انواع پساب
سیستم تصفیه فاضلاب کشتارگاه و گاوداری
فاضلاب کشتارگاه ها دارای آلاینده های بالایی بوده و ترکیبات آلی عمده این فاضلاب ها شامل خون، محتویات شکمی، مدفوعی، ادراری، چربی، غذاهای هضم نشده، مواد معلق، پروتئین های محلول و ذرات می باشد. فاضلاب کشتارگاه شامل مقادیر قابل ملاحظه ای از مواد مغذی اولیه شامل فسفر، نیتروژن، پتاسیم، COD، BOD ، آلاینده های میکروبی و همچنین فلزات سنگین می باشد که آلاینده های مهمی در سیستم های آبی به شمار می آیند. در روشهای قدیمی از مخازن بتنی با هوادهی یا بدون هوادهی استفاده می شد که این روش قادر به تصفیه مناسب اینگونه فاضلابها نمی باشد. سیستم تصفیه “پساب صنعت” با استفاده از تلفیقی از روشهای فیزیکی ، شیمیایی و بیولوژیک که اساس آن بیوفیلتر است قادر است فاضلاب کشتارگاه را تا میزان استانداردهای سازمان حفظت محیط زیست و جهت استفاده مجدد تصفیه نماید.فاضلاب گاوداری حاصل از شستشوی محل شیر گیری دام و سینه های گاو قبل و بعد از شیرگیری می باشد. فاضلاب حاصل دارای COD بطور متوسط 4000 ، فضولات دام و باقی مانده شیر است و می تواند جز صنایع آلاینده محسوب شود لذا تصفیه فاضلاب گاو داری از جمله اولویت های هر گاوداری می باشد. سیستم تصفیه “پساب صنعت” قادر به تصفیه اینگونه فاضلاب تا COD کمتر از 100 جهت استفاده در کشاورزی می باشد. سیستم تصفیه فاضلاب گاوداری “پساب صنعت” با ظرفیت 50 متر مکعب در روز قابل نصب در یک کانتینر 20 فوتی و انتقال به محل گاوداری می باشد. در اینجا تصویر سیستم تصفیه فاضلاب گاوداری تولیدی شرکت “پساب صنعت” آمده است.
سیستم تصفیه پساب نساجی
صنعت نساجی و رنگرزی یکی از بزرگترین مصرف کنندگان آب هستند در نتیجه حجم بالایی پساب تولید کرده و اغلب حاوی طیف وسیعی از مواد رنگزا و سایر مواد کمکی مثل انواع دیسپرس کننده ها، یکنواخت کننده ها، کریرها، نمک ها، اسیدها، قیلیایی ها و گاهی فلزات سنگین می باشند. مشابه با اکثر پکیج های تصفیه فاضلاب صنعتی، در تصفیه فاضلاب نساجی و رنگرزی دو بخش عمده تصفیه شیمیایی، فیزیکی و سپس تصفیه بیولوژیکی (بیوفیلتر) قرار دارد. در تصفیه فیزیکی و شیمیایی ابتدا pH فاضلاب در محدوده خنثی تنظیم شده و سپس با توجه به کدورت بسیار بالا از روش انعقاد شیمیایی به منظور حذف رنگ و ذرات معلق استفاده می شود و در مرحله آخر از یک مرحله بیوفیلتر هوازی جهت حذف مواد باقی مانده استفاده می شود. در اینجا تصویر یک سیستم تصفیه پساب نساجی با ظرفیت 100 متر مکعب در روز در زیر آمده است.
سیستم تصفیه فاضلاب صنایع غذایی
صنایع غذایی مختلف شامل کارخانجات تولید انواع لبنیات، کنسرو، کمپوت، رب گوجه فرنگی، انواع چاشنی (مرباجات، ترشیجات، شوریجات،…)، تولید انواع شربت، آبمیوه و نوشیدنی ها، تولید خشکبار و آماده سازی حبوبات و سبزیجات خشک ، کارخانجات بسته بندی مرغ و گوشت و … علی رغم تنوع بسیار در محصولات خود، دارای شباهت های بسیاری در کیفیت فاضلاب تولیدی خود می باشند.
با توجه به غلظت بالای آلودگی فاضلابهای صنایع غذایی معمولا ترکیبی از روشهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی به منظور تصفیه پساب تولیدی استفاده میشود تا پساب تصفیه شده در حدود استانداردهای مجاز سازمان حفاظت محیط زیست باشد. برای انتخاب فرآیند جهت تصفیه فاضلاب صنایع غذایی نیاز به آنالیز کیفی فاضلاب وجود دارد. با توجه به نوع و ماهیت فاضلاب فرآیند مورد نیاز جهت تصفیه انتخاب و طراحی می گردد. به طور کلی قسمت های فرآیند تصفیه فاضلاب صنایع غذایی می تواند شامل بخش های زیر باشد که با توجه به کیفیت فاضلاب تولیدی می تواند بخش های دیگری به آن اضافه و یا کم گردد.
