های اکسید کننده سولفید می باشد.[۱]
فصل اول:کلیات
سیستم برکه های تثبیت فاضلاب:
گزارش بانک جهانی (Shuval .et. al 1986) مفهوم برکه های تثبیت فاضلاب را که سیستم بسیار مناسبی برای استفاده خروجی آن در کشاورزی است تصدیق کرد. جدول (۱) مزایا و معایب برکه ها را در مقایسه با سایر فرآیندهای بیولوژیکی تصفیه فاضلاب با سرعت زیاد و سرعت کم، فراهم کرده است. نکته اینکه لاگن های هوادهی شده و سیستم WSP به عنوان سیستم های تصفیه بیولوژیکی فاضلاب با سرعت کم بررسی شده اند برکه های تثبیت، فرآیندهای تصفیه فاضلاب ترجیح داده شده اند در کشورهای در حال توسعه که زمین غالباً با هزینه و موقعیت معقول در دسترس است و نیروی کار متخصص اندکی وجود دارد.
کلیفرم های مدفوعی = Fc
جامدات معلق = SS
خوب = G
قابل قبول = F
بد یا ضعیف = P
سیستم های برکه تثبیت فاضلاب برای رسیدن به اشکال مختلف تصفیه در سطح بالا با سه مرحله به صورت سری، بسته به استحکام مواد آلی ورودی فاضلاب و کیفیت واقعی خروجی طراحی شده اند. به منظور سهولت راهبری و قابلیت انعطاف پذیری بهره برداری، حداقل دو سری از برکه های موازی در برخی طراحی ها ترکیب شده اند. فاضلاب های قوی، با BOD5 در غلظت بیش ازmg/l 300 (میلگرم بر لیتر) غالباً اولین مرحله برکه بیهوازی رایج شده است. که به یک سرعت بالای حذف از لحاظ حجم سنجی برسیم. فاضلاب های ضعیف تر یا جایی که برکه بیهوازی به لحاظ محیطی غیر قابل پذیرش است حتی فاضلاب های قوی تر (گفته می شود در حدود BOD5 1000mg/l) ممکن است مستقیماً در برکه اختیاری اولیه تخلیه شوند خروجی از برکه بیهوازی اولیه به برکه اختیاری ثانویه که شامل دومین مرحله تصفیه بیولوژیکی می باشد، سرریز خواهد شد. به دنبال برکه اختیاری اولیه یا ثانویه، اگر حذف بیشتر پاتوژن ها ضروری می باشد، برکه بلوغ برای رسیدن به تصفیه مرحله سوم (پیشرفته) رایج است. شکل های سیستم های برکه به لحاظ ترکیب ظاهری در شکل (۱) داده شده است. اگر چه سایر ترکیب ها هم ممکن است استفاده شود.
برکه بیهوازی:حذف نوترنیت ها
نیتروژن:
در سیستم های WSP چرخه نیتروژن در حال انجام است. احتمالاً به استثناء نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون، در برکه بیهوازی نیتروژن آلی به آمونیاک هیدرولیز می شود. به همین خاطر غلظت آمونیاک در خروجی برکه بیهوازی عمدتاً بالاتر از غلظت آن در فاضلاب خام است (بدون زمان انتقال در فاضلابرو که آنقدر طولانی است که همهی اوره تبدیل می شود قبل از اینکه به WSP برسد) تبخیر آمونیاک به نظر می رسد که فقط مشابه به مکانیسم حذف نیتروژن باشد که تا حدی در برکه بیهوازی اتفاق می افتد.
سوارس ۱۹۹۶ و دیگران دریافته اند که حذف نیتروژن در برکه اختیاری خیلی کم اتفاق می افتد.
فسفر:
مکانیسم حذف فسفر اغلب شبیه جابجایی در برکه بلوغ است (maraetal 1992).
ملاحظات محیطی:
فاکتورهای فیزیکی به اندازه فاکتورهای شیمیایی بر محل زندگی میکروارگانیسم ها و با این حساب در فرآیند تصفیه بی هوازی فاضلاب مؤثرند. فاکتورهای محیطی خیلی مهم که در ملاحظات داده شده اند عبارتند از: دما، PH، درجه اختلاط، نوترنیت های مورد نیاز کنترل آمونیاک و سولفید و حضور ترکیبات سمی در ورودی (van Haandel amdle ttinga 1994)
دما:
با افزایش دما، سرعت واکنش ها هم افزایش می یابد، به منظور داشتن یک سرعت قابل قبول تولید متان، دما بایستی بالای ۲۰ درجه سانتیگراد حفظ شود. سرعت تولید متان برای هر ۱۰ درجه سانتیگراد افزایش دما در رنج مزوفیلیک دو برابر می شود. (Droste. 1997).
