تصفیه فاضلاب صنعتی

 فاضلاب های صنعتی
صنایع و کارخانجات از بزرگترین مصرف کنندگان آب و عمدترین تولید کنندگان فاضلاب به شمار می روند. پسابهای صنعتی بسته به نوع صنعت ، نحوه تولید و چگونگی مصرف آب از نظر کمیت و کیفیت بسیار متنوع و متغیر می باشند. از همین رو فرایندهای تصفیه فاضلاب صنعتی بسیار متنوع و گاهی پیچیده تر از روش تصفیه فاضلاب بهداشتی است. لذا طراحی و ساخت سیستم های فاضلاب صنعتی پس از بررسی دقیق کمی و کیفی فاضلاب و بر اساس نتایج نمونه برداری ها و آزمایشات صورت می پذیرد. در صورتی که پساب به لحاظ بیولوژیکی قابل تجزیه توسط باکترها باشد به ویژه در اغلب صنایع غذایی از قبیل کشتارگاها، فراورده های پروتئینی، صنایع شیر و لبنیات پکیج های نوین تصفیه فاضلاب ارزان ترین و اقتصادی ترین روش تلقی می شود.
اما در صنایع شیمیایی، کارخانجات رنگرزی، آبکاری ، خطوط رنگ و مانند آن به دلیل ماهیت شیمیایی و سمی غالبا از فرایندهای تصفیه شیمیایی به منظور جداسازی آلاینده ها استفاده می شود. گاهی ممکن است جهت تصفیه مقدماتی  و تکمیلی پساب های صنعتی از روش های کمکی دیگری نظیر چربی گیری، نیترات زدایی، فیلتراسیون یا روش های پیشرفته ای از قبیل اکسیداسیون با گاز ازن یا جذب توسط ذغال فعال و نظایر بهره جست.
 
 
تصفیه فاضلاب صنعتی:
در کشورهای پیشرفته نیمی از آب توسط صنعت مصرف می شود. آب به عنوان ماده اولیه، برای گرم کردن و سرد کردن، انتقال و شستن محصولات و عمدتاً بر ای حمل ضایعات به محلی دور از مراکز تولید مورد استفاده قرار می گیرد.
تولید صنعتی منجر به تولید انواع مختلفی از پساب ها می شود که بسته به نوع صنعت مربوطه دارای ویژگی ها و سطوح متفاوتی از آلاینده ها هستند، تصفیه این فاضلاب ها می تواند بسیار دشوار و یا هزینه بر باشد. مشکل دیگر اینکه جریان، دما و ترکیب پساب های صنعتی می تواند بصورت روزانه و ساعتی تغییر کند.
ضایعات صنعتی مایع با توجه به ویژگی های زیر برای دفع تقسیم بندی می شوند:
اکسیژن مورد نیاز زیستی (BOD)
اکسیژن مورد نیاز شیمیایی (COD)
کل کربن آلی (TOC)
روغن و گریس آزاد (FOG)
غلظت ترکیبات آلی خاص همچون بنزن، تولوئن،اتیل بنزن، گزیلن، سوخت دیزل، بنزن و بی فنول های پلی کلره، این مواد ذکر شده ممکن است به شکل مایع، ماده آبکی یا گل و لای بوده و بیش از یک نوع فرایند تصفیه ای نیاز داشته باشند.
 
در جدول ذیل الاینده هایی که ممکن است در فاضلاب های صنعتی مختلف حضور داشته باشند، آورده است.

