همه جوامع، هم به صورت جامد و هم به صورت مایع، فضولاتی را تولید می¬کنند. بخش مایع این فضولات، یا فاضلاب، اساساٌ همان آب مصرفی جامعه است که در نتیجه کاربردهای مختلف آلوده شده است. از نظر منابع، تولید فاضلاب را می¬توان ترکیبی از مایع یا فضولاتی دانست که توسط آب از مناطق مسکونی، اداری و تأسیسات تجاری و صنعتی حمل شده و بر حسب مورد با آب¬های زیرزمینی، آب¬های سطحی و سیلاب¬ها آمیخته است. اگر فاضلاب تصفیه نشده انباشته شود، تجزیه مواد آلی آن ممکن است منجر به تولید مقادیر زیادی گازهای بد بو شود. علاوه بر این، فاضلاب تصفیه نشده معمولاٌ حاوی میکروارگانیسم¬های بیماری¬زای فراوانی است و همچنین شامل مواد مغذی نیز بوده که می¬تواند سبب تحریک رشد گیاهان آبزی شود. ضمن آن¬که ممکن است ترکیبات سمی نیز داشته باشد، لذا بنا به دلایل فوق انتقال سریع و بدون دردسر فاضلاب از منابع تولید و سپس تصفیه و دفع آن نه فقط مطلوب، بلکه در جوامع صنعتی ضروری است. هدف نهایی مدیریت فاضلاب، حفاظت محیط زیست بوده به نحوی که با اصول بهداشت عمومی و مسائل اقتصادی، اجتماعی و سیاسی هماهنگ باشد (بذرافشان و ززولی، 1388). در یک سیستم تصفیه فاضلاب ابتدایی¬ترین کار یافتن روش تصفیه مطلوب با توجه به نیاز¬های ما است. گاهی نیاز به نوعی جداسازی فیزیکی و شیمیایی داریم که بتواند با هزینه کمتر حجم زیادی از فاضلاب را پالایش کند و گاهی نیز برای موارد با حساسیت بالا باید بسیاری از گندزدایی¬ها با روش¬های زیستی اجرا شود. وضعیت کنونی منابع آب در سطح جهان نامساعد و بحرانی بوده و لزوم حفظ و حراست از آن¬ها، برای نسل¬های آینده انکار ناپذیر است. متأسفانه برخی از گروه¬های اجتماعی به ویژه صاحبان صنایع، فقط به فکر خود می¬باشند و اکوسیستم¬های طبیعی را مورد سوء استفاده و تجاوز قرار داده و به سودجویی خویش ادامه می¬دهند، غافل از این¬که منابع طبیعی و ذخائر انرژی دائمی نیست و به زوال و تباهی کشانده می¬شود و عواقب سوء آن متوجه نسل¬های آینده خواهد شد. انسان برای نیل به زندگی بهتر، مشکلاتی را برای خود به وجود می¬آورد و در حقیقت آلودگی آب¬ها یکی از مشکلات است. اما تعیین میزان آلودگی قدری مشکل و از آن مشکل¬تر، دادن راه حل مناسب برای جلوگیری از آن است (عباسپور، 1386).
1-2- تعریف فاضلاب :
فاضلاب یا گنداب عبارت است از آب استفاده شده¬ای که برای مصرف خاص خود قابل استفاده¬ی مجدد نیست یا به عبارتی کیفیت آن پایین¬تر از قبل از استفاده از آن می¬باشد. این آب دارای مقادیری فضولات جامد و مایع است که از خانه¬ها، خیابان¬ها، شستشوی زمین¬ها و در مجموع ناشی از فعالیت¬های انسانی نظیر سرویس¬های بهداشتی، کارخانه¬ها، صنایع و کشاورزی است (الماسی، 1385).
مهمترین اهداف تصفیه فاضلاب عبارتند از:
1- تأمین شرایط بهداشتی برای زندگی مردم.
2- پاک نگهداشتن محیط¬زیست.
3- بازیابی و استفاده مجدد از فاضلاب (الماسی، 1385).
1-2-1- انواع فاضلاب:
1- فاضلاب خانگی: که فاضلاب بهداشتی نیز نامیده می¬شود و فاضلابی است که از واحدهای مسکونی، تجاری، صنعتی و تاسیسات مشابه تخلیه می¬شود.