– سپتیک تانک، متعادل سازی و تنظیم pH : کل این فرایندها در یک مخزن انجام می شود.
– چربی گیری: در خصوص فاضلاب بعضی از صنایع غذایی مانند صنایع لبنی سیستم چربی گیری نیاز می باشد. نوع سیستم چربی گیری بر اساس میزان چربی های غیر محلول و محلول طراحی می گردد.
– بیوفیلتر: در مرحله بعد با توجه به آنکه بخش عمده ای از آلاینده های فاضلاب را مواد آلی تشکیل می¬ دهند که توسط میکروارگانیسم ها قابل تجزیه می باشند، لذا استفاده از فرآیندهای بیولوژیکی بر پایه بیوفیلتر مطرح می گردد. نوع بیوفیلتر (هوازی و بی هوازی) و تعداد آن بر اساس نوع فاضلاب و میزان BOD آن طراحی می گردد.
– ته نشینی شیمیایی: در این مرحله باقی مانده مواد آلی و ذرات معلق بوسیله مواد فلوکه کننده ته نشین شده و لجن حاصله بوسیله فیلتر پرس جدا می شود.
– گندزدایی: در این مرحله فاضلاب تصفیه شده بوسیله سیستم کلر زنی یا ازن زنی ضد عفونی شده و خروجی از این مرحله فاضلاب تصفیه شده دارای کلیه استانداردهای سازمان حفاظت محیط زیست جهت آبیاری فضای سبز، کشاورزی و مصارف دیگر می باشد.
فرآیند تصفیه و شیرین سازی گاز در پالایشگاهها، جایگاه گسترده ای در جهت حذف گازهای سمی و خورنده مانند H2S و CO2دارد. به این منظور، معمولا از محلول هیدروکسید سدیم جهت حذف ترکیبات اسیدی مانند H2S ، اسید کریسیلیک ، مرکاپتان ها و اسید نفتنیک از محصولات پالایش استفاده می شود. پساب حاصل از نتیجه حذف این اسیدها، توسط محلول هیدروکسید سدیم (محلول کاستیک) را پساب اسپنت کاستیک گویند. این قبیل از پساب ها معمولا دارای pH بالاتر از 12 بوده و غلظت سولفید آن بیشتر از 3/2 درصد وزنی می باشد. همچنین بسته به منبع ایجاد آن ها، می تواند شامل H2S ، فنل و آمین ها باشد که همگی سبب آلودگی محیط زیست می شوند.اسپنت کاستیک ها دارای انواع سولفیدیک ، کرسیلیک و نفتنیک می باشند. نوع سولفیدیک زمانی ایجاد می گردد که برشهای سبک نفتی توسط محلول کاستیک جهت تبدیل H2S و CO2 به حالت نمکی آن ها استفاده شود. در نوع کرسیلیک که طی فرآیند کراکینگ نفتا حاصل می شود، فنل و کرسول از عمده مواد مضر می باشند.نوع نفتنیک نیز حاوی غلظت زیادی از ترکیبات آلی آلیفاتیک چند حلقه ای مانند اسید نفتنیک می باشد. در این مقاله به معرفی روش های صنعتی این قبیل پساب ها پرداخته که به عنوان مطالعه موردی، تصفیه پساب اسپنت کاستیک واحد الفین شرکت پتروشیمی امیرکبیر تشریح می گردد
تصفیه فاضلاب صنایع شیمیایی
شرکت یاسین پژوه با ترکیب روش های تصفیه آب و فاضلاب کارآمد و همچنین سامانه پیشرفته پاورواتر آماده ی ارائه ی خدمات به صنایع مختلف شیمیایی می باشد. حتی اگر به نظر برسد که ذخایر فراوانی در سطح زمین وجود دارد. آب یک کالای کمیاب و گرانبها است و تنها بخش بی نهایت کوچکی از ذخایر آبی زمین (تقریباً 0.03٪)، منبع آبی است که برای فعالیت های انسانی در دسترس است. رشد جمعیت و صنعت جهان باعث افزایش تقاضا برای آب متناسب با عرضه موجود شده است. که ثابت می ماند. بنابراین لازم است. مصرف آن به حداقل برسد. همچنین به دلیل ظرفیت محدود خودپالایش، بازگرداندن آن به محیط با حداقل بار آلودگی، ضروری است. و از این رو فرآیند تصفیه فاضلاب اهمیت بسیار زیادی دارد.
صنایع شیمیایی شامل شرکت هایی است. که مواد شیمیایی صنعتی تولید می کنند. مواد شیمیایی پایه یا “مواد شیمیایی کالایی” یک دسته شیمیایی گسترده شامل محصولات دارویی، پلیمرها، پتروشیمی های فله و واسطه ها، سایر مشتقات و صنایع پایه، مواد شیمیایی معدنی/آلی و کودها هستند. صنایع شیمیایی از نظر تأثیر بر محیط زیست از اهمیت بالایی برخوردار هستند.
