به‌منظور تصفیه فاضلاب بهداشتی در اجتماعات بزرگ که فاضلاب تولیدی روزانه آن‌ها بیش از 100 مترمکعب است، معمولاً از تصفیهخانه بتنی استفاده می‌شود. چرا که در چنین مواردی هزینه ساخت و بهره‌برداری از سیستم تصفیه به شدت کاهش می‌یابد. به‌علاوه در چنین مواردی معمولاً محل تصفیهخانه از قبل پیش بینی شده و نیاز به امکان جابه‌جایی آن در آینده نیست.
در ظرفیت‌های 60-100 مترمکعب در شبانه‌روز هزینه ساخت پکیج‌های تصفیه فاضلاب با تصفیهخانه بتنی نزدیک به هم است؛ اما با افزایش بیشتر ظرفیت، هزینه ساخت تصفیهخانه بتنی نسبت به سیستم‌های تصفیه فاضلاب فلزی، تصفیه فاضلاب پلی اتیلنی یا پکیج تصفیه فاضلاب با بدنه کامپوزیتی به شدت کاهش می‌یابد. دوام بیشتر بتن نسبت به فولاد نیز مزیت مهم دیگری است که در برخی پروژه‌ها باعث انتخاب تصفیهخانه بتنی می‌شود.
با توجه به تجربيات داخلی و خارجی در كارايی روش لجن فعال، معمولاً یکی از انواع این فرآیند برای طراحی و ساخت تصفيه‌خانه‌های فاضلاب بهداشتی-انسانی به‌کاربرده می‌شود. به‌طوری که در ظرفیت‌های کمتر از 1000 مترمکعب در شبانه‌روز از فرآیند لجن فعال با هوادهی گسترده و در ظرفیت‌های بیشتر معمولاً از فرآیند لجن فعال متعارفی استفاده می‌گردد. این انتخاب به علت هزینه‌های مربوط به سیستم‌های دفع و پردازش لجن بیولوژیکی است.
بر اين اساس واحدهای اصلی اين تصفیه‌خانه‌ها عبارتند از: آشغال‌گير، مخزن هوادهی، مخزن ته‌نشينی، مخزن كلرزنی، هاضم لجن و تابلو برق.
البته با توجه به شرايط هر پروژه تغييرات لازم بر روی اين واحدها اعمال می‌گردد.
پساب خروجی اين تصفیه‌خانه‌ها با استانداردهای سازمان حفاظت محيط زيست مطابقت داشته و با توجه به طراحی، از آن می‌توان برای مصارف كشاورزی، آبياری فضای سبز، تخليه به چاه جاذب و يا تخليه به آب‌های سطحی استفاده نمود.
طراحی سازه‌ای مخازن بتنی تصفیه‌خانه‌ها براساس نشریه 123 سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور به انجام می‌رسد.
مطابق این نشریه کلیه بارهای استاتیکی و دینامیکی از قبیل فشاراستاتیکی فاضلاب، فشار دینامیکی فاضلاب در زمان زلزله، فشار استاتیکی خاک، فشار ناشی از لرزش دیوارها در هنگام زلزله، تغییرات درجه حرارت و … بر روی سازه اعمال خواهد شد.
تحلیل براساس ترکیب بارهای متعدد و طراحی برای حالت مقاومت نهایی و حالت بهره برداری به انجام می‌رسد. آیین‌نامه مورد استفاده در این بخش مبحث نهم مقررات ملی (آبا) است.
براساس استانداردهای بین المللی و داخلی موجود، برای ساخت تصفیه‌خانه‌های بتنی از بتن رده C40 با مقاومت مشخصه حدود 400 کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع استفاده می‌شود.
حداقل عیار سیمان در این بتن‌ها 375 کیلوگرم بر مترمکعب و حداکثر نسبت آب به سیمان معادل 0/4 می‌باشد.
با توجه به تجربیات داخلی و خارجی در کارایی روش لجن فعال با هوادهی گسترده، از این روش برای طراحی و ساخت پکیج های تصفیه فاضلاب بهداشتی– انسانی استفاده می‌شود.
در شکل زیر فلودیاگرام جریان تصفیه فاضلاب در فرآیند لجن فعال با هوادهی گسترده نشان داده شده است.
همانطور که در شکل بالا نشان داده شده است در فرآیند لجن فعال فاضلاب ابتدا وارد یک مخزن هوادهی (واکنش) می‌شود. در این مخزن فاضلاب در مجاورت و دسترس باکتری‌ها قرار می‌گیرد.
باکتری‌ها با استفاده از اکسیژن تزریق شده و انجام فعالیت‌های بیولوژیکی خود، مواد آلی موجود در فاضلاب را تجزیه کرده و به داخل بدن خود جذب می‌کنند. جذب مواد آلی به داخل باکتری سبب حذف مواد آلی از جریان فاضلاب و تصفیه آن می‌گردد.