2- فاضلاب صنعتی: فاضلابی است که در آن فضولات صنعتی بیشتر است.
3- فاضلاب کشاورزی: بیشتر به زهکش زمین¬های کشاورزی اشاره داشته و معمولاٌ حاوی آفت¬کش¬های مختلف، سموم و کودهای شیمیایی است.
4- سیلاب¬ها: جریان¬های سطحی است که از بارش باران و ذوب برف حاصل می¬شود.این جریان¬های سطحی به طور مجزا یا مشترک با فاضلاب¬های شهری جمع¬آوری، تصفیه و دفع می¬گردد.
5- جریان نفوذی: آب خارجی است که از طریق درزها، شکاف¬ها، شکستگی¬های و یا دیوارهای متخلخل وارد شبکه فاضلاب می¬شود (دبیری، 1387).
1-3- تعریف فاضلاب صنعتی :
به آب¬های تولید شده در واحدهای مختلف یک صنعت یا واحد تولیدی که به نحوی دچار آلودگی شده باشد فاضلاب صنعتی گفته می¬شود (دبیری، 1387).
1-3-1- آلودگی ناشی از پساب¬های بخش صنعت:
1- اسیدیته آب را بالا ببرد.
2- باعث قلیایی شدن آب گردد.
3- غلظت مواد محلول را در آب زیاد کند.
4- چربی و روغن، داخل آب نماید.
5- فلزات سنگین را که اکثراٌ در غلظت¬های بسیار کم باعث مسمومیت می¬شود، افزایش دهند.
6- گازهای سمی و بد بو را داخل آب کند.
7- مواد معلق و مواد رنگی آب را افزایش دهد.
8- باعث ورود مواد رادیواکتیو به آب¬ها گردد.
9- میکروارگانیسم¬های بیماری¬زا داخل آب نماید (عباسپور، 1386).

1-4- خصوصیات فاضلاب:
1-4-1- کمیت فاضلاب:
در مورد فاضلاب¬های شهری و خانگی به میزان آب مصرفی، فرهنگ و آداب و رسوم، قیمت آب و کیفیت و نوع آب و هوای منطقه بستگی دارد. در اغلب صنایع شدت جریان فاضلاب یکنواخت نیست و چون تابعی از فعالیت¬های مختف در کارخانه می¬باشد بنابراین در ساعات مختلف میزان مختلفی از پساب جاری می¬گردد. بنابراین در فاضلاب¬های صنعتی اطلاعات مربوط به نوسانات جریان در طرح سیستم تصفیه و محاسبه و انتخاب واحدهای مختلف نیز اساسی و ضروری است (دبیری، 1387).
1-4-2- خصوصیات فیزیکی فاضلاب:
جامدات، رنگ، بو، درجه اسیدی، دما، وزن مخصوص و کدورت از جمله مهم¬ترین خصوصیات فیزیکی فاضلاب محسوب می¬شوند (دبیری، 1387).
1-4-3- خصوصیات شیمیایی فاضلاب:
خصوصیات شیمیایی فاضلاب در چهار قسمت مورد بررسی قرار می¬گیرند:
1) مواد آلی
2) اندازه¬گیری محتوای آلی
3) مواد غیر¬آلی
4) گازها

1-4-4- مراحل تصفیه فاضلاب:
1- تصفیه مقدماتی یا اولیه
2- تصفیه ثانویه یا تصفیه زیستی
3- تصفیه پیشرفته (عرفان¬منش و همکاران، 1385).
