آشپزخانه و تهیه غذا
آشپزخانه محلی است که در آن تنها پخت غذا صورت گرفته و غذا برای مصرف به مکان دیگری منتقل میشود. به عبارت دیگر تفاوت یک آشپزخانه و یک رستوران در محل مصرف غذا میباشد چرا که در رستوران غذا در همان محل پخت، مصرف میشود. اهمیت این تفاوت در سیستم تصفیه فاضلاب آن است که هنگامی که غذا در محل پخت مصرف میشود، شستشوی کلیه ظروف شامل ظروف مربوط به پخت و ظروف مربوط به سرو در یک محل انجام گرفته و بدین ترتیب مقدار تولید فاضلاب به ازای هر پرس غذا افزایش مییابد. همچنین تغییر مختصری نیز در کیفیت فاضلاب تولیدی رخ میدهد.
اصلیترین منابع تولید فاضلاب در آشپزخانهها ناشی از شستشوی مواد اولیه غذایی، ظروف پخت و همچنین کف و دیگر سطوح آشپزخانه است. بدین ترتیب روغن، چربی، ذرات باقیمانده مواد غذایی و ذرات خاک بطور عمدهای وارد فاضلاب آشپزخانهها میشوند.
حجم فاضلاب آشپزخانه معمولاً بستگي مستقيمي به مقدار پخت غذا، روش پخت، نوع غذا و سطح بهداشت دارد. البته بهترين معيار برآورد مقدار فاضلاب، ميزان آب مصرفي است. چنانچه اطلاعات كافي در خصوص مقدار آب مصرفي در دسترس نباشد، حجم فاضلاب توليدي را ميتوان با در نظرگرفتن سرانة تولید فاضلاب برای ازای هر پرس غذا محاسبه نمود. تجربیات عملی نشان داده است که به ازای هر پرس غذای گرم در کشور ما در آشپزخانهها 15-7 لیتر فاضلاب تولید میشود اگرچه بطور معمول این مقدار را در اکثر محاسبات 10 لیتر فرض میکنند اما برای برآورد دقیقتر پیشنهاد میشود که مقدار سرانه تولید فاضلاب مطابق جدول 6-2 در نظرگرفته شود.
برای محاسبه حجم فاضلاب روزانه کافی است تعداد پرس غذای تولیدی آشپزخانه را در مقدار سرانه تولید فاضلاب ضرب نمود.
جدول6-2: سرانه تولید فاضلاب آشپزخانه در ایران
| ردیف | منشأ تولید فاضلاب | واحد | مقدار سرانه
(لیتر) |
|||
| نوع غذا | روش پخت | ظرفیت پخت | سطح بهداشت | |||
| 1 | ایرانی | سنتی | 100 | بالا | پرس غذا | 15 |
| 2 | متوسط | پرس غذا | 12 | |||
| 3 | 200 | بالا | پرس غذا | 14 | ||
| 4 | متوسط | پرس غذا | 12 | |||
| 5 | 500 | بالا | پرس غذا | 14 | ||
| 6 | متوسط | پرس غذا | 11 | |||
| 7 | 1000 | بالا | پرس غذا | 13 | ||
| 8 | متوسط | پرس غذا | 10 | |||
| 9 | 2000 | بالا | پرس غذا | 12 | ||
| 10 | متوسط | پرس غذا | 10 | |||
| 11 | 5000 | بالا | پرس غذا | 11 | ||
| 12 | متوسط | پرس غذا | 9 | |||
| 13 | صنعتی | 1000 | بالا | پرس غذا | 11 | |
| 14 | متوسط | پرس غذا | 9 | |||
| 15 | 2000 | بالا | پرس غذا | 10 | ||
| 16 | متوسط | پرس غذا | 8 | |||
| 17 | 5000 | بالا | پرس غذا | 10 | ||
| 18 | متوسط | پرس غذا | 8 | |||
| 19 | فست فود | – | 100 | بالا | پرس غذا | 10 |
| 20 | متوسط | پرس غذا | 8 | |||
| 21 | 500 | بالا | پرس غذا | 9 | ||
| 22 | متوسط | پرس غذا | 7 | |||
مواد خارجی که طی فعالیتهای یک آشپزخانه وارد آب میشوند عمدتاً شامل روغن و چربی، باقیمانده مواد غذایی، ترکیبات آلی قابل تجزیه بیولوژیک، مواد معدنی معلق مانند خاک، مواد معدنی محلول مانند نمک و مواد شوینده (دترجنتها) میباشند. آنالیز کیفیت معمول فاضلاب آشپزخانهها در جدول 6-3 آمده است.
جدول6-3 : آناليز فاضلاب آشپزخانهها
| مقدار معمول | محدوده | واحد | پارامتر | رديف |
| 7 | 5/8 – 6 | – | pH | 1 |
| 650 | 1200 – 400 | mg/lit | COD | 2 |
| 280 | 500 – 180 | mg/lit | BOD5 | 3 |
| 85 | 150 – 60 | mg/lit | TSS | 4 |
| 120 | 250 – 80 | mg/lit | Oil&Grease | 5 |
| 800 | 1400 – 500 | mg/lit | TDS | 8 |
انتخاب فرآیند تصفیه یکی از مهمترین بخشهای طراحی یک سیستم تصفیه فاضلاب میباشد که هرگونه اشتباه در آن باعث هدررفت هزینههای مالی و زمانی انجام شده میشود. مهمترین عوامل موثر در انتخاب فرآیند تصفیه عبارتند از:
1- حجم فاضلاب
2- غلظت هریک از آلایندهها به خصوص دو شاخص مهم BOD5و COD
3- نسبت BOD5به COD
4- راندمان مورد نیاز جهت تصفیه
5- سهولت راهبری و بهرهبرداری از سیستم
6- نوسانات کیفی و کمی در تولید فاضلاب
7- هزینه ساخت، راهبری و بهره برداری از سیستم
از آنجائیکه بخشی از مواد آلاینده فاضلاب از قبیل باقیمانده مواد غذایی و ذرات خاک و رس بصورت معلق بوده و قابلیت تهنشینی دارند، لذا به منظور کاهش بار وارده بر واحدهای بعدی تصفیه بهتر است که ابتدا از یک سپتیک تانک استفاده نمود. بدین ترتیب بخش عمدهای از ذرات معلق طی فرآیند تهنشینی و شناوری بصورت فیزیکی و با هزینه کمتر و سهولت بیشتر از فاضلاب جدا میشوند.
