راندمان سپتیک تانک فاضلاب

در سیستم‌های تصفیه فاضلاب غیرمتمرکز، سپتیک تانک یا گندانبار به عنوان نخستین و مهم‌ترین واحد تصفیه شناخته می‌شود. درک دقیق مکانیزم عملکرد و راندمان سپتیک تانک برای مهندسان تاسیسات و خریداران این تجهیزات بسیار حائز اهمیت است، زیرا کارایی این مخزن مستقیماً بر سلامت چاه جذبی و جلوگیری از آلودگی‌های محیط زیستی تأثیر می‌گذارد. در این مقاله فنی، ضمن تحلیل پارامترهای حذف آلاینده‌ها، به بررسی عوامل موثر بر بهبود راندمان سپتیک تانک فاضلاب می‌پردازیم.

مکانیزم عملکرد و نرخ حذف آلاینده‌ها

سپتیک تانک در واقع یک راکتور تصفیه زیستی است که فرآیندهای فیزیکی (ته‌نشینی) و بیولوژیکی (هضم بی‌هوازی) را ترکیب می‌کند. زمانی که فاضلاب وارد مخزن می‌شود، سرعت جریان کاهش یافته و به مواد معلق فرصت جداسازی داده می‌شود. در این مرحله، مواد سنگین‌تر از آب در کف مخزن ته‌نشین شده و لایه لجن را تشکیل می‌دهند و ذرات سبک‌تر مانند روغن، چربی و پلاستیک‌های معلق روی سطح شناور شده و لایه کف یا اسکـام را می‌سازند.

از نظر فنی، یک سپتیک تانک استاندارد توانایی حذف ۶۰ تا ۸۰ درصد از مواد معلق قابل ته‌نشینی و چربی‌ها را دارد. به دنبال حذف فیزیکی این مواد، شاخص‌های آلودگی شیمیایی و بیولوژیکی نظیر COD (اکسیژن مورد نیاز شیمیایی) و BOD5 (اکسیژن مورد نیاز بیولوژیکی ۵ روزه) نیز کاهش می‌یابند. باکتری‌های بی‌هوازی که در لایه‌های لجن رشد می‌کنند، بخشی از جامدات را هضم کرده و به صورت محلول در می‌آورند. نکته قابل توجه این است که به دلیل همین فرآیند حل شدن مجدد جامدات و عبور آن‌ها از سیستم، راندمان حذف BOD5 در انباره‌های تعفن معمولاً بین ۳۰ تا ۵۰ درصد است که کمتر از مخازن ته‌نشینی اولیه در تصفیه‌خانه‌های بزرگ می‌باشد.

نقش دیواره میانی (بافل) در تثبیت راندمان

یکی از چالش‌های اصلی در فرآیند تصفیه بی‌هوازی، تولید گازهایی نظیر متان و هیدروژن سولفید در اثر فعالیت باکتری‌هاست. این حباب‌های گاز از کف مخزن به سمت بالا حرکت می‌کنند و در مسیر خود باعث اغتشاش و معلق شدن دوباره ذرات ته‌نشین شده می‌شوند. اگر این ذرات فرصت خروج پیدا کنند، منجر به گرفتگی لوله‌های خروجی و کور شدن چشمه‌های چاه جذبی خواهند شد.

راهکار مهندسی برای حل این معضل، تعبیه یک دیواره میانی یا بافل در داخل مخزن است که آن را به دو بخش نامساوی تقسیم می‌کند. وجود این دیواره باعث می‌شود که بخش عمده لجن و تلاطم‌های ناشی از گازهای متصاعد شده در مخزن اول باقی بماند. در نتیجه، مخزن دوم محیطی آرام و بدون اغتشاش خواهد داشت که ذرات باقی‌مانده فرصت ته‌نشینی کامل پیدا می‌کنند. وجود بافل میانی عملاً از عبور ذرات جامد به بخش دوم جلوگیری کرده و خروجی زلال‌تری را تضمین می‌کند.