ترکیبات مختلف موجود در پساب های صنعتی به تفکیک صنعت

صنعت

ترکیبات موجود در پساب

خودروسازی

فلزات، گلیکول ها، روغن ها و گریس ها، رنگ، حلال های آلی

فلزات پایه

فلزات سنگین، اسیدها

لبنیات

BOD، شوینده ها

تولید انرژی الکتریکی

تریتیوم، ترکیبات کلردار

ساخت قطعات الکترونیکی

اسیدها، فلزات سنگین، حلال های آلی

آبکاری

اسیدها، فلزات سنگین، سیانید

فراوری غذا و نوشیدنی

BOD، شوینده ها، نمک ها، بازهای قوی

ساخت شیشه

بازهای قوی، جامدات بی اثر (غیر فعال)، اسیدهای قوی همچون هیدروکلریک اسید

ساخت تجهیزات سنگین

روغن ها، گریس ها، فلزات سنگین

چر مسازی (دباغی چرم)

فلزات سنگین، نمک ها، BOD ، جامدات بی اثر

تولید گوشت و مرغ

BOD

ابزارهای پزشکی

مواد آلی سمی، آنتی بیوتیک ها، رادیو ایزوتوپ ها، عوامل بیماری زا، BOD، عوامل زیست فعال

معدنکاری (زغال سنگ)

اسیدها، جامدات بی اثر، گل و لای سنگ گچ، آهن، فلزات سنگین

معدنکاری (فلزات)

فلزات سنگین، اسیدها، سیانید، جیوه، جامدات بی اثر

تولید حشره کش

حشره کش ها، دیوکسین، ترکیبات آلی سمی

پتروشیمی

نفت، ترکیبات آلی سمی

پالایشگاه

نفت، حلال های آلی، آب شور

داروسازی

آنتی بیوتیک ها، عوامل زیست فعال، مواد آلی سمی، BOD

تولید کاغذ و پالپ

بازهای قوی، BOD ، دیوکسین ها، ترکیبات کلردار، جامدات بی اثر

فولادسازی

هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای، ترکیبات آلی سمی دیگر

صنعت نساجی

مواد رنگرزی، BOD ، شوینده ها، جامدات بی اثر

تولید تسلیحات

مواد آلی سمی، فلزات سنگین، رادیو ایزوتوپ ها

 

پساب های حاوی فلزات سنگین، ترکیبات آلی همچون روغن ها و گریس ها، و ضایعات کشاورزی و زیست محیطی بیشترین نیاز را به تصفیه شدن دارند. مقادیر بسیار بالایی از آرسنیک، سلنیوم، نقره، طلا و منیزیم در اثر فرایند معدن کاری تولید می شود. عملیات حفاظت از چوب و صنعت نیمه رساناها آرسنیک ایجاد می کند. در تولید باتری غلظت های بسیار بالایی از مس، سرب و باریوم به وجود می آید. فرایندهای عمومی ساخت موجب تولید روغن ها، مواد شیمیایی آلی، سیلیکون، کروم، منگنز و قلع می شود.

 

فلزات سنگین

بهتر است که از همان اول فلزات سنگین آزاد نشوند. این فلزات تجزیه نشده و در لجن های آلی که باید در مراکز دفن زباله رها شوند، جمع می شوند. زمانی که این فلزات رها شوند، تصفیه آن ها بسیار دشوارتر از ممانعت از رها شدن آن ها خواهد بود. حذف موثر فلزات سمی سنگین از پساب های صنعتی و بازیافت دوباره آن ها یک چالش بزرگ به شمار می رود. شرکت های فعال در زمینه تصفیه فاضلاب های صنعتی در رفع این معضل بسیار کُند عمل کرده اند. جدا کردن این فلزات از پساب ها هنوز هم متکی به روش های قدیمی همچون رسوب دهی و استفاده از لجن فعال است.

ترکیبات آلی

ترکیبات آلی در فاضلاب صنایع مختلفی همچون داروسازی، فراوری غذا و نوشیدنی و چرم سازی و همچنین در مراکز دفن زباله، و ضایعات ناشی از CAFO ها (عملیات دام پروری محدود) و تجهیزات پزشکی یافت می شوند. ترکیبات آلی سمی نیز در پساب مراکز ساخت تسلیحات، تولید دارو و تولید حشره کش ها وجود دارند.