به علاوه حجم نسبتاً زیاد سپتیک تانک باعث میشود که عملیات یکنواخت سازی فاضلاب از لحاظ حجم و کیفیت به خوبی انجام شده و فاضلاب خروجی از سپتیک تانک با کیفیت و حجم نسبتاً ثابتی به واحدهای بعدی هدایت شود. به عبارت دیگر سپتیک تانک علاوه بر حذف ذرات معلق قابل تهنشینی و بخشی از ذرات درشت چربی و روغن، عملیات یکنواخت سازی فاضلاب را از لحاظ کیفیت و کمیت نیز به انجام میرساند.
همچنین وجود شرایط مناسب برای رشد برخی باکتریها و میکروارگانیسمها در لجن تجمع یافته و تهنشین شده در سپتیک تانک، باعث انجام برخی فرآیندهای بیولوژیکی در تصفیه فاضلاب شده بطوریکه راندمان سپتیک تانک در تصفیه فاضلابهای بهداشتی معمولاً به 30-10 درصد میرسد. در مواردی که واحدهای بعدی تصفیه در ارتفاع بالاتری نسبت به سپتیک تانک قرار گرفته از مخزن دوم سپتیک تانک میتوان برای پمپاژ فاضلاب استفاده کرد.
در مرحله بعد با توجه به آنکه بخش عمدهاي از آلايندههاي فاضلابهاي تولیدی آشپزخانهها را موادآلي تشكيل ميدهند كه توسط ميكروارگانيسمها قابل تجزيه ميباشند، لذا استفاده از فرآیندهای بیولوژیکی مطرح میگردد. اما قبل از آن باید تا حدامکان چربی و روغن موجود در فاضلاب را حذف نمود.
چراکه تجربيات عملي و دانش تصفيه نشان داده است كه وقتی نسبت BOD5به COD بيش از 50/0 باشد، استفاده از روشهاي بيولوژيكي تصفية فاضلاب با توجه به كارايي بالاي آنها اولويت دارد. اين درحالي است كه اين نسبت در فاضلابهاي آشپزخانهها که چربیگیری نشده باشد، در محدودة 45/0 –35/0 قراردارد كه نشان میدهد که استفاده مستقیم از روشهای بیولوژیکی کارایی چندانی نخواهد داشت.
علت نسبت پایین BOD5به COD در فاضلاب آشپزخانهها قبل از مرحله چربیگیری عمدتاً به سبب وجود مقادیر نسبتاً زیادی روغن و چربی است. چراکه روغن و چربیها به علت حلالیت بسیارکم در آب، به سختی توسط میکروارگانیسمها و باکتریها تجزیه میشوند. از سوی دیگر ذرات روغن و چربی با احاطه باکتریها مانع جذب مواد به داخل سلول شده و قابلیت تجزیه بیولوژیکی را کاهش میدهند. از این رو حذف روغن و چربی از فاضلاب آشپزخانه قبل از واحدهای تصفیه بیولوژیکی، نقش اساسی در کارایی آنها دارد. تجربیات عملی نشان میدهد که اغلب مشکلات سیستمهای تصفیه فاضلاب آشپزخانهها ناشی از ورود مقادیر زیادی از روغن و چربی به واحدهای تصفیه بیولوژیکی است.
به منظور چربیگیری فاضلاب آشپزخانه بسته به حجم فاضلاب و شرایط هرپروژه از سیستمهای مختلفی از قبیل چربیگیر ثقلی، API، CPI و DAF میتوان استفاده نمود.
پس از مرحله حذف روغن و چربی (چربیگیری) نسبت BOD5به COD فاضلاب با حدود 6/0-55/0 میرسد که برای استفاده از روشهای بیولوژیکی تصفیه فاضلاب مناسب است. اما چون غلظت BOD5 فاضلاب در این مرحله معمولاً کمتر از 1000 میلیگرم در لیتر است، استفاده از فرآیندهای بیهوازی که در غلظتهای بالا کارایی دارند، تأثیر قابل توجهی در فرآیند تصفیه نداشته و بهتر است که برای دستیابی به یک سیستم تصفیه کارا و کمهزینه از فرآیندهای هوازی بیولوژیکی برای تصفیه این نوع فاضلابها استفاده نمود. از میان روشهای هوازی بیولوژیکی برای تصفیه فاضلاب آشپزخانهها فرآیند لجن فعال با هوادهی گسترده پیشنهاد میشود.
بدین ترتیب فاضلاب خروجی سپتیک تانک وارد مخزن هوادهی شده و در آنجا با انجام هوادهی، اکسیژن موردنیاز میکروارگانیسمها و باکتریها برای انجام فعالیتهای بیولوژیکی تأمین میگردد. در مخزن هوادهی باکتریها بخش عمدهای از مواد آلی را جذب خود کرده به کمک واکنشهای بیوشیمیایی درون خود به سلولهای جدید و انرژی تبدیل کرده و باعث تصفیه فاضلاب میشوند.
مخلوط فاضلاب و باکتریها به مخزن تهنشینی (زلال سازی) هدایت شده و در آنجا با کمک نیروی ثقل، توده باکتری و میکروارگانیسمها از آب جدا میشود. بخشی از این توده باکتری (لجن بیولوژیکی) برای ادامه فرآیندهای تصفیه بیولوژیکی به مخزن هوادهی برگشت داده میشود که به همین سبب به این روش لجن فعال میگویند. مازاد لجن نیز به هاضم لجن انتقال مییابد.