فاضلاب صنایع شیمیایی
فاضلاب های صنعتی شیمیایی معمولاً حاوی مواد آلی و معدنی در غلظت های مختلف هستند. بسیاری از مواد در صنایع شیمیایی سمی، جهش زا، سرطان زا یا تقریباً غیرقابل تجزیه زیستی هستند. این بدان معناست. که فاضلاب تولیدی نیز حاوی طیف وسیعی از مواد است. که به راحتی قابل تجزیه نیستند. به عنوان مثال، سورفکتانت ها و هیدروکربن های نفتی، در میان سایر محصولات شیمیایی که در صنایع شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند. کارایی عملکرد بسیاری از عملیات واحد تصفیه را کاهش می دهند.
صنایع شیمیایی به دلیل خاصیت فاضلاب خود، نیازمند بهبود فرآیندهای تصفیه فاضلاب موجود و یا توسعه ترکیبی از فرآیندهای مختلف هستند. این امر به فرد امکان می دهد. تا با طرح های تصفیه عملی با هدف تصفیه فاضلاب با قدرت بالا ظاهر شود.
مراحل تصفیه فاضلاب صنایع شیمیایی
به طور کلی، تصفیه فاضلاب دارای چهار مرحله کلی می باشد: پیش تصفیه که شامل حذف ذرات بزرگ و همچنین جامدات موجود در فاضلاب است. مرحله دوم، تصفیه اولیه است. که شامل حذف جامدات آلی و معدنی با استفاده از یک فرآیند فیزیکی بوده. و پساب تولید شده را پساب اولیه می نامند. تصفیه مرحله سوم، تصفیه ثانویه نامیده می شود. اینجاست که ترکیبات آلی و ترکیبات معلق و باقیمانده تجزیه می شوند. تصفیه ثانویه شامل تخریب بیولوژیکی (باکتریایی) محصولات نامطلوب است. چهارمین مرحله، تصفیه سوم است. که معمولاً یک فرآیند شیمیایی است. و اغلب فرایند ضدعفونی نهایی را انجام می دهد.
فناوری های مورد استفاده در تصفیه فاضلاب صنایع شیمیایی
تصفیه فیزیکی و شیمیایی
جداکننده روغن – آب – تصفیه پساب روغنی
روغن و گریس(O&G) یک آلاینده رایج در طیف وسیعی از صنایع شیمیایی است. پالایشگاههای نفت، پتروشیمیها، کارخانههای شیمیایی، نساجی و صنایع غذایی، مقادیر بالای روغن و گریس در پساب خود را گزارش میکنند. (با غلظت روغن و گریس تا 200000 میلیگرم در لیتر).
از طرف دیگر، روغن و گریس در فاضلاب می تواند. به اشکال مختلف وجود داشته باشد: آزاد، پراکنده یا امولسیون. تفاوت ها در درجه اول بر اساس اندازه است. در مخلوط روغن و آب، روغن آزاد با اندازه قطرات بزرگتر از 150 میلی متر مشخص می شود. روغن پراکنده دارای محدوده اندازه 20 تا 150 میلی متر است. و روغن امولسیون شده معمولاً دارای قطرات کمتر از 20 میلی متر است. غلظت روغن و گریس در فاضلاب، وجود ترکیبات خاص را تعیین نمی کند. بلکه گروه هایی از ترکیبات را بر اساس قابلیت استخراج آنها توسط یک حلال خاص تعیین می کند. حلال هایی که معمولا مورد استفاده قرار می گیرند. فریون و هگزان هستند. بنابراین، اصطلاح «روغن و گریس» نسبتاً گسترده است. این می تواند شامل روغن های حیوانی و گیاهی، اسیدهای چرب، هیدروکربن های نفتی، سورفکتانت ها، ترکیبات فنلی، اسیدهای نفتنیک و غیره باشد.
روشهای مرسوم برای تصفیه فاضلابهای روغنی شامل جداسازی گرانشی و اسکیمینگ، شناورسازی هوای محلول، امولسیونزدایی، انعقاد و لختهسازی است. جداسازی گرانشی و به دنبال آن اسکیمینگ در حذف روغن آزاد از فاضلاب موثر است.
انعقاد – لخته سازی
اکثر تصفیه خانه های فاضلاب شامل رسوب گذاری در فرآیند خود هستند. ته نشینی که شفاف سازی نیز نامیده می شود. یک فرآیند تصفیه است. که در آن سرعت آب به زیر سرعت تعلیق کاهش می یابد. و ذرات معلق در اثر گرانش در خارج از آب ته نشین می شوند. جامدات ته نشین شده به صورت لجن حذف می شوند. و جامدات شناور به صورت کف جدا می شوند. فاضلاب از مخزن ته نشینی روی سرریز پساب خارج می شود. تا به مرحله بعدی تصفیه برسد. کارایی یا عملکرد فرآیند از طریق زمان نگهداری، دما، طراحی مخزن و وضعیت تجهیزات کنترل می شود. با این حال، بدون انعقاد/لخته سازی، ته نشینی می تواند. تنها مواد معلق درشتی را که به سرعت از آب ته نشین می شوند، حذف کند.