ترکیبات آلی میکروآلاینده که برخی از آ نها EDC ها هستند، در برخی از منابع آبی در آمریکا و اروپا مشاهده شده اند .این ترکیبات آلاینده به صورت عمده در اثر نفوذ فاضلاب به منابع آبی، نشت از مراکز دفن زباله و آب برون ریز دام پروری ها حاصل می شوند. از آنجایی که EDC ها روی موجودات آبزی تأثیر داشته و احتمالا در اثر آلوده کردن آب آشامیدنی سلامت انسان را تهدید می کنند، تحقیقات زیادی در زمینه تشخیص و دفع این آلاینده ها در حال انجام است. بسیاری از متخصصان بر این باورند که بهبود روش های تصفیه فاضلاب در قلب این مشکل قرار دارد، زیرا اگر این آلاینده ها از پساب ها حذف شوند، دیگر شانسی برای ورود به آب آشامیدنی نخواهند داشت.

 

          فاضلاب های روغنی

روزانه میلیاردها گالن فاضلاب روغنی توسط تولیدکنندگان صنعتی مختلف و منابع دیگری همچون آب حاصل از مخازن نفتی، فاضلاب سطحی پس از بارندگی که از پارکینگ ها جاری می شود، آب تغذیه کننده دیگ بخار، آب ته کشتی ها، پساب خشکشویی های صنعتی و نشت از مراکز دفن زباله تولید میشود. روغن و گریس آزاد (FOG) به طور معمول روغنی است که به سرعت به سطح آمده و اندازه ذرات آن حدود 150میکرون است. اندازه ذرات روغنی که به صورت مکانیکی به حالت امولسیون درآمده است، بین 20 تا 150 میکرون است.

روغن حل شده که دیگر به شکل ذره ای نیست، شامل بنزن، فنولها، تولوئن، گزیلن و ترکیبات مرتبطی است که تنها با استفاده از کربن فعال، تقطیر یا غشاها از آب جدا می شوند.

 

آب فرآیندی

صنایعی که بیشترین نیاز را به تصفیه فاضلاب دارند عبارتند از نیروگاه ها، صنعت نیمه رساناها و داروسازی ها؛ صنایع کوچک دیگر در بخش تولید مواد شیمیایی و فراوری نفت و گاز قرار دارند. در بسیاری از کشورهای توسعه یافته تولید ترموالکتریک برق بیشترین حجم مصرف آب را به خود اختصاص می­دهد. در آمریکا نزدیک 40 درصد از کل آب مصرفی مربوط به نیروگاه های تولید برق است. آب خون حیاتی یک نیروگاه به شمار می رود. مقادیر بسیار زیادی از آب برای تولید بخار و همچنین مصارف تمیزکاری در این مراکز مصرف می شود. تنها در آمریکا تولیدکنندگان برق ترموالکتریک و شرکت هایی که برق مورد نیاز خود را با استفاده از دیگ های بخار صنعتی تولید می کنند، سالانه بیش از 70 تریلیون گالن آب مصرف می نمایند (هر گالن آمریکایی معادل 785/3 لیتر است). برای استفاده موثر از آب در یک نیروگاه، باید تصفیه خاص مورد نیاز هر واحد انجام گیرد؛ کیفیت منبع آب، نوع دیگ بخار، نیازمندی تخلیه (discharge requirement) و استفاده یا عدم استفاده از آب بازیافتی درون نیروگاه، نوع تصفیه مورد نیاز هر واحد را تحت تأثیر قرار می دهد.

آب دیگ بخار

از آنجایی که دیگ های مورد استفاده در تولید بخار در دما و فشار بالا کار می کنند، آب وارد شده به این دیگ ها باید تا کیفیت بسیار بالایی تصفیه شود. مواد معدنی همچون سیلیکا و ترکیبات مبتنی بر سیلیکا و یون های سختی آب همچون کلسیم و منیزیم می توانند موجب جرم گرفتگی دیگ شده و کارایی واحد را کاهش دهند.