باکتری‌ها بخشی از این مواد غذایی را به‌صورت انرژی به مصرف خود رسانده و بخشی دیگر را برای تکثیر و تولید باکتری‌های جدید مورد استفاده قرار می‌دهند. پس از فرآیند جذب و تجزیه مواد، در مخزن هوادهی مخلوط فاضلاب و میکروارگانیسم‌ها وارد مخزن ته‌نشینی ثانویه می‌شوند.
در این مخزن برخی فعالیت‌های بیولوژیکی سبب چسبیدن میکروارگانیسم‌ها و باکتری‌ها به یکدیگر و ایجاد لخته می‌شود.
این لخته‌ها به سبب وزن مخصوص بیشتر از آب به سمت پایین حرکت کرده و به تدریج در کف مخزن ته‌نشین شده و لجن بیولوژیکی را تشکیل می‌دهند.
در این مرحله این لجن که حاوی مقادیر بسیار زیادی از میکروارگانیسم‌ها و باکتری‌های مؤثر در تصفیه فاضلاب است، به مخزن هوادهی برای ادامه فرآیند برگشت داده می‌شود که به آن “لجن فعال برگشتی” گفته می‌شود. در واقع نام “لجن فعال” به سبب همین فعالیت دائم لجن (توده میکروارگانیسم و باکتری‌ها) در این فرآیند می‌باشد. بخش دیگر لجن نیز که مازاد بر نیاز تصفیه است از سیستم دفع می‌گردد.
بر این اساس می توان گفت که هر فرآیند لجن فعال از سه جزء اصلی تشکیل شده است که عبارتند از:
1. مخزن هوادهی
2. مخزن ته‌نشینی ثانویه
3. سیستم برگشت لجن فعال
در شکل مقابل تصویری از یک مخزن هوادهی تصفیه خانه بتنی فاضلاب بهداشتی دیده می شود.
از نظر سیستم رشد میکروارگانیسم‌ها فرآیند لجن فعال از نوع رشد معلق می‌باشد چرا که لخته‌های ناشی از توده باکتری‌ها و میکروارگانیسم‌ها در فضای مخزن هوادهی معلق بوده و دائماً در حال حرکت هستند.
1. به علت بالا بودن سن لجن و نسبت F/M پایین، لجن بسیار کمتری تولید می‌شود.
2. چون در این فرآیند حجم مخزن هوادهی بزرگتر می‌شود، تغییرات و نوسانات کیفیت فاضلاب ورودی تأثیر کمتری بر روی سیستم داشته و مقاومت سیستم نسبت به این تغییرات بیشتر خواهد بود.
3. به دلیل مقاومت بیشتر در برابر تغییرات ناگهانی در کیفیت و مقدار فاضلاب ورودی برای استفاده از جوامع و ظرفیت‌های کوچک به‌خصوص پکیج های تصفیه بسیار مناسب است.
4. در این فرآیند عملیات هضم لجن نیز به انجام رسیده و مانند فرآیند لجن فعال متعارفی نیازی به تأسیسات اضافی برای هضم جداگانه لجن وجود ندارد.
البته با توجه به شرایط هر پروژه تغییرات لازم بر روی جزئیات تصفیه خانه اعمال می‌گردد.
فرآیند لجن فعال با هوادهی گسترده نوعی اصلاح شده از فرآیند لجن فعال متعارفی است. در این فرآیند مخزن ته‌نشینی اولیه حذف شده و با افزایش زمان ماند و کاستن از مقدار بارگذاری آلی سیستم، مقدار لجن تولیدی به‌صورت قابل ملاحظه ای کاهش می‌یابد. این تغییر باعث می‌شود که حجم مخزن هوادهی حدود 2 تا 4 برابر بیشتر از فرآیند لجن فعال متعارفی باشد که بدین سبب مقاومت سیستم نسبت به تغییرات کیفی و کمی فاضلاب ورودی افزایش می‌یابد.
همچنین زمان ماند بالا در این فرآیند باعث می‌شود که حجم لجن مازاد به مقدار قابل ملاحظه‌ای از فرآیند لجن فعال متعارفی کمتر باشد. در واقع طی این فرآیند تصفیه فاضلاب و بخش عمده‌ای از عملیات هضم لجن به‌صورت همزمان انجام می‌گردد.
از این تصفیه‌خانه‌ها می‌توان در تصفیه فاضلاب بهداشتی مجتمع و شهرک‌های مسکونی، کارخانجات و مراکز اقامتی و تفریحی بزرگ استفاده نمود.
پساب خروجی این تصفیه‌خانه‌ها با استانداردهای سازمان حفاظت محیط زیست مطابقت داشته و با توجه به طراحی، از آن می‌توان برای مصارف کشاورزی و آبیاری فضای سبز یا تخلیه به چاه جاذب و یا تخلیه به آب‌های سطحی استفاده نمود.
1. هزینه بسیار کمتر آن‌ها در ظرفیت‌های بیش از 100 مترمکعب در شبانه‌روز
2. طول عمر بسیار بیشتر نسبت به سیستم‌های فلزی
3. امکان دفن تصفیهخانه در زمین به سبب مقاومت سازه‌ای بالا
4. هزینه ساخت کمتر در ظرفیت‌های بیش از 60 مترمکعب در شبانه‌روز
5. دوام بیشتر به جهت مقاومت بیشتر در برابر خوردگی
6. امکان ساخت تصفیهخانه به‌صورت مدفون
7. حفظ دمای فاضلاب در مناطق سرد به سبب تبادل حرارتی کمتر
ساخت و نگهداری یک تصفیهخانه بتنی فاضلاب هزینه‌های زیادی را به‌دنبال دارد که در ذیل به اختصار به برخی از موارد مهم اشاره خواهیم داشت.
تصفیه‌خانه‌های بتنی فاضلاب نیاز به فضای زیاد و مکان مناسب دارند که ممکن است در برخی مناطق محدود باشد.
هزینه زمین مورد نیاز برای تصفیهخانه به عوامل مختلفی بستگی دارد از جمله: موقعیت جغرافیایی، اندازه و نوع تصفیهخانه، وضعیت بازار ملک و قوانین محلی.
در برخی مناطق، هزینه زمین به دلیل کمبود فضای مناسب یا قوانین سخت‌گیرانه در خصوص استفاده از زمین برای این منظور؛ ممکن است بسیار گران باشد. در صورت انتخاب یک منطقه با هزینه زمین پایین‌تر، هزینه تصفیهخانه نسبتاً کمتر خواهد بود. به‌علاوه، هزینه زمین شامل هزینه‌های خرید زمین و هزینه‌های ساخت و ساز مورد نیاز برای تجهیز تصفیهخانه است.
ساخت چنین تصفیه خانه‌ای زمان‌بر است و بدیهی است نگهداری و تعمیرات آن نیز هزینه و زمان زیاد را به‌دنبال داشته باشد.
ساخت تصفیهخانه بتنی ممکن است اثرات منفی بر روی زیرساخت‌های اطراف داشته باشد،
به همین منظور کارشناسان طراح تصفیهخانه برای تصفیه فاضلاب در ظرفیت‌های پائین‌تر از 200 متر مکعب در شبانه‌روز ، استفاده از پکیج‌های تصفیه فاضلاب را به جای ساخت تصفیه‌خانه‌های بتنی پیشنهاد می‌کنند که هم نیاز به فضای کمتری نسبت به تصفیه‌خانه‌های بتنی دارند و هم از مزایای دیگر آن‌ها که به‌صورت کامل در هر بخش توضیح داده شده است می‌توان بهره برد.
هزینه ساخت تصفیهخانه فاضلاب معمولاً براساس عوامل زیر محاسبه می‌شود:
هزینه ساخت تصفیهخانه به مقدار و نوع فاضلاب و همچنین اندازه و نوع تصفیهخانه بستگی دارد. تصفیه‌خانه‌های کوچک‌تر و ساده‌تر هزینه کمتری دارند در حالی که تصفیه‌خانه‌های بزرگتر و پیچیده‌تر هزینه بالاتری دارند.
نوع فناوری استفاده شده در تصفیه فاضلاب نقش مؤثر در هزینه ساخت دارد. برخی فناوری‌های پیشرفته و کارآمد، هزینۀ بالاتری دارند.
محل قرارگیری تصفیه خانه نيز در محاسبۀ هزينۀ ساخت تاثيرگذار است. به عنوان مثال، احداث يک تصفیهخانه فاضلاب در منطقۀ روستایى و کوهستانی باعث افزایش هزينه ساخت آن می‌شود.
هزینه‌های نیروی کار در تصفیهخانه فاضلاب شامل هزینه‌های مربوط به تعمیر و نگهداری تجهیزات و سیستم‌های تصفیه فاضلاب، انجام عملیات تصفیه و پالایش فاضلاب، مدیریت و نظارت بر فرآیندهای تصفیه، انجام آزمون‌ها و تست‌های مربوط به کنترل کیفیت آب، پرداخت حقوق و دستمزد نیروهای کارگر و مدیران مختلف، خرید تجهیزات و مواد موردنیاز برای عملکرد بهینه تصفیهخانه فاضلاب و سایر هزینه‌های مربوط به استخدام و حضور نیروی کار در این صنعت است. این هزینه‌ها به اندازه و نوع تصفیهخانه فاضلاب، حجم و نوع فاضلاب و شرایط محل قرارگیری تصفیهخانه بستگی دارد.
ویدیو زیر بخشی از بازدید مجموعه رهابکو از تصفیهخانه فاضلاب را نشان می‌دهد.
