مشخصات پکیج تصفیه فاضلاب فلزات سنگین (حذف کروم) و بررسی کاربرد آن

پکیج تصفیه فاضلاب فلزات سنگین

آلودگی فاضلاب توسط فلزات سنگین ناشی از افزایش سرعت صنعتی شدن و همچنین شهرنشینی است. فلزات سنگین سلامت انسان را به طور جدی تهدید می کند. برای داشتن یک محیط زیست سالم و همچنین سلامت انسان حذف یون‌ های فلزات سنگین در ساخت پکیج تصفیه فاضلاب اهمیت زیادی دارد. علاوه بر این، فلزات سنگین سمی و سرطان زا هستند، آن ها مشکلات جدی برای اکوسیستم های آبی و به ویژه انسان ایجاد می کنند. روش های مختلفی برای حذف فلزات سنگین از فاضلاب مانند فیلتراسیون غشایی، جذب و تبادل یونی استفاده شده است. در این محتوا از سایت کاشفان نیلگام به کاربردی ترین روش های حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب و پسماندهای صنعتی اشاره خواهیم داشت.

اهمیت حذف فلزات سنگین از فاضلاب

عدم تصفیه و تخلیه فاضلاب و پساب های صنعتی منبع اصلی ورود آلاینده های فلزات سنگین از قبیل کادمیوم، کروم، مس نیکل، سرب آرسنیک و روی به منابع آب زیر زمینی و آب های سطحی است. حلالیت بالای فلزات سنگین در آب منجر به جذب این ترکیبات مضر توسط میکروارگانیسم های زنده می شود. ورود فلزات سنگین به زنجیره غذایی به معنی خطر انباشته شدن این ترکیبات در بدن انسان است. مطالعات مختلف نشان می دهد که اگر فلزات با غلظت بیشتر از حد مجاز مصرف شوند، بروز مشکلات و اختلالات در سلامت انسان ها حتمی است و عدم توجه به کاهش و حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب نه تنها آسیب جدی به محیط زیست و حیوانات، پرندگان و آبزیان می زند، بلکه تهدید بزرگی برای سلامتی انسان نیز به شمار می رود.

حذف فلزات سنگین از پساب غیر آلی می تواند با فرآیندهای تصفیه سنتی فاضلاب مانند رسوب گذاری شیمیایی تبادل یونی و فرایند حذف الکتروشیمیایی انجام شود. علی رغم استفاده از این روش ها در دهه های گذشته ولی حذف ناقص فلزات سنگین مصرف انرژی بالا و تولید لجن سمی از معایب روش های سنتی جداسازی فلزات سنگین از آب است. یکی از روش های حذف فلزات سنگین از فاضلاب، استفاده از پکیج تصفیه فاضلاب صنعتی در راستای حفاظت از محیط زیست می باشد. در صورتی که به کسب اطلاعات بیشتر در خصوص طراحی پکیج تصفیه فاضلاب برای حفظ محیط زیست علاقه دارید، مقاله زیر را مطالعه نمایید.

روش های حذف فلزات سنگین در پکیج تصفیه فاضلاب

به دلیل اهمیت بسیار زیاد فلزات سنگین موجود در آب و فاضلاب، در طی مطالعات و تحقیقات متعددی که در این زمینه انجام شده است، روش های گوناگونی ارائه شده اند. از رایج ترین روش های حذف فلزات سنگین از فاضلاب های صنعتی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

جذب فلزات سنگین از فاضلاب توسط جاذب ها

به فرآیند جذب یون ها از فاز مایع به جامد جذب سطحی گفته می شود. جذب سطحی یک فرآیند انتقال جرم است که ذرات از فاز مایع به سطح جامد منتقل می شوند و واکنش های شیمیایی و فیزیکی در این فرآیند رخ می دهد. در این روش معمولا از کربن فعال، زئولیت، بیومس، پلیمرها و کامپوزیت های پلیمری استفاده می شود. کربن فعال یکی از موثرترین جاذب ها می باشد.