دیگ های بخار به صورت منظم تمیز می شوند تا ناخالصی های جمع شده از درون آن ها پاک شوند (فلزاتی همچون مس، آهن، نیکل، روی، منیزیم و کروم و افزودنی های شیمیایی)؛ بدین ترتیب از جرم گرفتگی دیگ بخار و خوردگی اجزای ژنراتور جلوگیری می شود. تصفیه این نوع از پساب که به نام boiler blowdown نامیده می شود، دشوار بوده و در برخی موارد در بخش پساب های مضر قرار می گیرد.

در نقاطی که هزینه آب بالاست، شاید صنایع بخواهند از پساب حاصل از شستشوی شیمیایی دیگ های بخار به عنوان

آب جبرانی در برج های خنک کننده، در ساینده خاکستر بادی ( fly-ash scrubber )، یا در سامانه گوگردزدایی از گاز دودکش استفاده نمایند. بسته به ترکیب شیمیایی این پساب شاید بازیافت فلزات از آن نیز از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشد.

 

آب خنک کننده

در نیروگاه های برق حرارتی آب به بخار با فشار بالا تبدیل می شود تا توربین ها را چرخانده و برق تولید شود. سپس بخار خارج شده از توربین سرد می شود تا دوباره تبدیل به آب شده، حرارت داده شده و توربین ها را به گردش درآورد. فرایند میعان نیاز به سامانه خنک کننده آبی مجزایی دارد؛ این سامانه به طور معمول از تعداد زیادی لوله های یک اینچی تشکیل می شود که حرارت بخار را جذب می کنند. آب خنک کننده با استفاده از یکی از دو فرایند چرخه بسته یا سامانه عبوری منفرد هزاران بار از لوله هایی که در آن ها آب و بخار جریان دارند، عبور داده می شود.

آب خنک کننده در معرض چهار نوع آلودگی قرار دارد: رسوبات و فلس های معدنی، خوردگی، کثیف شدن و رشد میکرواُرگانیسم ها. با کاهش حجم آب خنک کننده در اثر تبخیر یا راندگی (خروج آب تبخیر نشده همراه با بخار آب از سیستم خنک کننده)، غلظت مواد شیمیایی و محصولات جانبی آنها افزایش می یابد. از آنجایی که غلظت مواد شیمیایی و آلاینده ها باید در سطح مشخصی نگه داشته شود، به صورت دوره ای آب سامانه خنک کننده خالی شده و آب تازه جبرانی جایگزین آب خالی شده می شود. می توان چند کار مختلف در مورد آب خالی شده انجام داد:

تخلیه به محیط پس از انجام تصفیه های ضروری؛

 •ارسال به تصفیه خانه آب محلی؛

تصفیه در محل نیروگاه با استفاده از تصفیه خانه خود مرکز؛

با این حال نیروگاه ها می توانند با کاهش آب خروجی از سامانه خنک کننده و در نتیجه کم شدن آب جبرانی مورد نیاز، از هزینه های تحمیل شده توسط تصفیه خانه ها برای تصفیه پساب های حاوی مواد آلی دوری کرده و از افزایش بیش از حد هزینه عملکرد برج خنک کننده ممانعت نمایند.

آب صنعت نیمه رسانا

آب بسیار خالص دیونیزه بیشترین حجم از یک ماده شیمیایی است که با تراشه های نیمه رسانا تماس می یابد. یک کارخانه متوسط تولید ویفر روزانه بین 2 تا 4 میلیون گالن آب بسیار خالص مصرف می­کند که حدوداً معادل آب مصرفی یک شهر با جمعیت 40 تا 50 هزار نفر است. آب دیونیزه مورد استفاده در تولید مدارات مجتمع باید با استانداردهای بسیار سختی مطابقت داشته و از ذرات ریز میکرونی، باکتری ها، سیلیکای کلوئیدی، کل کربن آلی (TOC5)، اجزای باکتریایی، مواد افزایش دهنده دما و یون های فلزی عاری باشد.

