مدیریت پساب‌های صنعتی

کلمه " Effluent " به زباله های مایع از منبع صنعتی یا فاضلاب اشاره دارد. این پساب که به عنوان فاضلاب صنعتی یا خانگی و "پساب تجاری" نیز نامیده می شود، می تواند به صورت شیمیایی، بیولوژیکی یا ترکیبی از هر دو فرآیند برای حذف یا کاهش آلاینده ها برای استفاده مجدد تصفیه شود.
تصفیه عمومی پساب شامل حذف مواد جامد و سپس حذف آلاینده ها و در نهایت حذف باکتری ها می باشد. ابتدا از یک صفحه فیلتراسیون عبور می کند تا مواد جامد بزرگ (دبریزها، مواد فیبری غیرقابل تجزیه و ماسه ها) را حذف کند. پس از آن، فرآیند حذف آلودگی شامل تصفیه شیمیایی یا بیولوژیکی و مخزن ته نشینی است. در نهایت، ضد عفونی برای حذف آلودگی باکتریایی استفاده می شود.

• منابع فاضلاب صنعتی:

• صنایع کشاورزی
• صنایع لبنی
• صنعت خمیر و کاغذ
• صنعت آهن و فولاد
• معادن و معادن
• صنایع غذایی
• صنایع شیمیایی آلی پیچیده
• صنعت هسته ای

تصفیه آب (Water Treatment)
تصفیه آب برای تولید آب آشامیدنی در این حوزه نیست. اما بسیاری از صنایع نیاز به تصفیه آب برای به دست آوردن آب با کیفیت بسیار بالا برای اهداف تقاضا دارند. تصفیه آب از فیلتراسیون و ته نشینی لجن های آلی و معدنی تولید می کند. تبادل یونی با استفاده از رزین های طبیعی یا مصنوعی، یون های کلسیم، منیزیم و کربنات را از آب حذف می کند و یون های هیدروژن و هیدروکسیل را جایگزین آنها می کند. بازسازی ستون‌های تبادل یونی با اسیدهای قوی و قلیایی‌ها، فاضلابی غنی از یون‌های سختی تولید می‌کند که به‌راحتی به بیرون رسوب می‌کنند، به‌ویژه زمانی که با فاضلاب‌های دیگر مخلوط می‌شوند.

تصفیه فاضلاب صنعتی
انواع مختلف آلودگی فاضلاب وجود دارد که نیاز به استراتژی های مختلفی جهت حذف شان هست.

حذف مواد جامد
اکثر جامدات را می توان با استفاده از تکنیک های ته نشینی ساده یا جامدات بازیافت شده به عنوان slurry یا لجن حذف کرد. جامدات بسیار ریز و جامدات با چگالی نزدیک به چگالی آب مشکلات خاصی را ایجاد می کنند. در چنین مواردی ممکن است نیاز به فیلتراسیون یا اولترافیلتراسیون باشد. اگرچه ممکن است از انعقاد (flocculation ) با استفاده از نمک های آلوم یا افزودن پلی الکترولیت ها استفاده شود.
اسکیمرهای روغن که روشی مطمئن و ارزان برای حذف روغن، گریس و سایر هیدروکربن ها از آب در نظر گرفته می شوند، گاهی اوقات می توانند به سطح مطلوبی از خلوص آب دست یابند. در مواقع دیگر، اسکیمینگ روشی مقرون به صرفه برای حذف بیشتر روغن قبل از استفاده از فیلترهای غشایی و فرآیندهای شیمیایی است.

حذف روغن و گریس
بسیاری از روغن‌ها را می‌توان از سطوح آبهای باز با دستگاه‌های اسکیمینگ بازیابی کرد. اسکیمرهای روغن که روشی مطمئن و ارزان برای حذف روغن، گریس و سایر هیدروکربن ها از آب در نظر گرفته می شوند، گاهی اوقات می توانند به سطح مطلوبی از خلوص آب دست یابند. در مواقع دیگر، اسکیمینگ روشی مقرون به صرفه برای حذف بیشتر روغن قبل از استفاده از فیلترهای غشایی و فرآیندهای شیمیایی است. اسکیمرها از کور شدن زودرس فیلترها جلوگیری می کنند و هزینه های شیمیایی را کاهش می دهند زیرا روغن کمتری برای پردازش وجود دارد.
از آنجایی که روغن گیری گریس شامل هیدروکربن هایی با ویسکوزیته بالاتر است، اسکیمرها باید به گرمکن هایی مجهز باشند که به اندازه کافی قوی باشند تا مایع گریس را برای تخلیه نگه دارند. اگر گریس شناور به صورت توده ها یا تشک های جامد تشکیل شود، می توان از میله اسپری، هواکش یا دستگاه مکانیکی برای تسهیل حذف استفاده کرد.
با این حال، روغن‌های هیدرولیک و اکثر روغن‌هایی که به هر میزانی تجزیه شده‌اند نیز دارای یک جزء محلول یا امولسیون هستند که برای از بین بردن آن نیاز به تصفیه بیشتری دارد. حل کردن یا امولسیون کردن روغن با استفاده از سورفکتانت ها یا حلال ها معمولاً به جای حل مشکل، مشکل را تشدید می کند و فاضلابی تولید می کند که تصفیه آن دشوارتر است.

