تکنولوژی تصفیه فاضلاب و کاربردهای آن در فرایندهای صنعتی | شرکت مهندسی شاران صنعت

تکنولوژی تصفیه فاضلاب و کاربردهای آن در فرایندهای صنعتی

فرایند تصفیه که شرکت های صنعتی قبل از آزاد سازی بر فاضلاب به محیط زیست اعمال می کنند، فرایند پیش تصفیه نام دارد. روش های بکار رفته در عمل پیش تصفیه به چهار دسته طبقه بندی می شوند: فیزیکی، شیمیایی، بیولوژیکی (زیستی) و غشایی. در این مطلب به سه مورد اول به تفصیل پرداخته می-شود؛ تکنولوژی غشایی در یک قسمت جدا و در انتها مورد بحث قرار خواهد گرفت. از یک سیستم پیش تصفیه می توان در یک یا چند فرایند پیش تصفیه استفاده کرد.
بطور کلی، پیش تصفیه فیزیکی نیازمند حداقل انرژی است، اما در کاهش غلظت مواد آلاینده کمترین درجه تاثیر را دارد. فرایندهای تصفیه بیولوژیکی بالاترین هزینه اقتصادی را دارد، اما بیشترین تاثیر را در کاهش آلاینده ها دارند. روند فرایندهای شیمیایی، از لحاظ به صرفه بودن اقتصادی و کارایی در کاهش آلاینده¬ها، مسیری بین این دو روش را طی می کند.
این نوشته یک آموزش کلی در زمینه تکنولوژی تصفیه فاضلاب فراهم می کند و کاربردهای آن را در صنعت نشان می دهد. موضوعات زیر در این مطلب بخوبی مورد بحث قرار می گیرد:

  • مرور مفهومی تصفیه فاضلاب صنعتی
  • فرایندهای پیش تصفیه صنعتی
  • فرایندهای پیش تصفیه ویژه برای صنایع منتخب.
  • بخش هایی برای جستجو در پیدا کردن موضوع در افزایش کارایی فرایندها
  • یک لیست از مرجع  ها و دیگر اسناد که اطلاعات دقیق بیشتری در مورد موضوع های این نوشته فراهم آورند.

مرور کلی

بسیاری از شرکت های صنعتی پساب کارخانه خود را به محیط آزاد می کنند. با توجه به قوانین زیست محیطی محلی، این صنایع باید فاضلاب را قبل از آزادسازی پیش تصفیه کنند، و بنابراین بسیاری از این شرکتهای فرایند تصفیه اولیه را دارند. قوانین زیست محیطی محلی آزادسازی این موارد به محیط زیست را ممنوع می داند:

  1. آزادسازی فاضلاب مربوط به کارخانجات محلی که محصولات با ترکیبات متعفن تولید می کنند
  2. فرایندهای محلی مانند تولید کننده های مواد شیمیایی که از طریق تصفیه بیولوژیکی نابود نمی شوند
  3. استفاده یا مصرف پساب های تصفیه شده یا لجن  های تولید شده مربوط به شرکت های مثل تولید کننده حشره کش ها. استاندارد EPA مجموعه ای از استانداردهای پیش تصفیه که برای بیشتر از ۴۰ صنعت مختلف کاربرد دارد، را جمع آوری کرده است. استانداردهای پیش تصفیه همچنین در مورد بیشتر از ۱۲۰ نوع آلاینده خاص کاربرد دارد. جزئیات لازم در فرایند پیش تصفیه در قسمت CFR 40 بخش ۴۰۳ ذکر شده است “قوانین پیش تصفیه کلی برای آلاینده های موجود و جدید در حال ساخت”.

شکل ۱: تصویر شماتیک مربوط به یک شرکت تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال
بسیاری از تصفیه  خانه ها هزینه استفاده صنایع از خدمات آنها را براساس مقدار و نوع آلاینده هایی که آزاد می کنند، تعیین می کنند. دیگر ملاحظات مورد نظر که میزان پیش تصفیه مربوط به شرکت صنعتی خاص را تحت تاثیر قرار می¬دهد، شامل موارد زیر است:
• آلاینده یا آلاینده هایی که باید حذف شوند.
• محدودیت های مکانی، از قبیل دسترسی به تجهیزات.
• میزان و تنوع جریان فاضلاب و غلظت آلاینده، که هردو مورد به مرور زمان تغییر می کنند.
یک نمای شماتیک از یک فرایند لجن فعال، که تحت عنوان تصفیه ثانویه شناخته می شود، در شکل ۱ آورده شده است. میزان انرژی استفاده شده در یک واحد تصفیه فاضلاب می تواند با یک واحد دیگر تفاوت قابل ملاحظه ای داشته باشد. اختلاف زیاد در میزان انرژی مصرفی می تواند به دلیل تفاوت در سرعت جریان، میزان آلاینده، روش های کنترل فرایند یا واحدهای قبلی یا بعدی استفاده در شرکت¬های مختلف، باشد. میزان انرژی الکتریکی مصرف شده در یک شرکت خاص می تواند بصورت زیر تقسیم بندی شود:

پمپاژ جریان های داخلی، واسطه یا جریان کلی ۱۰-۲۰%
ته نشینی اولیه ۲-۵%
لجن فعال ۳۰-۷۰%
فرآوری لجن ۱۰-۵۰%
نظارت، پشتیبانی، کنترل ۱-۳%
ضدعفونی کردن (توسط مواد شیمیایی خریداری شده) ۱-۳%
کنترل بوی بد و متعفن ۱-۲%
(موضوع های مربوط به فرآوری لجن و تصفیه پساب خطرناک در این نوشته بحث نشده اند).
فرایندهای پیش تصفیه صنعتی
در زیر یک توصیف کلی از فرایندهای پیش تصفیه رایج فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی آمده است:
فیزیکی
• جداسازی مواد جامد درشت با استفاده از وسایل غربالگری
• ته نشینی وزنی مواد سنگین آلاینده و سپس خروج آنها از فاضلاب.
• شناورسازی شامل استفاده از دمیدن حباب گاز به درون فاضلاب است که موجب می شود ذرات آلاینده از درون پساب به سمت سطح بالایی آن صعود کرده و نهایتاً حذف شوند.
• دمیدن هوا با استفاده از جریان هوا باعث می شود که مواد ارگانیک (آلی) فرار و نیمه فرار موجود در پساب حذف شوند.
شیمیایی
• عملیات خنثی سازی، که شامل تنظیم میزان قلیائیت و اسیدیته در همان غلظت است (pH=7).
• رسوب دهی (ppt)، که شامل اضافه کردن مواد شیمیایی به پساب به منظور تغییر ترکیب شیمیایی آلاینده است که در این حالت مواد جدیدی که تشکیل شده اند از طریق ته نشینی حذف می-شوند.
• انعقاد، که شامل استفاده از مواد شیمیایی است که موجب انعقاد مواد آلاینده و نهایتاً خروج آنها بصورت رسوب است.
• جذب سطحی، که شامل استفاده از مواد شیمیایی به منظور جذب میزان مشخصی از آلاینده بر سطح مواد شیمیایی است.
• ضدعفونی کردن، که از یک ماده شیمیایی (یا دیگر روش ها مانند تابش فرابنفش) به منظور نابودی عوامل بیماری زا استفاده می شود. (استریلیزه موجب نابودی تمام ارگانیزم¬ها می¬شود).
• کلردار کردن، که شامل اضافه کردن کلر به اندازه¬ای که کلروآمین¬ها به اکسید نیتروژن و نیتروژن اکسید شوند، و خود کلرین به یونهای کلرید کاهش می¬یابند.
بیولوژیکی
• لجن فعال، یک فرایند هوازی است که در آن مواد آلی، نیتروژن واکسیژن موجود در پساب توسط باکتری ها مصرف می شود و باکتری¬های جدید رشد می¬یابند. باکتری¬ها درون مخزن هوادهی به وسیله عمل همزدن و دمیدن هوا به درون پساب معلق می¬شوند. این فرایند بصورت شماتیک در شکل ۱ نشان داده شده است. شکل¬های مختلفی از فرایند لجن فعال وجود دارند، که چند مورد از آنها در این بخش ذکر شده است.
• فرایند لجن فعال با خلوص اکسیژن بالا، یک فرایند هوازی است که بسیار شبیه به لجن فعال هوا است به این تفاوت که اکسیژن خالص بیشتر از هوا به درون فاضلاب تزریق می¬شود.
• حوضچه هوادهی/لاگون، یک فرایند هوازی بسیار شبیه به لجن فعال هوا است. مخازن هوادهی مکانیکی بطور کلی، برای تزریق هوا به درون فاضلاب استفاده می¬شوند که باعث تلاطم شدید و همچنین رسیدن هوا برای انتقال مناسب اکسیژن به پساب می شود. دقیقاً همانند فرایند لجن فعال هوا، باکتری¬ها درون فاضلاب، درحالیکه معلق هستند رشد می¬کنند.
• فیلتر چکاننده، یک فرایند هوازی لایه ثابت است. یک مخزن است که دارای نسبت حجم به سطح بالایی است. فاضلاب به قسمت بالایی مخزن تخلیه می شود و به قیمت پایین نفوذ کرده و بصورت قطره پایین می آید. باکتری ها در محیط بکار رفته برای مواد آلی و نیتروژن موجود در فاضلاب رشد می¬کنند.
• سطح تماس زیستی چرخشی (RBC) یک فرایند فیلم ثابت هوازی است که شبیه به فرایند فیلتر ثابت عمل می کند، با این تفاوت که محیط آن در اطراف مخزن پساب بطور افقی کشیده شده است. محیط بالایی که باکتری¬های در آن رشد می¬کنند بطور پیوسته در حال چرخش بوده و بصورت متناوب فاضلاب و هوا را می چرخاند.
• چاله اکسیداسیون یک فرایند هوازی شبیه به فرایند لجن فعال است. از لحاظ فیزیکی، یک چاله اکسیداسیون شکلی شبیه به یک حلقه دارد و توسط وسایل هوادهی مکانیکی تجهیز شده است.
جدول ۱: آلاینده های منتخب و فرایندهای پیش تصفیه مناسب برای آن
آلاینده فرایندهای پیش تصفیه
میزان اکسیژن مورد نیاز شیمیایی (BOD) لجن فعال
فیلتر چکاننده یا RBC
لاگون هوادهی
چاله اکسیداسیون
تمام ذرات جامد معلق(TSS) رسوب دهی
غربال کردن
شناور سازی
رسوب دهی شیمیایی
نیتروژن نیتروژن زدایی
مکش هوا
کلردهی
فسفر تصفیه بیولوژیکی
رسوب دهی شیمیایی
مکش هوا
فلزات سنگین تصفیه بیولوژیکی
رسوب دهی شیمیایی
تبخیر کردن
فرایند غشایی
چربی¬ها، نفت و گریس (FOG) انعقاد
شناورسازی
تصفیه بیولوژیکی
فرایند غشایی
ترکیبات ارگانیک فرار هوادهی
تصفیه بیولوژیکی
جذب سطحی کربن
پاتوژن¬ها (عوامل بیماری زا) ضدعفونی شیمیایی
تابش UV