PH:
بر اساس مطالعات Zehnder 1982 و دیگران، رنج PH بهینه برای همهی باکتری های متانوژنیک بین ۶ تا ۸ است اما مقدار PH برای سایر گروه ها در حدود ۷ است. Van Haadel and lettinga 1994 مشاهده نموده مشاهدات و همچنین یادآور شده است که، چون جمعیت اسیدوژنیک ها کمتر به PH های مختلف حساس هستند، تخمیر اسید در آنها بیشتر از تخمیر متانوژنیک ها خواهد بود. بعد ممکن است نتیجه آن اسیدی شدن محتویات ظرف واکنش باشد. بنابراین سیستم، اغلب حاوی ظرفیت بافری مناسب برای خنثی کردن تولید اسیدهای فرارو دی اکسید کربن، که در فشار واقعی حل شده اند، خواهد بود.
درجه اختلاط:
جداسازی هظم از سایر فرآیندها و به کار بردن اختلاط اولین پیشرفت ها عمده در تصفیه بیهوازی بودند. اختلاط یک فاکتور مهم در کنترل PH و حتی راهبری شرایط محیطی است. پخش عوامل یا فرعی در حجم رآکتور و پیشگیری در تجمع به صورت ساختار محلی از غلظت های بالای تولیدات میانه متابولیک که ممکن است از فعالیت متانوژنیک ها ممانعت به عمل آورد. بر عکس، اختلاط ناکافی شرایط مساعد توسعه ریز محیط های نامطلوب را فراهم می کند.
نوتیرنت های مورد نیاز:
باکتری های متانوژنیک و اسیدوژنیک سرعت های رشد آهسته ای برای تولید مقداری سوبسترا دارند و این بیشتر نتیجه کمبود نوترنیت های مورد نیاز در مقایسه با سیستم های هوازی است. به عبارت دیگر، در سیستم های بی هوازی تولید لجن ۲۰% کمتر از مقدار لجن تولید شده در سیستم های هوازی برای مقدار مشابه سوبسترا است و همچنین P و N مورد نیاز باید به نسبت کاهش یابد.
کنترل سولفید و آمونیاک:
باکتری های بیهوازی می توانند با غلظت های بالای آمونیاک سازگار شوند، اما نوسانات زیاد می تواند برای فرآیندها زیان آور باشد. آمونیاک آزاد خیلی سمی تر از یون آمونیوم است و در مقادیر PH بالا ایجاد می شوند. فاضلاب های با محتوی مقادیر بالای پروتئین مقادیر مشخص آمونیاک تولید می کنند که باعث بالا رفتن قلیائیت می شود. فاضلاب های محتوی خون می تواند بیکربنات آمونیوم کافی برای افزایش PH بیش از حد رنج اپتیموم را تولید کند و این برای تصحیح PH شرایط اسیدی مورد نیاز است. در بیشتر موارد محتوای پروتئین فاضلاب به قدر کافی بالا نیست تا باعث مشکلات سمیتی آمونیاکی شود.
در برخی موارد، سولفید می تواند در فرآیندی که منجر به کاهش سولفات ها می شود تغییر شکل یابد. سولفیدها خود برای متانوژنزها و کاهنده های سولفات جلوگیری شده است. اما بر طبق نتایج Rinzema (1988)، غلظت سولفات بالای mg/l 50 (معمولاً در سیستم های تصفیه خانه فاضلاب بی هوازی پذیرفته شده است) پایینتر از حداقل غلظت ایجاد شده مشکلات سیستمی است.
ترکیبات سمی:
سایر ترکیبات از قبیل فلزات سنگین و مواد آلی کلره بر سرعت هضم بی هوازی حتی در غلظت های خیلی پایین مؤثر هستند. بخشی از سولفید، اکسیژن همچنین بالقوه ترکیبات سمی هستند که می توانند به همراه جریان وارد رآکتور شوند. اگرچه حضور این ترکیبات در فاضلاب خانگی به اندازهی غلظت های ممانعت کننده نمی باشد. اگر اکسیداسیون در لایه های بالایی برکه وجود نداشته باشند، گازهای بدبو می توانند پخش شوند.