گاهی مقداری از باکتریها به دلایل مختلف در مخزن تهنشینی ثانویه تهنشین نشده و از آن خارج شده و همراه با پساب از سیستم بیرون میروند. به منظور جلوگیری از بروز هرگونه مشکل ناشی از آنها در اغلب موارد از یک سیستم گندزدایی (ضدعفونی) برای حذف آنها استفاده میشود.
در شکل 6-2 فرآیند کلی تصفیه فاضلابهای آشپزخانههادر حالت استفاده از چربیگیر ثقلی و در شکل 6-3 در حالت استفاده از چربیگیرهای API، CPI و DAFنشان داده شده است.
شکل 6-2: نمای کلی فرآیند تصفیه فاضلاب آشپزخانهدر صورت استفاده از چربیگیر ثقلی
شکل 6-3: نمای کلی فرآیند تصفیه فاضلاب آشپزخانه در صورت استفاده از چربیگیر API، CPI، DAF
بطورکلی به فاضلابی که در نتیجه استفاده انسان از آب برای مصارف بهداشتی تولید میشود، فاضلاب بهداشتی[1] میگویند. از آنجا که این فاضلاب در اثر فعالیتهای انسانی تولید میگردد، گاهی به آن فاضلاب انسانی نیز گفته میشود. سرویسهای بهداشتی، استحمام، شستشوی ظروف، شستشوی سطوح و لباسشویی عمدهترین فعالیتهایی هستند که به تولید فاضلاب بهداشتی-انسانی منجر میشوند. در بیمارستانها علاوه بر موارد گفته شده، فاضلاب اتاقهای عمل، شستشوی اتاقها، لاندری و آزمایشگاه نیز وارد جریان فاضلاب میشود.
حفاظت از محیط زیست و جلوگیری از آلودگی آن از یک سو و لزوم استفاده مجدد از آب به سبب محدودیت در منابع آبی از سوی دیگر باعث شده است که امروزه تصفیه فاضلابهای بهداشتی از اهمیت خاصی برخوردار شده و توجهات بسیار ویژهای را به سوی خود جلب نماید.
حجم فاضلاب بیمارستانی معمولاً بستگي مستقيمي به تعداد تختهای تحت پوشش دارد. البته بهترين معيار برآورد مقدار فاضلاب، ميزان آب مصرفي است. به تجربه ثابت شده است كه 95-85 درصد آب مصرفي در فعاليتهاي بیمارستانی به فاضلاب تبديل ميشود. چنانچه اطلاعات كافي در خصوص مقدار آب مصرفي در دسترس نباشد، حجم فاضلاب توليدي را ميتوان با در نظرگرفتن سرانة تولید فاضلاب برای ازای هر تخت محاسبه نمود. البته این سرانه با درنظر گرفتن فاضلاب تولیدی پرسنل بیمارستان است.
مراکز تحقیقاتی و علمی و پژوهشگران در کشور ما و دیگر کشورهای جهان مختلف مقادیری را برای این سرانه ارائه نمودهاند که خلاصه آنها در جدول 6-9 آمده است.
جدول6-9 : سرانه تولید فاضلاب بیمارستانی
| محدوده
(لیتر در روز) |
واحد | مرجع | ردیف |
| 945 – 570 | تخت | سازمان بهداشت جهانی (WHO) | 1 |
| 1200 – 700 | تخت | Wastewater Treatment, Disposal&Reuse Metcalf&Eddy (2005) | 2 |
| 1514 – 662 | تخت | Environmental Engineering and Sanitation, Salvato (1992) | 3 |
| 1136 – 568 | تخت | Water and Wastewater Technology, Hammer, Mark (1996) | 4 |
| 1500 – 727 | تخت | مختاری آذر (نتایج تحقیق بر روی 14 بیمارستان در تهران) | 5 |
یک تحقیق جدید بر روی 14 بیمارستان در تهران نتایج جدول 6-10 را به همراه داشته است.
جدول6-10 : سرانه تولید فاضلاب در 14 بیمارستان تهران
| ردیف | نوع بیمارستان | تعداد تخت | دبی
(مترمکعب در شبانه روز) |
سرانه
(لیتر در روز) |
| 1 | عمومی | 60 | 80 | 1333 |
| 2 | تخصصی | 150 | 170 | 1133 |
| 3 | عمومی | 550 | 400 | 727 |
| 4 | عمومی | 850 | 600 | 705 |
| 5 | روان پزشکی | 100 | 100 | 1000 |
| 6 | تخصصی | 150 | 200 | 1333 |
| 7 | فوق تخصصی | 80 | 110 | 1375 |
| 8 | کودکان | 180 | 250 | 1388 |
| 9 | عمومی | 400 | 450 | 1125 |
| 10 | عمومی | 100 | 150 | 1500 |
| 11 | تخصصی | 250 | 250 | 1000 |
| 12 | عمومی | 250 | 300 | 1200 |
| 13 | فوق تخصصی | 1000 | 750 | 750 |
| 14 | تخصصی | 100 | 150 | 1500 |
| متوسط: | 1148 | |||
6-3-2- کیفیت فاضلاب بیمارستانی
مواد خارجی که طی فعالیتهای بیمارستانی وارد آب میشوند عمدتاً شامل ترکیبات آلی قابل تجزیه بیولوژیک، مواد معدنی اعم از معلق و محلول، مواد شوینده (دترجنتها)، فلزات سنگین، پاتوژنهای میکروبی، مواد شیمیایی خطرناک سمی و مواد دارونی میباشند. براساس یک تحقیق جدید بر روی 14 بیمارستان در تهران نتایج جدول 6-11 در خصوص کییفت فاضلابهای بیمارستانی بدست آمده است.
