1- خصوصیات فاضلاب از قبیل BOD ، TSS ، pH و مقدار مواد سمی موجود در فاضلاب. 
2- کیفیت مطلوب پساب تصفیه شده. 
3- هزینه ها و دسترسی .
4- ملا حظات مربوط به ارتقا در کیفیت آب تصفیه شده، وابسته است. 

در این قسمت اطلاعات کلی و مختصری در مورد انواع فرایندهایی که در تصفیه فاضلاب انجام می شود.

روشهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی:

روشهای فیزیکی :

 روشهایی هستند که درآنها از نیروهای فیزیکی برای جداسازی مواد از جریان فاضلاب استفاده می­شود.بدلیل سادگی فرآیندهای فیزیکی، روشهای فیزیکی اولین روشهای مورد استفاده در تصفیة فاضلاب بوده­اند. همین سادگی در کارکرد سبب شده است که هزینة استفاده از آن در مقایسه با روشهای شیمیایی و بیولوژیکی به مراتب کمتر باشد.بنابراین در انتخاب فرآیندهای تصفیه همواره سعی می­گردد که از حداکثر توان روشهای فیزیکی برای تصفیه استفاده شود.از جمله روشهای معمول تصفیه فیزیکی فاضلاب می­­توان به سیستمهای آشغالگیری، دانه­گیری، ته­نشینی، شناورسازی، چربی­گیری و فیلتراسیون اشاره نمود.

 روشهای شیمیایی:

 فرآیند جداسازی یا تبدیل مواد آلاینده، به کمک افزودن موادشیمیایی و در نتیجة واکنشهای شیمیایی مواد صورت می­گیرد. پیچیدگی در این فرآیندها به مراتب بیش از روشهای فیزیکی می­باشد. همین پیچیدگی سبب دشواری نسبی در بهره­برداری از روشهای شیمیایی می­گردد. از این رو تا حدامکان سعی می­شود که کمتر از روشهای شیمیایی در سیستم تصفیه استفاده شود. به علاوه هزینة خرید و نگهداری مواد شیمیایی مورد نیاز در برخی موارد مانع بزرگی در کاربرد فرآیندهای شیمیایی است. ترسیب )انعقاد و لخته­سازی) شیمیایی و گندزدایی با کلر وترکیبات آن جزء مهمترین روشهای شیمیایی مورد استفاده در تصفیة فاضلاب محسوب می­گردند.

روشهای بیولوژیکی: 

 از انجا که سهم عمده ای از آلاینده های فاضلاب ها را مواد آلی تشکیل می دهند، استفاده از روش های بیولوژیکی امروزه بطور گسترده ای برای تصفیه ی فاضلاب ها متداول شده است. در این روش ها میکروارگانیسم ها (به ویژه باکتریها) نقش اصلی را در فرایند تصفیه بر عهده دارند.در این سیستم ها ، میکروارگانیسم ها با استفاده از مکانیسم های درونی خود موادآلی موجود در فاضلاب را جذب و از آن برای تولید سلول جدید و کسب انرژی استفاده می کنند.روش های بیولوژیکی تصفیه فاضلاب با صرف انرژی پایین قادر به تصفیه طیف گسترده ای از آلاینده ها از پساب می باشند.

-تصفیه با استفاده از سپتینک تانک و چربی گیرها:

سپتیک تانک (چربی گیر ) ساده ترین نوع تصفیه خانه تک واحدی است که تصفیه مکانیکی (ته نشینی) و تصفیه زیستی با کمک باکتری های بیهوازی همزمان در آن انجام می گیرد.سپتیک تانک انباره سرپوشیده ای است که معمولا با بتن آرمه و در ابعاد کوچک آن به صورت پیش ساخته در کارخانه یا مواد پلی اتیلنی تهیه می شود.فاضلاب پس از عبور از انباره و به علت کاهش سرعت جریان آن قسمتی از مواد معلق خود را به صورت ته نشینی از دست می دهد و از سوی دیگر انباره بیرون می رود. مواد ته نشین شده به صورت لجن در کف انباره با کمک باکتری های بیهوازی هضم می شود و انباره هر دو سال یک بار تخلیه می گردد.از آنجائیکه تصفیه فاضلاب در سپتیک تانک به صورت ناقص انجام می گیرد راندمان تصفیه در این سیستم بطور نرمال ۵۰-۴۰ درصد می باشد.بنابر این در مواردیکه هدف از تصفیه فاضلاب تامین استانداردهای مشخص شده توسط سازمان حفاظت محیط زیست نباشد جهت حذف بخشی از مواد معلق و چربی فاضلاب می توان از این سیستم استفاده نمود.