1-4-4-1- تصفیه اولیه فاضلاب:
هدف از تصفیه اولیه فاضلاب جداسازی مواد جامد (جامدات معلق و بخشی از اکسیژن مورد نیاز زیست¬شیمیایی معلق) از فاضلاب ورودی است. این جداسازی معمولاٌ با عملیات فیزیکی چون آشغال¬گیر و ته¬نشینی انجام می¬شود. جامدات معدنی در کانال¬های دانه¬گیر و بیشتر جامدات معلق آلی در اثر ته¬نشینی جدا می¬شوند. یک سیستم تصفیه اولیه واقعی می¬بایستی تقریباٌ نیمی از جامدات معلق در فاضلاب ورودی را جدا نماید (عباسپور، 1389). تصفیه اولیه شامل مراحل زیر می¬باشد:
1- آشغال¬گیر
2- دانه¬گیر
3- چربی¬گیری
4- متناسب¬سازی
5- متعادل¬سازی
6- خنثی¬سازی
7- ته¬نشینی

1-4-4-2- تصفیه ثانویه فاضلاب:
هدف اصلی تصفیه ثانویه فاضلاب جداسازی مواد آلی قابل تجزیه زیستی و مواد جامد معلق است. این جداسازی از طریق تبدیل زیستی مواد کلوئیدی و محلول به جرم زنده که بعداً از طریق ته¬نشینی حذف می¬شود، انجام می¬پذیرد (عرفان¬منش و همکاران، 1385).
عمده¬ترین فرآیندهای زیستی مورد استفاده در تصفیه فاضلاب عبارتند از:
1- فرآیند لجن فعال
2- برکه¬های تثبیت
3- صافی چکنده
4- لاگون هوادهی
5- تماس دهنده¬های زیستی دوار
مهم¬ترین موارد کاربرد فرآیندهای تصفیه زیستی عبارتند از:
– حذف مواد آلی کربنه، که معمولاٌ بر حسب BOD5، کل کربن آلی و اکسیژن مورد نیاز شیمیایی اندازه¬گیری می¬شود.
– نیتریفیکاسیون
– دنیتریفیکاسیون
– حذف فسفر
– تثبیت زائدات (بذرافشان و ززولی، 1388).
1-4-4-2-1- فرآیند لجن فعال :
فرآیند لجن فعال یک سیستم کشت میکروبی رشد معلق است. دلیل نامیدن این فرآیند به لجن فعال از آنجا است که لجن ته¬نشین شده حاوی میکروارگانسیم¬های زنده و یا فعال است که برای افزایش جرم زنده و تسریع واکنش¬ها باز گردانیده می¬شود. بنابراین فرآیند لجن فعال از نوع کشت میکروبی معلق با لجن برگشتی است که ممکن است به صورت اختلاط کامل یا جریان پیستونی باشد. این فرآیند هوازی بوده و اکسیژن به وسیله تزریق هوا تأمین می¬شود. لازم به ذکر است که هدف اصلی فرآیند لجن فعال تبدیل مواد آلی به لخته¬های زیستی و قابل ته¬نشین و سپس ته¬نشینی آن¬ها در واحد ته¬نشینی ثانویه است (سمائی، 1389).
1-4-4-2-2- برکه تثبیت :
برکه¬های تثبیت فاضلاب که برکه¬های اکسیداسون نیز نامیده می¬شوند، عمدتاٌ در مناطقی که زمین به وفور یافت می¬شود، مورد استفاده قرار می¬گیرند (سمائی، 1389). برکه¬های تثبیت حوضچه¬های گودی هستند که توسط سدهای خاکی محصور شده¬اند و فاضلاب صنایع لبنی و هر نوع فاضلاب دیگر، می¬تواند به طور کاملاً طبیعی در آن¬ها تصفیه شود. برترین کاربرد¬های این روش تصفیه نسبت به روش¬های دیگرعدم نیاز به کاربرد وسایل مکانیکی و افراد متخصص برای نگهداری این وسایل، عدم مصرف نیروی الکتریسیته و یا مواد سوختی و استفاده بیشتر از انرژی تابشی نور خورشید و ارزان¬تر بودن هزینه ایجاد تأسیسات برکه¬های تصفیه فاضلاب می¬باشد. با وجود مزیت¬های فراوان، برکه¬های تثبیت دارای معایبی می¬باشند که باید در هنگام استفاده از آن¬ها در نظر گرفته شود از جمله آن¬که در صورت طراحی یا نگهداری نادرست از تأسیسات احتمال بروز آلودگی زیست¬محیطی به وجود می¬آید. ایجاد بو و پرورش حشراتی مانند پشه و مگس نیز از جمله معایبی است که می¬تواند به گسترش بیماری¬ها منجر شود. بزرگ¬ترین عیب برکه¬های تثبیت نیاز به زمین فراوان است که در مناطقی که با کمبود زمین مواجه هستند استفاده از برکه¬های تثبیت را به عنوان یک گزینه تصفیه فاضلاب غیر عملی می¬سازد (ابراهیمی و نجف¬پور، 1388).