گام اول تصفیه فاضلاب فلزات سنگین

در مرحله اول اسید اضافه می شود تا PH به 3 کاهش یابد تا واکنش انجام شود. واکنش در مخزن واکنش شماره 2 انجام می شود که در آن کروم شش ظرفیتی (Cr + 6) به کروم سه ظرفیتی (Cr + 3) تبدیل می شود. در این مرحله از ترکیباتی مانند سولفات آهن (FeSO4) ، بی سولفیت سدیم (Na2S2O5) یا دی اکسید گوگرد (SO2) به عنوان عوامل کاهنده استفاده می شود. کروم سه ظرفیتی به صورت Cr (OH)3 رسوب می کند.

گام دوم تصفیه فاضلاب فلزات سنگین

در مرحله دوم معمولاً از آهک برای واکنش بارشی در پکیج تصفیه فاضلاب فلزات سنگین استفاده می شود. در این نمودار جریان ، فرایندی به نام لجن با چگالی بالا (HDS) برای کمک به ارتقا ته نشینی به کار رفته است. قلب فرآیند HDS ،PH موجود در HDS یا مخزن تراکم است که باید در PH 11.5 یا بالاتر باشد. تغییر حالت در pH بالاتر اتفاق می افتد و روند کار بهتر است. ته نشینی واقعی هیدروکسید کروم در شرایط ملایم و کاستیک انجام می شود. بنابراین همیشه مقداری Cr (OH) 3 در خوراک تصفیه کننده وجود خواهد داشت، اما این هیدروکسیدها سرانجام از طریق مخزن متراکم سازی مجدداً گردش می یابند و تغییر حالت می یابند. در این فرآیند، لجن ته نشین شده در مخزن واکنش (مخزن HDS) بازیافت می شود و در آنجا با دوغاب آهک تازه مخلوط می شود. این دوغاب آهک لجن را می پوشاند و باعث واکنش پذیری بیشتر آن می شود و می تواند با مواد جامد ورودی موجود در مخزن واکنش 3 ، فلاک های پایدار تشکیل دهد. غلظت Cr در پساب ppm 0.2 در pH 7.5 است، اما اگر فلزات اضافی وجود داشته باشد ، PH تقریباً به 10 افزایش می یابد تا ته نشینی بیشتر شود.

برای سهولت بیشتر در حذف فلزات اضافی ، گاهی اوقات از هم رسوبی کربنات استفاده می شود. ته نشینی کربنات فقط در صورت وجود یون های کربنات آزاد (CO3-2) صورت می گیرد و این تنها در صورت بالا بودن PH رخ می دهد. برخی از فاضلاب ها، به خصوص آن هایی که سرب، کادمیوم، نیکل و غیره دارند و می توانند کربنات های نامحلول را تشکیل دهند، ممکن است از قبل کربنات های کافی داشته باشند تا امکان وقوع ته نشینی وجود داشته باشد.

متناوباً ، کربناتهای غیرآلی مانند خاکستر سودا (Na2CO3) را می توان اضافه کرد. pH بالا همچنین باعث رسوب فلزات به عنوان هیدروکسید می شود. از این رو ، ته نشینی کربنات غالباً یک ته نشینی مشترک است. همانطور که در بالا ذکر شد، رسوبات کربنات ته نشین می شوند و می توان راحت تر از رسوبات هیدروکسید مربوطه آبگیری کرد. توجه داشته باشید که مقادیر pH بالاتر از 10 باعث ایجاد مجتمع های هیدروکسی فلز می شود که می تواند حلالیت فلز را افزایش داده و اثر بخشی ته نشینی را کاهش دهد.

گام نهایی تصفیه فاضلاب فلزات سنگین

سپس آب تصفیه شده توسط فیلترهای فشار یا رسانه های ثقلی بسته به تدارکات دفع نهایی فیلتر می شود.

لجن حاصل از این فرآیند معمولاً به یک دستگاه غلیظ کننده و فیلتر برای آبگیری قبل از دفع می رسد. آبگیری به طور متوسط 20: 1 در حجم لجن کاهش می یابد. آب حاصل از سیستم آبگیری برای تصفیه بازگردانده می شود. از تغییرات این فرآیند می توان برای رسوب بیشتر فلزات سنگین استفاده کرد.