فاضلاب صنایع بزرگ مانند پالایشگاه‌های نفت، کارخانه‌های پتروشیمی، کارخانه‌های شیمیایی و کارخانه‌های فرآوری گاز طبیعی معمولاً حاوی مقادیر ناخالص نفت و مواد جامد معلق هستند. این صنایع از دستگاهی به نام جداکننده آب-آب API استفاده می کنند که برای جداسازی روغن و مواد جامد معلق از پساب فاضلاب آنها طراحی شده است. این نام از این واقعیت گرفته شده است که این جداکننده ها بر اساس استانداردهای منتشر شده توسط موسسه نفت آمریکا (API) طراحی شده اند.

جداکننده API یک دستگاه جداسازی گرانشی است که با استفاده از قانون استوکس برای تعریف سرعت صعود قطرات روغن بر اساس چگالی و اندازه آنها طراحی شده است. طراحی بر اساس تفاوت وزن مخصوص بین روغن و فاضلاب است زیرا این تفاوت بسیار کمتر از اختلاف وزن مخصوص بین مواد جامد معلق و آب است. مواد جامد معلق به عنوان یک لایه رسوبی در کف جداکننده ته نشین می شوند، روغن به بالای جداکننده بالا می رود و فاضلاب تمیز شده لایه میانی بین لایه روغن و جامدات است.
به طور معمول، لایه روغن جدا می شود و متعاقباً دوباره پردازش یا دفع می شود، و لایه رسوب پایینی توسط یک زنجیر و فلش (یا دستگاه مشابه) و یک پمپ لجن برداشته می شود. لایه آب برای تصفیه بیشتر شامل یک ماژول الکتروفلوتاسیون برای حذف اضافی هر گونه روغن باقیمانده و سپس به نوعی واحد تصفیه بیولوژیکی برای حذف ترکیبات شیمیایی محلول نامطلوب فرستاده می شود.

حذف مواد آلی زیست تخریب پذیر
مواد آلی زیست تخریب پذیر با منشاء گیاهی یا حیوانی معمولاً با استفاده از فرآیندهای متداول تصفیه فاضلاب معمولی مانند لجن فعال یا فیلتر چکنده قابل تصفیه هستند.
اگر فاضلاب بیش از حد با آب شستشو رقیق شود یا غلظت بالایی از خون یا شیر داشته باشد، ممکن است مشکلاتی ایجاد شود. وجود مواد پاک کننده، ضدعفونی کننده ها، آفت کش ها یا آنتی بیوتیک ها می تواند تأثیرات مخربی بر فرآیندهای تصفیه داشته باشد.

1. فرآیند لجن فعال

لجن فعال یک فرآیند بیوشیمیایی برای تصفیه فاضلاب صنعتی است که از هوا (یا اکسیژن) و میکروارگانیسم‌ها برای اکسیداسیون بیولوژیکی آلاینده‌های آلی استفاده می‌کند و یک پسماند لجن (یا لخته) حاوی مواد اکسید شده تولید می‌کند.
به طور کلی، فرآیند لجن فعال شامل موارد زیر است:
مخزن هوادهی که در آن هوا (یا اکسیژن) تزریق می شود و به طور کامل در فاضلاب مخلوط می شود.
یک مخزن ته نشینی (معمولاً به عنوان "زلال کننده" یا "ته نشین کننده" نامیده می شود) تا لجن زباله ته نشین شود. بخشی از لجن زباله به مخزن هوادهی بازیافت می شود و پسماند لجن باقی مانده برای تصفیه بیشتر و دفع نهایی برداشته می شوند.

