تصفیه فاضلاب صنعتی

در طول مراحل مختلف تولید در فعالیت های صنعتی آب مصرف می شود و درنتیجه فاضلاب صنعتی بسته به ماهیت فرایند تولید دسته بندی می شود. به دلیل تنوع بسیار زیاد مواد شیمیائی مصرفی در صنعت و کاربرد روش های گوناگون در تولید ، کیفیت آلودگی پساب های صنعتی بسیار متنوع بوده و بعضاً خطرناک ترین نوع فاضلاب ها را تشکیل می دهند.

معمولا دارای COD بالا و میزان چربی و گریس بالایی می باشند به علاوه فاضلاب برخی صنایع حاوی مواد شیمیایی مانند رنگ، هیدروکربن ها، ترکیبات آروماتیکی و فنل دار و فلزات سنگین از قبیل  مس ، کادمیوم ، نقره ، جیوه ، کرم و نیکل می باشد. به طور کلی فرایندهای متداول در تصفیه فاضلاب صنعتی را می توان فرایندهای هوازی اشاره شده و بی هوازی و چربی گیری تقسیم کرد که بر اساس مشخصات کیفی فاضلاب یکی از این فرایندها و یا ترکیبی از چند فرایند برای تصفیه طراحی می شود.

سیستم های بی هوازی:

1-راکتور بی هوازی بافل دار  UABR (Upflow Anaerobic Baffled Reactor)  

در این فرآیند از یک سری بافل ها (مانع) برای هدایت جریان فاضلاب در یک حالت روبه بالا از میان یک سری راکتورهای لایه لجن استفاده می شود. لجن درون راکتور با تولید گاز و جریان، بالا و پایین رفته ولی به آرامی در راکتور حرکت می کند.

مهم ترین ویژگی راکتورهای UABR وجود چندین اتاقک است که سبب کاهش سمیت و تعدیل شرایط محیطی مانند pH و دما در اتاقک های ابتدایی متعادل شده است، در نتیجه باکتری های متان زا که نسبت به تغییر شرایط فاضلاب بسیار حساس هستند به راحتی در اتاقک های بعدی رشد می نمایند از مهم ترین ویژگی های این راکتورها می توان به زیاد بودن زمان ماند سلولی (SRT) ، پایداری مناسب به شوک های هیدرولیکی و آلی نسبت به سپتیک و ایمهاف تانک، عدم نیاز به تجهیزات جداسازی جامدات ته نشین شده و همچنین توانایی تفکیک فازهای اسیدوژن و متانوژن اشاره کرد.

2-راکتور بی هوازی پتوی بالا رونده لجن  UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)  

از راکتور UASB برای تصفیه فاضلابهای صنعتی و بهداشتی استفاده می‌شود. به طور خلاصه می‌توان راکتور UASB را به عنوان سیستمی در نظر گرفت که در ابتدا فاضلاب از یک لایه لجن که حاوی غلظت بالایی از باکتری است عبور می‌کند. ذرات لجن می توانند به شکل گرانول باشند ولی گرانول‌ها بر ابر لجن(sludge blanket) برتری دارند. بیشترین میزان حذف آلودگی در بستر لجن اتفاق می‌افتد. قسمت باقیمانده آلودگی از یک لایه توده بیولوژیکی که دانسیته کمتری نسبت به لایه اول دارد عبور می‌کند.

در بالای راکتور جداکننده فازهای گاز- مایع – جامد (GLSS) قرار دارد که ذرات جامد را از گاز و مایع جدا می‌کند و به گاز و مایع اجازه خروج از سیستم را می‌دهد.

در مواردی که محدودیت زمین وجود دارد، از راکتوری با ارتفاع بیشتر استفاده می‌شود تا سطح لازم کاهش یابد. ارتفاع راکتور باید به اندازه‌ای باشد که ارتفاع مناسبی از بستر لجن تشکیل شود تا از کانالیزه شدن فاضلاب جلوگیری شود و سرعت مایع در بالاترین حد ممکن باشد. کمترین ارتفاع بستر لجن 5/1 متر است بنابراین کمترین ارتفاع ممکن راکتور 4 متر است تا فضای کافی برای بستر لجن، ابر لجن و جداکننده GLS وجود داشته باشد. بالاترین ارتفاع راکتور در حدود 8 متر است. به طور میانگین ارتفاع راکتورها بین 5/4 تا 6 متر است. کلیدی‌ترین مزیت استفاده از UASB امکان تصفیه بار COD بالا در مقایسه با دیگر فرآیندهای بی‌‌هوازی می‌باشد. این امر به دلیل توسعه گرانول‌های لجن در این نوع راکتورها می‌باشد.

3- ABR  ) ( Anaerobic baffled reactor   :

در راکتورهای بی‌هوازی ABR  همانطور که در شکل نشان داده شده است از یک سری بافل جهت هدایت جریان پساب به صورت رو به بالا از میان یک سری ازتوده‌های لجن تشکیل شده در راکتور استفاده شده است. جریان گاز تولیدی از بالای راکتور جمع‌آوری می‌شود و جریان خروجی نیز از قسمت انتهای راکتور خارج می‌شود. استفاده از جریان برگشتی جهت افزایش کارایی فرآیند نیز مطلوب می‌باشد.

