تصفیه فاضلاب صنعتی

تصفیه فاضلاب صنعتی

توليد فاضلابهای صنعتی با تركيبات متنوع شناخته و ناشناخته يكی از چالشهای بزرگ زيست محيطی جوامع بشری است كه سلامت جامعه را تهديد می كند. لذا شناخت دقيق آلاينده های صنايع مختلف و فرايندهای تصفيه و اصول بهره برداری از آنها امری مهم و شايان توجه است. از طرفی روند رو به افزايش مصرف آب در جوامع بشری و كم آبی پهنه وسيعی از خشكی های كره زمين سبب شده است تا موضوع حفاظت از آب از يك دانش تخصصی محض فراتر رفته و گستره مرزهای حقوقی، سياسی، اجتماعی و اقتصادی را در نوردد و به يكی از چالشهای مهم فرا روی بشر در قرن بيست و يكم تبديل شود. كشور ما جزء مناطق كم آب دنياست و ميزان بارندگی سالانه حدود يك چهارم معيار جهانی (970 ميلی متر در سال) است. از اين رو بروز كم آبی و خشكسالی شديداً مشهود است. بنابراين اگر دفع پساب حاصل از تصفيه فاضلاب صنعتی به روش صحيح و اصولی انجام گيرد، علاوه بر پيشگيری از آلودگی های زيست محيطی و كاهش بيماريها، يك منبع ارزشمند آب محسوب می شود كه می توان آن را جهت مصارف مختلف استفاده نمود.

در شرکت آرکاگستر رسام تصفيه فاضلاب صنعتی كه تصفيه مهمترين صنايع موجود در كشور از جمله صنايع لبنی، نساجی، سيب زمينی، كشتارگاه و فرآوری گوشت، صنعت غذاهای دريايی، كاغذ و چوب، فلزات و صنايع انفجاری است توسط کارشناسان مورد بررسی قرار داده گرفته است و فرایند های مرتبط با هر کدام از صنایع مذکور توسط این شرکت اجرا می گردد.

فرایند فيزيكو شيميايی - تصفیه فاضلاب صنعتی 

در روش فرایند فیزیکو شیمیایی از عملكرد توام فرايندهای فيزيكی و فرايندهای شيميايی در تصفیه فاضلاب صنعتی استفاده می شود. در اين موارد برای حذف برخی آلاينده ها مانند فلزات سنگين، مقدار معينی مواد شيميايی به فاضلاب تزريق می كنند كه اين مواد شيميايی سبب تشكيل رسوبات اين فلزات سنگين در داخل فاضلاب می گردد. سپس با فرايندهای فيزيكی مانند ته نشينی، اين رسوبات را در كف حوضچه، ته نشين كرده و با استفاده از فرايند فيلتراسيون، اين رسوبات را از فاضلاب جدا می كنند. از اين فرايندها معمولا در صنايع نساجی و فراورده های فلزی استفاده می شود.

فرايند اكسيداسيون شيميايی - تصفیه فاضلاب صنعتی

اكسيداسيون شيميايی به واكنشهايی گفته می شود كه در آنها يک ماده اكسيد كننده، الكترونهای ماده شيميايی مورد نظر را می گيرد و آن را اكسيد می كند. اين واكنش ها بستگی به قدرت اكسيدكنندگی عامل اكسيدكننده دارد. كه در جدول زير قدرت اكسيدكنندگی بعضی از عوامل اكسيدكننده آورده شده است:

عامل اكسيدكننده

پتانسيل اكسيداسيون( ولت)

فلوئور

3.03

راديكال هيدروكسيل

2.80

اكسيژن اتمی

2.42

ازن

2.07

پراكسيد هيدروژن

1.77

پرمنگنات

1.67

اسيد هيپو برومو

1.59

دی اكسيد كلر

1.50

اسيد هيپو كلرو

1.49

اسيد هيپو يدو

1.45

گاز كلر

1.36

يد

0.54

فرايندهای اكسيداسيون شيميايی در تصفیه فاضلاب صنعتی به دو دسته كلی تقسيم می شوند:

  • الف- فرآیندهای اکسیداسیون شیمیایی کلاسیک
  • ب- فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته (AOP)

در تصفیه فاضلاب صنعتی و تصفیه های شیمیایی کلاسیک معمولا يک عامل اکسیدکننده را  به آب حاوی آلودگی اضافه می كنند تا آلودگی ها توسط آن عامل اكسيدكننده، اكسيد شده و آلاينده ها از پساب حذف شوند.

اين افزودنی ها كه سبب اكسيد شدن آلودگی ها در پساب می شوند شامل موارد زير می باشند:

  • 1-كلر
  • 2-پرمنگنات پتاسيم
  • 3-پراكسيد هيدروژن
  • 4-ازن

كه هر يک از اين عوامل اكسيد كننده طی واكنش های مخصوص به خود سبب حذف آلودگی ها از پساب مورد نظر می شوند.

اكسيداسيون با كلر:

كلر، يک عامل اكسيدكننده می باشد كه يا به صورت عنصری و يا به صورت هيپوكلريت می تواند با قدرت سبب اكسيد كردن عوامل آلودگی همچون سيانيد شوند.

اكسيداسيون با پرمنگنات پتاسيم:

از این اکسید کننده جهت حذف برخی از ترکیبات آلی استفاده می شود.عمدتا در حذف آلدئید‌ها، مرکاپتان ها، فنل و اسیدهای غیر اشباع به کار برده می شود. در طی واکنش، حلقه آروماتیک شکسته شده و مولکول با وضیعت خطی ایجاد می گردد. ترکیبات آلیفاتیک بیشتر اکسید شده و آب و دی اکسید کربن بوجود می آید. پیشرفت واکنش سریع بوده و بستگی زیادی به pH محیط دارند. pH به دلیل هزینه زیاد مواد مورد نیاز و سمیت آن برای آبزیان در مقیاس بزرگ توسعه نیافته است.

اکسیداسیون با پراکسید هیدروژن:

پراکسید هیدروژن یک ترکیب اکسید کننده بسیار قوی است که جهت اکسیداسیون ترکیباتی چون فنل ها، سیانیدها، ترکیبات گوگردی و یونهای فلزی به کار گرفته شده است. ترکیب تجاری آن در آب محلول، بی رنگ و با درصد خلوص۷۰-۳۰ درصد می باشد.این ترکیب در طی تجزیه، اکسیژن و گرمای زیادی ایجاد می کند.مقادیر كمی از بعضی فلزات می تواند نقش کاتالیزوررا در فرآیندهای اکسیداسیون با پراکسید هیدروژن ایفا كند.این اکسید کننده یک ماده به نسبت بی خطر بوده و در تصفیه فاضلاب صنعتی و تصفیه بسیاری از مواد آلی و معدنی و حلقه بنزنی به كار گرفته شده است. دامنه pH بهینه دراين فرايند  بين ۴-۳ متغییر است.پراکسید هیدروژن در حضور كاتاليزور ،رادیکال هیدروکسیل ايجاد ميكند  که اين راديكال هيدروكسيل با مواد آلی ترکیب شده و ساختار آن ها را متلاشی ميكند. از مزايای مهم اين اكسيد كننده ، قيمت مناسب ، سهولت حمل ونقل ، عدم ايجاد محصولات سمي و حلاليت بالا در آب می‌باشد.