حذف همزمان مواد آلی و فلزات سنگین از فاضلاب

وجود همزمان فلزات سنگین (مانند جیوه، سرب، کادمیوم، اسانس و کروم)  و  ترکیبات آلی در پساب های صنعتی یک مشکل رایج است. اکثر این آلاینده‌ ها، در غلظت‌ های بیش از حد مجاز در فاضلاب تخلیه می‌ شوند. این امر خطرات زیادی را برای سلامتی انسان، آبزیان و کل اکوسیستم به همراه دارد. بنابراین حذف این آلاینده ها برای جلوگیری از آلودگی آب های سطحی و زیرزمینی ضروری است.

حذف کامل این آلاینده ها حتی با استفاده از روش های مرسوم به طور کامل امکان پذیر نیست. چندین فناوری مانند روش های بیولوژیکی، شیمیایی و فیزیکی برای حذف همزمان فلزات سنگین و آلاینده های آلی در پکیج تصفیه فاضلاب فلزات سنگین بررسی شده اند که شامل استفاده از جاذب‌ ها، فوتوکاتالیست‌ ها، جریان الکتریکی و سورفکتانت‌ ها می شوند.

از طریق فرآیند جذب می توان به صورت همزمان فلزات سنگین و ترکیبات آلی مختلف را تا بیش از 50 درصد حذف نمود. با استفاده از جریان الکتریکی تولید شده از فاضلاب ها، ترکیبات آلی و فلزات سنگین را می توان به صورت همزمان حذف کرد. در این رابطه می توان به روش های الکتروشیمیایی اشاره کرد که در نهایت منجر به رسوب فلز سنگین روی سطح الکترود می شود. استفاده از سورفاکتانت ها و بیوسورفکتانت ها روش دیگری است که در حذف همزمان فلزات سنگین از جمله روی، مس، نیکل، سرب، کبالت و کادمیوم، همراه با هیدروکربن هایی با منشا نفتی موفق بوده است. مطالعات نشان می دهد با استفاده از فوتوکاتالیست ها حذف همزمان یون های فلزات سنگین در حضور ترکیبات آلی، بهتر از حذف یون های فلزی به تنهایی است.

فرآیند جذب سطحی در تصفیه فلزات سنگین در فاضلاب

آلودگی محیط زیست به خصوص توسط فلزات سنگین همیشه باعث جوامع بوده است، زیرا اغلب فلزات سنگین موجود در آب های آلوده توسط گیاهان جذب می شوند و در نتیجه وارد زنجیره های غذایی شده و عواقب نامطلوبی را برای انسان و حیوانات به همراه خواهد داشت.  فلزات سنگین موجود در فاضلاب اغلب ناشی از فعالیت صنایعی مانند کشاورزی، معدن، صنایع باتری سازی، هسته ای، رنگ های نساجی و … است. در میان روش های مختلف تصفیه فاضلاب، جذب سطحی به دلیل طراحی انعطاف‌ پذیر و مقرون به صرفه بودن، تکنیک مناسبی برای حذف فلزات سنگین است.

کربن فعال، متعارف ترین جاذب برای حذف یون فلزات سنگین در فاضلاب به شمار می رود که دلیل آن ساختار میکرو متخلخل آن است. با این حال، جداسازی کربن فعال از پساب دشوار بوده است و گرانی آن، استفاده گسترده از آن را با محدودیت مواجه کرده است. اخیراً مواد دیگری با سطح و استحکام مکانیکی زیادی همچون نانو اکسیدهای فلزی و نانوجاذب‌ های گرافن، به دلیل خواص فیزیکی منحصر به فرد و به عنوان رقیب اصلی کربن فعال موردکاربرد قرار گرفته ­اند.

انتخاب روش مناسب برای حذف فلزات سنگین از فاضلاب

برای حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب ابتدا باید نوع یون ها، غلظت آن ها و همچنین pH و شرایط محیطی مد نظر قرار گیرد. سپس بر اساس استاندارد مورد نیاز مقدار فلزات، یکی از روش های جذب، تبادل یونی، اسمز معکوس، ته نشینی شیمیایی، فتو کاتالیز، الکترولیز و فیلتراسیون غشایی انتخاب و اجرا می شود. انتخاب روش مناسب جهت حذف فلزات از فاضلاب ها امری کاملا تخصصی می باشد. مراکزی که در زمینه طراحی و ساخت پکیج تصفیه فاضلاب فلزات سنگین فعالیت دارند، می توانند به شما کمک کنند تا روش مناسبی را جهت حذف فلزات از پساب برای صنایع خود انتخاب کنید.