1-4-4-2-3- صافی چکنده :
در حال حاضر صافی¬های چکنده از یک بستر با محیط بسیار تراوا تشکیل شده¬اند که میکروارگانیسم¬ها به آن می¬چسبند و از میا آن¬ فاضلاب عبور داده می¬شود یا بر روی آن می¬چکد و همین خود دلیل نام¬گذاری آن به این نام می¬باشد. بسترهای صافی¬های چکنده معمولاٌ دایره¬ای شکل هستند و در آن¬ها فاضلاب مایع از قسمت بالای بستر توسط یک توزیع¬کننده چرخان توزیع می¬شود. در صافی چکنده اگر¬چه اصطلاح فیلتر مورد استفاده قرار می¬گیرد، اما در عمل هیچ فیلتراسیون فیزیکی رخ نمی¬دهد و در عمل آلاینده¬ها از طریق عمل زیستی حذف می¬شود. صافی¬ها را معمولاٌ با یک سیستم تصفیه زیر زهکشی احداث می¬کنند، تا فاضلاب تصفیه شده و نیز هر گونه جامدات زیستی جدا شده از محیط صافی را جمع¬آوری نماید (عرفان¬منش و همکاران، 1385).
1-4-4-2-4- لاگون¬های هوادهی :
لاگون¬های هوادهی که گاهی استخرهای هوادهی شده خوانده می¬شوند شکل پیشرفته استخرهای تثبیت اختیاری هستند که در آن¬ها به منظور رفع بوهای ناشی از بار زیاد آلی، هواده¬های سطحی نصب کرده¬اند. فرآیند لاگون هوادهی در اصل همان فرآیند متعارف هوادهی ممتد لجن فعال است به جز آن¬که به جای راکتور از یک حوضچه خاکی استفاده و اکسیژن مورد نیاز برای فرآیند توسط هواده¬های سطحی یا نفوذی تأمین می¬شود. در تالاب هوازی، تمامی جامدات به حالت معلق باقی می¬مانند. پیش از این لاگون¬های هوادهی به صورت سیستم¬های جریان لجن فعال بدون باز گردش بهره¬برداری می¬شد، که معمولاٌ بعد از آن-ها استخرهای بزرگ ته¬نشینی قرار داشت. در سیستم¬های لاگون هوادهی می¬توان نیترات¬سازی فصلی و پیوسته انجام داد. میزان نیترات¬سازی به شرایط طراحی و بهره¬برداری سیستم و به دمای فاضلاب بستگی دارد. به طور کلی لاگون¬های هوادهی را می¬توان سیستم تصفیه با اختلاط کامل هوازی بدون بازگردش در نظر گرفت (سمائی، 1389).

1-4-4-2-5- تماس دهنده زیستی دوار (RBC):
تماس دهنده زیستی دوار مثالی دیگر از راکتورهای زیستی لایه ثابت است. این فرآیند در آغاز قرن بیستم در آلمان معرفی و گسترش یافت. هر تماس دهنده زیستی دوار از یک مجموعه صفحات مدور نزدیک به هم از جنس پلی¬استیرن و یا پلی¬وینیل¬کلرید تشکیل شده است. این صفحات در فاضلاب فرو رفته و به آرامی در آن می¬چرخند. سیستم RBC از یک شافت حامل دیسک¬های پلاستیکی مدور با قطر 12 فوت تشکیل یافته که 40 درصد قطر این دیسک¬ها در درون فاضلاب قرار دارد. قطر اسمی دیسک¬ها حدود 9/1 تا 27/1 متر است. مواجهه متناوب مواد آلی موجود در فاضلاب با اکسیژن موجود در هوا شبیه ریزش فاضلاب توسط توزیع کننده دوار در صافی¬های چکنده بر روی محیط صافی است. حداکثر طول شافت 23/8 متر است و شافت¬های کوچکتر دارای طول در گستره¬ی 52/1 تا 62/7 هستند. در سیستم RBC، جامدات ته¬نشین شده در