بدون افزودن مواد شیمیایی این نوع ته نشینی معمولاً. در یک مخزن، مخزن ته نشینی یا زلال سازی در ابتدای فرآیند تصفیه صورت می گیرد.
تکنیک های جذب برای تصفیه فاضلاب
جذب یک فرآیند طبیعی است که در آن مولکول های یک ترکیب محلول روی سطح یک جامد جاذب جمع می شوند و به آن می چسبند. جذب زمانی اتفاق می افتد. که نیروهای جاذبه در سطح کربن بر نیروهای جاذبه مایع غلبه کنند.
کربن فعال گرانولی به دلیل نسبت سطح به حجم بالا، یک محیط جاذب بسیار خوب است. یک گرم کربن فعال تجاری معمولی مساحتی معادل 1000 متر مربع خواهد داشت.
آلودگی منابع آب به دلیل دفع بی رویه فلزات سنگین در چند دهه اخیر باعث نگرانی جهانی شده است. برخی از فلزات می توانند اثرات سمی یا مضری بر بسیاری از اشکال حیات داشته باشند. فلزاتی که به طور قابل توجهی برای انسان و محیط زیست سمی هستند. عبارتند از: کروم (Cr)، مس (Cu)، سرب (Pb)، جیوه (Hg)، منگنز (Mn)، کادمیوم (Cd)، نیکل (Ni)، روی. (Zn) و آهن (Fe) و غیره.
این مشکل در سال های اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده است. یکی از نگرانی های اصلی این است. که حیوانات دریایی می توانند به راحتی این فلزات سنگین را در فاضلاب جذب کرده. و مستقیماً وارد زنجیره غذایی انسان کنند. که خطر زیادی برای مصرف کنندگان دارند. فاضلاب بسیاری از صنایع مانند متالورژی، چرم سازی، صنایع شیمیایی، معدن، صنایع باتری سازی و غیره حاوی یک یا چند مورد از این فلزات سنگین سمی است. صنایع عملیاتی مانند آبکاری، تکمیل فلز/سطح و پردازش ویفر حالت جامد، تولید فاضلاب آلوده به فلزات سنگین خطرناک را انجام می دهد. غلظت برخی از فلزات سمی مانند کروم، جیوه، سرب، اسانس و غیره بالاتر از حد مجاز تخلیه در این فاضلاب ها است. بنابراین، حذف این فلزات سنگین از این پساب ها با تصفیه مناسب قبل از رهاسازی در محیط ضروری است.
با توجه به سمیت و به منظور رعایت استانداردهای تخلیه ایمن نظارتی، حذف فلزات سنگین از فاضلاب قبل از رها شدن در محیط ضروری است. روشهای مرسوم برای حذف فلزات سنگین. شامل رسوب، انعقاد/لختهسازی، کمپلکسسازی/جذب می باشد.
راکتور بیوفیلم ثابت
راکتور بیو فیلم ثابت یک فیلتر چکنده است. که از بستری از محیط های بسیار نفوذپذیر تشکیل شده است. که روی سطح آن جمعیت مخلوطی از میکروارگانیسم ها به عنوان یک لایه لجن ایجاد شده است. کلمه “فیلتر” در این مورد به درستی استفاده نمی شود. زیرا هیچ اعمال فشار یا فیلتری وجود ندارد. عبور فاضلاب از فیلتر باعث ایجاد یک پوشش ژلاتینی از باکتری ها، تک یاخته ها و سایر موجودات روی محیط می شود. با گذشت زمان، ضخامت لایه لجن افزایش یافته و از نفوذ اکسیژن به عمق کامل لایه لجن جلوگیری می کند. در غیاب اکسیژن، تجزیه بی هوازی در نزدیکی سطح محیط فعال می شود. افزایش مداوم ضخامت لایه لجن، تولید محصولات نهایی بی هوازی در کنار سطح بستر و حفظ بار هیدرولیکی به فیلتر، در نهایت باعث می شود. که لایه لجن شروع به تشکیل شدن کند. این چرخه به طور مداوم در طول عملکرد یک فیلتر چکنده تکرار می شود. برای صرفه جویی در مصرف و جلوگیری از گرفتگی نازل های توزیع، قبل از فیلترهای چکنده باید مخازن ته نشینی اولیه مجهز به دستگاه های جمع آوری زباله نصب شوند.