جدول ۱،

فرایندهای پیش تصفیه بسیار رایج استفاده شده برای تصفیه آلاینده های صنعتی خاص نشان می دهد. پیش تصفیه اغلب شامل بیش از یک فرایند است و شامل کاربرد فرایندهای چندگانه مهم است. در مورد پسابهایی که pH بالا دارند، عملیات خنثی سازی قبل از تصفیه بیولوژیکی مورد نیاز است، زیرا بالا بودن pH تاثیر معکوس بر رشد ارگانیزم ها دارد. در فرایندهای تصفیه، هزینه عملیات نیز بسیار تاثیر گذار است. رسوب دهی اولیه اغلب پیش نیاز تصفیه بیولوژیکی است، به چند دلیل: به منظور کاهش مقداری از BOD و کاهش هزینه عملیاتی؛ و به منظور متعادل کردن سرعت جریان ورودی برای فاضلاب ورودی به فرایند تصفیه بیولوژیکی.
فرایندهای پیش تصفیه خاص برای صنایع منتخب
چندین صنعت، و آلاینده های مرتبط با آنها و فرایندهای پیش تصفیه رایج استفاده شده برای تصفیه آنها در جدول ۲ نشان داده شده است.
جدول ۲: صنایع منتخب، آلاینده های فاضلاب مربوطه، و فرایندهای پیش تصفیه
صنایع آلاینده های پساب مرتبط فرایندهای پیش تصفیه
پوشش نساجی BOD, TSS
قلیائیت خنثی سازی، رسوب شیمیایی، تصفیه بیولوژیکی
صنعت چرم BOD, TSS
کروم ته نشینی، تصفیه بیولوژیکی
لباس شویی قلیائیت، BOD غربال کردن، رسوب دهی شیمیایی، جذب سطحی
شوینده¬ها BOD، مواد صابونی شناورسازی، ته نشینی شیمیایی
صنایع غذایی نوشیدنی¬های تخمیری BOD سانتریفیوژ، تصفیه باکتریایی
گوشت و گوشت مرغ BOD غربال کردن، ته نشینی، تصفیه بیولوژیکی
برنج BOD, TSS ته نشینی شیمیایی
شیرینی پزی BOD, FOG، شوینده¬ها تصفیه بیولوژیکی
نوشیدنی¬ها BOD, TSS و قلیائیت خنثی سازی، غربال کردن، تصفیه بیولوژیکی
آنتی بیوتیک¬ها BOD تبخیر کردن، خشک کردن
خمیر کاغذ و کاغذ pH بالا و پایین، TSS، ترکیبات معدنی رسوب دهی، خنثی سازی، تصفیه بیولوژیکی
فلزات اسیدیته، فلزات سنگین خنثی سازی، ته نشینی، رسوب دهی شیمیایی
پلاستیک¬ها و رزین pH بالا و پایین، مواد آلی فرار خنثی سازی، تصفیه بیولوژیکی