اکسیداسیون با ازن:

ازن برای موارد مختلفی همچون حذف رنگ، گندزدايی، حذف بو و طعم، حذف منیزیم و ترکیبات آلی كاربرد دارد.ازن درشرایط دما و فشار استاندارد، حلاليت كمی دارد وهمچنين ناپايدار است. حلاليت ازن تقريبا 10 برابر حلاليت اكسيژن در آب است.
قدرت اکسیدکنندگی ازن دو برابر قدرت اكسيد‌كنندگی  پراکسید هیدروژن می باشد.ازن در تصفيه پساب‌های حاوی تركيبات فنی به كار می‌رود.و هدف آن در تصفیه فاضلاب‌ صنعتی و پساب‌ محتوی ترکیبات فنلی، اکسید کردن این ترکیبات به مواد آلی واسطه است. اگرچه سمی هستند ولی کاملا از نظر زیستی قابل تجزیه می‌باشند.

فرايند اكسيداسيون پيشرفته (AOP):

فرايند اكسيداسيون پيشرفته يكی از روشهای مؤثر در تصفيه سابهای حاوی آلاينده های سمی و صنعتی می‌باشد. با توجه به اينكه فرايندهای بيولوژيكی متداول در تصفيه پسابهای صنعتی، در حذف و ازبين بردن مقادير بالای تركيبات آلی، ناتوان هستند، از فرايندهای اكسيداسيون شيميايی كه با توليد راديكال‌های هيدروكسيل در محل، موجب اكسيداسيون و تجزيه آنها می شود، استفاده می كنند. در اين روش اكسيژن خالص و ازن را در فواصل مختلف به فاضلاب می‌افزايند و اين فرايند‌ها در تصفيه پسابها و نيز تصفيه نهايی آب شرب مورد استفاده قرار می‌گيرند. اين كار سبب خاصيت اكسيدكنندگی قوی درفاضلاب شده و به حذف BOD فاضلاب منتهی می‌شود. كه باعث حذف تمامی باكتری ها و ويروس ها در تصفيه نهايی آب می شود.

راديكالهای هيدروكسيل از طرق مختلف توليد می شوند كه عبارتند از:

  • 1- تركيب تابش ماورای بنفش و افزودن و افزودن آب اكسيژنه
  • 2- افزودن توأم گاز ازن و آب اكسيژنه
  • 3- تركيب تابش ماورای بنفش و افزودن ازن
  • 4- تركيب تابش ماورای بنفش و TiO2
  • 5- تركيب تابش ماورای بنفش و ازن و پراكسيد هيدروژن
  • 6- فتوفنتون
  • 7- الكتروفنتون
  • 8- واكنش فنتون
  • 9- افزودن آب اكسيژنه و نمک آهن به عنوان كاتاليزور
  • 10- ازن زنی در PH قليايی

 

نمونه‌هايی از كاربرد اين فرايند در تصفیه فاضلاب صنعتی:

  • 1- تصفيه شيرابه زباله
  • 2- از بين بردن مواد راديو اكتيو
  • 3- تصفيه پسابهای نفتی و پترو شيمی
  • 4- از بين بردن تركيبات شيميايی حاصل از سموم كشاورزی
  • 5- تصفيه پسابهای با بار آلی بسيار بالا
  • 6- حذف بو از گاز خروجی از صنايع
  • 7- تصفيه خاكهای آلوده به تركيبات شيميايی
  • 8- پيش تصفيه در شكست ماكرو مولكول های غير قابل تصفيه به روش بيولوژيكی

 