تصفیه اولیه قبل از فیلترهای چکنده، ظرفیت کامل فیلتر چکش را برای استفاده در تبدیل مواد جامد غیر قابل ته نشینی، کلوئیدی و محلول به موجودات زنده میکروسکوپی. و مواد آلی پایدار که به طور موقت به محیط فیلتر و به مواد معدنی به طور موقت متصل شده است. در دسترس قرار می دهد. به محیط فیلتر و مواد معدنی منتقل شده با پساب. مواد متصل شده به طور متناوب ریزش می کنند. و در پساب فیلتر منتقل می شوند. به همین دلیل، فیلترهای چکنده باید توسط مخازن ته نشینی ثانویه دنبال شوند. تا این مواد جامد ریزش شده حذف شوند. و پساب نسبتاً شفافی تولید شود.
به دلیل طراحی ساده، فیلتر چکش در عملکرد واقعی یکی از بی دردسرترین انواع فرآیندهای تصفیه ثانویه است. نسبت به سیستم لجن فعال از نظر عملیاتی و کنترل فرآیند روش به نسبت ساده تری است. اما برخی مشکلات نیز وجود دارد. موارد زیر خلاصهای از برخی از مشکلات و روش های تصفیه رایجتر می باشد: (الف) بارگذاری بیش از حد مواد آلی بدون سرعت گردش مجدد بیشتر. (ب) استفاده از محیطهای بسیار کوچک. (ج) گرفتگی سیستم تخلیه. (د) اندازه بستر غیر یکنواخت یا تقسیم بستر.
جذب الکتریکی
الکتروجذب به طور کلی به عنوان جذب ناشی از پلاریزاسیون پتانسیل در سطح الکترودها تعریف می شود. و یک فرآیند غیر فارادی است. پس از پلاریزاسیون الکترودها، مولکول ها یا یون های قطبی را می توان توسط میدان الکتریکی تحمیلی از محلول الکترولیت خارج کرده. و روی سطح الکترود جذب کرد. به دلیل مصرف کم انرژی و مزیت سازگاری با محیط زیست، الکتروجذب علاقه گسترده ای را به فرآیندهای جذب برای تصفیه فاضلاب جلب کرده است. اگرچه الکتروجذب به عنوان یک فرآیند تصفیه امیدوارکننده نشان داده شده است. اما با عملکرد مواد الکترود محدود شده است. پارچه فیبر کربن فعال با سطح ویژه بالا و رسانایی بالا یکی از مواد متداول الکترود است. شیمی سطح فیبر کربن فعال به عنوان یک پارامتر کلیدی در کنترل فرآیند جذب شناخته شده است. برای افزایش ظرفیت جذب، تعدادی روش اصلاح به کار گرفته شده است.
فناوری غشایی
فرآیندهای غشایی مانند میکروفیلتراسیون (MF)، اولترافیلتراسیون (UF)، نانوفیلتراسیون (NF) و اسمز معکوس (RO). به طور فزاینده ای برای تصفیه فاضلاب روغنی استفاده می شوند. از میان سه دسته کلی ضایعات روغنی – روغن شناور آزاد، امولسیون های روغن/آب ناپایدار، و امولسیون های روغن/آب بسیار پایدار، غشاها برای امولسیون های پایدار، به ویژه پسماندهای روغنی محلول در آب، بسیار مفید هستند. از سوی دیگر، روغن آزاد را می توان به راحتی توسط دستگاه های. جداسازی مکانیکی که از نیروی گرانشی به عنوان نیروی محرکه استفاده می کنند، حذف کرد. امولسیون های روغن/آب ناپایدار می توانند به صورت مکانیکی یا شیمیایی شکسته شوند. و سپس با نیروی گرانش جدا شوند. پیش تصفیه برای حذف ذرات بزرگ و روغن آزاد لازم است. به خصوص اگر از تجهیزات غشایی کانال نازک استفاده شود.
تصفیه بیولوژیکی
تصفیه هوازی
تجزیه هوازی در حضور اکسیژن به عنوان روشی نسبتا ساده، ارزان و سازگار با محیط زیست برای تصفیه فاضلاب در نظر گرفته می شود. عواملی که در تخریب بهینه بستر انتخاب شده. حیاتی هستند عبارتند از دما، رطوبت، pH، مواد مغذی و سرعت هوادهی که کشت باکتریایی در معرض آن قرار میگیرد. که دما و هوادهی دو پارامتر حیاتی بوده. و نرخ تخریب را توسط میکروارگانیسم تعیین می کند.
تجزیه بی هوازی با فرایندهای هوازی در درجه اول به این دلیل متفاوت است. که اولی باید بسته باشد تا اکسیژن از سیستم حذف شود. زیرا این می تواند در متابولیسم بی هوازی تداخل ایجاد کند. یک محیط بی هوازی باید دارای یک دریچه مناسب یا یک سیستم جمع آوری برای حذف گاز های (عمدتاً متان و دی اکسید کربن) تولید شده در طول فرایند بی هوازی باشد.
فرآیندهای میکروبی بیهوازی دارای چندین مزیت مهم نسبت به فرآیندهای میکروبی هوازی هستند: (1) نرخ تولید لجن کمتر. (2) قابل اجرا در سطوح BOD ورودی بالاتر و سطوح سمی. (3) بدون هزینه مرتبط با تحویل اکسیژن به راکتور. و ( 4 ) تولید یک محصول جانبی مفید، متان (بیوگاز). با این حال، فرآیندهای بی هوازی نسبت به فرآیندهای هوازی هزینه سرمایه و عملیات بیشتری دارند. زیرا سیستم های بی هوازی باید بسته و گرم شوند. بنابراین، فرآیندهای زیستی بی هوازی برای تصفیه جریانهای فاضلاب خطرناک معمولاً به تصفیه فاضلاب هایی با میزان جریان پایین مانند پسابهای صنعتی محدود میشوند.
یک سیستم یکپارچه یا ترکیبی برای استفاده از ویژگی های منحصر به فرد دو یا چند فرآیند طراحی شده است. به عبارت دیگر، سیستمهای یکپارچه در اینجا به عنوان آن دسته از فرآیندهای تصفیه زباله تعریف میشوند. که از ارگانیسمهای هوازی و بیهوازی برای دستیابی به هدف مورد نظر یعنی تولید یک محصول پسماند نهایی سازگار با محیط زیست و پایدار استفاده میکنند. همانطور که دانش بیشتری در مورد میکروبیولوژی هر دو دسته از میکروارگانیسم ها در دسترس می شود. احتمالاً آنها به طور انتخابی برای حل مشکلات دشوارتر تصفیه فاضلاب با بهره برداری از پتانسیل های تخریب خاص هر گروه استفاده می شوند. به نوبه خود، این نیاز به طراحی، پیکربندی راکتور مناسبی دارد. که قادر به حفظ شرایط مطلوب برای انجام فعالیت میکروبی باشد.
فرایند اکسیداسیون شیمیایی
فرآیندهای اکسیداسیون شیمیایی را می توان در دو کلاس طبقه بندی کرد:
-
تصفیه شیمیایی کلاسیک
این روش به طور کلی به افزودن یک ماده اکسیدان به آب حاوی آلاینده برای اکسیداسیون آن اطلاق می شود. از جمله بیشترین اکسیدان های مورد استفاده ، می توان به کلر، پتاسیم پرمنگنات، اکسیژن، هیدروژن پراکسید و ازون در فرایند ازون زنی اشاره نمود.
-
فرآیند اکسیداسیون پیشرفته (AOP)
AOPs به عنوان فرآیندهای تصفیه آب با دمای نزدیک به محیط و فشار تعریف شده اند. که شامل تولید رادیکال های بسیار واکنش پذیر (به ویژه رادیکال های هیدروکسیل) به مقدار کافی برای تأثیر بر تصفیه آب می باشد. این فرآیندهای تصفیه به عنوان روشهای بسیار امیدوارکنندهای. برای سطوح و فاضلابهای آلوده حاوی آلایندههای آلی غیرقابل تجزیه زیستتخریبپذیر در نظر گرفته میشوند. رادیکال های هیدروکسیل گونه های فوق العاده واکنش پذیری هستند که به بیشتر مولکول های آلی حمله می کنند.
فرایند اکسیداسیون
حفاظت و صیانت از منابع طبیعی یکی از اولویت های اصلی جامعه مدرن است. می توان گفت آب یکی از با ارزش ترین این منابع است. و در نتیجه بازیافت آن اهمیت بسیار بالایی دارد. بسیاری از تکنیکهای بازیافت فعلی برای آبهای آلوده تنها بر روی آلاینده ها بدون تخریب یا حذف آن تمرکز میکنند.
از این نظر، فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته (AOP) یکی از مؤثرترین روشها. برای تصفیه فاضلابهای حاوی محصولات آلی (پسابهای صنایع شیمیایی و کشاورزی، صنایع نساجی، رنگها و غیره) است. به دلیل پایداری شیمیایی بالا و/یا زیست تخریب پذیری کم، نمی توان. از روش های مرسوم تر برای تصفیه چنین ترکیباتی استفاده نمود.
بنابراین زمانی که اجزای فاضلاب دارای پایداری شیمیایی بالا و یا تجزیه پذیری زیستی پایین باشند. بهترین روش برای تصفیه این نوع از فاضلاب فرایند اکسیداسیون پیشرفته می باشد.
تصفیه شیمیایی فاضلاب با استفاده از AOP ها می تواند. باعث معدنی سازی کامل آلاینده ها به CO2، آب و ترکیبات معدنی شده یا حداقل آنها را به محصولات بی ضررتر تبدیل کند. علاوه بر این، تجزیه جزئی آلاینده های آلی غیرقابل تجزیه زیست تخریب پذیر می تواند. منجر به تولید واسطه های زیست تخریب پذیر شود. به همین دلیل، AOPهای ترکیبی به عنوان پیش تصفیه و به دنبال آن. فرآیندهای بیولوژیکی، هم مقرون به صرفه بوده و هم از منظر اقتصادی بسیار با دوام هستند.
یک نمونه از مدول مورد استفاده برای انجام فرایند اکسیداسیون پیشرفته
AOPها خود از فرایندهای متفاوتی که شامل فرآیندهای تخریب فتوشیمیایی (UV/O3، UV/H2O2)، فوتوکاتالیز ( TiO2/UV، واکنشهای فوتوفنتون). و فرآیندهای اکسیداسیون شیمیایی (+O3 ،O3/H2O2 ، H2O2/Fe2) است، استفاده میکنند. ولی در همه آنها رادیکال های OH تولید می شود. این رادیکالها بسیار واکنشپذیر بوده و به اکثر مولکولهای آلی حمله میکنند. و خیلی گزینشی نیستند.

شکل شماتیک از نمای کلی فرایند اکسیداسیون پیشرفته
این فرآیند اکسیداسیون پیشرفته را می توان به دو دسته همگن یا ناهمگن طبقه بندی کرد. فرآیندهای همگن را می توان بر اساس مصرف انرژی به فرآیندهایی که انرژی مصرف می کنند. و فرآیندهایی که انرژی مصرف نمی کنند، تقسیم کرد.
روش های تصفیه:
در این اینجا به هر کدام از روش ها به شکل کاملا خلاصه و به اجمال نگاهی می اندازیم:
- فرآیند اکسیداسیون پیشرفته همگن با استفاده از تابش UV
AOP های همگن با استفاده از اشعه ماوراء بنفش عموماً برای تخریب ترکیباتی. که تابش UV را در محدوده متناظر طیف، جذب میکنند، استفاده میشوند.هزینه های فرآیندهای تصفیه با پرتو فرابنفش تا حد زیادی به خواص جذب ترکیباتی که باید حذف شوند بستگی دارد. ترکیباتی مانند پنتاکلرفنول و N-nitrosodimethylamine که نور ماوراء بنفش را در طول موج های. پایین تر جذب می کنند، کاندیدای عالی برای تخریب هستند.
1.1. ازن و اشعه ماوراء بنفش (O3/UV)
فرآیند اکسیداسیون پیشرفته با استفاده از ازن و اشعه ماوراء بنفش با فتولیز ازن شروع می شود. که باعث تشکیل رادیکال های هیدروکسیل می شود .
به طور کلی، محیط آبی اشباع شده از ازن با نور فرابنفش در طول موج 253.7 نانومتر تابش می شود.
این روش امکان تجزیه دینیتروتولوئن (DNT) و تری نیتروتولوئن (TNT) را فراهم می کند.
1.2. پراکسید هیدروژن و اشعه ماوراء بنفش (H2O2/UV)
این فرآیند اکسیداسیون پیشرفته، مستلزم تشکیل رادیکالهای هیدروکسیل است. که توسط فوتولیز H2O2 و واکنشهای انتشار مربوطه ایجاد میشوند. فتولیز پراکسید هیدروژن زمانی اتفاق می افتد که تابش UV (hv) اعمال می شود.
1.3. ازن، پراکسید هیدروژن و اشعه ماوراء بنفش (O3/H2O2/UV)
هنگامی که پراکسید هیدروژن در فرآیند O3/UV استفاده می شود، تجزیه ازن را تسریع می کند. و تولید رادیکال های OH· را افزایش می دهد، اما هزینه آن بسیار بالا است. فرآیندهای O3/H2O2/UV به دلیل استفاده از دو نوع معرف در مقایسه با فرآیندهایی که فقط از یک معرف استفاده می کنند، گران تر هستند. این فرآیند حاصل ترکیب دو سیستم دوتایی O3/UV و O3/H2O2 است.
1.4. فتوفنتون (Fe2+/H2O2/UV)
بیش از یک قرن پیش، H. J. Fenton قدرت اکسیداسیون پراکسید هیدروژن را بر روی مولکولهای آلی خاصی توصیف کرد. که در آن رادیکالهای OH‾ از پراکسید هیدروژن تحت افزودن Fe(II) به عنوان کاتالیزور تولید میشوند. بعدها مشخص شد که این فرایند به دلیل تولید رادیکال های هیدروکسیل بسته به واکنش است.
واکنش فنتون به دلیل سادگی، فرآیندی است. که اغلب در مواقعی که نیاز به حذف ترکیبات مقاوم است، اعمال می شود. با این حال، اشکال عمده واکنش فنتون، تولید ضایعات لجن آهن است. که باعث توسعه فرآیند فوتوفنتون شده، که از نور UV یا خورشید برای کاهش اگزالات Fe(III) به اگزالات Fe(II) استفاده می کند. و نهایتا منجر به کاهش شدید ضایعات لجن می شود.
2. فرآیندهای همگن با استفاده از انرژی اولتراسوند
تشکیل رادیکالهای OH• هنگام استفاده از امواج فراصوت به دلیل شرایط دمایی و فشاری بالا است. که در داخل حبابهای تولید شده توسط دستگاه اولتراسوند (US) ایجاد میشود. این شرایط به قدری شدید هستند که می توانند. مولکول های آب را بشکنند و رادیکال تولید کنند. به طور کلی، این نوع فرآیند اکسیداسیون پیشرفته هزینه ها را کاهش می دهد. زیرا نیازی به تشعشع نیست و می توان آن را با سایر فرآیندهای اکسیداسیون ترکیب کرد. با این حال، فناوری لازم هنوز در مراحل اولیه خود می باشد. و بنابراین به اندازه سایر گزینه ها توسعه نیافته است.
2.1. ازن زنی و اولتراسوند
p-آمینوفنول (PAP) به عنوان یک آلاینده جدی زیست محیطی شناخته شده است. زیرا به عنوان یک واسطه در تولید داروهای خاص مانند پاراستامول استفاده می شود. همچنین در ساخت رنگ برای چرم، به عنوان توسعه دهنده عکس و غیره استفاده می شود. این روش برای تخریب PAP بسیار موثر است.
دوز ازن مورد استفاده در این فرآیند 5.3 گرم در ساعت در دمای 25 درجه سانتی گراد با مقدار pH 11 و با چگالی انرژی اولتراسونیک 0.3 W/mL است. در طول تصفیه همچنین مشاهده شد. که هر چه PH در محیط بالاتر باشد، روش موثرتر است. دما و دوز ازن نیز به همین شکل در نتیجه فرایند موثر هستند.
2.2. پراکسید هیدروژن و اولتراسوند
با ترکیب اولتراسوند و H2O2، میتوان به تشکیل رادیکالهای آزاد در فاز گازی حبابهای حفرهای که در طی سونیکاسیون التراسوند ایجاد می شود، دست یافت.
اگرچه پراکسید هیدروژن (H2O2 )را می توان با استفاده از اولتراسوند به تنهایی در یک محلول آبی رقیق تولید نمود. با این حال مقدار آن ممکن است بسیار کم بوده و قابل توجه نباشد. به همین دلیل، بررسی ها نشان داده است که افزودن آن به منظور تسریع فرآیند اکسیداسیون ماده مورد تجزیه موثر خواهد بود. در مواقعی این فرآیند، که با تابش پرتوهای فرابنفش نیز همراه باشد، تقویت میشود. زیرا رادیکالهای آزاد بیشتری تشکیل میشوند.
3. فرآیندهای همگن با استفاده از انرژی الکتریکی
این نوع فرآیند مبتنی بر استفاده از انرژی الکتریکی برای تجزیه مولکول ها و ترکیبات آنها است. دخالت رادیکال های هیدروکسیل باعث انتقال الکترون می شود. این روش ها دارای یک سری مزیت هستند. مانند افزایش اثربخشی فرآیند و کاهش استفاده از سایر معرف ها. با این حال لازم است. هزینه انرژی و مدت زمان الکترودها در نظر گرفته شود.
این فرایند به سه شکلی که در زیر به شکل خلاصه شرح داده خواهد شد انجام می گیرد:
3.1. اکسیداسیون الکتروشیمیایی:
اکسیداسیون الکتروشیمیایی با استفاده از واکنشهای آندی غیرمستقیم و/یا مستقیم انجام میشود. که در آن اکسیژن از حلال (آب) به محصولی که قرار است اکسید شود، منتقل میشود. مشخصه اصلی این روش این است. که از انرژی الکتریکی به عنوان یک حامل (وکتور) برای پاکسازی محیط استفاده می کند.
3.2. اکسیداسیون آندی:
در اکسیداسیون آندی، ترکیبات با استفاده از رادیکال های هیدروکسیل تجزیه می شوند. که منحصراً از اکسیداسیون مولکول های آب در یک آند ایجاد می شوند.
3.3. الکتروفنتون:
در فرآیند الکتروفنتون، پراکسید هیدروژن به صورت الکتروشیمیایی از طریق احیای کاتدی اکسیژن محلول، روی یک الکترود کربن تولید می شود.
به طور کلی، این نوع فرآیند گران بوده و برای تبدیل محیط به یک رسانا، گاهی اوقات نیاز به افزودن نمک است.
فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته (AOPs) عبارتند از: فرآیند UV/O3، UV/H2O2، O3/H2O2، فرایند Fe3+/ UV-vis ،UV/TiO2 (فتوکاتالیز ناهمگن)، H2O2/Fe2+ (معروف به معرف فنتون).
با توجه به موارد ذکر شده و بررسی تاثیرات منفی فاضلاب حاصل از صنایع شیمیایی بر سلامت انسان و محیط زیست، تصفیه کامل و اصولی فاضلاب حاصل از این صنایع از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. از این رواین شرکت آمادگی خود را جهت همکاری با نهادها،ارگان ها و شرکت های خصوصی را در زمینه ارائه خدمات ، اعلام می نماید.