رابطه زمان ماند هیدرولیکی (HRT) و ظرفیت مخزن

در طراحی مهندسی، حجم سپتیک تانک معمولاً به گونه‌ای محاسبه می‌شود که فاضلاب حدود ۲۴ ساعت در آن باقی بماند. این زمان ماند فرصت کافی برای جداسازی فیزیکی و هضم اولیه را فراهم می‌کند. اگرچه افزایش زمان ماند می‌تواند راندمان را بالا ببرد، اما این رابطه خطی نیست. تحقیقات نشان می‌دهد که با افزایش ۱۰۰ درصدی ظرفیت مخزن (دو برابر کردن حجم)، راندمان تصفیه تنها حدود ۳۰ تا ۴۰ درصد بهبود می‌یابد.

بنابراین بزرگ‌سازی بیش از حد و خرید سپتیک فاضلابی بزرگ از نظر اقتصادی توجیه ندارد و حتی می‌تواند مخرب باشد. اگر حجم مخزن بسیار بیشتر از دبی ورودی باشد، باکتری‌های بی‌هوازی به دلیل کمبود مواد غذایی (فاضلاب تازه) دچار شوک شده و فرآیند تصفیه مختل می‌شود. لذا رعایت استانداردهای محاسباتی برای تعیین حجم دقیق مخزن، شرط لازم برای عملکرد صحیح سیستم است.

تحلیل پارامترهای خروجی

برای درک بهتر راندمان، مقایسه غلظت آلاینده‌ها در ورودی و خروجی یک سپتیک تانک استاندارد بسیار کمک‌کننده است. جدول زیر تغییرات پارامترهای کیفی فاضلاب را نشان می‌دهد:

همانطور که مشاهده می‌شود، سپتیک تانک در حذف مواد معلق و چربی بسیار موفق عمل می‌کند اما برای حذف کامل بار میکروبی (ککلیفرم‌ها)، نیاز به مراحل تکمیلی مانند کلرزنی یا استفاده از چاه جذبی است.

تأثیر جنس بدنه و دما بر راندمان (نکته طلایی خرید)

یک نکته فنی که کمتر به آن پرداخته می‌شود، تأثیر دما بر سرعت واکنش‌های باکتریایی است. باکتری‌های متانوژن (تولیدکننده متان) به شدت به تغییرات دمایی حساس هستند و در محیط‌های گرم فعالیت بیشتری دارند. در اینجا جنس بدنه سپتیک تانک اهمیت پیدا می‌کند.

. سپتیک تانک ها در جنس های مختلفی تولید می شوند. مقایسه سپتیک تانک بتنی و پلی اتیلنی نشان میدهد که جنس پلی اتیلن آن دارای مزایای بیشتری است. مخازن بتنی یا سنگی به دلیل تبادل حرارتی بالا با خاک اطراف، در فصول سرد دچار افت دما می‌شوند که این امر راندمان تصفیه را کاهش می‌دهد. در مقابل، سپتیک تانک‌های دوجداره پلی‌اتیلنی (تولید شده با مواد HDPE 100 و گرید EX3 پتروشیمی‌هایی نظیر امیرکبیر) به دلیل ساختار دوجداره خود مانند یک عایق حرارتی عمل می‌کنند. این مخازن با حفظ گرمای ناشی از فعالیت باکتری‌ها در داخل سیستم، محیطی ایده‌آل برای زاد و ولد میکروارگانیسم‌ها فراهم کرده و راندمان تصفیه را به طرز چشمگیری افزایش می‌دهند.

برای حفظ راندمان بالای سپتیک تانک در طول زمان، علاوه بر خرید مخزن دوجداره استاندارد، باید از ورود مواد شیمیایی قوی (مانند سفیدکننده‌های غلیظ و اسیدها) به فاضلاب جلوگیری کرد، زیرا این مواد باکتری‌های مفید مخزن را از بین برده و فرآیند تصفیه را متوقف می‌کنند. همچنین تخلیه دوره‌ای لجن (معمولاً هر یک تا دو سال) برای جلوگیری از پر شدن حجم مفید تانک الزامی است.