جدول6-11 : آناليز فاضلاب در 14 بیمارستان تهران
| ردیف | نوع بیمارستان | pH | BOD5 | COD | TSS | TDS |
| 1 | عمومی | 2/5 | 320 | 540 | 954 | 675 |
| 2 | تخصصی | 3/5 | 240 | 458 | 785 | 555 |
| 3 | عمومی | 5/6 | 120 | 228 | 300 | 212 |
| 4 | عمومی | 3 | 560 | 704 | 689 | 725 |
| 5 | روان پزشکی | 10 | 215 | 289 | 514 | 363 |
| 6 | تخصصی | 9/6 | 694 | 1029 | 744 | 527 |
| 7 | فوق تخصصی | 5/5 | 418 | 827 | 820 | 580 |
| 8 | کودکان | 1/5 | 120 | 295 | 358 | 253 |
| 9 | عمومی | 2/6 | 212 | 345 | 720 | 509 |
| 10 | عمومی | 5/6 | 220 | 310 | 560 | 396 |
| 11 | تخصصی | 8/5 | 1215 | 2256 | 1309 | 927 |
| 12 | عمومی | 8/5 | 215 | 309 | 644 | 455 |
| 13 | فوق تخصصی | 7/5 | 310 | 480 | 469 | 332 |
| 14 | تخصصی | 6/6 | 360 | 790 | 805 | 569 |
| محدوده: | 10-3 | 1215- 120 | 2256 – 228 | 1309 – 300 | 927 – 212 | |
| میانگین: | 0/6 | 357 | 633 | 691 | 506 | |
6-3-3- فرآیند تصفیه فاضلاب بیمارستانی
انتخاب فرآیند تصفیه یکی از مهمترین بخشهای طراحی یک سیستم تصفیه فاضلاب میباشد که هرگونه اشتباه در آن باعث هدررفت هزینههای مالی و زمانی انجام شده میشود. مهمترین عوامل موثر در انتخاب فرآیند تصفیه عبارتند از:
1- حجم فاضلاب
2- غلظت هریک از آلایندهها به خصوص دو شاخص مهم BOD5و COD
3- نسبت BOD5به COD
4- راندمان مورد نیاز جهت تصفیه
5- سهولت راهبری و بهرهبرداری از سیستم
6- نوسانات کیفی و کمی در تولید فاضلاب
7- هزینه راهبری و بهره برداری از سیستم
بخش عمدهاي از آلايندههاي فاضلابهاي بیمارستانی را موادآلي تشكيل ميدهند كه توسط ميكروارگانيسمها قابل تجزيه ميباشند. بطوركلي تجربيات عملي و دانش تصفيه نشان داده است كه وقتی نسبت BOD5به COD بيش از 50/0 باشد، استفاده از روشهاي بيولوژيكي تصفية فاضلاب با توجه به كارايي بالاي آنها اولويت دارد. اين درحالي است كه اين نسبت در فاضلابهاي بیمارستانی در محدودة 70/0 – 55/0 قراردارد كه نشان از قابليت بسيارخوب آنها براي تصفية بيولوژيكي است.
چون غلظت BOD5 فاضلابهای بیمارستانی معمولاً کمتر از 1000 میلیگرم در لیتر است، استفاده از فرآیندهای بیهوازی که در غلظتهای بالا کارایی دارند، تأثیر قابل توجهی در فرآیند تصفیه نداشته و بهتر است که برای دستیابی به یک سیستم تصفیه کارا و کمهزینه از فرآیندهای هوازی بیولوژیکی برای تصفیه این نوع فاضلابها استفاده نمود.
از آنجائیکه بخشی از مواد آلاینده فاضلاب بصورت معلق بوده و قابلیت تهنشینی دارند، لذا به منظور کاهش بار وارده بر سیستم هوازی بهتر است که از یک سپتیک تانک قبل از واحد هوازی استفاده نمود. بدین ترتیب بخش عمدهای از ذرات معلق طی فرآیند تهنشینی و شناوری بصورت فیزیکی و با هزینه کمتر و سهولت بیشتر از فاضلاب جدا میشوند. به علاوه وجود شرایط مناسب برای رشد برخی باکتریها و میکروارگانیسمها در لجن تجمع یافته و تهنشین شده در سپتیک تانک، باعث انجام برخی فرآیندهای بیولوژیکی در تصفیه فاضلاب شده بطوریکه راندمان سپتیک تانک در تصفیه فاضلابهای بهداشتی معمولاً به 30-10 درصد میرسد. معمولاً از مخزن دوم سپتیک تانک نیز برای پمپاژ فاضلاب به مخزن هوادهی سیستم تصفیه بیولوژیکی استفاده میشود.
فاضلاب خروجی سپتیک تانک وارد مخزن هوادهی شده و در آنجا با انجام هوادهی، اکسیژن موردنیاز میکروارگانیسمها تأمین میگردد. در مخزن هوادهی باکتریها بخش عمدهای از مواد آلی را جذب خود کرده و قسمتی از آن را هضم مینمایند. مخلوط فاضلاب و باکتریها به مخزن تهنشینی (زلال سازی) هدایت شده و در آنجا با کمک نیروی ثقل، توده باکتری و میکروارگانیسمها از آب جدا میشود. چون باکتریها و میکروارگانیسمها مهمترین عوامل در تصفیه این نوع فاضلاب هستند، لذا همواره بخشی از آنها از واحد تهنشینی ثانویه خارج شده و همراه با پساب از سیستم بیرون میروند. به منظور جلوگیری از بروز هرگونه مشکل ناشی از آنها در اغلب موارد از یک سیستم گندزدایی (ضدعفونی) برای حذف آنها استفاده میشود.