1. فرآیند فیلتر چکنده

فیلتر چکنده شامل بستری از سنگ، شن، سرباره، پیت ماس (مواد فیبری مرده) یا محیط پلاستیکی است که فاضلاب روی آن به سمت پایین جریان می‌یابد و با یک لایه (یا لایه‌ای) از لجن میکروبی که محیط بستر را می‌پوشاند، در تماس است. شرایط هوازی با جریان هوا در بستر یا با همرفت طبیعی هوا حفظ می شود. این فرآیند شامل جذب ترکیبات آلی در فاضلاب توسط لایه لجن میکروبی، انتشار هوا در لایه لجن برای تامین اکسیژن مورد نیاز برای اکسیداسیون بیوشیمیایی ترکیبات آلی است. محصولات نهایی شامل گاز دی اکسید کربن، آب و سایر محصولات اکسیداسیون است. با ضخیم شدن لایه لجن، نفوذ هوا به لایه سخت می شود و یک لایه بی هوازی داخلی تشکیل می شود.
اجزای یک سیستم فیلتر چکنده کامل عبارتند از:
• بستری از محیط فیلتر که بر روی آن لایه ای از لجن میکروبی ترویج و توسعه می یابد.
• محفظه یا ظرفی که بستر محیط فیلتر را در خود جای می دهد.
• سیستمی برای توزیع جریان فاضلاب روی محیط فیلتر.
• سیستمی برای حذف و دفع هر گونه لجن از پساب تصفیه شده.
• تصفیه فاضلاب یا سایر فاضلاب ها با فیلترهای چکنده یکی از قدیمی ترین و شناخته شده ترین فن آوری های تصفیه است.
فیلتر چکنده اغلب فیلتر چکه، بیوفیلتر چکنده، بیوفیلتر، فیلتر بیولوژیکی یا فیلتر چکش بیولوژیکی نیز نامیده می شود.

تصفیه سایر مواد ارگانیک
مواد آلی مصنوعی از جمله حلال‌ها، رنگ‌ها، داروها، آفت‌کش‌ها، محصولات کک‌ساز و غیره می‌توانند بسیار مشکل باشند. روش های درمانی اغلب مختص ماده ای است که تحت تصفیه قرار می گیرد. این روش‌ها شامل:
• پردازش اکسیداسیون پیشرفته
• تقطیر
• جذب سطحی (adsorption)
• انجماد
• سوزاندن
• تثبیت شیمیایی
• یا دفع دفن زباله
برخی از مواد مانند برخی مواد شوینده ممکن است قابلیت تخریب بیولوژیکی را داشته باشند و در چنین مواردی می توان از شکل اصلاح شده تصفیه فاضلاب استفاده کرد.

تصفیه اسیدها و قلیاها
اسیدها و قلیاها معمولاً در شرایط کنترل شده خنثی می شوند. خنثی سازی اغلب رسوبی را تولید می کند که به عنوان یک باقیمانده جامد که ممکن است سمی نیز باشد نیاز به درمان دارد. در برخی موارد، گازهایی ممکن است ایجاد شوند که نیاز به تصفیه برای جریان گاز دارند. به دنبال خنثی سازی معمولاً برخی از اشکال دیگر درمان مورد نیاز است.
جریان های زباله غنی از یون های سختی ناشی از فرآیندهای یونیزاسیون می توانند به راحتی یون های سختی را در تجمع نمک های کلسیم و منیزیم رسوب داده شده از دست بدهند. این فرآیند بارش می تواند باعث خز شدن شدید لوله ها شود و در موارد شدید می تواند باعث انسداد لوله های دفع شود. در دهه 1970 یک لوله تخلیه صنعتی صنعتی با قطر 1 متر که به یک مجتمع عمده مواد شیمیایی خدمت می کرد، توسط چنین نمک هایی مسدود شد. تصفیه با تغلیظ فاضلاب های یونیزاسیون و دفع در محل دفن زباله یا مدیریت دقیق pH فاضلاب آزاد شده انجام می شود.
تصفیه مواد سمی
مواد سمی شامل بسیاری از مواد آلی، فلزات (مانند روی، نقره، کادمیوم، تالیم و غیره) اسیدها، قلیایی ها، عناصر غیرفلزی (مانند آرسنیک یا سلنیوم) عموماً در برابر فرآیندهای بیولوژیکی مقاوم هستند مگر اینکه خیلی رقیق شوند. فلزات اغلب می توانند با تغییر pH یا با استفاده از سایر مواد شیمیایی رسوب داده شوند. با این حال، بسیاری از آنها به درمان یا کاهش مقاوم هستند و ممکن است به تمرکز و سپس دفن زباله یا بازیافت نیاز داشته باشند. مواد آلی محلول را می توان با فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته در داخل فاضلاب سوزاند.