مزایایی که جهت استفاده از ABR بیان می‌شود عبارتند از:

1) سادگی (بدون پکینگ، بدون هیچگونه جداکننده خاص گاز، عدم قسمت‌های متحرک، عدم اختلاط مکانیکی و انسداد مسیر در حد پایین)

2) SRT بالا با زمان ماند هیدرولیکی پایین

3) عدم نیاز به لجن با خصوصیات ویژه

4) قابلیت تصفیه پساب‌ها با تغییر مداوم در ویژگی‌های پساب

5) عملیات مرحله‌ای جهت بهبود سینتیک

6) پایداری در برابر نوسانات وارده

روش های چربی گیری در فاضلاب

1-سیستم چربی گیر ثقلی API (American Petroleum Institute)

API یکی از قدیمی ترین انواع چربی گیر می باشد و یک روش جداسازی فیزیکی چربی ها و روغن های غیر امولسیونی و نامحلول در آب و مواد سبک از آب یا فاضلاب هستند. اساس کار این فرآیند بر پایه اختلاف دانسیته آب و روغن و قانون استوکس می باشد.  سیستم API بر اساس رفرنس API 421 طراحی می شود و سایز ذره سیال صعودکننده، 60 میکرون فرض می شود.  در این فرآیند پساب حاوی چربی و روغن وارد مخزن می شود در اثر نوع جریان و زمان ماند هیدرولیکی قطرات چربی و روغن و ذرات سبک شناور شده و بر روی سطح مخزن جمع می شوند که توسط اسکیمر و اسکراپر از روی سطح جمع آوری شده و از پساب جدا می شوند، ذرات سنگین و قابل ته نشینی نیز در کف مخزن ته نشین می شوند و توسط لجن روب از کف مخزن جمع آوری می شوند.

این سیستم جهت تصفیه فاضلاب های روغنی در پالایشگاه های نفت و گاز، پایانه ها و بنادر نفتی، صنایع پتروشیمی ، صنایع فولاد، صنایع غذایی ، صنایع تولید مواد شوینده و شیمیایی، صنایع اتومبیل سازی ، تعمیرگاه ها  و کارواش ها،  آشپزخانه و رستوران ها کاربرد دارد.

2-سیستم چربی گیر ثقلی با استفاده از صفحات لاملا CPI (Corrugated Plate Interceptors)

در چربی گیری به روش CPI جداسازی چربی و روغن به وسیله صفحات داری موج خمیده انجام می شود. واحدهای CPI از مجموعه‌ای از صفحات موجدار تشکیل می‌شوند که با زاویه ۴۵ تا ۶۰ درجه در داخل مخزن قرار گرفته‌اند. جنس صفحات  بسته به مشخصات فیزیکی و شیمیایی پساب ممکن است فلزی و یا پلاستیکی باشند و معمولاً با توجه به PH پساب از مواد پوشش دهنده مقاوم در برابر خوردگی استفاده می‌شود .

از نظر تئوری فرآیند جداسازی در سیستم CPI مشابه فرایند API بر اساس قانون استوکس در غیاب جریان توربولانسی و جریان های گردشی محاسبه می‌شود. تفاوت آن در سایز ذره سیال صعودکننده می باشد که برای CPI، 150 میکرون فرض می شود. در نهایت باید سطح ویژه ی لاملای انتخابی در سطح محاسبه شده اعمال شود تا سطح نهایی مخزن به دست آید. بنابراین در عمل راندمان جدا کننده ثقلی بستگی به طراحی دقیق هیدرولیک جدا کننده و زمان ماند پساب دارد.

3-سیستم شناورسازی به کمک هوای فشرده DAF (Dissolved Air Flotation)

شناورسازی به کمک هوای فشرده منجر به زلال شدن فاضلاب به علت حذف انواع آلاینده های معلق از آن مانند روغن، گریس، چربی و ذرات کلوئیدی می شود. دراثر تزریق هوای فشرده به فاضلاب، حباب های ریز آزاد شده به ذرات کلوئیدی معلق در فاضلاب چسبیده و باعث شناورشدن ذرات در سطح  می گردند که در آنجا توسط اسکیمر جمع آوری و به یک مخزن نگهداری لجن تخلیه می گردند. به منظور افزایش راندمان شناورسازی ذرات کلوئیدی، معمولا به فاضلاب ورودی مواد منعقد کننده و کمک پلیمری جهت عملیات انعقاد و بی بار کردن ذرات اضافه می گردد. بدین منظور از مخزن های اختلاط سریع و کند با زمان ماند به ترتیب در بازه 1 تا 2 دقیقه و 20 تا 30 دقیقه، استفاده می شود. می توان از میکسر های داخل جریان معروف به پایپ میکسر یا استاتیک میکسر جایگزین مخزن اختلاط کند استفاده کرد. تانک DAF براساس بار سطحی وارد شده به وسیله دبی ورودی طراحی می شود. با استفاده از قوانین ترمودینامیکی انحلال گازها در مایعات، ظرفیت هوای فشرده تزریقی و حجم مخزن اشباع محاسبه می شود.

در بسیاری از مراجع کارائی این فرایند در تصفیه پساب های صنعت روغن نباتی را تا حدود 90% ذکر کرده اند. سیستم  DAF در پساب صنایع لبنی نیز کاربرد زیادی دارد. پساب صنایع غذایی از جمله کشتارگاه ها و فراورده های گوشتی، کنسروسازی و اصولاً پساب هایی که دارای چربی هستند با این روش تا حد زیادی تصفیه می شوند. همچنین در بسیاری از صنایع شیمیایی وپتروشیمی از فرایند DAF   به طور فزاینده ای برای جداسازی نفت و چربی های شناور استفاده می شود. به طور کلی از واحد DAF  در تمامی تصفیه خانه های شیمیایی می توان استفاده کرد. یکی دیگر از کاربردهای شناورسازی با هوای محلول، تغلیظ لجن است. لجن هضم شده با روش شناورسازی با هوای تحت فشار از غلظت 1% به حدود 5 الی 7% می رسد.