در یک سامانه تصفیه آب با خلوص بسیار بالا برای نیمه رساناها، آب خام وارد یک سامانه پیش تصفیه می شود که ذرات معلق را حذف می کند. سپس در یک سامانه اسمز معکوس مواد آلی و یون ها از آب جدا می شوند. آب خارج شده از سامانه اُسمز معکوس جمع آوری شده، اُزُن دهی شده، و در معرض تابش ماورای بنفش قرار می گیرد تا استریلیزه شده و کل کربن آلی باقی مانده حذف شود. در مرحله بعدی مواد یونی باقی مانده توسط یک مبادله گر یونی بستر مختلط(mixed-bed) رفع شده و آب خارج شده از این بستر وارد سامانه اُسمز معکوس دوم می شود. سپس آب وارد دومین سامانه ماورای بنفش شده، سپس تحت فیلتراسیون مطلق 6 قرار گرفته و در نهایت از یک مرحله اولترافیلتراسیون عبور داده می شود. در این مرحله آب تولید شده از طریق یک سامانه گردشی به نقاط مختلف مورد استفاده فرستاده می شود.

چندین سال پیش صنعت نیمه رسانا اهداف زیست محیطی بسیار سختی وضع کرد که از آن جمله می توان به کاهش 60درصدی آب مورد استفاده اشاره کرد. امروزه حدود 70 درصد از آب مصرف شده توسط این صنعت یا تصفیه شده و در همان جا مورد استفاده مجدد قرار می گیرد و یا اینکه آلودگی های آن رفع شده و در کاربردهای دیگر مصرف می شود. 20درصد از این آب تصفیه شده در تجهیزات تولیدی همچون برج های خنک کننده و مبدله ای حرارتی به کار می رود؛ 10درصد دیگر نیز در فرایندهای ثانویه ای همچون آبیاری فضای سبز و سیفون دستشویی­ها مورد استفاده قرار می گیرد.

آب مورد نیاز در صنایع دارویی:

در صنایع دارویی وجود آب تمیز و compendial جهت اطمینان از تولید محصولات سالم و استریل ضروری است. آب compendial به هر نوع آبی گفته می شود که در مرحله نهایی استعمال دارو به کار می رود که از آن جمله می توان به آب استریل خالص، آب استریل برای تزریق، آب استریل باکتریواستاتیک (کندکننده یا بازدارنده رشد باکتری ها) برای تزریق، آب استریل برای شستشو (زخم، لباس های جراحی، ...) و آب استریل برای تنفس اشاره کرد.

تولیدکنندگان محصولات دارویی باید بتوانند خود را با قوانین سخت دولتی مبنی بر حذف کافی آلاینده ها از آب شهری جهت استفاده از آن در محصولات دارویی مطابقت دهند. در آمریکا USP7 استانداردهای آب برای صنایع دارویی را که توسط سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) تنظیم شده است، تأیید کرده است.

آب برای تولید مواد شیمیایی و فراوری نفت و گاز:

در تولید مواد شیمیایی خلوص مواد اولیه از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. آبی که برای رقیق سازی محصولات بسیار خالص به کار می رود، باید کیفیت بسیار بالایی داشته باشد. همانند کسب و کارهای تولیدی دیگر، در این جا نیز آب بسیار خالص که توسط یون زدایی و فیلتراسیون غشایی تولید شده است، مورد استفاده قرار می گیرد.