باید توجه داشت که در فاضلاب بیمارستانها معمولا مقادیری از آنتیبیوتیکها و دیگر عوامل کشنده باکتریها و میکروارگانیسمها وجود دارد، لکن غلظت کم اینگونه ترکیبات خوشبختانه اختلال عمدهای در فرآیندهای بیولوژیکی تصفیه فاضلاب ایجاد نکرده و تنها اندکی راندمان را کاهش میدهند. البته در برخی بیمارستانها در قسمت رختشویخانه (لاندری) مقدار مصرف مواد ضدعفونی کننده نظیر وایتکس به حدی بالاست که درصورت ورود فاضلاب آنها به سیستم تصفیه، مشکلات و اختلالات جدی در فرآیند تصفیه اتفاق میافتد. در چنین مواردی یا باید سیستم تصفیه فاضلاب رختشویخانه (لاندری) را از سیستم تصفیه فاضلاب کل بیمارستان جدا کرد و یا اینکه با انجام یک فرآیند پیش تصفیه اثر نامطلوب مواد ضدعفونی کننده را به حداقل رساند. این سیستم پیش تصفیه معمولاً شامل یک سیستم تزریق مواد شیمیایی برای خنثیسازی فاضلاب رختشویخانه (لاندری) است.
در شکل 6-4 فرآیند کلی تصفیه فاضلابهای بهداشتی بیمارستانها نشان داده شده است.
شکل 6-4: نمای کلی فرآیند تصفیه فاضلابهای بیمارستانی
دامپروری به دانش و فن مدیریت در پرورش،تغذیه واصلاح نژاد دام برای دستیابی به استانداردهای ملی و فراملی گفته میشود و ازاینرو به شخص حقوقی یا حقیقی که با استفاده از روش علمی، فنی یا تجربی به پرورش انواع دام میپردازد،دامپرور میگویند. البته اگر نگهداری و پرورش یک یا چند نوع دام بصورت سنتی انجام شود، به آن دامداری و به شخصی که دامداری را انجام میدهد، دامدار میگویند.
اگرچه بخش اصطبل دامپروری معمولاً خشک است اما در بخش شیردوشی همواره مقداری فاضلاب ناشی از شستشوی دامها و تجهیزات و سطوح محل شیردوشی تولید میشود. این فاضلاب به علت دارا بودن مقادیر قابل توجهی از فضولات دامی، خاک و شیر دارای آلودگی زیادی است که برای تخلیه آن به محیط زیست و یا استفاده از آن برای دیگر مصارف نیاز به تصفیه دارد.
حجم فاضلاب دامپروریها معمولاً بستگي مستقيمي به مقدار نوع دام، روش نگهداری، سیستم شیردوشی و سطح بهداشت دارد. البته بهترين معيار برآورد مقدار فاضلاب، ميزان آب مصرفي است که پس از مصرف به فاضلاب تبدیل میشود. چنانچه اطلاعات كافي در خصوص مقدار آب مصرفي که -مستقیماً به فاضلاب تبدیل میشود- در دسترس نباشد، حجم فاضلاب توليدي را ميتوان با در نظرگرفتن سرانة تولید فاضلاب برای ازای هر رأس دام محاسبه نمود.
در جدول 6-9 سرانه تولید فاضلاب در شرایط مختلف آمده است. برای محاسبه حجم فاضلاب روزانه کافی است تعداد دامها را در مقدار سرانه تولید فاضلاب ضرب نمود.
جدول6-9: سرانه تولید فاضلاب دامپروری در ایران
| ردیف | منشأ تولید فاضلاب | واحد | مقدار سرانه
(لیتر) |
||
| نوع دام | نوع پرورش | سطح بهداشت | |||
| 1 | گاو | شیری | بالا | راس دام | 100 |
| 2 | متوسط | راس دام | 60 | ||
مواد خارجی که طی فعالیتهای یک دامپروری وارد آب میشوند عمدتاً شامل فضولات دام، شیر و مواد معدنی معلق مانند خاک،و مواد معدنی محلول مانند نمک و مواد شوینده (دترجنتها) میباشند. نمونهای از آنالیز کیفیت فاضلاب دامپروری در جدول 6-10 آمده است.
جدول6-10 : آناليز فاضلاب دامپروری (گاو شیری)
| مقدار | واحد | پارامتر | رديف |
| 29/8 | – | pH | 1 |
| 5/2 | mg/lit | DO | 2 |
| 583 | mg/lit | BOD5 | 3 |
| 960 | mg/lit | COD | 4 |
| 528 | mg/lit | SCOD | 5 |
| 2563 | mg/lit | TDS | 6 |
| 1411 | mg/lit | TSS | 7 |
| 05/9 | mg/lit | TP | 8 |
| 19/56 | mg/lit | TKN | 9 |
| 3974 | mg/lit | TS | 10 |
انتخاب فرآیند تصفیه یکی از مهمترین بخشهای طراحی یک سیستم تصفیه فاضلاب میباشد که هرگونه اشتباه در آن باعث هدررفت هزینههای مالی و زمانی انجام شده میشود. مهمترین عوامل موثر در انتخاب فرآیند تصفیه عبارتند از:
1- حجم فاضلاب
2- غلظت هریک از آلایندهها به خصوص دو شاخص مهم BOD5و COD
3- نسبت BOD5به COD
4- راندمان مورد نیاز جهت تصفیه
5- سهولت راهبری و بهرهبرداری از سیستم
6- نوسانات کیفی و کمی در تولید فاضلاب
7- هزینه ساخت، راهبری و بهره برداری از سیستم
از آنجائیکه بخشی از مواد آلاینده فاضلاب از قبیل فضولات دام و ذرات خاک و رس بصورت معلق بوده و قابلیت تهنشینی یا شناورشدن بر روی سطح را دارند، لذا به منظور کاهش بار وارده بر واحدهای بعدی تصفیه بهتر است که ابتدا از یک سپتیک تانک استفاده نمود. بدین ترتیب بخش عمدهای از ذرات معلق طی فرآیند تهنشینی و شناوری بصورت فیزیکی و با هزینه کمتر و سهولت بیشتر از فاضلاب جدا میشوند.