فرایند الكتروشيميايی - تصفيه فاضلاب صنعتی

الکتروشیمیایی

فرآيندهای الكتروشيميايی در اواخر قرن 19 ميلادی در انگلستان آغاز به كار كردند که در اوايل توسعه چندانی پيدا نكردند. اما در حال حاضر اين فناوری به دليل ساختار دوستدار محيط زيست آن، بسيار مورد استفاده قرار می گيرد. و اين روش در سال های اخير برای تصفيه فاضلاب های صنعتی و آلی كاربردهای زيادی داشته است و در حال حاضر هم، از لحاظ هزينه و كارايی در مقايسه با روشهای ديگر، مناسبتر است.
فرآيند الکتروکواگولاسیون با وجود اين كه  یک فرایند پیچیده است،  اما کاركردن با آن ساده می باشد و راندمان حذف بسیار بالايي دارد. اين فرآيند با كمک گرفتن از چند مكانيسم به صورت همزمان سبب حذف مقادير بالايی آلاينده، از فاضلاب می شود.
الکتروکواگولاسیون  دارای يک اتاقک تصفيه می باشد كه در آن جريان برق عبور می دهند  و با اين جريان برق، سبب تصفیه محدوده وسیعی از فاضلاب های مختلف شامل فلزات سنگین، گندزدایی، علف کش ها، آرسنیک، MTBE، سیانید، BOD ،TDS و TSS می شود. الکتروکواگولاسیون برای تصفیه فاضلاب های شهری، صنعتی و شیمیایی استفاده می شود.
مزیت اصلی این روش، فراهم نمودن کاتیون های فعال بدون احتياج به افزودن  نمک يا ساير مواد منعقد كننده به آب یا فاضلاب می باشد که برای عمل انعقاد مورد نیاز است.

موارد استفاده از فرايندهای الكتروشيميايی در تصفیه فاضلاب صنعتی :

  • 1- بازيابی فلزات قيمتی
  • 2- پرهيز از خوردگی
  • 3- از بين بردن آلاينده های فلزی و آلی و معدنی

 

مزايای فرایندهای الكتروشيميايی در تصفیه فاضلاب صنعتی:

  • 1- دوستدار محيط زيست و توليد لجن محدود
  • 2- زمان ماند ناچيز
  • 3- قابليت اضافه كردن مواد شيميايی جهت بهبود كارايی سيستم تصفيه.
  • 4- كاربری آسان و عدم نياز به تجهيزات مكانيكی و الكترومكانيكی خاص
  • 5- در شرايط دمايی سخت و فشارهای بالا ميتوان اين روش را به كار برد.

 

معايب فرايند‌های الكتروشيميايی در تصفیه فاضلاب صنعتی:

  • 1- نيروهای كارآزموده و متخصص در اين زمينه كم است.
  • 2- واكنش های شيميايی در سطح الكترود مشكل ايجاد می كند و در صورت اشكال در سطح الكترود، عملكرد و عمر سيستم كم می شود.

 

انواع روشهای الكتروشيميايی در تصفیه فاضلاب صنعتی:

  • - شناورسازی و انعقاد الكتروشيميايی
  • - رسوب دهی الكتروشيميايی
  • - اكسيداسيون و احيا الكتروشيميايی

 

فرایند بيولوژيكی - تصفیه فاضلاب صنعتی

تصفیه فاضلاب صنعتی به روش فرایند بیولوژیکی انواع مختلف دارد.

  • 1- فرایند تلفیقی بی هوازی - هوازی
  • 2- فرایند بی هوازی
  • 3- فرایند هوازی
  • 4- فرایندهای حذف بیولوژیکی نوترینتها

فرايند تلفيقی بی هوازی - هوازی

 تلفیقی بی هوازی

عوامل مؤثر در راندمان استخرهای هوازی

فرايندهای تصفيه فاضلاب به روش بی هوازی

راكتور بافلدار بی هوازی(ABR)

راكتور بی هوازی با بستر شناور (AFBR)

راكتور بی هوازی با بستر لجن متحرک(AMBR)

راكتور بی هوازی دارای بستر لجن و جريان رو به بالا(UASB)

راكتور تماس بی هوازی (AC)

راكتور فيلتر بی هوازی

راكتور ناپيوسته متوالی بی هوازی

فرايندهای تصفيه فاضلاب به روش هوازی

فرايندهای هوازی با رشد چسبيده :

فرايندهای هوازی با رشد معلق

فرايندهای حذف بيولوژيكی نوترينتها

فرآيند های حذف بيولوژيكی فسفر

فرآيندهای حذف بيولوژيكی نيتروژن