برکه اختیاری:
حذف نوترنیت ها:
نیتروژن:
در برکه های اختیاری و بلوغ، آمونیاک بوسیله جرم بیولوژیکی جلبک های جدید تشکیل می شود. در نهایت آلگ ها نابود شده و در ته برکه ته نشین می شوند، در حدود ۲۰ درصد جرم سلول های جلبک ها غیر قابل تجزیه بیولوژیکی است و نیتروژن با این ذرات باقیمانده که در ته برکه ساکن می شوند، ارتباط دارد این با ذرات قابل تجزیه بیولوژیکی که در نهایت به داخل مایع برکه منتشر می شوند، ارتباط دارد و چرخه بازگشت مجدد به سلول های جلبک برای شروع دوبارهی فرآیند است.در PH بالا، مقداری از آمونیاک برکه را به صورت تبخیر ترک می کند. Mara and pear som 1986 تصدیق کردند که در تحت شرایط معینی برخی از جلبک های بخصوص می توانند تطابق یابند و غلظت های بالای mg/l 50 را تحمل کنند.
شواهد اندکی برای نیتریفیکلاسیون وجود دارد (و از اینجا دنیتریفیکاسیون، بدون اینکه فاضلاب دارای غلظت بالای نیترات باشد)، جمعیت باکتری های نیتریفایر در WSP خیلی کم است، اولاً در نتیجهی عدم وجود محل های فیزیکی جهت چسبیدن باکتری ها در منطقه هوازی، اگرچه خودخوری به وسیلهی جلبک های برکه ممکن است همچنان اتفاق بیفتد. کل نیتروژن حذف شدن در سیستم های WSP
می تواند ۸۰% یا بیشتر، و حذف آمونیاک می تواند بالای ۹۵ درصد باشد.
فسفر:
قابلیت حذف کل فسفر در WSP به اینکه چه مقدار ستون آب برکه را ترک و وارد برکه ته نشینی
می شود، بستگی دارد. این در نتیجه ته نشینی فسفر آلی در جرم بیولوژیکی جلبکی و ترسیب فسفر آلی (اساساً هیدروکسیل آپاتیت در سطح PH بالای ۵/۹) در مقایسه با مقداری که به حالت معدنی بر
می گردد و مجدداً حل می شود، اتفاق می افتد. به همراه نیتروژن، فسفر در رابطه با ذرات غیر قابل تجزیه بیولوژیکی سلول جلبکها که در رسوبات ته نشین شده باقیمانده اند، است. بنابراین بهترین راه افزایش حذف فسفر در WSP افزایش تعداد برکه های بلوغ است، چنانکه به تدریج بیشتر و بیشتر فسفر به صورت ته نشین ساکن می شود. از عملکرد خوب سیستم دو برکه ای، حذف جرم ۷۰% از فسفر کل ممکن است قابل پیش بینی باشد.
فلزات سنگین:
Polprasrasert and Champratheep (1989) and kaplan (1987) و دیگران سرنوشت فلزات سنگین در هر برکه ای را مورد بررسی قرار دادند. جذب فلزات در برکه های بار شد چسبیده در مقایسه با برکه های بدون رشد چسبیده افزایش می یابد. گزارشات کاپلن و دیگران فقط یک کاهش جزئی در کل غلظت فلزات نشان می داد، اگر چه ذرات به خصوصی بیشتر حل پذیر بودند. مطالعه به وسیله Moshe (1972) نشان داد که غلظت بالای یون های فلزی (d, cu, zn, Ni) بخصوص برای کلرلا سمی هستند، که از گونه های رایج برکه های تثبیت است و این فلزات توانایی تأثیر نامساعد در برکه را دارند. اگرچه، PH بالا (بیش از ۸) باعث می شود یون های فلزی رسوب کنند و به فرآیند تصفیه که به طور معمول اتفاق می افتد در برکه اجازه می دهند.
حذف جلبک ها از خروجی برکه اختیاری:
روش های زیادی برای حذف جلبک ها از خروجی ها توسعه یافته اند، که شامل فیلتراسیون یا بستر سنگ و چمنزارها و ماکروفایتهای شناور و ماهی های گیاه خوار. همچنین استفاده از برکه بلوغ می تواند بطور قابل ملاحظه ای غلظت جلبک ها را کاهش داده، سیستم هایی را که بار اضافی ندارند بهبود بخشد.
برکه های با بار زیاد آلگ ها
از ابتدا بوسیله Oswald در دانشگاه کالیفرنیا در دهه ۶۰ توسعه یافت، برکه های با بار زیاد جلبک ها تا بهبود شرایط بهره برداریشان ادامه می یابد و در ایالات متحده به طور ویژه اجرا می شوند. این سیستم ها از برکه های اختیاری کم عمقتر هستند و با زمان ماند هیدرولیکی کوتاهتری بهره برداری می شوند. یک چرخ پره دار معمولاً یک جریان آب در برکه به صورت مسیر تند آب را تشکیل می دهد. تولید اکسیژن به طور مشخص بالاتر از طراحی های انواع برکه اختیاری گزارش شده است. آلگ های ریز در این سیستم ها تولید می شوند و همچنین گزارش شده است که خواص ته نشین خوبی دارند.