به علاوه حجم نسبتاً زیاد سپتیک تانک باعث میشود که عملیات یکنواخت سازی فاضلاب از لحاظ حجم و کیفیت به خوبی انجام شده و فاضلاب خروجی از سپتیک تانک با کیفیت و حجم نسبتاً ثابتی به واحدهای بعدی هدایت شود. به عبارت دیگر سپتیک تانک علاوه بر حذف ذرات معلق قابل تهنشینی و بخشی از ذرات درشت چربی و روغن، عملیات یکنواخت سازی فاضلاب را از لحاظ کیفیت و کمیت نیز به انجام میرساند.
همچنین وجود شرایط مناسب برای رشد برخی باکتریها و میکروارگانیسمها در لجن تجمع یافته و تهنشین شده در سپتیک تانک، باعث انجام برخی فرآیندهای بیولوژیکی در تصفیه فاضلاب شده بطوریکه راندمان سپتیک تانک در تصفیه فاضلابهای دامپروریبرای شاخصهای BOD5 و CODمعمولاً به 40-35 درصد و برای شاخص TSS به 60 درصد میرسد. در مواردی که واحدهای بعدی تصفیه در ارتفاع بالاتری نسبت به سپتیک تانک قرار گرفته از مخزن دوم سپتیک تانک میتوان برای پمپاژ فاضلاب استفاده کرد.
در مرحله بعد با توجه به آنکه بخش عمدهاي از آلايندههاي فاضلابهاي تولیدی دامپروریها را موادآلي تشكيل ميدهند كه توسط ميكروارگانيسمها قابل تجزيه ميباشند، لذا استفاده از فرآیندهای بیولوژیکی مطرح میگردد. چراکه تجربيات عملي و دانش تصفيه نشان داده است كه وقتی نسبت BOD5به COD بيش از 50/0 باشد، استفاده از روشهاي بيولوژيكي تصفية فاضلاب با توجه به كارايي بالاي آنها اولويت دارد. اين درحالي است كه اين نسبت در فاضلابهاي دامپروریها در محدودة 60/0 –55/0 قراردارد كه نشان میدهد که استفاده از روشهای بیولوژیکی کارایی مطلوبی خواهد داشت.
اما چون غلظت BOD5 فاضلاب در این مرحله معمولاً کمتر از 1000 میلیگرم در لیتر است، استفاده از فرآیندهای بیهوازی که در غلظتهای بالا کارایی دارند، تأثیر قابل توجهی در فرآیند تصفیه نداشته و بهتر است که برای دستیابی به یک سیستم تصفیه کارا و کمهزینه از فرآیندهای هوازی بیولوژیکی برای تصفیه این نوع فاضلابها استفاده نمود. البته اگر حجم فاضلاب روزانه بیش از 500 مترمکعب در شبانه روز باشد استفاده از روشهای بیهوازی باعث کاهش هزینههای سیستم تصفیه فاضلاب خواهد گردید.
از میان روشهای هوازی بیولوژیکی برای تصفیه فاضلاب دامپروریها فرآیند لجن فعال با هوادهی گسترده پیشنهاد میشود. بدین ترتیب فاضلاب خروجی سپتیک تانک وارد مخزن هوادهی شده و در آنجا با انجام هوادهی، اکسیژن موردنیاز میکروارگانیسمها و باکتریها برای انجام فعالیتهای بیولوژیکی تأمین میگردد. در مخزن هوادهی باکتریها بخش عمدهای از مواد آلی را جذب خود کرده به کمک واکنشهای بیوشیمیایی درون خود به سلولهای جدید و انرژی تبدیل کرده و باعث تصفیه فاضلاب میشوند.
مخلوط فاضلاب و باکتریها به مخزن تهنشینی (زلال سازی) هدایت شده و در آنجا با کمک نیروی ثقل، توده باکتری و میکروارگانیسمها از آب جدا میشود. بخشی از این توده باکتری (لجن بیولوژیکی) برای ادامه فرآیندهای تصفیه بیولوژیکی به مخزن هوادهی برگشت داده میشود که به همین سبب به این روش لجن فعال میگویند. مازاد لجن نیز به هاضم لجن انتقال مییابد.
گاهی مقداری از باکتریها به دلایل مختلف در مخزن تهنشینی ثانویه تهنشین نشده و از آن خارج شده و همراه با پساب از سیستم بیرون میروند. به منظور جلوگیری از بروز هرگونه مشکل ناشی از آنها در اغلب موارد از یک سیستم گندزدایی (ضدعفونی) برای حذف آنها استفاده میشود.
در شکل 6-6 فرآیند کلی تصفیه فاضلابهای دامپروریها نشان داده شده است.
شکل 6-6: نمای کلی فرآیند تصفیه فاضلابدامپروری گاو شیری
رستوران محلی است که در آن علاوه بر پخت، غذا در همان محل سرو شده و ظروف مربوط به سرو غذا شسته میشود. به عبارت دیگر تفاوت یک آشپزخانه و یک رستوران در محل مصرف غذا میباشد چرا که در رستوران غذا در همان محل پخت، مصرف میشود در حالیکه در یک آشپزخانه تنها پخت غذا صورت میگیرد و غذا برای مصرف به محل دیگری منتقل میشود. اهمیت این تفاوت در سیستم تصفیه فاضلاب آن است که هنگامی که غذا در محل پخت مصرف میشود، شستشوی کلیه ظروف شامل ظروف مربوط به پخت و ظروف مربوط به سرو در یک محل انجام گرفته و بدین ترتیب مقدار تولید فاضلاب به ازای هر پرس غذا افزایش مییابد. همچنین تغییر مختصری نیز در کیفیت فاضلاب تولیدی رخ میدهد.
