تصفیه بیولوژیکی یا تصفیه زیستی:
در محیط و طبیعت بین نمک های معدنی مثل نیترات ها ، فسفات ها ، سولفات
هاوغیره ترکیبات آلی مانند پروتئین ، انواع اسیدهای آلی ، الکل و غیره به
صورت بسته ای زیر وجود دارد . در تصفیه خانه فاضلاب هروقت تصفیه مکانیکی
برای پایین آوردن آلودگی فاضلاب کافی نباشد از موجودات زنده ای با نام
باکتریهای بی هوازی یا هوازی برای ادامه تصفیه فاضلاب یاری می گیرند.تصفیه
زیستی در تصفیه خانه هماننده تشدید عملی است که به طور خودکار در طبیعت
انجام می شود.به صورتی که محیطی خوب برای ایجاد افزایش و رشد باکتری های
نام برده مدت تصفیه طبیعیکه ممکن است به چند روزی برساند به چند ساعت
میرساند.دو دسته باکتری های هوازی و بی هوازیاز گروه باکتریهای ساپروفیت
هستند که مواد غذایی خود را بر عکس باکتری های انگلی از اجسادمانده موجودات
زنده تامین می کنند و به همین دلیل این گروه از باکتریها کارگران تصفیه
خانه فاضلاب نامیده می شوند.بزرگی سلول باکتری های مورد گفتگو در حدود 1 تا
5 میکرون است که از یک پلاسماو هسته که به وسیله سلولزی جمع شده تشکیل می
شود روی پوسته نام برده را پوششی لزج می پوشاند.بدن باکتری در حدود o.8از
آن و مابقیه آن از مواد معدنی و آلی تشکیل می شود.درجه گرما و درجه اسیدی
PH فاظلاب و مانند سایر میکرو ارگانیسم ها ومقدار اکسیژنی که به صورت محلول
و مولکولی و یا به صورت اتمی در ترکیبات گوناگون موجود در فاظلاب پیدا می
شود,که در زندگی و مرگ و فعالیت شدید این باکتری ها نقس اساسی دارد.با زیاد
شدن درجه گرما,کار باکتری ها زیاد شده و با هر 10 درجه سانتیگراد این کار
تقریبا دو برابر می شود. باکتریها محیط اسیدی پایین تراز pH=4 و محیط
قلیایی بالاتر از pH=5.9 را نمی توانند تحمل کنند. بهترین درجه اسیدی برای
زندگی و رشد باکتری ها بین 6.5 تا 7.5 درجه میباشد. با هر تغییر ناگهانی
درجه اسیدی فاضلاب در کاهش فعالیت و حتی مردن باکتریها اثری چشم گیر و
زیادی دارد. با توجه به آنچه گفته شد برای بررسی بیشتر در تصفیه زیستی باید
اول آن را به دو مدل زیر تقسیم می شود:
تصفیه زیستی با کمک باکتریهای هوازی
تصفیه زیستی با کمک باکتریهای بی هوازی
پایه کار این روش تصفیه ، رساندن اکسیژن به فاضلاب است.
اکسیژن محلول در فاضلاب تکثیر مثل باکتریهای هوازی را شدت میدهد و این
باکتریها بر اطراف ذرات و قطعات کوچک تشکیل شده از مواد آلی موجود در
فاضلاب نشسته و تولید لخته هائی را می نماید. این لخته ها که هزاران باکتری
هوازی را با خود حمل می کند در روش های گوناگون تصفیه زیستی نقش مهمی را
دارد. لخته های نامبرده یا به صورت شناور و معلق در فاضلاب می ماند و یا بر
قطعات قلوه سنگ می نشینند. در صورت هوارساندن کامل و رسیدن اکسیژن کافی به
فاضلاب تکثیر و افزایش تعداد این باکتریها تا حدی افزایش می یابد. که مواد
آلی موجود در فاضلاب کفاف تغذیه آنها را نداده ، مرگ در آنها بروز کرده و
تعداد آنها بستگی به مقدار مواد آلی در فاضلاب تقریباً ثابت مانده دارد و
یک نوع حالت تعادلی بوجود می آید برای اینکه تمام مواد آلی موجود در فاضلاب
به مصرف تغذیه باکتریها رسیده و تعداد آنها به حداکثر ممکن برسد لازم است
که کم بودن اکسیژن محلول در فاضلاب مرتباً برطرف شده و بازیابی اکسیژن توسط
فاضلاب در مدتی کوتاه امکان پذیر باشد. برای رسیدن به این هدف باید سطح
تماس فاضلاب با هوا زیاد شود. این کار ممکن است با کمک دمیدن هوا در فاضلاب
و یا ایجاد تلاطم در سطح آن رخ دهند. اینگونه هوا دهی در استخرهای
هوارسانی انجام می گیرد یا اینکه با چکانیدن فاضلاب روی قلوه سنگهای طبیعی و
یا مصنوعی آن را در مجاورت هوا قرار داد این روش در صافی چکنده مورد
استفاده قرار می گیرد. همچنین می توان فاضلاب را به صورت لایه های نازک روی
بسترهای ماسه ای و یا زمینهای غیر کشاورزی و یا کشاورزی پخش کرد. در گروه
های تصفیه زیستی نمی توان از تمام اکسیژن موجود در یک متر مکعب هوای داده
شده به فاضلاب استفاده نمود و مقدار اکسیژن قابل استفاده در روشهای گوناگون
متفاوت می کند. مقدار اکسیژن که از یک متر مکعب هوا می تواند جذب فاضلاب
شود تابعی است از مقدار کمبود اکسیژن فاضلاب نسبت به حالت اشباع آن و ضریب
جذب اکسیژن سیستم.