در مورد یک عملیات کارآمد چه مواردی باید مد نظر قرار گیرد؟
با توجه به چندین پارامتر مختلف، از جمله: اختلاف در سرعت جریان پساب، آلاینده¬های حذف شده، فرایندهای تصفیه بکار رفته، خصوصیات فیزیکی مربوط به تصفیه خانه، روش¬های کنترل فرایند، فرایندهای استفاده شده برای تصفیه لجن، و میزان و نوع کنترل جریان هوا، تنوع میزان تقاضای انرژی در صنایع مختلف بسیار متفاوت است. با توجه به دلایل بالا، فراهم آوردن اطلاعات دقیق در مورد میزان انرژی استفاده شده برای هر واحد فرایند خاص بسیار مشکل است. بااینحال، جنبه¬های عملیاتی مربوط به هر فرایند وجود دارند که در ارتباط با کارایی آن هستند، که البته بنظر مستقل از خصوصیات مکانی محل تصفیه هستند. جدول ۳ مواردی در ارتباط با ارزیابی کارایی عملیات مربوط به فرایندهای تصفیه مختلف پیشنهاد می¬کند.
جدول ۳: فرایندهای پیش تصفیه و مواردی که باید مد نظر قرار گیرند.
فرایند پیش تصفیه مواردی که برای عملیات کارآمد باید مد نظر قرار گیرند
فیزیکی غربال کردن بدون ترکیب کردن ذرات یا منعقد کردن آنها، جلوگیری از تجمع مواد بر روی غربال
ته نشینی سرعت جریان کم، چرخش نه چندان کوتاه جریان، جلوگیری از شناور بودن لجن، حذف تفاله¬ها البته در صورت تشکیل
سانتریفیوژ کردن کارمند عملیاتی متبحر
هوادهی جلوگیری از تشکیل پوسته در هنگام بستن و لوله گذاری، و جلوگیری از یخ زدن در دماهای پایین
شیمیایی خنثی سازی نظارت بر pH، جریان ورودی شیمیایی خودکار، هم زدن متعادل
رسوب دهی سیستم تغذیه شیمیایی خودکار، هم زدن متعادل و زمان تماس
انعقاد سیستم تغذیه شیمیایی خودکار، هم زدن متعادل و زمان تماس
جذب سطحی وسایل کارآمد برای انجام فرایند موضوع اصلی در کارایی است.
ضدعفونی کردن سیستم تغذیه شیمیایی خودکار، هم زدن متعادل و زمان تماس
بیولوژیکی لجن فعال هوادهی حبابی مناسب، توزیع مناسب هوا و هم زدن، نظارت بر غلظت اکسیژن حل شده، قادر بودن نفوذ هوا، جلوگیری از معلق شدن لجن
فیلتر چکاننده روش مناسب برای گردش مثبت هوا، گردش صاف و دوره¬ای محیط فیلتر
اتصال چرخشی زیستی چرخش ثابت اهرم

نکاتی در مورد کارایی عملیات و نگهداری آن
بیشترین میزان مصرف انرژی در شرکت های تصفیه فاضلاب عمدتاَ شامل مراحل پمپاژ فاضلاب، فراهم کردن تصفیه بیولوژیک و فرایندهای حذف جامدات است.
پمپاژ
• استفاده از پیشرفت های صورت گرفته در کنترل فرایند به منظور بهینه سازی سرعت جریان، بعنوان مثال: حداقل رساندن بازگشت جریان فیلتر چکاننده و لجن تحت پمپاژ از کلاریفایرها.
• در نظر داشتن استفاده از تغییرات فرکانس جریان، زمانیکه سرعت جریان متغیر است.
تصفیه بیولوژیکی
• بهینه سازی کارایی تصفیه مقدماتی. حذف BOD به کمک فرایند تصفیه مقدماتی نسبت به حذف BOD به کمک روش بیولوژیکی، مصرف انرژی کمتری دارد، همچنین میزان لجن اضافی در کلاریفایر مقدماتی نباید منعقد شود، تا دیگر نیازی به تصفیه ثانویه نباشد.
• میزان هوادهی باید کنترل شود تا از حل شدن اضافی اکسیژن در پساب جلوگیری شود.
• بهبود کارایی سیستم هوادهی. بعنوان مثال، نفوذ دهنده حباب اکسیژن مناسب، می¬تواند انتقال اکسیژن را در مقایسه یا نفوذ دهنده اکسیژن بصورت حباب¬های بزرگ، بهبود بخشد.

کلمات کلیدی:

تکنولوژی تصفیه فاضلاب

قیمت پکیج تصفیه فاضلاب صنعتی

تصفیه فاضلاب صنعتی

تصفیه فاضلاب بهداشتی

قیمت پکیج تصفیه فاضلاب صنعتی

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *