استخرهای تثبیت فاضلاب
استخرهای تثبیت فاضلاب در ساده ترین شکل خود حوضچه های عریض و کم عمقی هستند که در آن فاضلاب خام به روشهای کاملاً طبیعی و در اثر واکنش جلبکها و باکتریها تصفیه می گردد. هزینه‌های ساختمانی، میزان سرمایهگذاری اولیه و تعمیرات مورد نیاز آنها پایین و بهره برداری و نگهداری از آنها بسیار آسان و کم هزینه است. در ضمن در این روش کاهش کلیفرمهای مدفوعی نسبت به سایر روشهای تصفیه فاضلاب بیشتر میباشد.
استخرهای تثبیت فاضلاب بدون شک در مناطق گرمسیری و جایی که زمین کافی در اختیار باشد یکی از مؤثرترین روشهای 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 تصفیه فاضلابهای صنعتی نیز استخرهای تثبیت فاضلاب کارآرایی چشمگیری از خود نشان داده 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 تصفیهخانههای فاضلاب شهری در آمریکا از نوع استخرهای تثبیت میباشند. به طور کلی بر اساس ماهیت واکنشهای بیولوژیکی درون آنها به سه دسته اساسی زیر تقسیم بندی میشوند:
1- استخرهای هوازی
2- استخرهای بیهوازی
3- استخرهای هوازی و بیهوازی (اختیاری)
استخرهای هوازی
یک استخر هوازی شامل باکتریها و جلبکهای 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 جلبکها و مقداری هم توسط عمل هوادهی طبیعی که در استخر صورت میگیرد تأمین می شود. صرفنظر از وجود جلبکها در محیط بیولوژیکی موجود، استخرهای تثبیت هوازی شبیه یک سیستم لجن فعال میباشد اکسیژن تولید شده از جلبکها 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 جلبکها مصرف می گردند.
میکروارگانیسمهای دیگری نظیر روتیفرها و پروتوزوئرها نیز در این استخرها وجود دارند که وظیفه آنها بیشتر جلادهی پساب می باشد.
استخرهای بیهوازی
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 بیهوازی 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 بیهوازی بستگی به رفتار متقابل باکتریهای مولد اسید و باکتریهای مولد گاز دارد. بنابراین لازم است که درجه حرارت برکه بیشتر از 15 درجه سانتیگراد 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 امکانپذیر می باشد.
استخرهای هوازی و بیهوازی (اختیاری)
در این استخرها تثبیت آلوده کننده ها به وسیله مجموعه‌ای از باکتریهای هوازی، بیهوازی و اختیاری صورت می گیرد. یک استخر تثبیت اختیاری از 3 ناحیه تشکیل شده است.
I – ناحیه هوازی :
این ناحیه در سطح استخر قرار دارد و باکتریهای 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 جلبکها تأمین می شود. این جلبکها 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 باکتریها گاز کربنیک است که توسط جلبکها در واکنش فتوسنتز مورد استفاده قرار میگیرد زیرا نیاز جلبکها به گاز کربنیک از مقداری که از هوا تأمین می شود بیشتر است. بنابراین یک همزیستی متقابل و مشترک[4] 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.
I I– ناحیه بینابینی:
که ناحیه هوازی - بیهوازی بوده وتجزیه مواد آلی توسط باکتری های هوازی – بیهوازی صورت می پذیرد.
III – ناحیه بیهوازی:
این ناحیه در قسمت تحتانی استخر قرار دارد و مواد جامد (لجن) ته نشین شده توسط باکتریهای 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 جلبکها قادر به رشد و نمو باشند.