مواد غذایی باکتریها: باکتریهای هوازی برای بهدست آوردن انرژی لازم جهت
ادامه زندگی خود علاوه بر اکسیژن و مواد آلی کربن دار که با BOD مشخص می
شوند نیاز به مواد آلی ازت دار و فسفر دار نیاز دارند . مقدار ازت و فسفر
مورد نیاز باکتری ها به ترتیب حدود 5 و 1.6 درصد مقدار BOD می باشد. نیاز
باکتریها به مواد دیگری مانند سدیم، کلسیم، پتاسیم و منیزیم کمتر بوده و
مقدار آنها به ترتیب 0.4، 0.4، 0.3، 0.3، درصد مقدار BOD می باشد. در
فاضلاب های شهری اندازه مواد آلی کربن دار از نسبتهای نام برده بیشتر ولی
غالباً در فاضلاب کارخانه ها برعکس مقدار ترکیبات ازت دار و فسفردار از
نسبتهای نام برده کمتر می باشند. لذا برای بالا بردن بازده گروه های تصفیه
زیستی فاضلاب کارخانه ها ، افزودن مواد ازت دار و فسفردار و حتی گاهی مخلوط
نمودن آنها با فاضلاب خانگی بسیار با فایده می باشد. اما این کار باید
مبتنی بر نتایج آزمایشگاهی باشد. در اینجا لازم به تذکر است که هدف از
تصفیه فاضلاب تنها تبدیل مواد آلی ناپایدار به مواد تثبیت شده معدنی نیست.
بلکه باید این مواد را نیز از آن جدا نموده چنانچه خواهیم دید جدا نکردن
موادی که خاصیت کودی دارند ایجاد می شود تا منابع طبیعی که فاضلاب تصفیه
شده به آنها وارد می گردد، محل مناسبی برای رشد گیاهان آبزی مانند الکلها و
جلبکها گردیده و دوباره آلوده گردند. با توجه به هر مرحله های دوگانه
اکسیداسیون ترکیبات آلی که در موقع شناسائی و غیره بیشتر در مرحله دوم رخ
می دهد و لذا برای جداسازی آنها در تصفیه خانه ها لازم است لجن حاصل را حتی
اگر تثبیت هم شده باشد از فاضلاب جدا نمود.
· روش های تصفیه زیستی با کمک باکتریهای هوازی را می توان به سه نوع تقسیم کرد:
الف) روش های طبیعی زیستی: این نوع براساس استفاده از توان تصفیه خود به
خودی منابع طبیعی آب پایه گذاری شده و اساسیترین آنها عبارتند از وارد
نمودن فاضلاب تصفیه نشده به دریا یا دریاچه و رودخانه ها و سرانجام منابع
آب زیرزمینی و این روش استفاده همزمان از تصفیه های فیزیکی و زیستی می
باشد.
ب)نوع نیمه مصنوعی تصفیه زیستی: این روش ها که معمولاً جاگیری زیاد و مساحت
زیادی از زمین را جهت انجام تصفیه زیستی لازم دارند، گسترش همان تصفیه
طبیعی هستند. روش هایی را که می توان جزو این گروه دانست عبارتند از : پخش
فاضلاب در زمین های کشاورزی ، پخش فاضلاب در زمین های نفوذ پذیر و درست
کردن دریاچه های مصنوعی کم عمق که فاضلاب در اثر ریختن درون آن و توقف در
آنها و در مجاورت هوا کم کم مورد تصفیه طبیعی قرار گیرد.
ج) نوع مصنوعی تصفیه زیستی : در این نوع با کمک وسایل مکانیکی و ایجاد
ساختمان های ویژه ای مقدار کافی هوا و اکسیژن در فاضلاب وارد می کند. تصفیه
زیستی فاضلاب عبارت است از : استفاده از استخرهای هوارسان و یا تصفیه با
کمک لجن فعال و کاربرد صافی های چکنده ، بسته به مقدار بارگذاری روی واحد
اندازه دستگاه و بازده سیستم تصفیه زیستی یعنی در حد کاهش آلودگی فاضلاب
تمام روش های نام برده در بند ب و ج می توانند بصورت تصفیه کامل یعنی یا
بازدهی 80 تا 90 درصد کاهش BOD5 و یا بصورت تصفیه کامل یعنی با بازهی کمتر
از 80 درصد کار کنند. استفاده از اکسیژن خالص ، یک روش مصنوعی تصفیه زیستی
است که در آن به جای دمیدن هوا به فاضلاب ، مستقیماً اکسیژن خالص در آن
دمیده می شود. استفاده از اکسیژن خالص بسیار موثرتر از هوا بوده از اندازه
سیستم کاسته و سرعت رشد کرده و اداره تصفیه خانه افراد ماهر بیشتری را نیاز
دارد.
استفاده از باکتریهای بی هوازی برای تصفیه فاضلاب برای جلوگیری از آلوده
شدن محیط زیست تصفیه خانه ها محدود است . مهترین کاربرد نوع استفاده از
باکتریهای بی هوازی در مخزن های سربسته هضم لجن می باشد و تنها در تصفیه
خانه های بسیار کوچک مانند انبارهای تعفن ، از روش تعفن برای تصفیه ی
فاضلاب هم استفاده می شود. گذشته از موارد نام برده همیشه در تصفیه خانه ها
کوشش می شود تا با رسیدن هوا و اکسیژن به فاضلاب مانع باکتریهای بی هوازی
شوند. در تصفیه طبیعی که در چاه های فاضلاب خانگی رخ می دهد و نیز در لجن
ته نشین شده در کف دریاچه ها نیز باکتری های بی هوازی فعالیت می کنند.