اصلیترین منابع تولید فاضلاب در رستوران ناشی از شستشوی مواد اولیه غذایی، ظروف پخت، ظروف سرو و همچنین کف و دیگر سطوح رستوران است. بدین ترتیب روغن، چربی، ذرات باقیمانده مواد غذایی و ذرات خاک بطور عمدهای وارد فاضلاب رستورانها میشوند.
حجم فاضلاب رستورانها معمولاً بستگي مستقيمي به مقدار پخت غذا، روش پخت، نوع غذا و سطح بهداشت دارد. البته بهترين معيار برآورد مقدار فاضلاب، ميزان آب مصرفي است. چنانچه اطلاعات كافي در خصوص مقدار آب مصرفي در دسترس نباشد، حجم فاضلاب توليدي را ميتوان با در نظرگرفتن سرانة تولید فاضلاب برای ازای هر پرس غذا محاسبه نمود. تجربیات عملی نشان داده است که به ازای هر پرس غذای گرم در کشور ما در رستورانها 18-10 لیتر فاضلاب تولید میشود اگرچه بطور معمول این مقدار را در اکثر محاسبات 12 لیتر فرض میکنند اما برای برآورد دقیقتر پیشنهاد میشود که مقدار سرانه تولید فاضلاب مطابق جدول 6-11 در نظرگرفته شود.
برای محاسبه حجم فاضلاب روزانه کافی است تعداد پرس غذای پخت و سرو شده را در مقدار سرانه تولید فاضلاب ضرب نمود.
جدول6-11: سرانه تولید فاضلاب رستوران در ایران
| ردیف | منشأ تولید فاضلاب | واحد | مقدار سرانه
(لیتر) |
|||
| نوع غذا | روش پخت | ظرفیت پخت | سطح بهداشت | |||
| 1 | ایرانی | سنتی | 100 | بالا | پرس غذا | 18 |
| 2 | متوسط | پرس غذا | 15 | |||
| 3 | 200 | بالا | پرس غذا | 17 | ||
| 4 | متوسط | پرس غذا | 15 | |||
| 5 | 500 | بالا | پرس غذا | 17 | ||
| 6 | متوسط | پرس غذا | 14 | |||
| 7 | 1000 | بالا | پرس غذا | 16 | ||
| 8 | متوسط | پرس غذا | 13 | |||
| 9 | 2000 | بالا | پرس غذا | 15 | ||
| 10 | متوسط | پرس غذا | 13 | |||
| 11 | 5000 | بالا | پرس غذا | 14 | ||
| 12 | متوسط | پرس غذا | 12 | |||
| 13 | صنعتی | 1000 | بالا | پرس غذا | 14 | |
| 14 | متوسط | پرس غذا | 12 | |||
| 15 | 2000 | بالا | پرس غذا | 13 | ||
| 16 | متوسط | پرس غذا | 11 | |||
| 17 | 5000 | بالا | پرس غذا | 13 | ||
| 18 | متوسط | پرس غذا | 11 | |||
| 19 | فست فود | – | 100 | بالا | پرس غذا | 13 |
| 20 | متوسط | پرس غذا | 11 | |||
| 21 | 500 | بالا | پرس غذا | 12 | ||
| 22 | متوسط | پرس غذا | 10 | |||
مواد خارجی که طی فعالیتهای یک رستوران وارد آب میشوند عمدتاً شامل روغن و چربی، باقیمانده مواد غذایی، ترکیبات آلی قابل تجزیه بیولوژیک، مواد معدنی معلق مانند خاک، مواد معدنی محلول مانند نمک و مواد شوینده (دترجنتها) میباشند. آنالیز کیفیت معمول فاضلاب رستورانها در جدول 6-12 آمده است.
جدول6-12 : آناليز فاضلاب رستورانها
| مقدار معمول | محدوده | واحد | پارامتر | رديف |
| 7 | 5/8 – 6 | – | pH | 1 |
| 650 | 1200 – 400 | mg/lit | COD | 2 |
| 280 | 500 – 180 | mg/lit | BOD5 | 3 |
| 85 | 150 – 60 | mg/lit | TSS | 4 |
| 120 | 250 – 80 | mg/lit | Oil&Grease | 5 |
| 800 | 1400 – 500 | mg/lit | TDS | 8 |
انتخاب فرآیند تصفیه یکی از مهمترین بخشهای طراحی یک سیستم تصفیه فاضلاب میباشد که هرگونه اشتباه در آن باعث هدررفت هزینههای مالی و زمانی انجام شده میشود. مهمترین عوامل موثر در انتخاب فرآیند تصفیه عبارتند از:
1- حجم فاضلاب
2- غلظت هریک از آلایندهها به خصوص دو شاخص مهم BOD5و COD
3- نسبت BOD5به COD
4- راندمان مورد نیاز جهت تصفیه
5- سهولت راهبری و بهرهبرداری از سیستم
6- نوسانات کیفی و کمی در تولید فاضلاب
7- هزینه ساخت، راهبری و بهره برداری از سیستم
از آنجائیکه بخشی از مواد آلاینده فاضلاب از قبیل باقیمانده مواد غذایی و ذرات خاک و رس بصورت معلق بوده و قابلیت تهنشینی دارند، لذا به منظور کاهش بار وارده بر واحدهای بعدی تصفیه بهتر است که ابتدا از یک سپتیک تانک استفاده نمود. بدین ترتیب بخش عمدهای از ذرات معلق طی فرآیند تهنشینی و شناوری بصورت فیزیکی و با هزینه کمتر و سهولت بیشتر از فاضلاب جدا میشوند.
به علاوه حجم نسبتاً زیاد سپتیک تانک باعث میشود که عملیات یکنواخت سازی فاضلاب از لحاظ حجم و کیفیت به خوبی انجام شده و فاضلاب خروجی از سپتیک تانک با کیفیت و حجم نسبتاً ثابتی به واحدهای بعدی هدایت شود. به عبارت دیگر سپتیک تانک علاوه بر حذف ذرات معلق قابل تهنشینی و بخشی از ذرات درشت چربی و روغن، عملیات یکنواخت سازی فاضلاب را از لحاظ کیفیت و کمیت نیز به انجام میرساند.