در فراوری نفت و گاز نیز از غشاها برای فیلتر کردن آب مورد استفاده در دیگ های بخار و فرایندهای مختلف بهره برده می شود. به علاوه، در سکوهای دریایی می توان از غشاها برای کاهش میزان گوگرد بهره برد. حذف گوگرد از آب دریا که در تزریق به چاه های نفت دریایی مورد استفاده قرار می گیرد، از جرم گرفتگی قطعات سکوهای استخراج نفت و گاز جلوگیری کرده، جلوی از دست رفتن ذخیره مخازن را گرفته و میزان تولید را در بالاترین سطح نگه می دارد. در اکتشاف نفت و گاز، میزان بالای کل مواد جامد محلول ( TDS ) در آب تولید شده بدین معناست که برای استفاده مجدد از این آب در کاربردهایی که مفیدتر هستند، نمک زدایی از آن ضروری است. «آب تولید شده » که به طور معمول ترکیبی از آب سازنده و آب تزریق شده است، آب آلوده شوری است که همراه با نفت و گاز به سطح زمین آورده می شود. برای به دست آوردن بیشترین مقدار استخراج نفت، غالباً آب به مخازن نفتی تزریق می شود تا نفت را با فشار به سطح زمین براند. در نهایت هم آب سازنده و هم آب تزریق شده با نفت و گاز استخراج می شوند و با کاهش ذخیره مخازن نفتی، میزان این آب در نفت تولیدشده افزایش می یابد. این آب آلوده بزرگترین حجم جریان پساب تولید شده در تولید نفت و گاز را تشکیل می دهد و مدیریت آن می تواند هزینه بر باشد. آب تولید شده علاوه بر حجم بسیار بالا، به دلیل دارا بودن ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاص که بسته به موقعیت جغرافیایی میدان نفتی، ساختار زمین شناختی و نوع محصول هیدروکربنی تولیدشده می تواند تا حد بسیار زیادی تغییر کند، یک جریان پسابی بسیار دشوار به شمار می رود.

 

تولید غذا و نوشیدنی:

دانشمندان هشدار داده اند که اگر صنعت مواد غذایی تلاش بیشتری جهت کاهش مصرف آب و در عین حال افزایش تولید مواد غذایی انجام ندهد، با بحران جهانی در زمینه کمبود آب، تخریب روبه رشد محیط زیست و جمعیت بالای مردمی که دچار سوء تغذیه هستند، مواجه خواهد شد. آب علاوه بر استفاده به عنوان ماده اولیه در صنایع غذایی و نوشیدنی، در شستشو، حمل مواد خام، پخت و پز و خنک سازی نیز به کار می رود. آب بسیار زیادی در طول فرایند تولید غذا به بخار تبدیل شده و بخش عمده دیگری نیز به عنوان پساب دور ریخته می شود. با استفاده از روش های امروزی برای تولید غذای عادی یک نفر در روز حدود 865 گالن آب مصرف می شود که در مقایسه با 13 گالن آب مورد نیاز برای مصارف خانه داری بسیار بالاست. با تغییر رژیم غذایی مردم ثروتمند دنیا از پروتئین گیاهی به پروتئین حیوانی، آب بیشتری برای فراوری مواد غذایی مورد نیاز خواهد بود.

استفاده مجدد از آب فرصت بسیار خوبی برای افزایش بهره وری مصرف آب است و غشاها می توانند فناوری بسیار مهمی در این زمینه به شمار روند. با حذف نمک و ترکیبات آلی از آب استفاده شده در فراوری غذا، می توان آن را از یک پساب غیرقابل استفاده به یک محصول قابل استفاده با کیفیت بالا تبدیل کرد. مطابق استانداردهای صنعت غذایی، آب تصفیه شده برای استفاده مجدد در این صنعت حداقل باید کیفیت آب آشامیدنی را دارا باشد. برای برخی کاربردها همچون آب جبرانی مورد استفاده در دیگ های بخار یا شستشو با آب گرم قوانین سخت گیرانه تری وجود دارند.

 

منبع: شرکت BCC Research

 

ظرفیت ها بر حسب متر مکعب در روز است

پروژه های پکیج های تصفیه فاضلاب بهداشتی : 7126655000

 پروژه های پکیج های تصفیه فاضلاب صنعتی: 886950

 پروژه های اجرایی بازیافت آب: 131400

مجموع پروژه های انجام شده تا کنون: 7127673350