-تصفیه فاضلاب با استفاده از لجن فعال:

لجن فعال از جمله معمولترین سیستم های بیولوژیکی در تصفیه ی انواع فاضلاب های بهداشتی و صنعتی محسوب می گردد. در این سیستم ، جامدات آلی محلول بر روی توده بیولوژیکی جذب گشته و سپس بواسطه تجزیه ی بیولوژیکی و فرایند تثبیت حذف می شوند.در خلال تجزیه ی بیولوژیکی از طریق اکسیداسیون موادآلی ، بخشی از مواد آلی به سلول های جدید تبدیل شده و بخش دیگر تثبیت می گردند. بخشی از سلول های تولید شده در رئاکتور در خلال مرحله ی رشد میکروارگانیسم دچار اکسیداسیون می گردند که تنفس خودخوری نیز نامیده می شود. جهت حفظ راندمان تصفیه در این روش ضروری است همواره مقدار مشخصی توده ی بیولوژیکی در حوض هوادهی وجود داشته باشد تا این توده ی بیولوژیکی بتواند تمامی مواد آلی موجود در فاضلاب را به مصرف برساند.از این رو همواره بخشی از توده بیولوژیکی (لجن) ته نشین شده در مخزن ته نشینی را به حوض هوادهی باز می گردانند. سیستم لجن فعال عمدتا در مواردی استفاده می شود که حجم فاضلاب ورودی به تصفیه خانه بالا بوده و به همین سبب تاسیسات و تجهیزات ویژه ای برای آبگیری و هضم لجن در نظر گرفته می شود.

تصفیه اولیه:

تصفیه اولیه فاضلاب شامل حذف مواد جامد معلق از فاضلاب و یا آماده سازی فاضلاب جهت ورود به قسمت تصفیه ثانویه می باشد. بخش ها مختلف تصفیه اولیه عبارتند از : 

1- آشغالگیری،
2- ته نشینی،
3- شناورسازی،
4- خنثی سازی و متعادلسازی. 

آشغالگیری به منظور حذف مواد جامد در اندازه های مختلف بکار می رود. ابعاد مجرای شبکه آشغالگیری بسته به کاربرد متفاوت می باشد. عمل تمیز کردن شبکه آشغالگیر می تواند بصورت دستی و یا مکانیکی انجام شود. آشغالگیرها به دو دسته شبکه بندی ریز و شبکه بندی درشت تقسیم می شوند و وظیفه محافظت پمپ ها و سایر تجهیزات تصفیه خانه در مقابل مواد جامد شناور در فاضلاب را بر عهده دارند.

ته نشینی به منظور جداسازی ذرات شناور در فاضلاب با استفاده از اختلاف چگالی میان ذرات با جریان فاضلاب بکار می رود. ته نشینی در یک و یا چند بخش از تصفیه خانه از قبیل :1- مخازن دانه گیری2- ته نشینی اولیه که قبل از تصفیه بیولوژیک قرار دارد و مواد جامد را جدا می سازد 3- ته نشینی ثانویه که بعد از تصفیه بیولوژیکی قرار داشته و لجن بیولوژیک تولید شده را از فاضلاب جدا می سازد٬ استفاده می شود.

شناورسازی به منظور جداسازی ذرات با چگالی پایین از فاضلاب بکار می رود. عمل جداسازی از طریق واردکردن حبابهای هوا به داخل فاز مایع انجام می شود. فاز مایع تحت فشاری بین 2 تا 4 اتمسفر قرار گرفته و سپس هوا تا حد اشباع در آن حل می شود. در ادامه فشار این محلول از طریق عبور از یک شیرفشارشکن به حد فشار اتمسفر می رسد. در نتیجه مقداری از هوای محلول تمایل به جدا شدن از فاز مایع پیدا می کند. ذرات جامد و یا مایع توسط هوای جدا شونده از فاز مایع به سطح مایع آمده و بر روی آن شناور می شوند

خنثی سازی در برخی از قسمتهای تصفیه خانه کاربرد دارد. از جمله: 1- قبل از تخلیه آب تصفیه شده به محیط زیست. چراکه حیات موجودات آبزی به شدت نسبت به تغییرات هرچند ناچیز pH محیط از عدد 7 به شدت وابسته است. 2- قبل از شروع تصفیه بیولوژیک. برای انجام عمل تصفیه بیولوژیک pH محیط بین 6.5 تا 8.5 نگه داشته می شود تا حیات بیولوژیکی محتویات فاضلاب را تضمین نماید. عمل خنثی سازی را با افزودن اسید یا باز به جریان قلیایی یا اسیدی فاضلاب می توان انجام داد.

تصفیه ثانویه:

عبارت تصفیه ثانویه به تمامی فرایندهای تصفیه بیولوژیکی انجام شده در تصفیه خانه اعم از هوازی و غیرهوازی اطلاق می شود. روشهای رایج در تصفیه ثانویه فاضلاب عبارتند از:

1- روش لجن فعال
2- هوادهی ممتد
3- لاگونهای هوادهی
4- استخرهای متعادلسازی
5- تصفیه بی هوازی

روش لجن فعال بصورت یک فرایند پیوسته و با بازگشت مجدد لجن بیولوژیک شناخته می شود. سیستم لجن فعال از سه بخش اصلی تشکیل یافته است.

1- یک راکتور که در آن میکروارگانیسم های موجود در فاضلاب بصورت معلق و در معرض هوادهی قرار دارند.
2- جداسازی فاز جامد از مایع که معمولا در یک تانک جداسازی انجام می شود.

3- یک سیستم برگشتی برای بازگرداندن مواد جامد جدا شده از فاز مایع در تانک جداسازی به راکتور. ویژگی مهم روش لجن فعال شکل گیری مواد جامد لخته شده و قابل ته نشینی است که این مواد در تانکهای ته نشینی از فاضلاب جدا می شوند.

هوادهی ممتد (Extended) شبیه روش لجن فعال متعارف بوده اما از جهاتی با آن متفاوت است. ایده اصلی در این روش که آنرا از روش لجن فعال متعارف متمایز می کند، به حداقل رساندن میزان لجن اضافی تولید شده می باشد. این امر از طریق افزایش زمان ماند تامین می شود. بنابراین حجم راکتورها در این روش از حجم راکتورهای لازم برای روش لجن فعال بزرگتر است.

لاگونهای هوادهی حوضهایی با عمق 1.5 تا 4.5 متر هستند که در آنها اکسیژن دهی به کمک واحدهای هوادهی انجام می شود. جریان در لاگنهای هوادهی بصورت یکطرفه بوده و لجن دوباره به آن بازنمی گردد.

استخرهای متعادلسازی از هیچ تجهیزی جهت هوادهی استفاده نمی کنند. اکسیژن مورد نیاز این استخرها از طریق هوای عبوری از سطح فاضلاب و نیز جلبکها که با انجام عمل سنتز اکسیژن تولید می کنند، تامین می شود. استفاده از این روش زمانی امکان پذیر است که مساحت زیاد زمین با قیمت پایین در دسترس بوده و کیفیت مطلوب پساب تصفیه شده چندان بالا نباشد.

تصفیه بی هوازی علاوه بر تصفیه فاضلاب در هضم لجن نیز بکار می رود. این فرایند شامل دومرحله است:

1- تخمیر اسید:

2- تخمیر متان:

 در مرحله تخمیر اسید، مواد آلی به اسیدهای آلی و عمدتا اسید استیک می شکنند. در مرحله تخمیر متان، میکروارگانیسمهای متان اسیدهای آلی را به متان، دی اکسیدکربن و یک اسید با زنجیره کربن کوتاهتر تبدیل می کنند.

روش تصفیه بی هوازی به دلیل اینکه از هیچ تجهیزی استفاده نمی کند، روشی ارزان است. از طرف دیگر زمان ماند مورد نیاز آن در مقایسه روشهای هوازی بسیار بیشتر است. بوی بد حاصل از فرایند بی هوازی، که عمدتا ناشی از تولید H2S می باشد، سبب شده تا استفاده از این روش بخصوص در مناطق شهری با محدودیت مواجه شود .

تصفیه نهایی:

تصفیه نهایی شامل فرایندهایی است که به منظور دستیابی به پساب تصفیه شده با کیفیت بالاتر از آنچه در قسمت تصفیه ثانویه انجام می شود، اعمال می گردد. در این بخش به برخی از روشهای معمول در تصفیه نهایی اشاره می شود.

کلرزنی روشی است که بصورت گسترده در تصفیه فاضلابهای شهری و صنعتی بکار می رود. برخی صنایع که می بایست پسابهای خود را قبل از تخلیه به محیط تصفیه کنند، عبارتند از : کنسروسازی، لبنیات، کاغذ، نساجی، پتروشیمی و فلزی. عمده دلایل کلرزنی پساب عبارتند از:

1- گندزدایی، به دلیل ظرفیت بالای اکسیدکنندگی کلر ،رشد باکتریها و جلبکها را متوقف ساخته و از بین می برد.

2- کاهش BOD 

3- حذف یا کاهش رنگ و بوی پساب. 

4- اکسایش یونهای فلزی.

5- اکسایش سیانیدها به مواد بی ضرر. 

خواص میکروب کشی تشعشعات ناشی از پرتو فرابنفش سبب شده تا از بدو آشنایی با آن در اوایل قرن بیستم، کاربردهای گسترده ای بیابد. برای گندزدایی از فاضلاب اولین بار در دهه 90 میلادی از اشعه فرابنفش استفاده گردید. در صورت استفاده از شدت مناسب پرتوهای تابیده شده، تشعشع فرابنفش قابلیت کشتن ویروسها و باکتریهای موجود در فاضلاب را بدون تولید مواد خطرناک دیگر را دارد. 

سیستمهای کربن فعال یکی دیگر از روشهای معمول در حذف مواد ارگانیک عامل ایجاد رنگ و بو در تصفیه خانه های آب می باشد. وقتی که این مواد در تماس سطحی با کربن فعال قرار می گیرند، لایه ای از مولکولهای این مواد آلی بر روی سطح کربن به دلیل عدم تعادل نیرویی بین مولکولهای سطح کربن، انباشته می شود.

فرآوری و دفع لجن:

در مراحل مختلف تصفیه مقادیری لجن تولید می شود که می بایست آنها را به طریق مناسبی دفع نمود. هضم هوازی و بی هوازی، تغلیظ لجن، استفاده از *****های تحت فشار، تغلیظ به روش گریز از مرکز، بسترهای خشک کننده لجن و سوزاندن لجن راههای موجود برای دفع لجن می باشد. 

هضم هوازی فرایندی است که در آن لجن تولید شده در قسمتهای مختلف تصفیه خانه برای مدت طولانی هوادهی می شود. هدف از هضم هوازی کاهش میزان لجنی است که در مراحل بعدی دفع می شود. هضم بی هوازی بر این واقعیت استوار است که اگر لجن ته نشین شده برای مدتی در یک تانک در بسته نگهداری شود، به مایع و گازی که عمدتا شامل متان است تبدیل می شود.

تغلیظ لجن یکی از روشهای ابتدایی و متداول در فرآوری لجن می باشد. این امر از طریق:

1- گرانشی؛ که در آن از تانکهای استوانه ای مجهز به چنگک دوار استفاده می شود.

 2- شناورسازی با استفاده از هوای فشرده انجام می شود.

برای جداسازی مایعات با چگالی متفاوت، تغلیظ مواد آبکی و یا جداسازی، از روش گریز از مرکز به طور گسترده استفاده می شود. در یک واحد گریز از مرکز، لجن جامد بوسیله نیروی گریز از مرکز به دیواره داخلی یک محفظه استوانه ای که توسط الکتروموتر به چرخش در می آید، فشرده شده و سپس از طریق یک تسمه نقاله از دستگاه خارج می شود. مایعی که لجن از آن گرفته شده نیز از سمت دیگر دستگاه خارج می شود.

خشک کردن لجن بر روی بسترهای شنی بوسیله جریان هوا یکی از روشهای اقتصادی جهت آبگیری از لجن می باشد. این روش برای تصفیه خانه های کوچک شهری و صنعتی قابل استفاده می باشد. آبگیری از لجن توسط دو مکانیزم آنجام می شود. 1- جذب سطحی آب به داخل بستر شنی ، 2- تبخیر آب. عملی بودن این روش منوط به دسترسی ارزان به سطح وسیعی از زمین و نیز آب و هوای مناسب ( آب و هوای گرم و خشک) می باشد.

سوزاندن لجن شامل تبدیل مواد آلی به مواد اکسید شده یعنی دی اکسیدکربن ، خاکستر و آب می باشد. سوزاندن لجن عمدتا در تصفیه خانه های با ظرفیت متوسط به بالا که از انتخابهای محدودی جهت دفع لجن برخوردارند، انجام می شود. لجن قبل از سوزانده شدن معمولا نیازی به انجام عملیات تثبیت لجن ندارد

روشهای جدید در تصفیه فاضلاب ( SBR, UASB,….. ) :
واحد SBR :

واحد SBR از یک راکتور پر و خالی شونده تشکیل شده که در آن اختلاط کامل صورت می گیرد و علاوه بر آن هوا دهی و ته نشینی که بعد از مرحله واکنش می باشد ، در یک تانک انجام می شود. در تمام سیستمهای SBR عمل تصفیه در قالب 5 مرحله ای که در ادامه می آید، بصورت متوالی انجام می شود.

1- پرشدن، 
2- واکنش(هوا دهی)،
3- ته نشینی،
4- تخلیه ، 
5- آزاد. 

در طی مرحله پرشدن، فاضلاب به سیستم وارد می شود. در طی فرایند پر شدن سطح مایع موجود در راکتور از 75درصد در انتهای مرحله آزاد به 100درصد می رسد. در خلال پرشدن، محتویات راکتور در حال مخلوط شدن و یا مخلوط و هوا دهی شدن تو امان هستند تا به واکنش های بیولوژیکی در حال انجام در داخل راکتور سرعت ببخشند. 

در طی فرایند واکنش، واکنش های آلی تحت شرایط کنترل شده محیطی بر روی مواد آلی موجود در فاضلاب انجام می شود. 

در طی فرایند ته نشینی، مواد جامد تحت شرایط سکون شروع به ته نشینی می کنند و نتیجه آن پساب تصفیه شده ایست که آماده تخلیه از سیستم SBR است. 

پساب تصفیه شده در طی مرحله تخلیه از سیستم خارج می شود. برای تخلیه پساب تصفیه شده از مکانیزمهای متعددی از جمله دریچه های سرریز می توان استفاده نمود.

 مرحله آزاد در یک سیستم SBR که از چند تانک استفاده می کند، زمان لازم را برای پرشدن یک تانک قبل از این که مرحله بعدی (واکنش) شروع شود، فراهم می سازد. به دلیل این که این مرحله چندان ضروری نیست، گاهی از سیستم SBR حذف می شود. 
در مورد فاضلابهای با جریان دائمی، حداقل به 2 تانک نیاز است تا زمانی که یک تانک در حال پرشدن است، تانک دیگر در حال انجام مرحله تصفیه باشد. 

واحد UASB :

یکی از پیشرفت های قابل توجه در تکنولوژی مربوط به سیستمهای تصفیه بی هوازی راکتور UASB می باشد که در اواخر دهه 70 میلادی در هلند شکل گرفت. در این فرایند، فاضلاب از انتهای راکتور UASB وارد آن شده و از میان واحد رولش لجن به سمت بالا جریان پیدا می کند. اجزای اصلی راکتور UASB سیستم توزیع فاضلاب ورودی، جدا کننده فاز گاز از جامد و طرح خروج پساب تصفیه شده می باشد. 

نمای راکتور UASB:

ویژگی اصلی سیستمهای UASB که به آن این امکان را می دهد تا در مقایسه با سایر فرایند های بی هوازی از فاضلاب با بار COD بسیار بالاتری استفاده کند، تولید لجن به صورت گرانوله می باشد. تولید لجن بصورت دانه دانه در سیستمهای UASB به چند ماه زمان احتیاج دارد که این زمان را با برخی افزودنی ها به آن، می توان کاهش داد.