همچنین وجود شرایط مناسب برای رشد برخی باکتریها و میکروارگانیسمها در لجن تجمع یافته و تهنشین شده در سپتیک تانک، باعث انجام برخی فرآیندهای بیولوژیکی در تصفیه فاضلاب شده بطوریکه راندمان سپتیک تانک در تصفیه فاضلابهای بهداشتی معمولاً به 30-10 درصد میرسد. در مواردی که واحدهای بعدی تصفیه در ارتفاع بالاتری نسبت به سپتیک تانک قرار گرفته از مخزن دوم سپتیک تانک میتوان برای پمپاژ فاضلاب استفاده کرد.
در مرحله بعد با توجه به آنکه بخش عمدهاي از آلايندههاي فاضلابهاي تولیدی رستورانها را موادآلي تشكيل ميدهند كه توسط ميكروارگانيسمها قابل تجزيه ميباشند، لذا استفاده از فرآیندهای بیولوژیکی مطرح میگردد. اما قبل از آن باید تا حدامکان چربی و روغن موجود در فاضلاب را حذف نمود.
چراکه تجربيات عملي و دانش تصفيه نشان داده است كه وقتی نسبت BOD5به COD بيش از 50/0 باشد، استفاده از روشهاي بيولوژيكي تصفية فاضلاب با توجه به كارايي بالاي آنها اولويت دارد. اين درحالي است كه اين نسبت در فاضلابهاي رستورانها که چربیگیری نشده باشد، در محدودة 45/0 – 35/0 قراردارد كه نشان میدهد که استفاده مستقیم از روشهای بیولوژیکی کارایی چندانی نخواهد داشت.
علت نسبت پایین BOD5به COD در فاضلاب رستورانها قبل از مرحله چربیگیری عمدتاً به سبب وجود مقادیر نسبتاً زیادی روغن و چربی است. چراکه روغن و چربیها به علت حلالیت بسیارکم در آب، به سختی توسط میکروارگانیسمها و باکتریها تجزیه میشوند. از سوی دیگر ذرات روغن و چربی با احاطه باکتریها مانع جذب مواد به داخل سلول شده و قابلیت تجزیه بیولوژیکی را کاهش میدهند. از این رو حذف روغن و چربی از فاضلاب رستوران قبل از واحدهای تصفیه بیولوژیکی، نقش اساسی در کارایی آنها دارد. تجربیات عملی نشان میدهد که اغلب مشکلات سیستمهای تصفیه فاضلاب رستورانها ناشی از ورود مقادیر زیادی از روغن و چربی به واحدهای تصفیه بیولوژیکی است.
به منظور چربیگیری فاضلاب رستوران بسته به حجم فاضلاب و شرایط هرپروژه از سیستمهای مختلفی از قبیل چربیگیر ثقلی، API، CPI و DAF میتوان استفاده نمود.
پس از مرحله حذف روغن و چربی (چربیگیری) نسبت BOD5به COD فاضلاب با حدود 6/0-55/0 میرسد که برای استفاده از روشهای بیولوژیکی تصفیه فاضلاب مناسب است. اما چون غلظت BOD5 فاضلاب در این مرحله معمولاً کمتر از 1000 میلیگرم در لیتر است، استفاده از فرآیندهای بیهوازی که در غلظتهای بالا کارایی دارند، تأثیر قابل توجهی در فرآیند تصفیه نداشته و بهتر است که برای دستیابی به یک سیستم تصفیه کارا و کمهزینه از فرآیندهای هوازی بیولوژیکی برای تصفیه این نوع فاضلابها استفاده نمود. از میان روشهای هوازی بیولوژیکی برای تصفیه فاضلاب رستورانها فرآیند لجن فعال با هوادهی گسترده پیشنهاد میشود.
بدین ترتیب فاضلاب خروجی سپتیک تانک وارد مخزن هوادهی شده و در آنجا با انجام هوادهی، اکسیژن موردنیاز میکروارگانیسمها و باکتریها برای انجام فعالیتهای بیولوژیکی تأمین میگردد. در مخزن هوادهی باکتریها بخش عمدهای از مواد آلی را جذب خود کرده به کمک واکنشهای بیوشیمیایی درون خود به سلولهای جدید و انرژی تبدیل کرده و باعث تصفیه فاضلاب میشوند.
مخلوط فاضلاب و باکتریها به مخزن تهنشینی (زلال سازی) هدایت شده و در آنجا با کمک نیروی ثقل، توده باکتری و میکروارگانیسمها از آب جدا میشود. بخشی از این توده باکتری (لجن بیولوژیکی) برای ادامه فرآیندهای تصفیه بیولوژیکی به مخزن هوادهی برگشت داده میشود که به همین سبب به این روش لجن فعال میگویند. مازاد لجن نیز به هاضم لجن انتقال مییابد.
گاهی مقداری از باکتریها به دلایل مختلف در مخزن تهنشینی ثانویه تهنشین نشده و از آن خارج شده و همراه با پساب از سیستم بیرون میروند. به منظور جلوگیری از بروز هرگونه مشکل ناشی از آنها در اغلب موارد از یک سیستم گندزدایی (ضدعفونی) برای حذف آنها استفاده میشود.
در شکل 6-7 فرآیند کلی تصفیه فاضلابهای رستورانها در حالت استفاده از چربیگیر ثقلی و در شکل 6-8 در حالت استفاده از چربیگیرهای API، CPI و DAF نشان داده شده است.
شکل 6-7: نمای کلی فرآیند تصفیه فاضلابرستوران در صورت استفاده از چربیگیر ثقلی
شکل 6-8: نمای کلی فرآیند تصفیه فاضلابرستوران در صورت استفاده از چربیگیر API، CPI، DAF
[1] Sanitary